JPH01132118A

JPH01132118A - 半導体結晶の形成方法及びその方法により得られる半導体結晶物品

Info

Publication number: JPH01132118A
Application number: JP63210357A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamagata; 憲二山方; Hideya Kumomi; 日出也雲見; Hiroyuki Tokunaga; 博之徳永; Kozo Arao; 荒尾　浩三
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1989-05-24

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は半導体結晶の形成方法及び該方法によって得ら
れる半導体結晶物品に係り、特に堆積面材料の種類によ
る堆積材料の該核形成密度の差を利用して作成した半導
体単結晶乃至粒径が制御された半導体多結晶の形成方法
及びそれにより得られる結晶物品に関する。

本発明は、例えば半導体集積回路、光集積回路、磁気回
路等の電子素子、光素子、磁気素子、圧電素子あるいは
表面音響素子等に使用される半導体単結晶や半導体多結
晶等の半導体結晶の形成に適用される。

［従来技術およびその問題点］従来、半導体電子素子や光素子等に用いられる単結晶薄
膜は、単結晶基板上にエピタキシャル成長させる事で形
成されていた。例えば、Ｓｔ単結晶基板（シリコンウェ
ハ）上には、Ｓｔ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等を液相、気相又は
固相からエピタキシャル成長することが知られており、
またＧａＡｓ単結晶基板上にはＧａＡｓ。

ＧａＡｕＡｓ等の単結晶がエピタキシャル成長すること
が知られている。このようにして形成された半導体薄膜
を用いて、半導体素子および集積回路、半導体レーザや
ＬＥＤ等の発光素子等が作製される。

また、最近、二次元電子ガスを用いた超高速トランジス
タや、量子井戸を利用した超格子素子等の研究開発が盛
んであるが、これらを可能にしたのは、例えば超高真空
を用いたＭＢＥ　（分子線エピタキシー）やＭＯＣＶＤ
　（有機金属化学気相法）等の高精度エピタキシャル技
術である。

このような単結晶基板上のエピタキシャル成長では、基
板の単結晶材料とエピタキシャル成長層との間に、格子
定数と熱膨張係数とを整合をとる必要がある。例えば、
絶縁物単結晶基板であるサファイア上にＳｉ単結晶薄膜
をエピタキシャル成長させ。ることは可能であるが、格
子定数のずれによる界面での結晶格子欠陥およびサファ
イアの成分であるアルミニウムのエピタキシャル層への
拡散等が電子素子や回路への応用上の問題となっている
。

この様に、エピタキシャル成長による従来の単結晶薄膜
形成方法は、その基板材料に大きく依存する事が分る。

Ｍａｔｈｅｗｓ等は、基板材料とエピタキシャル成長層
との組合せを調べている（ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ　　ＧＲ
ＯＷＴＨ，Ａｃａｄｅｍｉｃ　　Ｐｒｅｓｓ、　　Ｎｅ
ｗＹｏｒｋ、　１９７５　ｅｄ、　ｂｙ　Ｊ、　Ｗ、　
Ｍａｔｈｅｗｓ）。

また、基板の大きさは、現在Ｓｉウェハで６インチ程度
であり、ＧａＡｓ、サファイア基板の大型化はさらに遅
れている。加えて、単結晶基板は製造コストが高いため
に、チップ当りのコストが高くなる。

このように、従来の方法によって、良質な素子が作製可
能な単結晶層を形成するには、基板材料の種類が極めて
狭い範囲に限定されるという問題点を有していた。

一方、半導体素子を基板の法線方向に積層形成し、高集
積化および多機能化を達成する三次元集積回路の研究開
発が近年盛んに行われており、また安価なガラス上に素
子をアレー上に配列する太陽電池や液晶画素のスイッチ
ングトランジスタ等の大面積半導体装置の研究開発も年
々型んになりつつある。

これら両者に共通することは、半導体薄膜を非晶質絶縁
物上に形成し、そこにトランジスタ等の電子素子を形成
する技術を必要とすることである。その中でも特に、非
晶質絶縁物上に高品質の単結晶半導体を形成する技術が
望まれている。

