JP2000228368A - 基板の製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知のグラフォエピタキシー技術では、段差
を利用して単結晶シリコン層を形成しているので、その
単結晶シリコン層の表面に段差が形成され、その後のリ
ソグラフィー工程、エッチング工程等でその表面段差が
障害となって、高精度な加工を困難にしていた。 【解決手段】 絶縁基板１１の表面側に段差からなる結
晶成長のシード１２を形成する工程と、結晶成長のシー
ド１２にシリコン含有低融点金属溶融液１３を接触さ
せ、結晶成長のシード１２を起点にシリコン含有低融点
金属溶融液１３中のシリコンを結晶成長させて絶縁基板
１１の表面側にシリコン層１４を形成する工程と、シリ
コン層１４上に析出した金属（図示省略）を除去する工
程と、シリコン層１４の表面を平坦化する工程とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の製造方法お
よび半導体装置の製造方法に関し、詳しくはシリコンを
含む低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させてシ
リコン層を形成する基板の製造方法およびそのシリコン
層を用いた半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に形成された単結晶シリコン層を
用いてＭＯＳＦＥＴ（Metal-oxide-semiconductor fiel
d effect transistor の略）である薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴという、ＴＦＴはThin Film Transistor
の略）は、ポリシリコン層を用いたものと比べて数倍も
大きい電子移動度を有し、高速動作に適していること
が、例えば "First MOS transistors on Insulator by
Silicon Satulated Liquid Solution Epitaxy." IEEE E
LECTRON DEVICE LETTERS, 13 [5] (May 1992) R.P.Zing
g et al.,p.294-296、特公平４−５７０９８号公報、応
用物理”薄膜トランジスタ”, 65 [8] (1996) 松村正
清,p.842-848等に開示されている。

【０００３】上記半導体素子が形成される単結晶シリコ
ン層を基板上に形成する技術として種々の成膜技術が知
られている。その一つに、グラフォエピタキシー技術が
ある。このグラフォエピタキシーは、石英基板の上にス
テップ（段差）を形成し、この上にポリシリコン層を形
成し、次にこれをレーザ光またはストリップヒータで１
４００℃以上に加熱する。加熱されたポリシリコン層
は、石英基板上に形成されたステップを核にして、エピ
タキシャル成長層を形成するという技術である。このグ
ラフォエピタキシー技術は、”グラフォエピタキシー”
電子通信学会誌，66 [5] (May 1983) 古川静二郎，p.48
6-489 、"Crystallographic orientatin of silicon on
an amorphous substrate using an artificial surfac
e-relief grating and laser crystallization." Appl.
Phys. Letter,35 [1] (July. 1979) Geis,M.W.,et a
l.,p.71-74、"Silicon graphoepitaxy" Jpn.J.Appl.Phy
s.,Suppl.20-1 (1981) Geis,M.W.,et al.,p.39-42 等に
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での公知のグラフォエピタキシー技術では、段差を利用
して単結晶シリコン層を形成しているので、単結晶シリ
コン層はその段差の形状にそって結晶成長するため、単
結晶シリコン層の表面に段差が形成される。そのため、
その後の半導体素子を形成の際には、その段差がリソグ
ラフィー工程（例えば露光工程における解像不良）、エ
ッチング工程（アスペクト比の増大によるエッチング残
り）等で障害となる。また、上記従来の技術のグラフォ
エピタキシーでは、高温工程を必要とするため、歪点が
比較的低く、しかも大型のガラス基板上に、均一なシリ
コンエピタキシー層を形成することは困難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた基板の製造方法および半導体装置
の製造方法である。

【０００６】基板の第１の製造方法は、絶縁基板の表面
側に段差からなる結晶成長のシードを形成する工程と、
その結晶成長のシードにシリコン含有低融点金属溶融液
を接触させ、結晶成長のシードを起点にシリコン含有低
融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて絶縁基板
の表面側にシリコン層を形成する工程と、そのシリコン
層上に析出した金属を除去する工程と、そのシリコン層
の表面を平坦化する工程とを備えている。

【０００７】上記基板の第１の製造方法では、結晶成長
のシードが絶縁基板の表面側に形成した段差からなるた
め、この結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点
金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて絶縁基板の表
面側に形成されるシリコン層の表面には段差が生じる。
しかしながら、その後、シリコン層の表面を平坦化する
工程を行うことから、段差を生じているシリコン層の表
面は平坦化される。

【０００８】基板の第２の製造方法は、絶縁基板の表面
側に形成された段差を被覆するもので、シリコンとの格
子整合性を有するような物質層からなる結晶成長のシー
ドを形成する工程と、その結晶成長のシードにシリコン
含有低融点金属溶融液を接触させ、結晶成長のシードを
起点にシリコン含有低融点金属溶融液中のシリコンを結
晶成長させて絶縁基板の表面側にシリコン層を形成する
工程と、そのシリコン層上に析出した金属を除去する工
程と、そのシリコン層の表面を平坦化する工程とを備え
ている。

【０００９】上記基板の第２の製造方法では、結晶成長
のシードが絶縁基板の表面側に形成された段差を被覆す
る状態に形成されているため、この結晶成長のシードを
起点にシリコン含有低融点金属溶融液中のシリコンを結
晶成長させて絶縁基板の表面側に形成されるシリコン層
の表面には段差が生じる。しかしながら、シリコン層の
表面を平坦化する工程を行うことから、段差を生じてい
るシリコン層の表面は平坦化される。

【００１０】また、上記基板の第１、第２の製造方法で
は、絶縁基板の表面側に形成した結晶成長のシードに、
シリコン含有低融点金属溶融液に接触させることで、そ
の溶融液中のシリコンを結晶成長させて、シリコン層を
形成することから、例えば絶縁基板にガラス基板を用い
た場合にガラス基板の歪点未満の温度でシリコンの結晶
成長を行うことが可能になる。また、大面積の絶縁基板
上にシリコンの結晶成長を行うことが可能になる。

【００１１】しかも、上記シリコン層は、単結晶で形成
され、その電子移動度は例えば５４０ｃｍ² ／Ｖｓ程度
になり、バルクのシリコン基板と同程度の電子移動度が
得られる。なお、本明細書でいう単結晶とは、亜粒界や
転位を含む単結晶も含めていう。

【００１２】半導体装置の第１の製造方法は、絶縁基板
の表面側に段差からなる結晶成長のシードを形成する工
程と、その結晶成長のシードにシリコン含有低融点金属
溶融液を接触させ、結晶成長のシードを起点にシリコン
含有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて絶
縁基板の表面側にシリコン層を形成する工程と、そのシ
リコン層上に析出した金属を除去する工程と、そのシリ
コン層の表面を平坦化する工程と、シリコン層に所定の
処理を施して半導体素子を形成する工程とを備えてい
る。

【００１３】上記半導体装置の第１の製造方法では、結
晶成長のシードが絶縁基板の表面側に形成した段差から
なるため、この結晶成長のシードを起点にシリコン含有
低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて絶縁基
板の表面側に形成されるシリコン層の表面には段差が生
じる。しかしながら、その後、シリコン層の表面を平坦
化する工程を行うことから、段差を有して形成されたシ
リコン層の表面は平坦化される。そして、そのシリコン
層に半導体素子を形成することから、半導体素子を形成
の際にリソグラフィー工程、エッチング工程等を高精度
に行うことが可能になる。

【００１４】半導体装置の第２の製造方法は、絶縁基板
の表面側に形成された段差を被覆するもので、シリコン
との格子整合性を有するような物質層からなる結晶成長
のシードを形成する工程と、その結晶成長のシードにシ
リコン含有低融点金属溶融液を接触させ、結晶成長のシ
ードを起点にシリコン含有低融点金属溶融液中のシリコ
ンを結晶成長させて絶縁基板の表面側にシリコン層を形
成する工程と、そのシリコン層上に析出した金属を除去
する工程と、そのシリコン層の表面を平坦化する工程
と、シリコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成
する工程とを備えている。

【００１５】上記半導体装置の第２の製造方法では、結
晶成長のシードが絶縁基板の表面側に形成された段差を
被覆する状態に形成されているため、この結晶成長のシ
ードを起点にシリコン含有低融点金属溶融液中のシリコ
ンを結晶成長させて絶縁基板の表面側に形成されるシリ
コン層の表面には段差が生じる。しかしながら、シリコ
ン層の表面を平坦化する工程を行うことから、段差を有
して形成されたシリコン層の表面は平坦化される。そし
て、そのシリコン層に半導体素子を形成することから、
半導体素子を形成の際にリソグラフィー工程、エッチン
グ工程等を高精度に行うことが可能になる。

【００１６】上記半導体装置の第１、第２の製造方法で
は、上記基板の第１、第２の製造方法で形成したシリコ
ン層と同様に、例えば絶縁基板にガラス基板を用いた場
合にガラス基板の歪点未満の温度でシリコンの結晶成長
を行うことが可能になる。また、大面積の絶縁基板上に
シリコンの結晶成長を行うことが可能になる。しかも、
シリコン層は、単結晶で形成され、その電子移動度は例
えば５４０ｃｍ² ／Ｖｓ程度になり、バルクのシリコン
基板と同程度の電子移動度が得られる。そして、そのシ
リコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成するこ
とから、その半導体素子は、バルクのシリコン基板に形
成したのと同様の高性能な特性が得られる。例えばシリ
コン層にチャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を形
成した絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、高速動
作、大電流密度のトランジスタとなる。このように、シ
リコン層には、高速で大電流密度のトップゲート型ＴＦ
Ｔ、ボトムゲート型ＴＦＴ、デュアルゲート型ＴＦＴ、
エレクトロルミネッセンス素子、電界放出型表示素子用
トランジスタ、ダイオード、容量、抵抗、光電池（太陽
電池）、発光素子、受光素子等の半導体素子を形成する
ことが可能になる。

【００１７】なお、上記基板の第１の製造方法および半
導体装置の第１の製造方法における結晶成長のシードと
は、下地の形状によって結晶成長させる（例えばグラフ
ォエピタキシー）シードであり、上記基板の第２の製造
方法および半導体装置の第２の製造方法における結晶成
長のシードとは、下地の形成方位を受け継いで結晶成長
ささせる（通常のエピタキシャル成長）シードである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の基板の第１の製造方法に
係わる第１の実施の形態を、図１の製造工程図によって
説明する。

