JPS5918196A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPS5918196A JPS5918196A JP12568982A JP12568982A JPS5918196A JP S5918196 A JPS5918196 A JP S5918196A JP 12568982 A JP12568982 A JP 12568982A JP 12568982 A JP12568982 A JP 12568982A JP S5918196 A JPS5918196 A JP S5918196A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
- C30B23/08—Epitaxial-layer growth by condensing ionised vapours
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質体上に単結晶薄膜を成長させるラテラル
クロス法に関する。
クロス法に関する。
単結晶薄膜は一般に、高温度の単結晶基板上に気相化学
反応などによって所望物質を輸送し、数分から数時間の
間で、通常は数μｍ程度の厚さに結晶成長を行なうこと
によって形成される。また、１０−８〜１０−”Ｔｏｒ
ｒ程度ノ高真２中”’ｃ単Ｍ晶基板表面へ所望物質を蒸
着した後、基板を加熱して結晶成長を行ない、単結晶薄
膜を形成することも行なわれている。これらの方法はい
ずれも単結晶基板上に単結晶薄膜を形成すべき物質を輸
送して、エピタキシャル成長を行なうものであるから、
単結晶基板表面を用いることが不可欠でろｂ、ＪＰ晶質
物質上に単結晶膜を形成することは不可能であった。
反応などによって所望物質を輸送し、数分から数時間の
間で、通常は数μｍ程度の厚さに結晶成長を行なうこと
によって形成される。また、１０−８〜１０−”Ｔｏｒ
ｒ程度ノ高真２中”’ｃ単Ｍ晶基板表面へ所望物質を蒸
着した後、基板を加熱して結晶成長を行ない、単結晶薄
膜を形成することも行なわれている。これらの方法はい
ずれも単結晶基板上に単結晶薄膜を形成すべき物質を輸
送して、エピタキシャル成長を行なうものであるから、
単結晶基板表面を用いることが不可欠でろｂ、ＪＰ晶質
物質上に単結晶膜を形成することは不可能であった。
しかし、最近では、各種半導体装置の発達にともなって
、絶縁膜など、非晶質物質上に単結晶膜を形成すること
が強く望′まれるようになシ、そのだめの研究が行なわ
れるようになってきた。例えばこのような技術の１種に
ラテラルクロス法なる方法がある。第１図にこの方法の
工程図を示す。
、絶縁膜など、非晶質物質上に単結晶膜を形成すること
が強く望′まれるようになシ、そのだめの研究が行なわ
れるようになってきた。例えばこのような技術の１種に
ラテラルクロス法なる方法がある。第１図にこの方法の
工程図を示す。
この方法では単結晶基板ｌ上に非晶質絶縁膜２を形成し
、絶縁膜の必要な場所をエツチングして単結晶基板ｌに
達する開口部３を形成し、ついで非晶質あるいは多結晶
の半導体層４を形成した後、レーザー、電子線などの照
射してアニールを行なう。この結果、非晶質するいは多
結晶半導体層４は開口部３全通して基板の単結晶領域ｌ
と接触している領域から半導体層４の結晶化が進み、非
晶質絶縁膜２上にも結晶性の半導体層５が形成される。
、絶縁膜の必要な場所をエツチングして単結晶基板ｌに
達する開口部３を形成し、ついで非晶質あるいは多結晶
の半導体層４を形成した後、レーザー、電子線などの照
射してアニールを行なう。この結果、非晶質するいは多
結晶半導体層４は開口部３全通して基板の単結晶領域ｌ
と接触している領域から半導体層４の結晶化が進み、非
晶質絶縁膜２上にも結晶性の半導体層５が形成される。
以上が従来の２テ２ルグロス法による単結晶薄膜の製造
法である。しかし、このような単結晶薄膜の製造法では
レーザー等を照射して単結晶化を図る際、しばしば熱応
力による細かいクランクが発生するという問題点かあシ
、半導体装置の製造に適用することは不可能でおった。
法である。しかし、このような単結晶薄膜の製造法では
レーザー等を照射して単結晶化を図る際、しばしば熱応
力による細かいクランクが発生するという問題点かあシ
、半導体装置の製造に適用することは不可能でおった。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、第１の目的は成長した単結晶薄膜中にクラックが発生
することを防止する方法を提供すること、第２の目的は
成長した単結晶薄膜中に発生する転移を減少させること
、第３の目的は半導体装置を製造するプロセス数を減少
し、容易に単結晶薄膜を成長させる方法を提供すること
、第４の目的は単結晶基板および開口部を設けない新し
い単結晶薄膜の製造方法を提供することにある。
、第１の目的は成長した単結晶薄膜中にクラックが発生
することを防止する方法を提供すること、第２の目的は
成長した単結晶薄膜中に発生する転移を減少させること
、第３の目的は半導体装置を製造するプロセス数を減少
し、容易に単結晶薄膜を成長させる方法を提供すること
