JPS5939790A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
単結晶の製造方法Info
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- JPS5939790A JPS5939790A JP57147699A JP14769982A JPS5939790A JP S5939790 A JPS5939790 A JP S5939790A JP 57147699 A JP57147699 A JP 57147699A JP 14769982 A JP14769982 A JP 14769982A JP S5939790 A JPS5939790 A JP S5939790A
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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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
-
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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】
（技術分野）
この発明は単結晶の製造方法に係シ、特に絶縁膜上に半
導体単結晶を成長させる方法に関するものである。
導体単結晶を成長させる方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
絶縁膜上に単結晶を成長させる方法として５ＯＳ（シリ
コンオン−サ／ファイア）が実用化されている。ＳＯ８
は絶縁体であるサファイア結晶表面にシリコンの単結晶
をエピタキシアル成長させるものであるが、基板として
サファイア結晶を使用しているためシリコン単結晶層は
基板の表面にだけしか形成出来ない。
コンオン−サ／ファイア）が実用化されている。ＳＯ８
は絶縁体であるサファイア結晶表面にシリコンの単結晶
をエピタキシアル成長させるものであるが、基板として
サファイア結晶を使用しているためシリコン単結晶層は
基板の表面にだけしか形成出来ない。
これに対してグラフオエピタキシィという方法が提案さ
れている。この方法は非晶質絶縁膜にレリーフを施こし
、その上に堆積した多結晶をレリーフの形状に従がって
単結晶化させ、望みどおシの単結晶を得ようとするもの
である。第１図（ａ）。
れている。この方法は非晶質絶縁膜にレリーフを施こし
、その上に堆積した多結晶をレリーフの形状に従がって
単結晶化させ、望みどおシの単結晶を得ようとするもの
である。第１図（ａ）。
（ｂ）はグラフオエピタキシィの原理を説明するための
模式図で、１ノは絶縁性基板、１２は結晶化されるべき
材料で通常半導体材料を薄膜化して被着したものが用い
られる。
模式図で、１ノは絶縁性基板、１２は結晶化されるべき
材料で通常半導体材料を薄膜化して被着したものが用い
られる。
１３ａ、１３ｂは基板１１表面に施こされたレリーフで
、得ようとする単結晶の面方位に応じて種々の形状に蝕
刻されて形成される。第１図（ａ）では（１００）面方
位の単結晶が、第１図（ｂ）ではく１１０〉面方向の単
結晶がそれぞれ成長することが期待される。しかし、こ
のグラフオエピタキシィは技術的に困難な課題が多いた
め実用化には到っていない。
、得ようとする単結晶の面方位に応じて種々の形状に蝕
刻されて形成される。第１図（ａ）では（１００）面方
位の単結晶が、第１図（ｂ）ではく１１０〉面方向の単
結晶がそれぞれ成長することが期待される。しかし、こ
のグラフオエピタキシィは技術的に困難な課題が多いた
め実用化には到っていない。
この他に単結晶の製造方法として、基板結晶を種結晶と
して、絶縁膜上まで結晶成長を横方向に進めようとする
シーディングエピタキシィや、絶縁膜上に島状に多結晶
層を形成しておきその多結晶層を溶融、再固化させると
きに１つのグレイン（単結晶）として成長するようコン
トロールするアイランドエピタキシィ等が提案されてい
るが、それぞれ技術的に難かしさかアシ良質な単結晶は
得られていない。
して、絶縁膜上まで結晶成長を横方向に進めようとする
シーディングエピタキシィや、絶縁膜上に島状に多結晶
層を形成しておきその多結晶層を溶融、再固化させると
きに１つのグレイン（単結晶）として成長するようコン
トロールするアイランドエピタキシィ等が提案されてい
るが、それぞれ技術的に難かしさかアシ良質な単結晶は
得られていない。
である。
；九□あ、Ｌ／−ｆニヤゎよい５□、□□イ、るに際し
、結晶化がレーザ照射領域の周囲から不′窺則に始まら
ないように制御しなくてはならない・（発明の目的） この発明の目的は、結晶材料の再固化時に再結晶化が溶
融部分の中心付近から起こるようにした単結晶の製造方
法を提供するにある。
、結晶化がレーザ照射領域の周囲から不′窺則に始まら
ないように制御しなくてはならない・（発明の目的） この発明の目的は、結晶材料の再固化時に再結晶化が溶
融部分の中心付近から起こるようにした単結晶の製造方
法を提供するにある。
（発明の概要）
この発明では、溶融部分に温度差をつけるようにしたこ
とを特徴とし、基板の表面にこの基板の熱伝導率と異な
る熱伝導率を持つ絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
にその熱伝導率に応じて段差部を形成する工程と、この
段差部を被覆するように単結晶化されるべき材料を被着
する工程と、前記段差部とこの周辺部の前記材料を溶融
させた後に再固化する工程とを具備することにより上記
目的を達成した。
とを特徴とし、基板の表面にこの基板の熱伝導率と異な
る熱伝導率を持つ絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
にその熱伝導率に応じて段差部を形成する工程と、この
段差部を被覆するように単結晶化されるべき材料を被着
する工程と、前記段差部とこの周辺部の前記材料を溶融