【００１９】図１の（１）に示すように、絶縁基板１１
として、例えばガラス基板を用意する。そして通常のレ
ジスト塗布技術によってレジスト膜の形成、リソグラフ
ィー技術によってレジスト膜でエッチングマスク（図示
省略）を形成した後、エッチングによって上記絶縁基板
１１の表面側に結晶成長のシード１２となる段差を、例
えば、段差の底部と側壁とがほぼ直角になるように形成
する。その後、エッチングマスクとして用いたレジスト
膜を除去する。

【００２０】次いで図１の（２）に示すように、結晶成
長のシード１２にシリコン含有低融点金属溶融液１３を
接触させ、結晶成長のシード１２を起点にしてシリコン
含有低融点金属溶融液１３中のシリコンを結晶成長（グ
ラフォエピタキシー）させて絶縁基板１１の表面側にシ
リコンを析出させる。

【００２１】その結果、図１の（３）に示すように、結
晶成長のシード１２を起点にして成長したシリコン層１
４を有する基板１が形成される。なお、結晶成長の結
果、上記シリコン層１４上には低融点金属（図示省略）
が析出しているので、塩酸等の酸を用いてシリコン層１
４上の低融点金属（図示省略）を除去する。なお、図１
の（３）では、低融点金属を除去した状態を示した。

【００２２】次いで、図１の（４）に示すように、例え
ば化学的機械研磨（以下ＣＭＰという、ＣＭＰはChemic
al Mechanical Polishing の略）によって、上記シリコ
ン層１４の表面を研磨して平坦化する。その結果、段差
からなる結晶成長のシード１２を形成したことにより生
じる絶縁基板１１の凸部１１Ｕ上のシリコン層１４は、
結晶成長のシード１２を形成したことにより生じる絶縁
基板１１の凹部１１Ｄ上のシリコン層１４よりも薄く形
成されることになる。このようにして、絶縁基板１１上
の全面に結晶成長のシード１２を起点として単結晶シリ
コンを析出してなるもので表面が平坦化されたシリコン
層１４が形成されて、基板１〔ＳＯＩ（Silicon on Ins
ulator）基板〕となる。

【００２３】上記基板１の製造方法では、結晶成長のシ
ード１２が絶縁基板１１の表面側に形成した段差からな
るため、この結晶成長のシード１２を起点にシリコン含
有低融点金属溶融液１３中のシリコンを結晶成長させて
絶縁基板１１の表面側に形成されるシリコン層１４の表
面には段差が生じる。しかしながら、その後、シリコン
層１４の表面を平坦化する工程を行うことから、段差を
有して形成されたシリコン層１４の表面は平坦化され
る。

【００２４】また、シリコン含有低融点金属溶融液１３
中のシリコンを析出させてシリコン層１４を形成するこ
とから、上記製造プロセスは低温、例えば４５０℃以下
で行える。そのため、上記絶縁基板１１には、低融点ガ
ラス基板を用いることが可能になる。この低融点ガラス
基板には、例えば最高使用温度（ほとんど歪点と同じ温
度なので、以下歪点と記す）が６６５℃のアルミノケイ
酸ガラス（例えばコーニング社のガラスコード番号１７
２３）、歪点が５１０℃のホウケイ酸ガラス（例えばコ
ーニング社のガラスコード番号７７４０）等がある。

【００２５】次に、本発明の基板の第１の製造方法に係
わる第２の実施の形態を、図２の製造工程図によって説
明する。図２では、前記図１によって説明した構成備品
と同様のものには同一符号を付与する。

【００２６】前記図１によって説明した基板１の製造方
法と同様にして、図２の（１）に示すように、表面が平
坦化されたシリコン層１４を有する基板１を形成する。

【００２７】そしてさらにシリコン層１４のＣＭＰを行
うことによって、図２の（２）に示すように、結晶成長
のシード１２を形成することで生じた絶縁基板１１の凸
部１１Ｕの表面を露出させる。それと同時に、シリコン
層１４の表面の平坦性は保持する。その結果、シリコン
層１４は、絶縁基板１１の凹部１１Ｄ内部に埋め込まれ
た状態に形成され、基板２〔ＳＯＩ基板〕が構成され
る。

【００２８】このように、上記基板２の製造方法では、
前記説明した基板１の製造方法と同様に、段差からなる
結晶成長のシード１２を起点にシリコン含有低融点金属
溶融液（図示省略）中のシリコンが結晶成長して絶縁基
板１１の表面側にシリコン層１４が形成されるので、そ
のシリコン層１４の表面には段差が生じる。しかしなが
ら、その後、シリコン層１４の表面を平坦化する工程を
行うことから、段差を有して形成されたシリコン層１４
の表面は平坦化される。

【００２９】上記各実施の形態で説明した絶縁基板１１
は、ガラス基板に限定されることはなく、石英基板、サ
ファイア基板等であってもよい。もしくは、絶縁基板１
１の表面側および上記結晶成長のシード１２が形成され
る領域が絶縁層で形成されているものであればよく、例
えばガラス基板に素子が形成され、その素子を覆う状態
に絶縁層が形成されたものであってもよい。

【００３０】次に、本発明の基板の第２の製造方法に係
わる第１の実施の形態を、図３の製造工程図によって説
明する。

【００３１】図３の（１）に示すように、絶縁基板１１
は、例えば、基体（図示省略）の表面側が少なくとも絶
縁性を有するものであり、その絶縁性を有する表面側に
は段差１１Ｓが形成されている。このような絶縁基板１
１の表面側に、段差１１Ｓを被覆する状態に、シリコン
との格子整合性を有するような物質層からなる結晶成長
のシード１２を形成する。上記シリコンとの格子整合性
を有するような物質層は、例えばサファイア層、スピネ
ル層もしくはフッ化カルシウム層により形成することが
できる。また上記絶縁性を有する表面は、例えば、通常
の層間絶縁膜を形成する酸化シリコン系の絶縁膜で形成
してもよい。

【００３２】なお、上記基体は、一例として、ガラス基
板単体、石英基板単体、サファイア基板単体であっても
よく、または、ガラス基板、石英基板、サファイア基板
もしくは半導体基板上に素子、絶縁膜、配線等が形成さ
れ、それらを被覆する状態に上記絶縁層が形成されてい
るものであってもよい。

【００３３】次いで図３の（２）に示すように、結晶成
長のシード１２にシリコン含有低融点金属溶融液１３を
接触させ、結晶成長のシード１２を起点にしてシリコン
含有低融点金属溶融液１３中のシリコンを結晶成長（通
常の液相エピタキシャル成長）させて結晶成長のシード
１２の表面にシリコンを析出させる。

【００３４】その結果、図３の（３）に示すように、結
晶成長のシード１２を起点にして成長したシリコン層１
４を有する基板３が形成される。なお、結晶成長の結
果、上記シリコン層１４上には低融点金属（図示省略）
が析出しているので、塩酸等の酸を用いてシリコン層１
４上の低融点金属（図示省略）を除去する。なお、図３
の（３）では、低融点金属を除去した状態を示した。

【００３５】次いで、図３の（４）に示すように、例え
ば化学的機械研磨（以下ＣＭＰという、ＣＭＰはChemic
al Mechanical Polishing の略）によって、上記シリコ
ン層１４の表面を研磨して平坦化する。その結果、段差
１１Ｓにより生じる絶縁基板１１の凸部１１Ｕ上のシリ
コン層１４は、段差１１Ｓにより生じる絶縁基板１１の
凹部１１Ｄ上のシリコン層１４よりも薄く形成されるこ
とになる。このようにして、絶縁基板１１上に結晶成長
のシード１２を起点として単結晶シリコンを析出してな
るもので表面が平坦化されたシリコン層１４が形成され
て、基板３（ＳＯＩ基板）となる。

【００３６】上記基板３の製造方法では、絶縁基板１１
の絶縁性を有する表面側に形成した段差１１Ｓを被覆す
る結晶成長のシード１２がシリコンとの格子整合性を有
するような物質層からなるため、この結晶成長のシード
１２を起点にシリコン含有低融点金属溶融液１３中のシ
リコンが液相エピタキシャル成長により結晶成長して絶
縁基板１１の表面側にシリコン層１４を生成する。その
シリコン層１４の表面には段差１４Ｓを生じている。し
かしながら、その後、シリコン層１４の表面を平坦化す
る工程を行うことから、段差１４Ｓを有して形成された
シリコン層１４の表面は平坦化される。

【００３７】また、シリコン含有低融点金属溶融液１３
中のシリコンを析出させてシリコン層１４を形成するこ
とから、上記製造プロセスは低温、例えば４５０℃以下
で行える。そのため、上記絶縁基板１１には、低融点ガ
ラス基板を用いることが可能になる。この低融点ガラス
基板には、例えば最高使用温度（ほとんど歪点と同じ温
度なので、以下歪点と記す）が６６５℃のアルミノケイ
酸ガラス（例えばコーニング社のガラスコード番号１７
２３）、歪点が５１０℃のホウケイ酸ガラス（例えばコ
ーニング社のガラスコード番号７７４０）等がある。

【００３８】次に、本発明の基板の第２の製造方法に係
わる第２の実施の形態を、図４の製造工程図によって説
明する。図４では、前記図３によって説明した構成備品
と同様のものには同一符号を付与する。

【００３９】前記図３によって説明した基板３の製造方
法と同様にして、図４の（１）に示すように、表面が平
坦化されたシリコン層１４を有する基板３を形成する。

【００４０】そしてさらにシリコン層１４のＣＭＰを行
うことによって、図４の（２）に示すように、結晶成長
のシード１２を形成することで生じた絶縁基板１１の凸
部１１Ｕの表面を露出させる。それと同時に、シリコン
層１４の表面の平坦性は保持する。その結果、シリコン
層１４は、絶縁基板１１の凹部１１Ｄ内部に埋め込まれ
た状態に形成され、基板４（ＳＯＩ基板）が構成され
る。なお、図示はしないが、研磨は、凸部１１Ｕ上の結
晶成長のシード１２も研磨して、凸部１１Ｕの表面を露
出させてもよい。