、第４の目的は単結晶基板および開口部を設けない新し
い単結晶薄膜の製造方法を提供することにある。
本発明は上述の目的を達成するためになされたものであ
υ、非晶質体上に単結晶薄膜を成長させるラグ２ルグロ
ス法において、イオン化した所望物質を照射することに
よシ結晶化を行なうことを特徴とする単結晶薄膜の製造
方法を提供するものである。
υ、非晶質体上に単結晶薄膜を成長させるラグ２ルグロ
ス法において、イオン化した所望物質を照射することに
よシ結晶化を行なうことを特徴とする単結晶薄膜の製造
方法を提供するものである。
近年、イオンビームを利用した結晶性薄膜の作・製に関
する研究が盛んになυつつあり、スパッタリング法、イ
オングレーティング法、イオンビームデポジション法、
モレキュラビームエピタキシイ法、クラスタイオンビー
ム法等によって薄膜形成が検討されている。これらの方
法では所望物質の全部あるいは一部をイオン化し、電界
を印加することによって加速したイオンを基板上に照射
することによって結晶性薄膜を作製することができる。
する研究が盛んになυつつあり、スパッタリング法、イ
オングレーティング法、イオンビームデポジション法、
モレキュラビームエピタキシイ法、クラスタイオンビー
ム法等によって薄膜形成が検討されている。これらの方
法では所望物質の全部あるいは一部をイオン化し、電界
を印加することによって加速したイオンを基板上に照射
することによって結晶性薄膜を作製することができる。
イオンの持つ運動エネルギーは基板表面のスパッタリン
グあるいはエツチング効果をもつため清浄な表面に結晶
膜を形成することができるだけでなく、基板表面では運
動エネルギーが加熱効果を示し、粒子が基板上を表面拡
散するマイグレーション効果を生じ、単結晶の形成が可
能になる。
グあるいはエツチング効果をもつため清浄な表面に結晶
膜を形成することができるだけでなく、基板表面では運
動エネルギーが加熱効果を示し、粒子が基板上を表面拡
散するマイグレーション効果を生じ、単結晶の形成が可
能になる。
したがって、従来、高温の熱平衡条件下でのみ成長かり
能であったものが、非平衡条件下すなわち基板の温度が
比較的低くても拡散エネルギーすなわち表面移動度が増
強されて結晶学的に良質の薄膜形成ができる。
能であったものが、非平衡条件下すなわち基板の温度が
比較的低くても拡散エネルギーすなわち表面移動度が増
強されて結晶学的に良質の薄膜形成ができる。
本発明者は２チラルグロスにおけるり２ツク発生の問題
を解決する方法として、レーザー照射の変わりに、イオ
ンビームを用いた薄膜形成法が適用できるのではないか
と考え、この方法を検討した。この結果、イオンビーム
を用いた薄膜形成法によってクシツクの発生のない単結
晶薄膜が得られることが明らかになった。したがって、
本発明はこの新しい発見にもとづいて構成されるもので
ある。
を解決する方法として、レーザー照射の変わりに、イオ
ンビームを用いた薄膜形成法が適用できるのではないか
と考え、この方法を検討した。この結果、イオンビーム
を用いた薄膜形成法によってクシツクの発生のない単結
晶薄膜が得られることが明らかになった。したがって、
本発明はこの新しい発見にもとづいて構成されるもので
ある。
、 以下に実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例 工
第２図に本発明による単結晶薄膜成長法の工程図を示す
。図において、６は単結晶基板、７は非晶絶縁膜、８は
開口部、９は成長した単結晶薄膜を示す。
。図において、６は単結晶基板、７は非晶絶縁膜、８は
開口部、９は成長した単結晶薄膜を示す。
単結晶半導体基板ｌとしてＳｉを用いた場合を例にあげ
て、工程を説明する。まず、Ｓｉ基板６の表面にＳｔ
Ｏｘ ＃ ＡｔｔＯ，、Ｓ ｉＢ Ｎ４等の少なくとも
１１００Ｃの高温に耐えられる絶縁体層７を形成する。
て、工程を説明する。まず、Ｓｉ基板６の表面にＳｔ
Ｏｘ ＃ ＡｔｔＯ，、Ｓ ｉＢ Ｎ４等の少なくとも
１１００Ｃの高温に耐えられる絶縁体層７を形成する。
この絶縁体層７は非晶質であって良く、また膜厚の制限
もない。しかし、半導体基板６との接触によシ生ずる歪
は少ない方が好ましく、歪の大きい場合は成長した単結
晶薄膜に転移が多数発生する。ついで、イオンビームを
利用した薄膜結晶成長法、すなわち、スパッタリング法
、イオングレーティング法、イオンビームデポジション
法、モレキュラビームエビタキシイ法、クラスタイオン
ビーム法等によってＳｉ単結晶薄膜全形成する。このと
き、基板６の温度は６００〜１１００Ｃに保持し、この
温度で十分な表面拡散が行なわれて単結晶が形成できる
ようにするため、数十ｅ■から数百ｅ■のエネルギーを
もつＳｉ粒子を照射することが必要である。例えばスパ
ッタリング法では数ＫＶの電界を印加してＡｒイオンを
ターゲットに当て、たたき出されたＳｉは平均１Ｏｅｖ
のエネルギーをもっているが、さらに基板との間に電界
を印〃ｌして（バイアス・スノ（ツタリング） ７ＪＬ
Ｉ速し、尚いエネルギーを与えることが好ましい。一方
、イオンブレーティング法ではＳｉ粒子を直接イオン化