一般的に、Ｓｉｎ、等の非晶質絶縁物基板上に薄膜を堆
積させると、基板材料の長距離秩序の欠如によって、堆
積膜の結晶構造は非晶質又は多結晶となる。ここで非晶
質膜とは、最近接原子程度の近距離秩序は保存されてい
るが、それ以上の長距離秩序はない状態の膜であり、多
結晶膜とは、特定の結晶方位を持たない単結晶粒が粒鼻
で隔離されて集合した膜である。

例えば、Ｓｉｎ、上にＳｉをＣＶＤ法によって形成する
場合、堆積温度が約６００℃以下であれば非晶質シリコ
ンとなり、それ以上の温度であれば粒径が数百〜数千人
の間で分布した多結晶シリコンとなる。ただし、多結晶
シリコンの粒径及びその分布は形成方法によって大きく
変化する。

さらに、非晶質または多結晶膜をレーザや棒状ヒータ等
のエネルギービームによって溶融固化させる事によって
、ミクロンあるいはミリメートル程度の大粒径の多結晶
薄膜が得られている（ＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌ　５
ｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　ｎｏｎ−ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓ
ｔａｌｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ、　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
　ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｗｔｈｖｏｌ、　６３．　Ｎ
ｏ、　３．０ｃｔｏｂｅｒ、　１９８３　ｅｄｉｔｅｄ
　ｂｙＧ、　Ｗ、　Ｃｕ１ｌｅｎ）。

このようにして形成された各結晶構造の薄膜にトランジ
スタを形成し、その特性から電子易動度を測定すると、
非晶質シリコンでは約０．１ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ　、数
百人の粒径を有する多結晶シリコンでは１〜１０　ｃｍ
”／Ｖ−ｓｅｃ　、溶融固化による大粒径の多結晶シリ
コンでは単結晶シリコンの場合と同程度の易動度が得ら
れている。

この結果から、結晶粒内の単結晶領域に形成された素子
と、粒界にまたがって形成された素子とは、その電気的
特性に大きな差異のあることが分る。すなわち、従来法
で得られていた非晶質上の堆積膜は非晶質又は粒径分布
をもった多結晶構造となり、そこに作製された素子は、
単結晶層に作製された素子に比べて、その性能が大きく
劣るも。

のとなる。そのために、用途としては簡単なスイッチン
グ素子、太陽電池、光電変換素子等に限られる。

また、溶融固化によって大粒径の多結晶薄膜を形成する
方法は、クエハごとに非晶質又は単結晶薄膜をエネルギ
ービームで走査するために、大粒径化に多大な時間を要
し、量産性に乏しく、また大面積化に向かないという問
題点を有していた。

更に、近年、ダイヤモンド薄膜成長の研究が盛になりつ
つある。ダイヤモンド薄膜は、特に半導体としてバンド
ギャップが５．５ｅＶと広く、従来の半導体材料である
Ｓｔ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等に比べて高温（〜５００℃）で
動作させる事ができる。又、キャリア易動度は電子、正
孔共にＳｉのそれを上回っており（電子は１８００ｃｍ
”／Ｖ−ｓｅｃ　、正孔は１６００　ｃｍ＋’／Ｖ−ｓ
ｅｅ　）　、熱伝導度も非常に高い。このため、発熱量
の大きいたい火消費電力型の半導体素子への応用が有望
視されている。

しかしながら、従来では、気相成長によって、ダイヤモ
ンド基板上にダイヤモンド薄膜をエピタキシャル成長さ
せた報告はあるが（Ｎ、ＦｕＪｉｍｏｔｏ。

Ｔ、Ｉｍａｉ　ａｎｄ＾、Ｄｏｉ　Ｐｒｏ、　ｏｆ　Ｉ
ｎｔ、　Ｃｏｕｆ、　ＩＰＡＴ）、ダイヤモンド基板以
外の基板上にヘテロエピタキシャル成長させた成功例の
報告はない。

一般的には、マイクロ波による励起を利用し、ＣＨａの
炭化水素系のガスを用い、熱フィラメントや電子線照射
によりダイヤモンド核を形成するのであるが、一般に核
形成密度が低く、連続な薄膜にはなりにくい。たとえ連
続薄膜となったとしても粒径分布が大きい多結晶構造で
あり、半導体素子への応用には困難がある。