【００４１】このように、上記図４によって説明した第
２の実施の形態では、前記第１の実施の形態と同様に、
結晶成長のシード１２を起点にシリコン含有低融点金属
溶融液（図示省略）中のシリコンが結晶成長して段差１
１Ｓを有する絶縁基板１１の表面側にシリコン層１４が
形成されるので、そのシリコン層１４の表面には段差が
生じる。しかしながら、その後、シリコン層１４の表面
を平坦化する工程を行うことから、段差を有して形成さ
れたシリコン層１４の表面は平坦化される。

【００４２】上記各実施の形態で説明した基板は、ガラ
ス基板、石英基板、サファイア基板等を用いることがで
きる。また、絶縁基板１１は、その表面側が絶縁性を有
し、段差が形成されているものであればよく、例えばガ
ラス基板に素子、層間絶縁膜、配線等が形成され、それ
らを覆う状態に絶縁層が形成されたものであってもよ
い。

【００４３】次に、上記結晶成長の方法としては、後に
詳述するが以下のような結晶成長法〜がある。

【００４４】結晶成長法：結晶成長のシードを形成し
た絶縁基板の表面側に非晶質シリコンもしくは多結晶シ
リコンからなるシリコン薄膜を形成した後、少なくとも
そのシリコン薄膜と低融点金属溶融液とを接触させて加
熱保持し、低融点金属溶融液中にシリコン薄膜を溶解さ
せてシリコン含有低融点金属溶融液を生成する。このよ
うにして、結晶成長のシードとシリコン含有低融点金属
溶融液とを接触させる。また、シリコン薄膜と低融点金
属溶融液とを接触させる方法としては、シリコン薄膜上
に低融点金属溶融液を塗布する方法、シリコン薄膜を低
融点金属溶融液に浸漬する方法がある。そして冷却処理
を行って、結晶成長のシードを起点にして、シリコン含
有低融点金属溶融液中のシリコンを絶縁基板の表面側に
結晶成長させ、シリコン層を形成する。

【００４５】結晶成長法：絶縁基板の表面側に結晶成
長のシードを形成した絶縁基板を用意し、少なくともそ
の絶縁基板の表面側とシリコン含有低融点金属溶融液と
を接触させる。このようにして、結晶成長のシードとシ
リコン含有低融点金属溶融液とを接触させる。その後冷
却処理を行って、結晶成長のシードを起点にして、シリ
コン含有低融点金属溶融液中のシリコンを絶縁基板の表
面側に結晶成長させ、シリコン層を形成する。絶縁基板
とシリコン含有低融点金属溶融液とを接触させる方法と
しては、絶縁基板上にシリコン含有低融点金属溶融液を
塗布する方法、絶縁基板をシリコン含有低融点金属溶融
液に浸漬する方法がある。

【００４６】結晶成長法：結晶成長のシードを形成し
た絶縁基板の表面側に非晶質シリコンもしくは多結晶シ
リコンからなるシリコン薄膜と低融点金属層とを形成し
た後、加熱処理により低融点金属を溶解するとともにそ
の溶融液中にシリコン薄膜を溶解してシリコン含有低融
点金属溶融液を生成する。このようにして、結晶成長の
シードとシリコン含有低融点金属溶融液とを接触させ
る。そして冷却処理を行って、結晶成長のシードを起点
にして、シリコン含有低融点金属溶融液中のシリコンを
絶縁基板の表面側に結晶成長させ、シリコン層を形成す
る。

【００４７】結晶成長法：結晶成長のシードを形成し
た絶縁基板の表面側にシリコン含有低融点金属層を形成
した後、加熱処理によりシリコン含有低融点金属溶融液
を生成する。このようにして、結晶成長のシードとシリ
コン含有低融点金属溶融液とを接触させる。そして冷却
処理を行って、結晶成長のシードを起点にして、シリコ
ン含有低融点金属溶融液中のシリコンを絶縁基板の表面
側に結晶成長させ、シリコン層を形成する。

【００４８】上記各結晶成長法〜における結晶成長
のシードは、段差であってもよく、もしくはシリコンと
格子整合性を有するような物質からなるシード層であっ
てもよい。

【００４９】以下に、結晶成長法〜の具体的な一例
を、以下に説明する。

【００５０】前記結晶成長法を、図５の製造工程図に
よって以下に説明する。結晶成長法は、図５の（１）
に示すように、絶縁基板１１の表面側に、反応性イオン
エッチングなどの異方性ドライエッチングにより段差を
形成して結晶成長のシード１２を設ける。または、図示
はしないが、段差が形成された基板上に、低温成膜技術
として、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法もしくはスパ
ッタリングによって、基板の表面側に結晶成長のシード
なるものでシリコンとの格子整合性を有するような物質
層、例えばサファイア層を形成して、結晶成長のシード
１２とする。この物質層には、スピネル、フッ化カルシ
ウム等を用いることも可能である。

【００５１】以下、上記絶縁基板１１に低融点ガラス基
板を用い、段差を結晶成長のシード１２とした場合を説
明する。なお、この低融点ガラス基板には、例えば最高
使用温度（ほとんど歪点と同じなので、以下歪点で記
す）が６６５℃のアルミノケイ酸ガラス（例えばコーニ
ング社のガラスコード番号１７２３）、歪点が５１０℃
のホウケイ酸ガラス（例えばコーニング社のガラスコー
ド番号７７４０）等がある。

【００５２】次いで図５の（２）に示すように、低温成
膜技術によって、絶縁基板１１の表面側に、非晶質シリ
コンもしくは多結晶シリコンからなるシリコン薄膜２１
を例えば５ｎｍ〜１０μｍ（好ましくは２０ｎｍ〜５μ
ｍ）の範囲で所定の膜厚に形成する。上記低温成膜技術
としては、例えばプロセス温度（基板温度）が例えば５
００℃〜６５０℃の減圧ＣＶＤ法、もしくは基板温度を
４００℃以下に設定したスパッタリング、プラズマＣＶ
Ｄ法等を用いる。

【００５３】その後、図５の（３）に示すように、槽内
に貯えれた低融点金属溶融液２２中に絶縁基板１１を浸
漬して、少なくとも上記シリコン薄膜２１と低融点金属
溶融液２２とを接触させ、このシリコン薄膜２１を低融
点金属溶融液２２中に溶解させてシリコン含有低融点金
属溶融液を生成する。その際、低融点金属溶融液２２は
絶縁基板１１の最高使用温度（ほぼガラスの歪点）以下
の温度に保持しておく。なお、低融点金属溶融液２２が
溶融状態を保つ温度は、シリコンが含まれる割合により
異なる。また低融点金属溶融液２２上の雰囲気は、水素
雰囲気、水素と不活性なガス（希ガス）との混合雰囲気
もしくは不活性なガス（希ガス）雰囲気とする。または
還元性雰囲気であってもよい。

【００５４】例えば、低融点金属溶融液２２にスズ溶融
液もしくはスズ鉛合金溶融液からなるスズ系金属溶融液
を用いた場合には、そのスズ系金属溶融液中に溶解する
シリコン量にもよるが、４００℃〜１２００℃のスズ系
金属溶融液を用いることができる。例えば溶解するシリ
コンの比率を０．０００５ｗｔ％〜０．０３ｗｔ％とし
てスズ系金属溶融液の温度を４００℃〜６５０℃とした
場合には、絶縁基板１１には歪点がおよそ６６５℃のア
ルミケイ酸ガラスを用いることができ、さらにスズ系金
属溶融液の温度がその他のプロセス温度とともに５００
℃以下の場合には歪点がおよそ５１０℃のホウケイ酸ガ
ラスを用いることができる。

【００５５】そして所定時間、例えば３０秒〜６０分、
好ましくは１０分〜３０分間、上記低融点金属溶融液２
２中に上記絶縁基板１１を浸漬させて、上記シリコン薄
膜２１を低融点金属溶融液２２中に溶解させた後、低融
点金属溶融液２２中より絶縁基板１１を引き上げること
により絶縁基板１１を徐冷（冷却処理）する、もしく
は、低融点金属溶融液２２中に絶縁基板１１を浸漬させ
た状態で冷却処理を行う。

【００５６】上記シリコンの結晶成長速度は０．１μｍ
／分〜０．３μｍ／分であり、冷却速度は０．１℃／分
〜０．３℃／分であることから、例えば成長させる結晶
層の厚さが３５ｎｍであれば、成長所要時間は２０秒〜
６秒と短い。そのため、冷却操作は引き上げ操作とな
る。なお、成長所要時間は、例えばシリコン含有低融点
金属溶融液中のシリコンの含有量を調整することにより
最適化できる。

【００５７】一方、例えば成長させる結晶層の厚さが５
μｍであれば、成長所要時間は５０分〜１７分と長い。
そのため、冷却操作は浸漬した状態での冷却となり、そ
の冷却時間には５０分〜１７分が必要となる。なお、冷
却時間は、例えばシリコン含有低融点金属溶融液中のシ
リコンの含有量を調整することにより最適化できる。

【００５８】このようにして、図５の（４）に示すよう
に、結晶成長のシード１２を起点に低融点金属溶融液２
２〔前記図５の（３）参照〕中に溶解したシリコンが結
晶成長（グラフォエピタキシャル成長）し、絶縁基板１
１の表面側に単結晶シリコンのシリコン層１４を形成す
る。このシリコン層１４は、結晶成長のシード１２とな
る段差の底部と側壁とがほぼ直角に形成されているた
め、（１００）面のシリコン単結晶からなり、このシリ
コン単結晶は亜粒界や転位を含む場合もある。なお、シ
リコン層１４の厚さは、例えばシリコン薄膜２１の厚さ
によりほぼ決定されるため、シリコン薄膜２１の厚さを
制御することによって、シリコン層１４の厚さを制御す
ることも可能である。また、上記結晶成長の結果、上記
シリコン層１４上には低融点金属（図示省略）を析出す
る。