して、電界による加速を行なうことができるため、平均
１ｏｏｅｖ程度のエネルギー奮もつＳｉ粒子を照射する
ことができる。このようにして基板６上に達したＳｉ粒
子は開口部８を通って基板６上に優先的に付層し、マイ
グレーション効果によって開口部内の基板表面から成長
を開始しこの結果、開口部を埋めた後は序々に非晶質絶
縁１−上にＳｉ単結晶薄膜の成長が継続する。この結果
、非晶質絶縁層上には基板６と同じＳｉ単結晶薄膜９が
成長する。得られた単結晶部、膜にはクランクの発生が
なく、転移の存在も極めて少ない。
もない。しかし、半導体基板６との接触によシ生ずる歪
は少ない方が好ましく、歪の大きい場合は成長した単結
晶薄膜に転移が多数発生する。ついで、イオンビームを
利用した薄膜結晶成長法、すなわち、スパッタリング法
、イオングレーティング法、イオンビームデポジション
法、モレキュラビームエビタキシイ法、クラスタイオン
ビーム法等によってＳｉ単結晶薄膜全形成する。このと
き、基板６の温度は６００〜１１００Ｃに保持し、この
温度で十分な表面拡散が行なわれて単結晶が形成できる
ようにするため、数十ｅ■から数百ｅ■のエネルギーを
もつＳｉ粒子を照射することが必要である。例えばスパ
ッタリング法では数ＫＶの電界を印加してＡｒイオンを
ターゲットに当て、たたき出されたＳｉは平均１Ｏｅｖ
のエネルギーをもっているが、さらに基板との間に電界
を印〃ｌして（バイアス・スノ（ツタリング） ７ＪＬ
Ｉ速し、尚いエネルギーを与えることが好ましい。一方
、イオンブレーティング法ではＳｉ粒子を直接イオン化
して、電界による加速を行なうことができるため、平均
１ｏｏｅｖ程度のエネルギー奮もつＳｉ粒子を照射する
ことができる。このようにして基板６上に達したＳｉ粒
子は開口部８を通って基板６上に優先的に付層し、マイ
グレーション効果によって開口部内の基板表面から成長
を開始しこの結果、開口部を埋めた後は序々に非晶質絶
縁１−上にＳｉ単結晶薄膜の成長が継続する。この結果
、非晶質絶縁層上には基板６と同じＳｉ単結晶薄膜９が
成長する。得られた単結晶部、膜にはクランクの発生が
なく、転移の存在も極めて少ない。
実施例 ２
第３図には本発明の他の実施例を示す。図中、ｌＯは任
意の基板、１１は非晶質絶縁膜、１２は所望する単結晶
薄膜と同質の単結晶チップ、１３は成長した単結晶薄膜
を示す。実施例１と同様にＳｉ単結晶薄膜の成長を例に
とって、工程を説明すると、実施例１と同様な方法で基
板１０上に非晶質絶縁膜１１を設けた後、非晶質絶縁膜
上には種子となる単結晶テンプ１２を置く。ついで実施
例１で述べたのと同イ求にイオンビームを用いた薄膜成
長法でＳｉ粒子を照射し、Ｓｉ単結晶薄膜の育成を行な
う。基板龜匿は６００〜１１００１？の間で選ぶのが艮
い。この結果、非晶質絶縁膜１１上に飛来したＳｉ粒子
は単結晶チップ１２に優先的に付着し、育成の継続が続
くにしたがい、非晶質絶縁膜上を序々にＳｉ単結晶部が
広カリ、増結晶薄膜１３を形成する。得られた単結晶薄
膜には実施例１と同様にクランクの発生がなく、転移も
極めて少なかった。
意の基板、１１は非晶質絶縁膜、１２は所望する単結晶
薄膜と同質の単結晶チップ、１３は成長した単結晶薄膜
を示す。実施例１と同様にＳｉ単結晶薄膜の成長を例に
とって、工程を説明すると、実施例１と同様な方法で基
板１０上に非晶質絶縁膜１１を設けた後、非晶質絶縁膜
上には種子となる単結晶テンプ１２を置く。ついで実施
例１で述べたのと同イ求にイオンビームを用いた薄膜成
長法でＳｉ粒子を照射し、Ｓｉ単結晶薄膜の育成を行な
う。基板龜匿は６００〜１１００１？の間で選ぶのが艮
い。この結果、非晶質絶縁膜１１上に飛来したＳｉ粒子
は単結晶チップ１２に優先的に付着し、育成の継続が続
くにしたがい、非晶質絶縁膜上を序々にＳｉ単結晶部が
広カリ、増結晶薄膜１３を形成する。得られた単結晶薄
膜には実施例１と同様にクランクの発生がなく、転移も
極めて少なかった。
以上の実施タリで示したように、本発明の単結晶薄膜製
造法によるとクランクの発生のない単結晶薄膜を得るこ
とができ、また、転移を減少させることができる。さら
に、従来法よシ年結晶薄膜を形成する工程を簡単化する
ことも可能であった。
造法によるとクランクの発生のない単結晶薄膜を得るこ
とができ、また、転移を減少させることができる。さら
に、従来法よシ年結晶薄膜を形成する工程を簡単化する
ことも可能であった。
さらに、本発明では単結晶基板および開口部を設けない
新しい単結晶薄膜の製造法を提供することができた。
新しい単結晶薄膜の製造法を提供することができた。
第１図は従来法による単結晶薄膜の形成工程図、第２図
は本発明の一実施例の単結晶薄膜形成工程図、第３図は
同じく他の実施例の単結晶薄膜形成工程図である。 ｌ・・・単結晶基板、２・・・非晶質絶縁膜、３・・・
開口部、４・・・非晶質あるいは多結晶半導体層、５・
・・結晶性の半導体層、６・・・単結晶基板、７・・・
非晶質絶縁膜。 ８・・・開口部、９・・・成長した単結晶薄膜、１０・
・・任意の基板、１１・・・非晶質絶縁膜、１２・・・
所望する単結晶と同質の単結晶チップ、１３・・・成長
した単Ｙ １ 区 像） 第 ２ 図 （幻 第 ３ 図 （Ｉｌｌｊ）
