JPS63207122A - 単結晶半導体の成長方法 - Google Patents
単結晶半導体の成長方法Info
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- JPS63207122A JPS63207122A JP4114187A JP4114187A JPS63207122A JP S63207122 A JPS63207122 A JP S63207122A JP 4114187 A JP4114187 A JP 4114187A JP 4114187 A JP4114187 A JP 4114187A JP S63207122 A JPS63207122 A JP S63207122A
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- crystal semiconductor
- insulator
- semiconductor layer
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は絶縁体上に単結晶半導体層を成長させる単結晶
半導体の成長方法に関わる。
半導体の成長方法に関わる。
本発明は、単結晶半導体層を、上記単結晶半導体領域か
ら絶縁体上に成長させるに、その絶縁体上での成長端面
が絶縁体の界面側で先方に延びる傾斜面を形成するよう
にして、互いに他方から成長して到来する単結晶半導体
層相互が互いの傾斜面の先端で一致して後、厚さ方向に
相互に一体化するようにして、この互いに他方向から成
長して来る単結晶半導体層の衝合部に生じる結晶欠陥の
発生を効果的に回避する。
ら絶縁体上に成長させるに、その絶縁体上での成長端面
が絶縁体の界面側で先方に延びる傾斜面を形成するよう
にして、互いに他方から成長して到来する単結晶半導体
層相互が互いの傾斜面の先端で一致して後、厚さ方向に
相互に一体化するようにして、この互いに他方向から成
長して来る単結晶半導体層の衝合部に生じる結晶欠陥の
発生を効果的に回避する。
近時、絶縁体上に形成した単結晶半導体層に各種半導体
素子を形成して例えば半導体集禎回路を構成するいわゆ
るＳｏｌ構造の半導体装置の開発普及がめざましい。
素子を形成して例えば半導体集禎回路を構成するいわゆ
るＳｏｌ構造の半導体装置の開発普及がめざましい。
この種のＳｏｌ構造の半導体装置を構成するための単結
晶半導体層の成長方法としては、第４図に示すように例
えばシリコン単結晶半導体基板（１１上に熱酸化等によ
って被着形成した例えばＳｉＯ□の絶縁体（２）に選択
的に例えばフォトリソグラフィによって窓（２ａ）を開
け、単結晶半導体基極（１）が一部に臨むことによって
形成された単結晶半導体領域（３）を表面に形成し、こ
の領域（３）を種としてここから単結晶半導体層（４）
を選択的気相成長法によって育成する。この選択的気相
成長法としては、例えばジクロールシラン５ｉｌｌ□Ｃ
ｊ！２と塩酸Ｈ（ｌガスをキャリアガス１１寞と共に反
応炉中に送り込んでＳｉｎｇ絶縁体（２）上には半導体
層の育成がなされず、表面に露出した単結晶半導体領域
（３）上にＳｉの単結晶成長を行うものであり、この場
合通常は第４図Ａに示すように単結晶半導体層（４）の
成長と共にその端面が絶縁体（２）上に跨がるように育
成成長されて互いに他方から育成到来する単結晶半導体
層（４）が第４図Ｂに示すように衝合合体し、これが第
４図Ｃに示すように１層の単結晶半導体層（４）として
絶縁体（２）上に全面的に生成され、このようにして絶
縁体（２）上に形成された単結晶半導体層（４）に、ト
ランジスタその他各種の半導体装置の少くとも一部を構
成して目的とするＳＯ■構造の半導体装置を得るもので
ある。
晶半導体層の成長方法としては、第４図に示すように例
えばシリコン単結晶半導体基板（１１上に熱酸化等によ
って被着形成した例えばＳｉＯ□の絶縁体（２）に選択
的に例えばフォトリソグラフィによって窓（２ａ）を開
け、単結晶半導体基極（１）が一部に臨むことによって
形成された単結晶半導体領域（３）を表面に形成し、こ
の領域（３）を種としてここから単結晶半導体層（４）
を選択的気相成長法によって育成する。この選択的気相
成長法としては、例えばジクロールシラン５ｉｌｌ□Ｃ
ｊ！２と塩酸Ｈ（ｌガスをキャリアガス１１寞と共に反
応炉中に送り込んでＳｉｎｇ絶縁体（２）上には半導体