【００５９】上記図示したように、結晶成長のシード１
２が段差のみで形成されている場合には、その段差を起
点として単結晶シリコンが析出されて成長し、シリコン
層１４がいわゆる島状に形成される。またシリコン薄膜
２１の膜厚を厚くし段差の間隔を短くして絶縁基板１１
の引き上げ速度を調整することにより、絶縁基板１１の
表面側全体にわたってシリコン層１４を形成することも
可能である。

【００６０】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層１
４上の低融点金属（図示省略）を除去する。その結果、
絶縁基板１１上に結晶成長のシード１２を起点として単
結晶シリコンを析出してなるシリコン層１４が形成され
た、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulatorの略であ
り、以下ＳＯＩという）基板となる。なお、図５の
（４）では、析出した低融点金属を除去した後の状態を
示した。

【００６１】上記製造方法では、シリコン薄膜２１と低
融点金属溶融液２２との接触を、低融点金属溶融液２２
中に絶縁基板１１を浸漬することで行ったが、上記シリ
コン薄膜２１に低融点金属溶融液２２を塗布してシリコ
ン薄膜２１と低融点金属溶融液２２とを接触させて、シ
リコン薄膜２１を低融点金属溶融液２２中に溶解させ、
シリコン含有低融点金属溶融液を生成してもよい。その
際、絶縁基板１１を、その歪点未満の温度でかつシリコ
ン含有低融点金属溶融液が溶融状態を保つ温度に加熱し
ておくことが好ましい。

【００６２】次に、前記結晶成長法を、図６の製造工
程図によって以下に説明する。結晶成長法は、図６の
（１）に示すように、前記結晶成長法と同様の方法に
より、前記結晶成長法と同様の絶縁基板１１を用い、
その絶縁基板１１の表面側に、段差からなる結晶成長の
シード１２を形成する。または、図示はしないが、段差
が形成された基板上に、低温成膜技術として、減圧ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法もしくはスパッタリングによっ
て、基板の表面側に結晶成長のシードなるものでシリコ
ンとの格子整合性を有するような物質層、例えばサファ
イア層を形成して、結晶成長のシード１２とする。この
物質層には、スピネル、フッ化カルシウム等を用いるこ
とも可能である。以下、上記絶縁基板１１に低融点ガラ
ス基板を用い、段差を結晶成長のシード１２とした場合
を説明する。

【００６３】その後図６の（２）に示すように、上記絶
縁基板１１の表面側をシリコン含有低融点金属溶融液１
３中に浸漬することにより、少なくとも上記絶縁基板１
１の表面側に形成した結晶成長のシード１２とシリコン
含有低融点金属溶融液１３とを接触させる。このとき、
絶縁基板１１の全体を浸漬しても差し支えはない。この
シリコン含有低融点金属溶融液１３の温度は低融点ガラ
スの歪点未満の温度とする。上記シリコン含有低融点金
属溶融液１３には、一例として、シリコンを含むスズ溶
融液もしくはシリコンを含むスズ鉛合金溶融液からなる
シリコン含有スズ系金属溶融液を用いることができる。
ここでは、シリコン含有スズ溶融液を用いた。例えばシ
リコン含有スズ溶融液は、シリコンの含有量が０．００
０５ｗｔ％〜０．０３ｗｔ％とすれば４００℃〜６５０
℃程度で溶融液状態にある。そのため、絶縁基板１１に
加えられる温度は４００℃〜６５０℃程度となる。

【００６４】上記シリコン含有スズ溶融液のシリコンの
含有量は、０．０００５ｗｔ％〜０．０３ｗｔ％、好ま
しくは０．００３５ｗｔ％〜０．０１４ｗｔ％とする。
シリコンの含有量が０．０００５ｗｔ％未満の場合に
は、シリコン単結晶の析出量が少なく、量産性が得られ
ない。またシリコンの含有量が０．０３ｗｔ％より多い
場合には、シリコン含有スズ系金属溶融液の温度を高く
しなければならなくなり、低融点ガラス基板を用いるこ
とが困難になる。しかしながら、ガラス基板１２に石英
基板（一例として、歪点は９９０℃）、高耐熱性ガラス
基板を用いる場合には、各材料の最高使用温度（または
歪点）に対応してシリコン含有スズ系金属溶融液の融点
が１２００℃程度になるまでシリコンの含有量を増やす
ことも可能である。

【００６５】また上記シリコン含有スズ系金属溶融液に
シリコンを含むスズ鉛合金溶融液を用いる場合には、例
えばスズ１５％＋鉛８５％のスズ鉛合金にシリコンを
０．０５ｗｔ％〜０．１４ｗｔ含む溶融液を用いる。た
だし上記スズと鉛の比率は一例であって、上記値に限定
されることはなく、適宜選択することができる。

【００６６】そして一定時間、例えば１０秒〜３０分、
好ましくは５分〜１０分、浸漬保持する。その後、上記
シリコン含有低融点金属溶融液１３中より絶縁基板１１
を引き上げることで、もしくはシリコン含有低融点金属
溶融液１３中に絶縁基板１１を浸漬した状態で冷却処理
することにより、図６の（３）に示すように、結晶成長
のシード１２を起点にしてシリコン含有低融点金属溶融
液１３〔図６の（２）参照〕中よりシリコンを結晶成長
（グラフォエピタキシャル成長）させて、絶縁基板１１
の表面側に単結晶シリコンのシリコン層１４を形成す
る。このシリコン層１４は、段差底部と段差側壁とがほ
ぼ直角に形成されているため、（１００）面のシリコン
単結晶が得られる。

【００６７】上記シリコンの結晶成長速度は、０．１μ
ｍ／分〜０．３μｍ／分であり、冷却速度は０．１℃／
分〜０．３℃／分であることから、例えば成長させる結
晶層の厚さが３５ｎｍであれば、成長所要時間は２０秒
〜６秒と短い。そのため、冷却操作は引き上げ操作とな
る。なお、この成長所要時間は、例えばシリコン含有低
融点金属溶融液２０中のシリコンの含有量を調整するこ
とにより最適化を図る。一方、例えば成長させる結晶層
の厚さが５μｍであれば、成長所要時間は５０分〜１７
分と長い。そのため、冷却操作は浸漬した状態での冷却
となり、冷却時間は５０分〜１７分が必要になる。な
お、この冷却時間は、例えばシリコン含有低融点金属溶
融液１３中のシリコンの含有量を調整することにより最
適化を図る。

【００６８】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層１
４上に析出されている低融点金属（図示省略）を除去す
る。その結果、絶縁基板１１上に結晶成長のシード１２
を起点として単結晶シリコンを析出してなるシリコン層
１４が形成され、いわゆるＳＯＩ基板となる。なお、図
６の（３）では、シリコン層１４上に析出した低融点金
属を除去した後の状態を示した。

【００６９】上記説明した例では、少なくとも絶縁基板
１１をシリコン含有低融点金属溶融液１３に浸漬した
が、絶縁基板１１の表面側にシリコン含有低融点金属溶
融液を塗布して、絶縁基板１１の表面側に形成した結晶
成長のシード１２とシリコン含有低融点金属溶融液とを
接触させてもよい。その際、絶縁基板１１を、その歪点
未満の温度でかつシリコン含有低融点金属溶融液１３が
溶融状態を保つ温度に加熱しておくことが好ましい。

【００７０】次に、前記結晶成長法を、図７の製造工
程図によって以下に説明する。結晶成長法は、図７の
（１）に示すように、前記結晶成長法と同様の方法に
より、前記結晶成長法で用いたものと同様の絶縁基板
１１を用い、その絶縁基板１１の表面側に、段差からな
る結晶成長のシード１２を形成する。または、図示はし
ないが、段差が形成された基板上に、低温成膜技術とし
て、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法もしくはスパッタ
リングによって、基板の表面側に結晶成長のシードなる
ものでシリコンとの格子整合性を有するような物質層、
例えばサファイア層を形成して、結晶成長のシード１２
とする。この物質層には、スピネル、フッ化カルシウム
等を用いることも可能である。以下、上記絶縁基板１１
に低融点ガラス基板を用い、段差を結晶成長のシード１
２とした場合を説明する。

【００７１】その後、図７の（２）に示すように、低温
成膜技術によって、絶縁基板１１の表面側に非晶質シリ
コンもしくは多結晶シリコンからなるシリコン薄膜２１
を５ｎｍ〜５０ｎｍ（好ましくは１０ｎｍ〜４０ｎｍ）
の所定の膜厚に形成する。さらに、低融点金属層２３を
シリコン薄膜の２３０倍〜７００００倍の厚さに形成す
る。ここでは、低融点金属層２３にスズもしくはスズ鉛
合金からなるスズ系金属層を用い、スズ系金属層を例え
ば４０μｍ〜５０μｍの厚さに形成した。なお、このシ
リコン薄膜２１と低融点金属層２３とはどちらを先に形
成してもよい。また、上記低融点金属層２３をスズ鉛合
金で形成する場合には、一例としてスズ（１５％）＋鉛
（８５％）のスズ鉛合金で形成する。このスズと鉛の比
率は一例であって、その値に限定されることはなく、適
宜選択することができる。上記低温成膜技術としては、
例えばプロセス温度（基板温度）が例えば５００℃〜６
５０℃の減圧ＣＶＤ法、もしくは基板温度を４００℃以
下に設定したスパッタリング、プラズマＣＶＤ法等を用
いる。

【００７２】次いで加熱処理を行う。この加熱処理は、
水素雰囲気、水素と不活性なガスとの混合ガス雰囲気も
しくは不活性なガス雰囲気下で、シリコン含有低融点金
属溶融液１３を生成する温度以上絶縁基板１１の最高使
用温度以下（ガラス基板の場合には歪点未満）の温度範
囲内でその絶縁基板１１を加熱して、上記低融点金属層
２３が溶解して低融点金属溶融液を生成するとともに、
この低融点金属溶融液中に上記シリコン薄膜２１を溶解
する。その結果、図７の（３）に示すように、絶縁基板
１１の表面側にシリコン含有低融点金属溶融液１３を生
成する。なお、上記雰囲気は還元性雰囲気であってもよ
い。