また、ダイヤモンド基板を用いる限り、当然高価格とな
り、大面積化にも問題があり、実用化には適さない。

以上述べたように、従来の結晶成長方法およびそれによ
って形成される結晶では、三次元集積化や大面積化が容
易ではなく、デバイスへの実用的。

な応用が困難であり、優れた特性を有するデバイスを作
製するために必要とされる単結晶および多結晶等の結晶
を容易に、かつ、低コストで形成することができなかっ
た。

［発明の目的］本発明の主たる目的は、上記従来の問題点を解決した半
導体結晶の形成方法及びその方法で得られる結晶部品（
ａｒｔｉｃｌｅ　）を提供することである。

本発明の別の目的は、下地材料に制約されることなく、
たとえば基板の材料、構成、大きさ等に制約されること
なく、粒界を含まない単結晶及び粒界制御された多結晶
等の良質の半導体結晶の形成方法及びそれより得られる
結晶を有する結晶物品を提供することにある。

本発明の更に別の目的は特別な装置を用いず、簡単な工
程で効率良く上記半導体結晶を形成する方法を提供する
ことにある。

本発明の更にもう１つ別の目的は、結晶形成面に、該結
晶形成面を形成する材料より核形成密度が十分大きい金
属で形成され、単一の核だけが成長する成長する程度に
十分微細な面積を有する核形成面（ＳＮＤＬ）が設けら
れ、該核形成面（ＳＮＤＬ）に単一的に成長した半導体
単結晶を有する半導体結晶物品を提供することである。

本発明の更にもう１つ別の目的は、結晶形成面を形成す
る材料の種類による結晶形成材料の核形成密度の差を利
用して、半導体結晶を形成する方法において、前記結晶
形成面に、該結晶形成面を形成する材料より核形成密度
の十分大きい金属で、単一の核だけが成長するように十
分微細な面積を有する核形成面（ＳＮＤＬ）を形成し、
該結晶形成面（ＳＮＤＬ）単一の核のみを形成し、該単
一の核より単結晶を成長させて半導体結晶を形成する半
導体結晶の形成方法を提供することである。

本発明の更にもう１つ別の目的は、核形成密度の小さい
非核形成面（ＳＮＤＳ）と、単一核のみより結晶成長す
るに十分小さい面積を有し、前記非核形成面（Ｓｓｐｓ
）の核形成密度（ＮＤＳ）より大きい核形成密度（ＮＤ
Ｌ）を有する金属の核形成面（ＳＮＤＬ）とが隣接して
配された自由表面を有する基体に、結晶形成処理を施し
て前記半導体単結晶を成長させることを特徴とする半導
体結晶の形成方法を提供することである。

本発明の更にもう１つ別の目的は、核形成密度の小さい
非核形成面（ＳＮＤＳ）を有する基体の前記非核形成面
（ＳＮＤＳ）の所望の位置であって、単一核のみより結
晶成長するに十分小さい面積に、前記非核形成面（ＳＮ
ＤＳ）を形成している材料（Ｍ、）と異なり、前記非核
形成面（ＳＮＤＳ）の核形成密度（ＮＤＳ）より大きい
核形成密度（ＮＤＬ）を有する核形成面（ＳＮＤＬ）を
形成する金属（ＭＬ　）を付加して前記核形成面（Ｓ　
ＮＤＬ）を形成し、次いで、前記基体に結晶形成処理を施して単一核を前記
核形成面（ＳＮＤＬ）に形成し、該単一核より半導体単
結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の形成方
法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、核形成密度差（ΔＮＤ）が十
分大きい２　ｆｌ類の結晶形成面を有し、その中の核形
成密度の小さい方の結晶形成面（ＳＮＤＬ）は金属で形
成されており、単一核のみより半導体単結晶が成長する
に十分な面積を有する基体に結晶形成処理を施して、前
記結晶形成面（ＳＮＤＬ）に安定した単一核を形成し、
該単一核より半導体単結晶を成長させることを特徴とす
る半導体結晶の形成方法を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、核形成密度の小さい非
核形成面（ＳＮＤＳ）と、該非核形成面（ＳＮＤＳ）に
隣接して配され、単一核のみより結晶成長するに十分小
さい面積を有し、前記非核形成面（Ｓ＋＜ｏｓ）の核形
成密度（ＮＤりより大きい核形成密度（ＮＤＬ）を有す
る金属の核形成面（ＳＮＤＬ）とを有する基体と、前記
単一核より成長して、前記核形成面（ＳＮＤＬ）を過分
に覆っている単結晶とを有することを特徴とする半導体
結晶物品を提供することである。