は本発明の一実施例の単結晶薄膜形成工程図、第３図は
同じく他の実施例の単結晶薄膜形成工程図である。 ｌ・・・単結晶基板、２・・・非晶質絶縁膜、３・・・
開口部、４・・・非晶質あるいは多結晶半導体層、５・
・・結晶性の半導体層、６・・・単結晶基板、７・・・
非晶質絶縁膜。 ８・・・開口部、９・・・成長した単結晶薄膜、１０・
・・任意の基板、１１・・・非晶質絶縁膜、１２・・・
所望する単結晶と同質の単結晶チップ、１３・・・成長
した単Ｙ １ 区 像） 第 ２ 図 （幻 第 ３ 図 （Ｉｌｌｊ）
Claims (1)
- １、非晶質体上に単結晶薄膜を成長させるラテラルクロ
ス法において、イオン化した所望物質を照射することに
よシ結晶化を行なうことを特徴とする単結晶薄膜の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12568982A JPS5918196A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12568982A JPS5918196A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918196A true JPS5918196A (ja) | 1984-01-30 |
Family
ID=14916247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12568982A Pending JPS5918196A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918196A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994412A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体素子の製造方法 |
| JPS639141A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Canon Inc | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPS6318668A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Canon Inc | 光電変換装置の製造方法 |
| JPS6318655A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Canon Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6376367A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-06 | Canon Inc | 光電変換装置の製造方法 |
| JPS63119218A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Canon Inc | 半導体基材とその製造方法 |
| JPS63265463A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-11-01 | Canon Inc | 相補性ｍｏｓ集積回路装置の製造方法 |
| JPS647659A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Canon Kk | Photoelectric converter |
| US5362672A (en) * | 1988-06-17 | 1994-11-08 | Tadahiro Ohmi | Method of forming a monocrystalline film having a closed loop step portion on the substrate |
| US7411232B2 (en) | 2004-07-16 | 2008-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor photodetecting device and method of manufacturing the same |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP12568982A patent/JPS5918196A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7411232B2 (en) | 2004-07-16 | 2008-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor photodetecting device and method of manufacturing the same |
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