【００７３】具体的には、上記低融点金属層２３をスズ
系金属層のスズ層で形成した場合には４００℃〜６５０
℃、望ましくは５００℃〜６００℃に加熱し、上記低融
点金属層２３をスズ系金属層のスズ鉛合金層で形成した
場合には３５０℃〜６００℃、望ましくは４５０℃〜５
５０℃に加熱して、上記スズ系金属層を溶解してスズ系
金属溶融液を生成するとともに、そのスズ系金属溶融液
中にシリコン薄膜を溶解する。このようにして、シリコ
ン含有スズ系金属溶融液を生成する。この加熱処理に
は、電気炉、ランプ加熱装置等を用いて基板全体を均一
に加熱する方法、レーザ光、電子ビームなどを照射して
局所的に加熱する方法等による。

【００７４】上記加熱温度は、例えばシリコンを０．０
００５ｗｔ％〜０．０３ｗｔ％含有するスズ溶融液は４
００℃〜６５０℃で生成することができる。したがっ
て、絶縁基板１１には最高使用温度（ほぼガラスの歪
点）の低い、いわゆる低融点ガラスを用いるこことも可
能になる。このような低融点ガラスには、歪点が例えば
６６５℃のアルミノケイ酸ガラス、歪点が例えば５１０
℃のホウケイ酸ガラスがある。

【００７５】そして、加熱温度で一定時間（例えば１０
秒〜６０分、好ましくは５分〜１０分）保持した後、冷
却処理により、結晶成長のシード１２を起点にして、上
記シリコン含有低融点金属溶融液１３（シリコン含有ス
ズ系金属溶融液）中に溶解しているシリコンを結晶成長
（グラフォエピタキシャル成長）させる。その結果、図
７の（４）に示すように、絶縁基板１１の表面側にシリ
コン単結晶が析出されてシリコン層１４を形成する。こ
のシリコン単結晶は亜粒界や転位を含む場合もある。上
記シリコン層１４は、段差底部と段差側壁とがほぼ直角
に形成されているため、（１００）面のシリコン単結晶
が得られる。シリコン層１４の厚さは、例えばシリコン
含有低融点金属溶融液１３〔図７の（３）参照〕に含ま
れるシリコン濃度によって調整される。結晶成長の結
果、上記シリコン層１４上には低融点金属（図示省略）
が析出している。

【００７６】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層１
４上の低融点金属（図示省略）を除去する。その結果、
絶縁基板１１上に結晶成長のシード１２を起点として単
結晶シリコンを析出してなるシリコン層１４が形成され
て、いわゆるＳＯＩ基板となる。なお、図７の（４）で
は、低融点金属を除去した状態を示した。

【００７７】次に、前記結晶成長法を、図８の製造工
程図によって以下に説明する。結晶成長法は、図８の
（１）に示すように、前記結晶成長法と同様の方法に
より、前記結晶成長法で用いたものと同様の絶縁基板
１１を用い、その絶縁基板１１の表面側に、段差からな
る結晶成長のシード１２を形成する。または、図示はし
ないが、段差が形成された基板上に、低温成膜技術とし
て、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法もしくはスパッタ
リングによって、基板の表面側に結晶成長のシードなる
ものでシリコンとの格子整合性を有するような物質層、
例えばサファイア層を形成して、結晶成長のシード１２
とする。この物質層には、スピネル、フッ化カルシウム
等を用いることも可能である。以下、上記絶縁基板１１
に低融点ガラス基板を用い、段差を結晶成長のシード１
２とした場合を説明する。

【００７８】次いで図８の（２）に示すように、低温成
膜技術により、シリコン含有低融点金属層２４を上記絶
縁基板１１の表面側に例えば３０μｍの厚さに形成す
る。ここでは、シリコン含有低融点金属層２４にシリコ
ンを含有するスズもしくはシリコンを含有するスズ鉛合
金からなるシリコン含有スズ系金属を用いた。このシリ
コン含有低融点金属層２４の厚さは、シリコンの含有量
および析出形成するシリコン層の厚さに応じて決定され
る。また、上記低温成膜技術としては、例えばプロセス
温度（基板温度）が例えば５００℃〜６５０℃の減圧Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、もしくは基板温度を４００
℃以下に設定したスパッタリングを用いる。

【００７９】次いで加熱処理を行う。この加熱処理は、
水素雰囲気、水素と不活性なガスとの混合ガス雰囲気も
しくは不活性なガス雰囲気下で、上記絶縁基板１１を４
５０℃〜６００℃の範囲、望ましくは５００℃〜６００
℃における所定の温度で加熱する。その結果、シリコン
含有低融点金属層２４が溶解されて、図８の（３）に示
すように、上記絶縁基板１１の表面側にシリコン含有低
融点金属溶融液１３が生成される。そして上記加熱温度
に、例えば６０秒〜３０分間、好ましくは５分〜１０分
間保持する。ここでは例えば５分間保持する。なお、上
記雰囲気は還元性雰囲気であってもよい。

【００８０】その後、冷却処理により、結晶成長のシー
ド１２を起点にして、上記シリコン含有低融点金属溶融
液１３中に溶解しているシリコンを結晶成長（グラフォ
エピタキシャル成長）させる。その結果、図８の（４）
に示すように、絶縁基板１１の表面側にシリコン単結晶
が析出されてシリコン層１４を形成する。このシリコン
単結晶は亜粒界や転位を含む場合もある。上記シリコン
層１４は、段差底部と段差側壁とがほぼ直角に形成され
ているため、（１００）面のシリコン単結晶が得られ
る。シリコン層１４の厚さは、例えばシリコン含有低融
点金属溶融液１３に含まれるシリコン濃度によって調整
される。結晶成長の結果、上記シリコン層１４上には低
融点金属のスズ系金属（図示省略）が析出している。

【００８１】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層１
４上のスズ系金属（図示省略）を除去する。その結果、
絶縁基板１１上に結晶成長のシード１２を起点として単
結晶シリコンを析出してなるシリコン層１４が形成され
て、いわゆるＳＯＩ基板となる。なお、図８の（４）で
は、低融点金属を除去した状態を示した。

【００８２】前記各結晶成長法〜における低融点金
属溶融液２２、シリコン含有低融点金属溶融液１３の低
融点金属、低融点金属層２４、シリコン含有低融点金属
層２４の低融点金属としては、インジウム、ガリウム、
スズ、ビスマス、鉛、亜鉛、アンチモンおよびアルミニ
ウムのうちの１種もしくは複数種を用いることができ、
好ましくは、スズ、鉛もしくはスズと鉛の合金を用い
る。

【００８３】前記各結晶成長法〜においては、結晶
成長のシード１２は、前記説明したように、シリコンと
の格子整合性を有するような物質からなるシード層で形
成することもできる。このようなシード層は、サファイ
ア、スピネル、フッ化カルシウム等で形成することが可
能である。例えばシード層をサファイアで形成する場合
には、高密度プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法等を用い
て、例えば１ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２
０ｎｍ程度の厚さに堆積して形成する。その後は、前記
説明したのと同様のプロセスを行う。この場合には、グ
ラフォエピタキシーではなく、シード層の結晶性を受け
継いで単結晶シリコンが結晶成長する。サファイアは単
結晶シリコンと格子定数がほとんど同じであるため、シ
ード層の表面上の全域に（１００）単結晶シリコン〔サ
ファイア面が（１１￣０２）の場合〕もしくは（１１
１）単結晶シリコン〔サファイア面が（０００１）の場
合〕がエピタキシャル成長する。

【００８４】また、シリコン薄膜を溶解させる低融点金
属溶融液にスズ系金属を用いた場合には、出来上がった
シリコン層にスズ系金属のスズ、鉛が含有されたとして
も、それらはシリコン層中でキャリアにはならない。そ
のため、シリコン層は高抵抗なものとなる。またシリコ
ン層中に残留するスズは結晶欠陥を電気的に不活性にす
るため、接合リークを低減し、電子移動度を高める。一
方、低融点金属溶融液にインジウム系金属（例えばイン
ジウム、インジウム・ガリウム）を用いた場合には、シ
リコン層中に微量のインジウムが残留するため、シリコ
ン層はｐ型シリコン層となる。

【００８５】また、結晶成長法の場合には、上記シリ
コン薄膜２１の成膜時に、例えばホウ素のようなｐ型不
純物を混入し、その際に不純物濃度を所定の量に制御し
ておけば、上記シリコン層１４は所望の濃度のｐ型シリ
コン層となる。一方、例えばリン、ヒ素、アンチモンの
ようなｎ型不純物を混入し、その際に不純物濃度を所定
の量に制御しておけば、上記シリコン層１４は所望の濃
度のｎ型シリコン層となる。

【００８６】結晶成長法の場合には、高抵抗な上記シ
リコン層１４にｐ型不純物もしくはｎ型不純物をドーピ
ングすることにより、所望の導電型および不純物濃度を
得ることが可能になる。例えば上記シリコン層１４にイ
オン注入等の不純物ドーピング技術により例えばホウ素
のようなｐ型不純物をドーピングし、その際に不純物濃
度を所定の量に制御しておけば、上記シリコン層１４は
所望の濃度のｐ型シリコン層となる。一方、例えばリ
ン、ヒ素、アンチモンのようなｎ型不純物をドーピング
し、その際に不純物濃度を所定の量に制御しておけば、
上記シリコン層１４は所望の濃度のｎ型シリコン層とな
る。

【００８７】また、結晶成長法、の場合には、上記
シリコン薄膜２１の成膜時やシリコン含有低融点金属層
２４の成膜時に、例えばホウ素のようなｐ型不純物を混
入し、その際に不純物濃度を所望の量に制御しておけ
ば、上記シリコン層１４は所望の濃度のｐ型シリコン層
となる。一方、例えばリン、ヒ素、アンチモンのような
ｎ型不純物を混入し、その際に不純物濃度を所望の量に
制御しておけば、上記シリコン層１４は所望の濃度のｎ
型シリコン層となる。