［問題点を解決するための手段］本発明の第１の要旨は核形成密度の小さい堆積面（ＳＮ
ＤＳ）と、単一核のみより結晶成長するに十分小さい面
積を有し、前記堆積面（ＳＮＤＳ）の核形成密度（ＮＤ
Ｓ）より大きい核形成密度（ＮＤＬ）を有する金属の堆
積面（ＳＮＤＬ）とが隣接して配された自由表面を有す
る基体に、半導体結晶形成処理を施して前記単一核より
半導体単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶
の形成方法にある。

本発明の第２の要旨は核形成密度差（△ＮＤ）が十分大
きい２種類の堆積面を有し、その中の核形成密度の大き
い方の堆積面（ＳＮＤＬ）は金属で形成されており、単
一核のみより半導体単結晶が成長するに十分に微細な面
積を有し、基体に半導体結晶形成処理を施して、前記堆
積面（ＳＮＤＬ）に安定した単一核を形成し、該単一核
より単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の
形成方法にある。

本発明の第３の要旨は核形成密度の小さい堆積面（ＳＮ
ＤＳ）を有する基体の前記堆積面（Ｓ　ＭＤｌｌ）の所
望の位置であって、単一核のみより結晶成長するに十分
小さい面積に、前記堆積面（ＳＮＤＳ）を形成している
材料（Ｍ、）と異なり、前記堆積面（ＳＮＤＳ）の核形
成密度（ＮＤＳ）より大きい核形成密度（ＮＤＬ）を有
する堆積面（ＳＮＤＳ、）を形成する金属（Ｍ＋、）を
付加して前記堆積面（ＳＮＤＬ）を形成し、次いで、前
記基体に半導体結晶形成処理を施して単一核を前記堆積
面（ＳＮＤＬ）に形成し、該単一核より半導体単結晶を
成長させることを特徴とする半導体結晶の形成方法にあ
る。

本発明の第４の要旨は核形成密度の小さい堆積面（ＳＮ
ＤＳ）と、該堆積面（ＳＮＤＳ）に隣接して配され、単
一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し、前
記堆積面（ＳＮｏｗ）の核形成密度（ＮＤｇ）より大き
い核形成密度（ＮＤＬ）を有する金属の堆積面（ＳＮＤ
Ｌ）とを有する基体と、前記単一核より成長して前記堆
積面（Ｓ　ＮＤＬ）を越えて前記堆積面（ＳＮＤＳ）を
十分覆っている半導体単結晶とを有することを特徴とす
る半導体結晶物品にある。

本発明の第５の要旨は結晶形成面に、該結晶形成面を形
成する非晶質材料より核形成密度（ＮＤ）が十分大きい
金属で形成され、単一の核だけが成長する程度に十分微
細な面積を有する核形成面（ＳＮＤＬ）が設けられ、該
核形成面（ＳＮＤＬ）に単一的に成長した半導体単結晶
を有することを特徴とする半導体結晶物品にある。

本発明の第６の要旨は結晶形成面を形成する材料の種類
による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半導体
結晶を形成する方法であって、前記結晶形成面に、該結
晶形成面を形成する材料より核形成密度の十分大きい金
属で、単一の核だけが成長するに十分微細な面積を有す
る核形成面（ＳＮＤＬ）を形成し、該核形成面（ＳＮＤ
ＬＩＬ）に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導
体単結晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴
とする半導体結晶の形成方法にある。

本発明の第７の要旨は結晶形成面を形成する材料の種類
による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半導体
単結晶を形成する方法において、非晶質材料で形成され
た前記結晶形成面を用意し、該結晶形成面を形成する材
料より核形成密度の十分大きい金属で、単一の核だけが
成長するに十分小さな面積を有し、かつ、必要とされる
半導体結晶の大きさと同じかまたはそれ以上の距離をお
いて、核形成面（ＳＮＤＬ）を前記結晶形成面に設け、
次いで、該核形成面（ＳＮＤＬ）に単一の核のみを形成
し、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結
晶層を選択的に形成することを特徴とする半導体結晶の
形成方法にある。