層の育成がなされず、表面に露出した単結晶半導体領域
（３）上にＳｉの単結晶成長を行うものであり、この場
合通常は第４図Ａに示すように単結晶半導体層（４）の
成長と共にその端面が絶縁体（２）上に跨がるように育
成成長されて互いに他方から育成到来する単結晶半導体
層（４）が第４図Ｂに示すように衝合合体し、これが第
４図Ｃに示すように１層の単結晶半導体層（４）として
絶縁体（２）上に全面的に生成され、このようにして絶
縁体（２）上に形成された単結晶半導体層（４）に、ト
ランジスタその他各種の半導体装置の少くとも一部を構
成して目的とするＳＯ■構造の半導体装置を得るもので
ある。
この種の単結晶半導体の成長方法では、第４図Ａに示す
ようにその成長される単結晶半導体層（４）の端面（４
ａ）は通常垂直端面として形成されるような成長条件に
選定されている。すなわち、基板（１）の表面、すなわ
ち種となる半導体領域（３）のシリコン気相成長面は（
１００）結晶面に選定され、端面（４ａ）は＜１００＞
軸方向と直交する（１００）結晶面であって第４図Ｂで
説明したように互いに衝合合体してその成長が進行して
いくようになされるものであるが、この場合実際上絶縁
体（２）上で互いに他方向から到来成長してくる単結晶
半導体層（４）の端面（４ａ）の衝合部においては、第
４図Ｃで示すようにその衝き合わせ合体成長部近傍で転
位や微細空隙など結晶欠陥（５）が生じ易いという問題
点がある。第５図にこの従来方法によって得た単結晶半
導体Ｎ（４）の走査線電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図を示
すように、結晶欠陥（５）の発生が絶縁体（２）上の半
導体層（４）において生じていることが見られることか
らも明らかである。
ようにその成長される単結晶半導体層（４）の端面（４
ａ）は通常垂直端面として形成されるような成長条件に
選定されている。すなわち、基板（１）の表面、すなわ
ち種となる半導体領域（３）のシリコン気相成長面は（
１００）結晶面に選定され、端面（４ａ）は＜１００＞
軸方向と直交する（１００）結晶面であって第４図Ｂで
説明したように互いに衝合合体してその成長が進行して
いくようになされるものであるが、この場合実際上絶縁
体（２）上で互いに他方向から到来成長してくる単結晶
半導体層（４）の端面（４ａ）の衝合部においては、第
４図Ｃで示すようにその衝き合わせ合体成長部近傍で転
位や微細空隙など結晶欠陥（５）が生じ易いという問題
点がある。第５図にこの従来方法によって得た単結晶半
導体Ｎ（４）の走査線電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図を示
すように、結晶欠陥（５）の発生が絶縁体（２）上の半
導体層（４）において生じていることが見られることか
らも明らかである。
本発明は上述したように例えばＳｏｔ型半導体装置に用
いられる半導体基板を得る単結晶半導体の成長方法にお
いて、絶縁体上に延在成長させる単結晶半導体層におい
て欠陥の発生を効果的に抑制することができるようにし
た単結晶半導体の成長方法を提供する。
いられる半導体基板を得る単結晶半導体の成長方法にお
いて、絶縁体上に延在成長させる単結晶半導体層におい
て欠陥の発生を効果的に抑制することができるようにし
た単結晶半導体の成長方法を提供する。
本発明においては、第１図に示すように絶縁体（２）上
に単結晶半導体領域（３）を種にして単結晶半導体層（
４）を選択的に成長させる単結晶半導体層の成長方法に
おいて、その単結晶半導体層（４）が単結晶半導体領域
（３）から絶縁体（２）上に成長する端面（４ａ）がそ
の成長過程を、第１図Ａ−Ｃに示すように絶縁体（２）
との界面側で先方に延び好ましくは６０°以下の角度θ
を存する傾斜面とされるように選択的気相成長条件を選
定する。そして互いに他方向から成長して到来する単結
晶半導体層の絶縁体（λ）Ｊｌｌ−の先端で一致して後
、相互に厚み方向に一体化していって連続した１つの層
の半導体Ｎ（４）を構成するようにする。
に単結晶半導体領域（３）を種にして単結晶半導体層（
４）を選択的に成長させる単結晶半導体層の成長方法に
おいて、その単結晶半導体層（４）が単結晶半導体領域
（３）から絶縁体（２）上に成長する端面（４ａ）がそ
の成長過程を、第１図Ａ−Ｃに示すように絶縁体（２）