【００８８】また、シリコン層１４を形成するプロセス
が６５０℃以下となる場合には、絶縁基板１１に低融点
ガラスを用いることが可能になり、大型のガラス基板
（１ｍ² 以上の面積を有するガラス基板）上にシリコン
層１４を形成することも可能になる。また、結晶成長温
度が長尺ロール化されたガラス板にシリコン層を連続的
にもしくは非連続的に形成することも可能になる。結晶
成長のシードに段差を用いた場合には、その段差を起点
に結晶を成長させて、いわゆる島状にシリコン層を形成
することも可能である。またさらに結晶成長を進めて、
絶縁基板１１の表面側全体にシリコン層１４を形成する
ことも可能である。一方、結晶成長のシードに上記説明
したようなシード層を用いた場合には、そのシード層上
の全面にシリコン層を形成することが可能になる。その
ため、シリコン層を島状に形成する場合には、予め結晶
成長前にシード層を島状にパターニングしておくか、ま
たは生成したシリコン層を島状にパターニングすればよ
い。

【００８９】なお、上記低融点ガラスを用いた場合に
は、低融点ガラスの構成元素が結晶成長により形成した
シリコン層に拡散しやすいために、低融点ガラス基板と
シリコン層との間に拡散を防止するバリア層として、例
えば窒化シリコン膜を例えば１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の
厚さに形成しておくことが好ましい。

【００９０】上記のようにして形成されたシリコン層１
４は、５４０ｃｍ² ／Ｖｓ程度の電子移動度が得られ
る。そのため、予め適量のｐ型不純物を混入して形成す
れば所望の濃度のｐ型のシリコン層となり、ｎチャネル
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの活性領域（チャネ
ル領域、ソース領域、ドレイン領域）を作製するのに都
合がよい。また予め適量のｎ型不純物を混入して形成す
れば所望の濃度のｎ型のシリコン層となり、ｐチャネル
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの活性領域（チャネ
ル領域、ソース領域、ドレイン領域）を作製するのに都
合がよい。また部分的にシリコン層の導電型と異なる不
純物をドーピングすればＣＭＯＳトランジスタも作製す
ることができる。

【００９１】次に、本発明の半導体装置の第１の製造方
法に係わる第１の実施の形態を、図９の製造工程図によ
って説明する。図９では、前記図１によって説明した構
成部品と同様のものには同一の符号を付与して示す。

【００９２】図９の（１）に示すように、前記基板の第
１の製造方法（前記図１によって説明した製造方法）に
よって、絶縁基板１１上にシリコン層１４を形成する。

【００９３】すなわち、絶縁基板１１の表面側に、例え
ば段差からなる結晶成長のシード１２を形成し、その結
晶成長のシード１２を起点にしてシリコンを結晶成長さ
せてシリコン層１４を形成する。このシリコン層１４
は、例えばシリコン含有低融点金属溶融液（図示省略）
中のシリコンを結晶成長のシード１２を利用してグラフ
ォエピタキシャル成長させたもので、単結晶シリコンか
らなる。その後、結晶成長時にシリコン層１４上に析出
される低融点金属を、例えば塩酸等の酸を用いて除去す
る。さらに化学的機械研磨によって、シリコン層１４の
表面を平坦に研磨する。この図では、絶縁基板１１の全
面にシリコン層１４が残る状態の基板１を示した。

【００９４】次いで図９に（２）以降に示すように、上
記シリコン層１４に所定の処理を施して半導体素子３１
を形成する工程を行う。ここでは、半導体素子３１とし
てＭＯＳトランジスタを製造する方法を以下に説明す
る。

【００９５】図９の（２）に示すように、上記シリコン
層１４を被覆する状態で上記絶縁基板１１上に、ゲート
絶縁膜３１を形成する。このゲート絶縁膜３１は、例え
ばプラズマＣＶＤ法により、まず酸化シリコン膜を例え
ば２００ｎｍの厚さに堆積した後、次いで窒化シリコン
膜を例えば５０ｎｍの厚さに堆積して形成した。そのと
きの各成膜温度は、例えば４００℃に設定した。

【００９６】その後、チャネルイオン注入をシリコン層
１４に行い、シリコン層１４の浅い領域１４Ｓの不純物
濃度を調整する。例えば、ｎチャネルＭＯＳトランジス
タのチャネルイオン注入の場合には、イオン注入条件と
しては、不純物にホウ素イオン（Ｂ⁺ ）を用い、打ち込
みエネルギーを３０ｋｅＶ、ドーズ量を２．７×１０¹¹
ａｔｏｍｓ／ｃｍ² に設定する。なお、ｐチャネルＭＯ
Ｓトランジスタのチャネルイオン注入の場合には、イオ
ン注入条件として、不純物にリンイオン（Ｐ⁺）を用
い、打ち込みエネルギーを５０ｋｅＶ、ドーズ量を１×
１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ² に設定する。

【００９７】次に、例えばスパッタリングにより、上記
ゲート絶縁膜３１上にゲート電極膜３２を、例えばモリ
ブデン（１５％）タンタル（８５％）膜で、例えば５０
０ｎｍの厚さに形成する。そして、通常のレジスト塗布
技術およびリソグラフィー技術により、ゲート電極膜３
２上にゲート電極をエッチングにより形成するためのレ
ジストマスク３３を形成する。そしてレジストマスク３
３をエッチングマスクに用いてドライエッチング技術に
より、図面の２点鎖線で示す部分のゲート電極膜３２を
エッチングし、シリコン層１４の浅い領域１４Ｓ上にゲ
ート絶縁膜３１を介してゲート電極３４を形成する。そ
の後、上記レジストマスク３３を除去する。なお、図面
ではレジスト膜３３を除去する前の状態を示した。

【００９８】次に図９の（３）に示すように、ゲート電
極３４をマスクに用いてイオン注入を行うことにより、
ゲート電極３４の両側におけるシリコン層１４にソー
ス、ドレインを形成する。ｎチャネルＭＯＳトランジス
タのソース、ドレインイオン注入の条件としては、不純
物にヒ素イオン（Ａｓ⁺ ）を用い、打ち込みエネルギー
を７０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ
² に設定する。なお、ｐチャネルＭＯＳトランジスタの
ソース、ドレインイオン注入の条件としては、例えば、
不純物に二フッ化ホウ素イオン（ＢＦ₂ ⁺ ）を用い、打
ち込みエネルギーを３０ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０¹⁵
ａｔｏｍｓ／ｃｍ² に設定する。

【００９９】図示はしないが、ＬＤＤ（Lightly Doped
Drain ）を形成する場合には、上記ソース、ドレインイ
オン注入の前にＬＤＤを形成するためのイオン注入を行
った後、例えば酸化膜からなる絶縁膜のサイドウォール
を形成し、その後、上記ソース、ドレインイオン注入を
行えばよい。

【０１００】その後、ソース、ドレインの活性化アニー
リングを、例えば１０００℃、１０秒間のランプ加熱に
より行い、上記ゲート電極３４の一方側のシリコン層１
４にソース領域３５を形成し、他方側のシリコン層１４
にドレイン領域３６を形成して、ＭＯＳトランジスタ３
０が完成する。したがって、ゲート電極３４の下方のシ
リコン層１４の浅い領域１４Ｓがチャネル領域３７とな
る。

【０１０１】その後、図示はしないが、例えばＣＶＤ法
により、上記ＭＯＳトランジスタ３０を覆う状態に、酸
化シリコン膜を例えば２００ｎｍの厚さに成膜し、さら
にリンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜を例えば５００ｎ
ｍの厚さに成膜して、層間絶縁膜を形成する。上記ＰＳ
Ｇ膜はリン濃度の例えば３．５ｗｔ％〜４．０ｗｔ％と
して形成される。

【０１０２】次いで層間絶縁膜上にレジスト膜を例えば
回転塗布法により成膜した後、リソグラフィー技術によ
り、電極を形成する所定の領域上に開口部を形成してレ
ジストマスクを形成する。その後、このレジスト膜をマ
スクに用いて、層間絶縁膜をエッチングし、接続孔を形
成する。そして上記レジストマスクを除去した後、例え
ばスパッタリングにより、上記接続孔の内部を含む上記
層間絶縁膜上に電極形成膜を例えばアルミニウム−シリ
コンを例えば１．０μｍの厚さに堆積して形成する。こ
のスパッタリング時の基板温度は例えば１５０℃に設定
した。

【０１０３】次に、上記電極形成膜上にレジスト膜を例
えば回転塗布法により成膜した後、リソグラフィー技術
により、上記レジスト膜をパターニングして、電極を形
成する所定の領域上にレジスト膜を残す。そしてこのレ
ジスト膜をマスクに用いて、電極形成膜をエッチング
し、電極および配線を形成する。その後上記レジストマ
スクを除去する。

【０１０４】上記のようにして形成されたＭＯＳトラン
ジスタ３０は、ソース領域３５、ドレイン領域３６がチ
ャネル領域３７よりも深く形成されたものとなる。この
ようなＭＯＳトランジスタ３０では、ソース領域３５や
ドレイン領域３６に対してコンタクトをとるために層間
絶縁膜に接続孔を形成する際、オーバエッチングを行っ
ても、ソース領域３５やドレイン領域３６が十分に残さ
れる。

【０１０５】上記半導体装置の第１の製造方法に係わる
第１の実施の形態では、結晶成長のシード１２が絶縁基
板１１の表面側に形成した段差からなるため、この結晶
成長のシード１２を起点にシリコン含有低融点金属溶融
液中のシリコンを結晶成長させて絶縁基板の表面側に形
成されるシリコン層１４の表面には段差が生じる。しか
しながら、その後、シリコン層１４の表面を平坦化する
工程を行うことから、段差を有して形成されたシリコン
層１４の表面は平坦化される。そして、そのシリコン層
１４に半導体素子であるＭＯＳトランジスタ３０を形成
することから、そのＭＯＳトランジスタ３０を形成する
際に、リソグラフィー工程、エッチング工程等を高精度
に行うことが可能になる。特に、ゲート電極３４を高精
度に形成することができる。

【０１０６】次に、本発明の半導体装置の第１の製造方
法に係わる第２の実施の形態を、図１０の製造工程図に
よって説明する。図１０では、前記図１および図２によ
って説明した構成部品と同様のものには同一の符号を付
与して示す。

【０１０７】図１０の（１）に示すように、前記基板の
第１の製造方法（前記図１および図２によって説明した
製造方法）によって、絶縁基板１１上にシリコン層１４
を形成する。