本発明の第８の要旨は非晶質材料で形成された非核形成
面（Ｓｓｎｓ）と、前記非晶質材料とは異なる金属で形
成され、形成される結晶の形成材料に対して前記非核形
成面（ＳＮＤＳ）より核形成密度（ＮＤ）の大きい核形
成面（ｓ、４゜Ｌ）とを有する半導体結晶形成用の基体
と、前記核形成面（ＳＮＤＬ）上に、該核形成面（ＳＮ
ＤＬ）と一対一に対応して形成された半導体結晶とを有
することを特徴とする半導体結晶物品にある。

本発明の第９の要旨は核形成密度の小さい非核形成面（
ＳＮＤＳ）と、該非核形成面（ＳＮＤＳ）より露出し、
単一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し、
前記非核形成面（ＳＮＤＳ）の核形成密度（ＮＤＳ）’
より大きい核形成密度（ＮＤＬ）を有する金属の核形成
面（ＳＮＤＬ）とで構成された自由表面を有する基体に
、半導体結晶形成処理を施して前記単一核より半導体単
結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の形成方
法にある。

本発明の第１Ｏの要旨は核形成密度差（ΔＮＤ）が十分
大きい２種類の結晶形成面を有し、その中の核形成密度
の大きい方の金属からなる核形成面（Ｓｓ。Ｌ）は、核
形成密度の小さい方の非核形成面（ＳＮＤＳ）より露出
しているとともに、単一核のみより半導体単結晶が成長
するに十分に微細な面積を有する、基体に半導体結晶形
成処理を施して、前記核形成面（ＳＮＤＬ）に安定した
単一核を形成し、該単一核より単結晶を成長させること
を特徴とする半導体結晶の形成方法にある。

本発明の第１１の要旨は核形成密度の大きい表面を有す
る基体の前記表面の所望の位置に、単一核のみより結晶
成長するに十分小さい面積部分を核形成面（ＳＮＤＬ）
として露出させて、前記核形成面（ＳＮＤＬ）を形成し
ている金属（ＭＬ　）と異なり、前記核形成面（ＳＮＤ
Ｌ）の核形成密度（ＮＤＬ）より小さい核形成密度（Ｎ
ＤＳ）を有する非核形成面（ＳＮＤＳ）を形成する材料
（Ｍ５）を付加して前記非核形成面（ＳＮＤＳ）を形成
して基体を作成し、次いで、前記基体に半導体結晶形成
処理を施して単一核を前記核形成面（ＳＮＤＬ）に、形
成し、該単一核より半導体単結晶を成長させることを特
徴とする半導体結晶の形成方法にある。

本発明の第１２の要旨は結晶形成面°を形成する材料の
種類による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半
導体結晶を形成する方法であって、該結晶形成面を形成
する材料より核形成密度の十分大きい金属（ＭＬ　）で
形成された表面を有する支持体の該表面上に、核形成面
（ＳＮＤＬ）となる単一の核だけが成長するに十分微細
な面積を有する前記表面の露出部を残して、前記金属（
ＭＬ）より核形成密度の小さい材料（Ｍ５）の薄膜を設
け、該核形成面（ＳＮＤＬ）に該核形成面（Ｓ　ＮＤＬ
）に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導体単結
晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴とする
半導体結晶の形成方法にある。

本発明の第１３の要旨は結晶形成面を形成する材料の種
類による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半導
体結晶を形成する方法において、核形成密度の十分大き
い非晶質材料で形成された表面を有する支持体を用意し
、前記表面上と前記非晶質材料より核形成密度の小さい
材料の薄膜を選択的に設け、単一の核だけが成長するに
十分微細な面積を有し、かつ必要とされる前記半導体−
結晶の大きさと同じかまたはそれ以上の距離をおいて核
形成面（ＳＮＤＬ）となる前記表面の露出部を形成し、
次いで、該核形成面（ＳＮＤＬ）に単一の核のみを形成
し、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結
晶を形成することを特徴とする半導体結晶の形成方法に
ある。