との界面側で先方に延び好ましくは６０°以下の角度θ
を存する傾斜面とされるように選択的気相成長条件を選
定する。そして互いに他方向から成長して到来する単結
晶半導体層の絶縁体（λ）Ｊｌｌ−の先端で一致して後
、相互に厚み方向に一体化していって連続した１つの層
の半導体Ｎ（４）を構成するようにする。
上述の本発明による成長方法によれば、絶縁体（２）上
で互いに他の方向から到来する単結晶半導体層の衝合部
が各半導体層（４）の端面（４ａ）が所要の角度θをも
って傾斜する端面としたことによってその衝き合わせか
まず傾斜先端から生じ、これが徐々に厚さ方向へと合体
していくのでこの衝合部における半導体相互の成長層が
無理なくすなわち気相成長のための原料気体、例えばＳ
ｉソースの供給不足や接触面の不整合が回避されて転位
や空隙などの結晶欠陥の発生が生じにく（なって、この
衝合部においても結晶性に優れた単結晶半導体層（４）
が成長される。
で互いに他の方向から到来する単結晶半導体層の衝合部
が各半導体層（４）の端面（４ａ）が所要の角度θをも
って傾斜する端面としたことによってその衝き合わせか
まず傾斜先端から生じ、これが徐々に厚さ方向へと合体
していくのでこの衝合部における半導体相互の成長層が
無理なくすなわち気相成長のための原料気体、例えばＳ
ｉソースの供給不足や接触面の不整合が回避されて転位
や空隙などの結晶欠陥の発生が生じにく（なって、この
衝合部においても結晶性に優れた単結晶半導体層（４）
が成長される。
第１図を参照してさらに本発明の一例を詳細に説明する
。この例においては例えばシリコン単結晶半導体基板（
１）上にその表面を熱酸化によって形成したＳｉｎｇ絶
縁体（２）にフォトリソグラフィによって窓（２ａ）を
穿設して基板（１）の１部よりなる単結晶半導体領域（
３）を外部に臨ましめる。半導体基板ｆｉ＋すなわち単
結晶半導体領域（３１は、その結晶育成面が（１００）
結晶面よりなり、窓（２ａ）の主たる側縁が＜１００＞
結晶軸に沿う方向に選定される。そしてこの絶縁体（２
）を有する基板＋１１に対してその単結晶半導体領域（
３）の露出面に周知の選択的シリコン気相成長法によっ
てシリコン半導体層（４）のエピタキシャル成長を行う
が、特に本発明においてはその気相成長条件の選定によ
って第１図Ａに示すように単結晶半導体層（４）の単結
晶半導体領域（３）から矢印ａに示すように成長してい
く単結晶半導体層（４）の端面（４ａ）が先端に向かっ
て先方に延びる傾斜面を有するようにして第１図Ｂに示
すように絶縁体（２）上において互いに他方向からその
端面（４ａ）が延在してくる単結晶層（４）が絶縁体（
２）との界面側で先ず合体されるようにする。この場合
、この端面（４ａ）の傾斜面は（１１０）結晶面が主と
して生じるようにその気相成長条件を選ぶ。具体的には
第１図Ｂに示すようにその端面（４ａ）の傾斜面の面方
向とのなす角θは、６０”以下の例えば４５°に選定す
ることによって（１１０）結晶面をこの傾斜面に生じさ
せる。
。この例においては例えばシリコン単結晶半導体基板（
１）上にその表面を熱酸化によって形成したＳｉｎｇ絶
縁体（２）にフォトリソグラフィによって窓（２ａ）を
穿設して基板（１）の１部よりなる単結晶半導体領域（
３）を外部に臨ましめる。半導体基板ｆｉ＋すなわち単
結晶半導体領域（３１は、その結晶育成面が（１００）
結晶面よりなり、窓（２ａ）の主たる側縁が＜１００＞
結晶軸に沿う方向に選定される。そしてこの絶縁体（２
）を有する基板＋１１に対してその単結晶半導体領域（
３）の露出面に周知の選択的シリコン気相成長法によっ
てシリコン半導体層（４）のエピタキシャル成長を行う
が、特に本発明においてはその気相成長条件の選定によ
って第１図Ａに示すように単結晶半導体層（４）の単結
晶半導体領域（３）から矢印ａに示すように成長してい
く単結晶半導体層（４）の端面（４ａ）が先端に向かっ
て先方に延びる傾斜面を有するようにして第１図Ｂに示
すように絶縁体（２）上において互いに他方向からその
端面（４ａ）が延在してくる単結晶層（４）が絶縁体（
２）との界面側で先ず合体されるようにする。この場合
、この端面（４ａ）の傾斜面は（１１０）結晶面が主と
して生じるようにその気相成長条件を選ぶ。具体的には
第１図Ｂに示すようにその端面（４ａ）の傾斜面の面方
向とのなす角θは、６０”以下の例えば４５°に選定す
ることによって（１１０）結晶面をこの傾斜面に生じさ