させた後に再固化する工程とを具備することにより上記
目的を達成した。
以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
（発明の実施例）
（第２図、第３図、第５図は、この発明の一実施ｉｆう
を示した製造工程別の基板断面図である。本実１．シ 施例では基板としてシリコン基板を用い、単結晶：化さ
れるべき材料として多結晶シリコンを用いた゛場合につ
いて説明する。シリコン基板２１の表面にシリコン酸化
膜２２を酸化又は蒸着などの適当、な方法で形成する。
を示した製造工程別の基板断面図である。本実１．シ 施例では基板としてシリコン基板を用い、単結晶：化さ
れるべき材料として多結晶シリコンを用いた゛場合につ
いて説明する。シリコン基板２１の表面にシリコン酸化
膜２２を酸化又は蒸着などの適当、な方法で形成する。
次に酸化膜２２の表面に写真蝕刻法などを利用して段差
部２３を形成する。ついで多結晶シリコン膜２４を、こ
の段差部２３を被覆するように被着する。（第２図） つぎに、段差部２３とその周辺部を含む領域（第２図に
Ａで示した領域）をレーザを用いて加熱し、多結晶シリ
コン膜２４を溶融させる。第３図に示した２５は溶融し
た多結晶シリコンである。
部２３を形成する。ついで多結晶シリコン膜２４を、こ
の段差部２３を被覆するように被着する。（第２図） つぎに、段差部２３とその周辺部を含む領域（第２図に
Ａで示した領域）をレーザを用いて加熱し、多結晶シリ
コン膜２４を溶融させる。第３図に示した２５は溶融し
た多結晶シリコンである。
さて、ここでシリコン基板２１の表面には絶縁膜として
酸化膜２２が形成されているが、両者は熱伝導率におい
て大きく異なっている。すなわち、シリコン、酸化膜２
２の熱伝導率は０．００３０１１７ｃｍ−５−ｄｅ８で
あるのに対し、シリコン基板２１のそれは０．３ｍ／、
・Ｓ・ｄｅｇである。そこで、第３図に示すように段差
部２３に接して溶融している多結晶シリコン２５は、酸
化膜２２の厚さが薄いため他の部分のるため温度が低く
なっている。したがって溶融状態にある多結晶シリコン
２５の第３図横方向における温度分布は第４図に示すよ
うになる。なお段差部２３の中心位置の座標を０点で示
し、段差部２３の範囲をＢで示す。
酸化膜２２が形成されているが、両者は熱伝導率におい
て大きく異なっている。すなわち、シリコン、酸化膜２
２の熱伝導率は０．００３０１１７ｃｍ−５−ｄｅ８で
あるのに対し、シリコン基板２１のそれは０．３ｍ／、
・Ｓ・ｄｅｇである。そこで、第３図に示すように段差
部２３に接して溶融している多結晶シリコン２５は、酸
化膜２２の厚さが薄いため他の部分のるため温度が低く
なっている。したがって溶融状態にある多結晶シリコン
２５の第３図横方向における温度分布は第４図に示すよ
うになる。なお段差部２３の中心位置の座標を０点で示
し、段差部２３の範囲をＢで示す。
このような温度分布にある溶融多結晶シリコン２５が冷
えて再固化する時には、温度の低い周辺部Ｃ点および中
心部０７点から結晶化が始まり、温度の高い段差部２３
のエツジ部Ｈ点でそれが完了する。結晶化の進行方向を
第３図に矢印で示した。
えて再固化する時には、温度の低い周辺部Ｃ点および中
心部０７点から結晶化が始まり、温度の高い段差部２３
のエツジ部Ｈ点でそれが完了する。結晶化の進行方向を
第３図に矢印で示した。
つまシ、再結晶化の核形成はＣ点およびＣ′点で発生し
、ここから結晶成長が始まるのである。
、ここから結晶成長が始まるのである。
Ｃ点から成長した結晶はその部分で溶融していない多結
晶シリコンに接しているためほとんどが多結晶となる。
晶シリコンに接しているためほとんどが多結晶となる。
一方Ｃ′点から成長した結晶は外部から何の妨害もなけ
れば１つの核から成長してゆくことが可能であシ、Ｈ点
まで単結晶成長が進行する。
れば１つの核から成長してゆくことが可能であシ、Ｈ点
まで単結晶成長が進行する。
第５図はこのようにして再固化が完了した状態を示した
図である。２６は再結晶化した多結晶シリコン、２７は
再結晶化して出来た単結晶シリコンである。
図である。２６は再結晶化した多結晶シリコン、２７は
再結晶化して出来た単結晶シリコンである。
縁膜、３２．３３．３４はそれぞれソース電極、゛ドレ
イン電極、ダート電極である。このようにし□て形成さ
れた素子は単結晶基板に直接形成した場合と同等もしく
はそれに近い特性を示す。
イン電極、ダート電極である。このようにし□て形成さ
れた素子は単結晶基板に直接形成した場合と同等もしく
はそれに近い特性を示す。
なお上述した段差部の形成にあたって本実施例では、単
結晶化されるべき材料が被着された部分の絶縁膜が他の
部分に比べて薄くなるように構成したが、これは基板の
熱伝導率が絶縁膜のそれよシも大きかったためである。
結晶化されるべき材料が被着された部分の絶縁膜が他の
部分に比べて薄くなるように構成したが、これは基板の
熱伝導率が絶縁膜のそれよシも大きかったためである。
熱伝導率の関係が逆の場合には、単結晶化されるべき材
料が被着された部分の絶縁膜を他の部分に比べて厚くな
るように構成する。また絶縁膜が２層構造になっている
場合には、それぞれの熱伝導率と基板のそれとの兼ね合
いで、適当な段差を形成する必要がある。
料が被着された部分の絶縁膜を他の部分に比べて厚くな
るように構成する。また絶縁膜が２層構造になっている
場合には、それぞれの熱伝導率と基板のそれとの兼ね合
いで、適当な段差を形成する必要がある。
いずれにしても、単結晶化されるべき材料が被着された
部分では溶融後の再固化の段階での温度分布が、第４図
に示すように中心部分とその周辺部で低くなるように段
差部を形成しなくてはならない。
部分では溶融後の再固化の段階での温度分布が、第４図
に示すように中心部分とその周辺部で低くなるように段
差部を形成しなくてはならない。
単結晶化されるべき材料を溶融させる手段としそも本実
施例に示したシリコン酸化膜の他にシリトパ デン窒化膜やその複合体なども使用出来る。シリ」°ン
基板とシリコン酸化膜の組合せの場合には絶縁膜の厚さ
は０．３μｍ〜１．０μｍで段差部の厚さが０．０５μ