［実施態様例の説明］本発明をより良く理解するために、まず、金属や半導体
の一般的な薄膜形成過程を説明する。

堆積面が、飛来する原子と異なる種類の材料、特に非晶
質材料である場合、飛来する原子は基体表面を自由に拡
散し、又は、再蒸発（脱離）する。そして原子同士の衝
突の末、核が形成され、その自由エネルギＧが最大とな
るような核（臨界様）の大きさｒｅ　（＝−２０゜／ｇ
ｖ　）以上になると、Ｇは減少し、核は安定に三次元的
に成長を続け、島状となる。ｒｅを越えた大きさの核を
ｒ安定核」と呼び以降の本発明の詳細な説明において、
同等断わることなしに「骸」と記した場合は、この「安
定核」を示すものとする。

また、「安定核」のうち曲率半径ｒの小さいものを「初
期様」と呼ぶ。核を形成することによって生ずる自由エ
ネルギーＧは、Ｇ＝４πｆ（θ） ×（σＯｔ”　＋　（ｇｖ　”　ｒ”）　／３）ｆ（θ
）＝（２−３ｃｏｓθ＋ｅＯ８２θ）／４ただし、ｒ：
核の曲率半径 θ：核の接触角ｇｖ：単位体積当りの自由エネルギーａｏ　：核と真空間の表面エネルギーと表わされる。Ｇの変化の様子を第１図に示す。

同図において、Ｇが最大値であるときの安定核の曲率半
径がｒｃである。

このように核が成長して島状になり、更に成長して島同
士の接触が進行し、場合によっては合体が起こり、網目
状構造を経て最後に連続膜となって基体表面を完全に覆
う。このような過程を経て基体上に薄膜が堆積する。

上述したような堆積過程において、基体表面の単位面積
当りに形成される核の密度、核の大きさ、核形成速度は
、堆積の系の状態で決定され、特に飛来原子と基体表面
物質との相互作用が重要な因子となる。また、堆積物質
と基体表面との界面の界面エネルギーの結晶面に対する
異方性によっである特定の結晶方位が基体に平行に成長
するが、基体表面が非晶質である場合には、基体平面内
での結晶方位は一定ではない。このために、核あるいは
島同士の衝突により粒界が形成され、特にある程度の大
きさ以上の島同士の衝突であれば合体が起きると、その
まま粒界が形成される。形成された粒界は固相では移動
しにくいために、その時点で粒径が決定される。

次に、堆積面上に選択的に堆積膜を形成する選択堆積法
について述べる。選択堆積法とは、表面エネルギー、付
着係数、脱離係数、表面拡散速度等という薄膜形成過程
での核形成を左右する因子の材料間での差を利用して、
基体上に選択的に薄膜を形成する方法である。

第２図（Ａ）および（Ｂ）は選択堆積法の説明図である
。まず同図（Ａ）に示すように、基体ｉ上に、基体１と
上記因子の異なる材料から成る薄膜２を所望部分に形成
する。そして・適当な堆積条件によって適当な材料から
成る薄膜の堆積を行うと、薄膜３は薄膜２上にのみ成長
し、基体１上には成長しないという現象を生じさせるこ
とができる。この現象を利用することで、自己整合的に
形成された薄膜３を成長させることができ、従来のよう
なレジストを用いたりソゲラフイエ程の省略が可能とな
る。

このような選択形成法による堆積を行うことができる材
料としては、例えば基体１としてＳｉｎ、、薄膜２とし
てＳｔ、ＧａＡｓ、窒化シリコン、そして堆積させる薄
膜３としてＳｔ。

Ｗ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等がある。

第３図は、Ｓｉｎ、の堆積面と窒化シリコンの堆積面と
の核形成密度の経時変化を示すグラフである。

同グラフが示すように、堆積を開始して間もなく、Ｓｉ
ｎ、上での核形成密度は１０３個／　ｃ　ｍ’以下で飽
和し、２０分後でもその値はほとんど変化しない。

それに対して、窒化シリコン（Ｓｉ３ＮＪ上では、約４
Ｘ１０’個１ｃｒｄで一旦飽和し、そレカら１０分はど
変化しないが、それ以降は急激に増大する。なお、この
測定例では、５ｉＣｊ２４ガスをＨ７で希釈し、圧力１
７５Ｔｏｒｒ、温度１００℃の条件下でＣＶＤ法により
堆積した場合を示している。他に、５ｉｔ（４，５ｉＨ
２ＣＪＺａ。