せる。
このような単結晶半導体層（４）の端面（４ａ）におい
て主として（１１０）結晶面が生じるような気相成長を
行わしめるには、その気相成長はシリコンの５ｉ０２と
Ｓｉとの間の選択的気相成長法、すなわちジクロールシ
ランＳｉ！ｈｃｆｚの原料ガスを１１ｚキヤリアガスと
共に、あるいはさらにこれにｌＩＣ７！ガスを混合した
ガスを、被エピタキシャル成長基体、すなわち絶縁体（
２）を有する単結晶半導体基板（１）を収容配置した反
応容器内に送り込んでエピタキシャル成長を行うもので
あるが、特にこの場合そのエピタキシャル条件を低圧例
えば１００Ｔｏｒｒ以下となして、またその基体温度は
比較的低温の９５０〜９２０ ’Ｃ例えば９３０℃に設
定してその成長速度を０．０５μｍ１分以下になるよう
に原料ガスの流量を調整する６例えば５ｉｌｂＣ１２を
５０ｃｃ ７分ないしはそれ以下の流量とし、ＨＣＩを
０〜８００ｃｃ ７分に選定する。このようにすると単
結晶半導体領域（３）上がらＳｉのエピタキシャル成長
が開始されて行き、これが絶縁体（２）上へと広がって
その端面（４ａ）が延在して行く。
て主として（１１０）結晶面が生じるような気相成長を
行わしめるには、その気相成長はシリコンの５ｉ０２と
Ｓｉとの間の選択的気相成長法、すなわちジクロールシ
ランＳｉ！ｈｃｆｚの原料ガスを１１ｚキヤリアガスと
共に、あるいはさらにこれにｌＩＣ７！ガスを混合した
ガスを、被エピタキシャル成長基体、すなわち絶縁体（
２）を有する単結晶半導体基板（１）を収容配置した反
応容器内に送り込んでエピタキシャル成長を行うもので
あるが、特にこの場合そのエピタキシャル条件を低圧例
えば１００Ｔｏｒｒ以下となして、またその基体温度は
比較的低温の９５０〜９２０ ’Ｃ例えば９３０℃に設
定してその成長速度を０．０５μｍ１分以下になるよう
に原料ガスの流量を調整する６例えば５ｉｌｂＣ１２を
５０ｃｃ ７分ないしはそれ以下の流量とし、ＨＣＩを
０〜８００ｃｃ ７分に選定する。このようにすると単
結晶半導体領域（３）上がらＳｉのエピタキシャル成長
が開始されて行き、これが絶縁体（２）上へと広がって
その端面（４ａ）が延在して行く。
この場合端面（４ａ）が絶縁体（２）との界面において
先方に延びる４５°程度の傾斜面として生じる。萎して
、このエピタキシャル成長をさらに持続すれば第１図Ａ
−Ｃに順次示すように単結晶半導体Ｎ（４）が絶縁体（
２）上において互いに他方向から迫ってきてその端面（
４ａ）の絶縁体（２）との界面側の先端が第１図Ｂに示
すようにまず一致し、これより厚み方向へと順次結晶軸
が一致するように結晶成長が進行し、第１図Ｃに示すよ
うに絶縁体（２）上の全域に渡って単結晶半導体層（４
）が形成される。
先方に延びる４５°程度の傾斜面として生じる。萎して
、このエピタキシャル成長をさらに持続すれば第１図Ａ
−Ｃに順次示すように単結晶半導体Ｎ（４）が絶縁体（
２）上において互いに他方向から迫ってきてその端面（
４ａ）の絶縁体（２）との界面側の先端が第１図Ｂに示
すようにまず一致し、これより厚み方向へと順次結晶軸
が一致するように結晶成長が進行し、第１図Ｃに示すよ
うに絶縁体（２）上の全域に渡って単結晶半導体層（４
）が形成される。
尚、図示の例では単結晶半導体層（４）が成長される面
において単結晶半導体領域（３）の面より絶縁体（２）
の面が突出した形状をとる場合であるが、単結晶半導体
基板（１）の主面に絶縁体（２）が埋め込まれた形状す
なわち絶縁体（２）と単結晶半導体領域（３）が同一平
坦面を有する形状として、これの上に単結晶半導体層（
４）をエピタキシャル成長するようにすることもできる
。
において単結晶半導体領域（３）の面より絶縁体（２）
の面が突出した形状をとる場合であるが、単結晶半導体
基板（１）の主面に絶縁体（２）が埋め込まれた形状す
なわち絶縁体（２）と単結晶半導体領域（３）が同一平
坦面を有する形状として、これの上に単結晶半導体層（
４）をエピタキシャル成長するようにすることもできる
。
上述したように本発明においては、絶縁体（２）上に形
成する単結晶半導体層の端面が傾斜面を生ずるようにし
てその絶縁体（２）上で衝き合わせられる互いに反対方
向から成長到来する単結晶半導体層（４）の端面（４ａ
）が逐次下層が衝き合わされて上層へと成長していくよ
うにしたことによって、その衝き合わせ部分でＳｉすな
わち原料ソースの供給不足や接触面の不整合などによる