ｍ〜０．５μｍが適当である。段差部の表面形状は種々
考えられるが、一般には短冊状とし、その長さは５μｍ
〜１０００μｍとする。レーザ又は電子線を照射すべき
範囲は、段差部とその周辺部２μｍ以上を加えた領域と
するのが最適である。
施例に示したシリコン酸化膜の他にシリトパ デン窒化膜やその複合体なども使用出来る。シリ」°ン
基板とシリコン酸化膜の組合せの場合には絶縁膜の厚さ
は０．３μｍ〜１．０μｍで段差部の厚さが０．０５μ
ｍ〜０．５μｍが適当である。段差部の表面形状は種々
考えられるが、一般には短冊状とし、その長さは５μｍ
〜１０００μｍとする。レーザ又は電子線を照射すべき
範囲は、段差部とその周辺部２μｍ以上を加えた領域と
するのが最適である。
（発明の効果）
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように１、この
発明では基板と絶縁膜の熱伝導率の差を利用して所望の
形状に単結晶を形成することが出来るようにしたので、
基板表面だけでなくあらゆる部分に単結晶の成長が自由
に行なえるため素子を３次元的に集積した３次元ＬＳＩ
や接合容量を小さくした高速半導体素子などに利用する
ことが出来る。
発明では基板と絶縁膜の熱伝導率の差を利用して所望の
形状に単結晶を形成することが出来るようにしたので、
基板表面だけでなくあらゆる部分に単結晶の成長が自由
に行なえるため素子を３次元的に集積した３次元ＬＳＩ
や接合容量を小さくした高速半導体素子などに利用する
ことが出来る。
第１図（ａ） 、 （ｂ）はグラフオエピタキシィの原
理を説明するだめの模式図、第２図、第３図、第５図、
直単結晶にＦＥＴを形成した図である。 ！：、’！ ２１・・・基板、２２・・・絶縁膜、２３
・・・段差部、２４・・・単結晶化されるべき材料。 ２．１瞥 特許出願人 工業技術院長石板誠− （ｂ）
理を説明するだめの模式図、第２図、第３図、第５図、
直単結晶にＦＥＴを形成した図である。 ！：、’！ ２１・・・基板、２２・・・絶縁膜、２３
・・・段差部、２４・・・単結晶化されるべき材料。 ２．１瞥 特許出願人 工業技術院長石板誠− （ｂ）
Claims (1)
- 基板の表面にこの基板の熱伝導率と異なる熱伝導率を持
つ絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜にその熱伝導率
に応じて段差部を形成する工程と、この段差部を被覆す
るように結晶化されるべき材料を被着する工程と、前記
段差部とこの周辺部の前記材料を溶融させた後に再固化
する工程とを具備したことを特徴とする単結晶の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57147699A JPS5939790A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57147699A JPS5939790A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939790A true JPS5939790A (ja) | 1984-03-05 |
Family
ID=15436253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57147699A Pending JPS5939790A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939790A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11365335B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-06-21 | Daikin Industries, Ltd. | Composition comprising refrigerant, use thereof, refrigerating machine having same, and method for operating said refrigerating machine |
| US11435118B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-09-06 | Daikin Industries, Ltd. | Heat source unit and refrigeration cycle apparatus |
| US11441802B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-09-13 | Daikin Industries, Ltd. | Air conditioning apparatus |
| US11441819B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-09-13 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11492527B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | Composition containing refrigerant, use of said composition, refrigerator having said composition, and method for operating said refrigerator |
| US11493244B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | Air-conditioning unit |