【０１０８】すなわち、絶縁基板１１の表面側に、例え
ば段差からなる結晶成長のシード１２を形成し、その結
晶成長のシード１２を起点にしてシリコンを結晶成長さ
せてシリコン層１４を形成する。このシリコン層１４
は、例えばシリコン含有低融点金属溶融液（図示省略）
中のシリコンを結晶成長のシード１２を利用してグラフ
ォエピタキシャル成長させたもので、単結晶シリコンか
らなる。その後、結晶成長時にシリコン層１４上に析出
される低融点金属を、例えば塩酸等の酸を用いて除去す
る。さらに化学的機械研磨によって、段差により形成さ
れる絶縁基板１１の凸部１１Ｕが露出する状態にかつ絶
縁基板１１の凹部１１Ｄにシリコン層１４が残りそのシ
リコン層１４の表面が平坦になるように研磨を行う。

【０１０９】次に、図１０の（２）に示すように、上記
シリコン層１４（１４ｐ，１４ｎ）を被覆する状態で上
記基板１１上に、ゲート絶縁膜５１を形成する。このゲ
ート絶縁膜５１は、例えばプラズマＣＶＤ法により、ま
ず酸化シリコン膜を例えば２００ｎｍの厚さに堆積した
後、次いで窒化シリコン膜を例えば５０ｎｍの厚さに堆
積して形成した。そのときの各成膜温度は、例えば４０
０℃に設定した。

【０１１０】次いで図１０の（３）に示すように、ゲー
ト絶縁膜５１上にレジスト膜５２を例えば回転塗布法に
より形成する。そしてリソグラフィー技術により、ｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタのチャネルを形成する領域上
を開口する開口部５３を形成してレジストマスクを形成
する。すなわち、シリコン層１４ｐ上はレジスト膜５２
に被覆されている。その後、このレジスト膜５２をマス
クに用いて、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのチャネル
イオン注入をゲート絶縁膜５１を介してシリコン層１４
ｎに行う。イオン注入条件としては、例えば、不純物に
ホウ素イオン（Ｂ⁺ ）を用い、打ち込みエネルギーを３
０ｋｅＶ、ドーズ量を２．７×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ
² に設定する。その後、上記レジスト膜５２を除去す
る。なお、図面ではレジスト膜５２を除去する前の状態
を示した。

【０１１１】続いて図１１の（４）に示すように、ゲー
ト絶縁膜５１上にレジスト膜５４を例えば回転塗布法に
より形成する。そしてリソグラフィー技術により、ｐチ
ャネルＭＯＳトランジスタのチャネルを形成する領域上
を開口する開口部５５を形成してレジストマスクを形成
する。すなわち、シリコン層１４ｎ上はレジスト膜５４
に被覆されている。その後、このレジスト膜５４をマス
クに用いて、ｐチャネルＭＯＳトランジスタのチャネル
イオン注入をゲート絶縁膜５１を介してシリコン層１４
ｐに行う。イオン注入条件としては、例えば、不純物に
リンイオン（Ｐ⁺ ）を用い、打ち込みエネルギーを５０
ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ² に設
定する。その後、上記レジスト膜５４を除去する。な
お、図面ではレジスト膜５４を除去する前の状態を示し
た。

【０１１２】次いで図１１の（５）に示すように、例え
ばスパッタリングにより、上記ゲート絶縁膜５１上にゲ
ート電極膜５６を、例えばモリブデン（１５％）タンタ
ル（８５％）膜で、例えば５００ｎｍの厚さに形成す
る。

【０１１３】その後、ゲート電極膜５６上にレジスト膜
５７を例えば回転塗布法により形成する。そしてリソグ
ラフィー技術により、ゲート電極が形成される領域上に
レジスト膜５７（５７ｐ，５７ｎ）を残す。そしてレジ
スト膜５７をマスクに用いてドライエッチング技術によ
り、ゲート電極膜５６をパターニングする。その結果、
図１１の（６）に示すように、各シリコン層１４（１４
ｐ，１４ｎ）上にゲート絶縁膜５１を介してゲート電極
５８（５８ｐ，５８ｎ）を形成する。その後、上記レジ
スト膜５７ｐ，５７ｎを除去する。なお、図面ではレジ
スト膜５７ｐ，５７ｎを除去する前の状態を示した。

【０１１４】次に図１２の（７）に示すように、ゲート
電極５８、ゲート絶縁膜５１等を覆う状態にレジスト膜
５９を例えば回転塗布法により形成する。そしてリソグ
ラフィー技術により、ｐチャネルＭＯＳトランジスタの
チャネルを形成する領域上を開口する開口部６０を形成
してレジストマスクを形成する。すなわち、シリコン層
１４ｎ上はレジスト膜５９に被覆されている。その後、
このレジスト膜５９およびゲート電極５８ｐをマスクに
用いて、ｐチャネルＭＯＳトランジスタのソース、ドレ
インイオン注入をゲート絶縁膜５１を介してシリコン層
１４ｐに行う。イオン注入条件としては、例えば、不純
物に二フッ化ホウ素イオン（ＢＦ₂ ⁺ ）を用い、打ち込
みエネルギーを３０ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０¹⁵ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ² に設定する。その後、上記レジスト膜５
９を除去する。なお、図面ではレジスト膜５９を除去す
る前の状態を示した。

【０１１５】次いで図１２の（８）に示すように、ゲー
ト電極５８、ゲート絶縁膜５１等を覆う状態にレジスト
膜６１を例えば回転塗布法により形成する。そしてリソ
グラフィー技術により、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ
のチャネルを形成する領域上を開口する開口部６２を形
成してレジストマスクを形成する。すなわち、シリコン
層１４ｐ上はレジスト膜６１に被覆されている。その
後、このレジスト膜６１およびゲート電極５８ｎをマス
クに用いて、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのソース、
ドレインイオン注入をシリコン層１４ｎに行う。イオン
注入条件としては、例えば、不純物にヒ素イオン（Ａｓ
⁺ ）を用い、打ち込みエネルギーを７０ｋｅＶ、ドーズ
量を５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ² に設定する。その
後、上記レジスト膜６１を除去する。なお、図面ではレ
ジスト膜６１を除去する前の状態を示した。

【０１１６】その後図１２の（９）に示すように、ソー
ス、ドレインの活性化アニーリングを、例えば１０００
℃、１０秒間のランプ加熱により行い、上記ゲート電極
５８ｐの一方側のシリコン層１４ｐにソース領域６２ｐ
を形成し、他方側のシリコン層１４ｐにドレイン領域６
３ｐを形成して、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ５０ｐ
が完成する。それとともに、上記ゲート電極５８ｎの一
方側のシリコン層１４ｎにソース領域６２ｎを形成し、
他方側のシリコン層１４ｎにドレイン領域６３ｎを形成
して、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ５０ｎが完成す
る。そしてゲート電極５８ｎ下でかつソース領域６２ｎ
とドレイン領域６３ｎとの間のシリコン層１４ｎがｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタ５０ｎのチャネル領域にな
り、ゲート電極５８ｐ下でかつソース領域６２ｐとドレ
イン領域６３ｐとの間のシリコン層１４ｐがｐチャネル
ＭＯＳトランジスタ５０ｐのチャネル領域になる。この
ようにして、ＣＭＯＳトランジスタ５０が完成する。

【０１１７】その後、図示はしないが、例えばＣＶＤ法
により、上記ｎチャネルＭＯＳトランジスタ５０ｎ、ｐ
チャネルＭＯＳトランジスタ５０ｐ等を覆う状態に、酸
化シリコン膜を例えば２００ｎｍの厚さに成膜し、さら
にリンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜を例えば５００ｎ
ｍの厚さに成膜して、層間絶縁膜を形成する。上記ＰＳ
Ｇ膜はリン濃度の例えば３．５ｗｔ％〜４．０ｗｔ％と
して形成される。

【０１１８】次いで層間絶縁膜上にレジスト膜を例えば
回転塗布法により成膜した後、リソグラフィー技術によ
り、電極を形成する所定の領域上に開口部を形成してレ
ジストマスクを形成する。その後、このレジスト膜をマ
スクに用いて、層間絶縁膜をエッチングし、接続孔を形
成する。そして上記レジストマスクを除去した後、例え
ばスパッタリングにより、上記接続孔の内部を含む上記
層間絶縁膜上に電極形成膜を例えばアルミニウム−シリ
コンを例えば１．０μｍの厚さに堆積して形成する。こ
のスパッタリング時の基板温度は例えば１５０℃に設定
した。

【０１１９】次に、上記電極形成膜上にレジスト膜を例
えば回転塗布法により成膜した後、リソグラフィー技術
により、上記レジスト膜をパターニングして、電極を形
成する所定の領域上にレジスト膜を残す。そしてこのレ
ジスト膜をマスクに用いて、電極形成膜をエッチング
し、電極および配線を形成する。その後上記レジストマ
スクを除去する。

【０１２０】上記本発明の半導体装置の第１の製造方法
に係わる第２の実施の形態では、前記説明した基板の製
造方法を用いて絶縁基板１１上にシリコン層１４を形成
していることから、絶縁基板１１に低融点ガラスを用い
て、その上に上記説明した単結晶シリコンで形成されか
つバルクのシリコン基板と同様の性能を有するシリコン
層１４を得ることができる。そして、そのシリコン層１
４に所定の処理を施して半導体素子としてｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタ５０ｎとｐチャネルＭＯＳトランジス
タ５０ｐとを形成してＣＭＯＳトランジスタ５０が完成
されることから、そのＣＭＯＳトランジスタ５０は、バ
ルクのシリコン基板に形成したのと同様の高性能な特性
を有するものとなる。

【０１２１】上記説明では、一例として、ＣＭＯＳトラ
ンジスタを説明したが、上記シリコン層１４には、トッ
プゲート型ＴＦＴ、ボトムゲート型ＴＦＴ、デュアルゲ
ート型ＴＦＴ、電界放出型表示素子用トランジスタ、ダ
イオード、容量、抵抗、光電池（太陽電池）、発光素
子、受光素子等の半導体素子を形成することも可能であ
る。

【０１２２】次に、半導体装置の第２の製造方法に係わ
る第１の実施の形態を、以下に説明する。なお、前記図
３および図９によって説明した構成部品と同様のものに
は同一の符号を付与して説明する。