空隙や転位等の結晶欠陥の発生が回避され、得られた単
結晶半導体層（４）は各部において優れた結晶性を示す
。
成する単結晶半導体層の端面が傾斜面を生ずるようにし
てその絶縁体（２）上で衝き合わせられる互いに反対方
向から成長到来する単結晶半導体層（４）の端面（４ａ
）が逐次下層が衝き合わされて上層へと成長していくよ
うにしたことによって、その衝き合わせ部分でＳｉすな
わち原料ソースの供給不足や接触面の不整合などによる
空隙や転位等の結晶欠陥の発生が回避され、得られた単
結晶半導体層（４）は各部において優れた結晶性を示す
。
第２図及び第３図は本発明による単結晶半導体層の育成
過程の電子顕微鏡（Ｓ［！Ｍ）写真図及び育成後の単結
晶半導体層のＳＵＭ写真図を示す、このように本発明に
よれば、優れた結晶性を有する単結晶半導体層によるＳ
ｏｌ構造を提供し得るので、各種半導体集積回路等に用
いて信幀性及び歩留りの高い半導体装置を量産的に製造
でき、工業的に大きな利益をもたらす。
過程の電子顕微鏡（Ｓ［！Ｍ）写真図及び育成後の単結
晶半導体層のＳＵＭ写真図を示す、このように本発明に
よれば、優れた結晶性を有する単結晶半導体層によるＳ
ｏｌ構造を提供し得るので、各種半導体集積回路等に用
いて信幀性及び歩留りの高い半導体装置を量産的に製造
でき、工業的に大きな利益をもたらす。
第１図Ａ−Ｃは本発明方法の単結晶半導体層の成長過程
を示す図、第２図及び第３図は本発明方法の各工程の電
子ｗ４微鏡写真図、第４図Ａ−Ｃは従来方法の単結晶半
導体層の成長過程図、第５図は従来方法によって得た単
結晶半導体層の電子顕微鏡写真図である。 （１）は単結晶半導体基板、（２）は絶縁体、（３）は
単結晶半導体領域、（４）は単結晶半導体層である。
を示す図、第２図及び第３図は本発明方法の各工程の電
子ｗ４微鏡写真図、第４図Ａ−Ｃは従来方法の単結晶半
導体層の成長過程図、第５図は従来方法によって得た単
結晶半導体層の電子顕微鏡写真図である。 （１）は単結晶半導体基板、（２）は絶縁体、（３）は
単結晶半導体領域、（４）は単結晶半導体層である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 絶縁体上に単結晶半導体領域を種にして単結晶半導体層
を選択的に成長させる単結晶半導体の成長方法において
、 上記単結晶半導体層の上記単結晶半導体領域から上記絶
縁体上に成長する端面が上記絶縁体との界面側で先方に
延びる傾斜面とされ、 互いに他方から成長して到来する単結晶半導体層がそれ
ぞれの傾斜面先端で一致して後、相互に一体化された単
結晶半導体層が形成されるようにしたことを特徴とする
単結晶半導体の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114187A JPS63207122A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 単結晶半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114187A JPS63207122A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 単結晶半導体の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63207122A true JPS63207122A (ja) | 1988-08-26 |
Family
ID=12600147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114187A Pending JPS63207122A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 単結晶半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63207122A (ja) |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP4114187A patent/JPS63207122A/ja active Pending
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