| US11506425B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-11-22 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11535781B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-12-27 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11549695B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-01-10 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchange unit |
| US11549041B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-01-10 | Daikin Industries, Ltd. | Composition containing refrigerant, use of said composition, refrigerator having said composition, and method for operating said refrigerator |
| US11820933B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-11-21 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11906207B2 (en) | 2017-12-18 | 2024-02-20 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration apparatus |
-
1982
- 1982-08-27 JP JP57147699A patent/JPS5939790A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11365335B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-06-21 | Daikin Industries, Ltd. | Composition comprising refrigerant, use thereof, refrigerating machine having same, and method for operating said refrigerating machine |
| US11435118B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-09-06 | Daikin Industries, Ltd. | Heat source unit and refrigeration cycle apparatus |
| US11441802B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-09-13 | Daikin Industries, Ltd. | Air conditioning apparatus |
| US11441819B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-09-13 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11492527B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | Composition containing refrigerant, use of said composition, refrigerator having said composition, and method for operating said refrigerator |
| US11493244B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | Air-conditioning unit |
| US11506425B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-11-22 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11535781B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-12-27 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11549695B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-01-10 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchange unit |
| US11549041B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-01-10 | Daikin Industries, Ltd. | Composition containing refrigerant, use of said composition, refrigerator having said composition, and method for operating said refrigerator |
| US11820933B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-11-21 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle apparatus |
| US11906207B2 (en) | 2017-12-18 | 2024-02-20 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration apparatus |
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