【０１２３】半導体装置の第２の製造方法に係わる第１
の実施の形態は、前記図９によって説明したＭＯＳトラ
ンジスタ３０を、前記図３（基板の第２の製造方法に係
わる第１の実施の形態）によって説明した基板３に形成
する製造方法であり、ＭＯＳトランジスタの製造方法は
前記図９によって説明した製造方法と同様である。

【０１２４】この第２の製造方法に係わる第１の実施の
形態の場合も、前記図９によって説明したＭＯＳトラン
ジスタ３０の製造方法と同様の作用・効果が得られる。

【０１２５】次に、半導体装置の第２の製造方法に係わ
る第２の実施の形態を、以下に説明する。なお、前記図
４および図１０〜図１２によって説明した構成部品と同
様のものには同一の符号を付与して説明する。

【０１２６】半導体装置の第２の製造方法に係わる第２
の実施の形態は、前記図１０〜図１２によって説明した
ＣＭＯＳトランジスタ５０を、前記図４（基板の第２の
製造方法に係わる第２の実施の形態）によって説明した
基板４に形成する製造方法であり、ＣＭＯＳトランジス
タの製造方法は前記図１０〜図１２によって説明した製
造方法と同様である。

【０１２７】この第２の製造方法に係わる第２の実施の
形態の場合も、前記図１０〜図１２によって説明したＣ
ＭＯＳトランジスタ１０の製造方法と同様の作用・効果
が得られる。

【０１２８】なお、上記各実施の形態で説明した各種数
値、構成部品の材質等は、一例であってその値、材質等
に限定されるものではなく、適宜変更することが可能で
ある。

【０１２９】また、上記絶縁基板１１に低融点ガラスを
用いた場合には、低融点ガラスの構成元素が結晶成長に
より形成したシリコン層１４に拡散しやすいので、低融
点ガラスからなる絶縁基板１１とシリコン層１４との間
に拡散を防止するバリア層として、例えば窒化シリコン
膜を例えば１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さに形成してお
くことが好ましい。

【０１３０】上記半導体装置の製造方法に係わる実施の
形態では、前記説明した基板の製造方法を用い、低融点
ガラスの絶縁基板１１上にシリコン層１４を得ることが
できる。そして、そのシリコン層１４に所定の処理を施
して半導体素子が完成されることから、その半導体素子
は、バルクのシリコン基板に形成したものと同様の性能
が得られる。

【０１３１】上記各実施の形態における、シリコン含有
低融点金属溶融液１３、低融点金属溶融液２２、低融点
金属層２３、シリコン含有低融点金属層２４の各低融点
金属には、上記説明した金属の他に、インジウム、ガリ
ウム、スズ、ビスマス、鉛、アンチモンおよびアルミニ
ウムのうちの１種もしくは複数種を用いることもでき
る。

【０１３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の第１、第
２の基板の製造方法によれば、結晶成長のシードが絶縁
基板の表面側に形成した段差からなるため、この結晶成
長のシードを起点にシリコン含有低融点金属溶融液中の
シリコンを結晶成長させて絶縁基板の表面側に形成され
るシリコン層の表面には段差が生じるが、シリコン層の
表面を平坦化する工程を行うので、段差を生じているシ
リコン層の表面は平坦化できる。

【０１３３】また、絶縁基板の表面側に形成した結晶成
長のシードにシリコン含有低融点金属溶融液に接触させ
てシリコン層を形成するので、例えば絶縁基板にガラス
基板を用いた場合にガラス基板の歪点未満の温度でシリ
コンの結晶成長を行うことが可能になる。また、大面積
の絶縁基板上にシリコンの結晶成長を行うことが可能に
なる。しかも、シリコン層は、単結晶で形成され、その
電子移動度は例えば５４０ｃｍ² ／Ｖｓ程度になり、バ
ルクのシリコン基板と同程度の電子移動度が得られる。

【０１３４】本発明の半導体装置の第１、第２の製造方
法によれば、結晶成長のシードが絶縁基板の表面側に形
成した段差からなるので、この結晶成長のシードを起点
にシリコン含有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成
長させて絶縁基板の表面側に形成されるシリコン層の表
面には段差が生じるが、その後、シリコン層の表面を平
坦化する工程を行うことから、段差を有して形成された
シリコン層の表面を平坦化に形成することができる。そ
して、そのシリコン層に半導体素子を形成するので、半
導体素子を形成の際にリソグラフィー工程、エッチング
工程等を高精度に行うことが可能になる。

【０１３５】また、本発明の第１、第２の基板の製造方
法と同様なる効果が得られる。すなわち、シリコン層
は、単結晶で形成され、その電子移動度は例えば５４０
ｃｍ²／Ｖｓ程度になり、バルクのシリコン基板と同程
度の電子移動度が得られる。そして、そのシリコン層に
所定の処理を施して半導体素子を形成するので、その半
導体素子は、バルクのシリコン基板に形成したのと同様
の高性能な特性が得られる。例えばシリコン層にチャネ
ル領域、ソース領域、ドレイン領域を形成した絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタは、高速動作、大電流密度の
トランジスタとなる。このように、シリコン層には、高
速で大電流密度のトップゲート型ＴＦＴ、ボトムゲート
型ＴＦＴ、デュアルゲート型ＴＦＴ、エレクトロルミネ
ッセンス素子、電界放出型表示素子用トランジスタ、ダ
イオード、容量、抵抗、光電池（太陽電池）、発光素
子、受光素子等の半導体素子を形成することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板の第１の製造方法に係わる第１の
実施の形態を示す製造工程図である。

【図２】本発明の基板の第１の製造方法に係わる第２の
実施の形態を示す製造工程図である。

【図３】本発明の基板の第２の製造方法に係わる第１の
実施の形態を示す製造工程図である。

【図４】本発明の基板の第２の製造方法に係わる第２の
実施の形態を示す製造工程図である。

【図５】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。

【図６】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。

【図７】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。

【図８】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。

【図９】本発明の半導体装置の第１の製造方法に係わる
第１の実施の形態を示す製造工程図である。

【図１０】本発明の半導体装置の第１の製造方法に係わ
る第２の実施の形態を示す製造工程図である。

【図１１】本発明の半導体装置の第１の製造方法に係わ
る第２の実施の形態を示す製造工程図である。

【図１２】本発明の半導体装置の第１の製造方法に係わ
る第２の実施の形態を示す製造工程図である。

【符号の説明】

１１…絶縁基板、１２…結晶成長のシード、１３…シリ
コン含有低融点金属溶融液、１４…シリコン層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢木 肇 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 佐藤 勇一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F043 AA09 BB01 DD16 FF07 5F053 AA03 DD01 FF01 GG01 HH05 LL10 RR01 RR05 5F110 AA01 BB04 CC02 DD02 DD03 DD04 DD14 EE04 EE44 FF02 FF03 FF09 FF30 GG02 GG12 GG32 GG41 GG52 GG57 HJ01 HJ13 HJ22 HL03 HL23 NN03 NN23 NN25 NN35 PP36 QQ19

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板の表面側に段差からなる結晶成
   長のシードを形成する工程と、 前記結晶成長のシードにシリコン含有低融点金属溶融液
   を接触させ、前記結晶成長のシードを起点にシリコン含
   有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記
   絶縁基板の表面側にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層の表面を平坦化する工程と を備えたことを特徴とする基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記シリコン層の表面を平坦化する工程
   において、 前記シリコン層は前記段差により前記絶縁基板の表面側
   に構成される凸部上に残す状態に平坦化することを特徴
   とする請求項１記載の基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記シリコン層の表面を平坦化する工程
   において、 前記シリコン層は前記絶縁基板の表面側に構成される凹
   部内のみに残す状態に平坦化することを特徴とする請求
   項１記載の基板の製造方法。
4. 【請求項４】 絶縁基板の表面側に形成された段差を被
   覆するもので、シリコンとの格子整合性を有するような
   物質層からなる結晶成長のシードを形成する工程と、 前記結晶成長のシードにシリコン含有低融点金属溶融液
   を接触させ、前記結晶成長のシードを起点にシリコン含
   有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記
   絶縁基板の表面側にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層の表面を平坦化する工程とを備えたこと
   を特徴とする基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記シリコン層の表面を平坦化する工程
   において、 前記シリコン層は前記段差により前記絶縁基板の表面側
   に構成される凸部上に残す状態に平坦化することを特徴
   とする請求項４記載の基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記シリコン層の表面を平坦化する工程
   において、 前記シリコン層は前記絶縁基板の表面側に構成される凹
   部内のみに残す状態に平坦化することを特徴とする請求
   項４記載の基板の製造方法。
7. 【請求項７】 絶縁基板の表面側に段差からなる結晶成
   長のシードを形成する工程と、 前記結晶成長のシードにシリコン含有低融点金属溶融液
   を接触させ、前記結晶成長のシードを起点にシリコン含
   有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記
   絶縁基板の表面側にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層の表面を平坦化する工程と、 前記シリコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成
   する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
8. 【請求項８】 前記シリコン層の表面を平坦化する工程
   において、 前記シリコン層は前記段差により前記絶縁基板の表面側
   に構成される凸部上に残す状態に平坦化することを特徴
   とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記シリコン層の表面を平坦化する工程
   において、 前記シリコン層は前記絶縁基板の表面側に構成される凹
   部内のみに残す状態に平坦化することを特徴とする請求
   項７記載の半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 絶縁基板の表面側に形成された段差を
    被覆するもので、シリコンとの格子整合性を有するよう
    な物質層からなる結晶成長のシードを形成する工程と、 前記シード層にシリコン含有低融点金属溶融液を接触さ
    せ、前記結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点
    金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記絶縁基板
    の表面側にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層の表面を平坦化する工程と、 前記シリコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成
    する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
11. 【請求項１１】 前記シリコン層の表面を平坦化する工
    程において、 前記シリコン層は前記段差により前記絶縁基板の表面側
    に構成される凸部上に残す状態に平坦化することを特徴
    とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記シリコン層の表面を平坦化する工
    程において、 前記シリコン層は前記絶縁基板の表面側に構成される凹
    部内のみに残す状態に平坦化することを特徴とする請求
    項１０記載の半導体装置の製造方法。