５ｉＨＣＩｌｓ、ＳｉＦ４等を反応ガスとして用いて、
圧力、温度等を調整することで同様の作用を得ることが
できる。また、真空蒸着でも可能である。

この場合、ＳｉＯ２上の核形成はほとんど問題とならな
いが、反応ガス中にＭＣＩガスを添加することで、Ｓｉ
Ｏ２上での核形成を更に抑制し、Ｓ　ｉ　Ｏ２上でのＳ
ｔの堆積を皆無にすることができる。

このような現象は、５ｉＣ）２及び窒化シリコンの材料
表面のＳｔに対する吸着係数、脱離係数、表面拡散係数
等の差によるところが大きいが、Ｓｉ原子自身によって
Ｓｉｎ、が反応し、蒸気圧が高い一酸化シリコンが生成
されることで５ｉ０２自身がエツチングされ、他方、窒
化シリコン上ではこのようなエツチング現象は生じない
ということも選択堆積を生じさせる原因となっていると
考えられる（Ｔ、Ｙｏｎｅｈａｒａ、　Ｓ、Ｙｏｓｈｉ
ｏｋａ。

Ｓ、Ｍｉｙａｚａｗａ　　　　Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ
　　Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　　５３゜６
８３９、１９８２）。

このように堆積面の材料としてＳｉｎ、及び窒化シリコ
ンを選択し、堆積材料としてシリコンを選択すれば、同
グラフに示すように十分に大きな核形成密度差を得るこ
とができる。なお、ここでは非核形成面の材料として５
ｉ０２が望ましいが、これに限らず、ＳｉＯｘ　（０＜
Ｘ＜２）であっても十分実用的な核形成密度差を得るこ
とがで包る。

もちろん、これらの材料に限定されるものではなく、核
形成密度の差（ΔＮＤ）を得る他の方法としては、Ｓｉ
ｎ、面に局所的にＡ１やＣｕ等をイオン注入して過剰に
八１やＣｕ等を有する領域を形成してもよい。

本発明は、このような核形成密度差（ΔＮＤ）に基づく
選択的堆積法を利用するものであって、非核形成面の材
料より核形成密度の十分大きい異種材料から成る核形成
面を単一の核だけが成長するように十分微細に形成する
ことによって、その微細な異種材料の存在する箇所だけ
に半導体単結晶を選択的に成長させることができる。

なお、半導体単結晶の選択的成長は、非核形成面表面の
電子状態、特にダングリングボンドの状態によっても左
右されると考えられる。このため、核形成密度の低い材
料（例えば、ＳｉＯ□）はバルク材料である必要はなく
、任意の材料や基体等の表面のみに形成されて上記非核
形成面を形成していればよい。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第４図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による半導体結晶の形
成方法の第１実施態様例を示す形成工面であり、第５図
（Ａ）及び（Ｂ）は、第４図（Ａ）及び（Ｄ）における
基体の斜視図である。

まず、第４図（Ａ）及び第５図（Ａ）に示すように、基
体４上に、選択堆積を可能にする核形成密度の小さい薄
膜５［堆積面（ＳＮＤＳ）］を形成し、その上に核形成
密度の大きい薄膜５を形成する材料とは異種の金属性材
料を薄く堆積させ、リソグラフィ等によってパターニン
グすることで異種材料からなる核形成面（Ｓ　ＮＤＬ又
はｒｓｅｅｄＪと呼ぶ）６を十分微細に形成する。ただ
し、支持体４の大きさ、結晶構造及び組成は任意のもの
でよく、通常の半導体技術で作成した機能素子が形成さ
れた基体で°あってもよい。又、異種材料から成る核形
成面（ＳＮＤＬ　）　６とは、上述したように、薄膜５
に金属イオンを注入して形成される過剰に金属分子を有
する変質領域も含めるものとする。

次に、適当な堆積条件を選択することによって核形成面
（ＳＮＤＬ　）　６だけに薄膜半導体材料の単一の核が
形成される。すなわち、核形成面（ＳＮＤＬ）６は、単
一の核のみが形成される程度に十分微細に形成する必要
がある。核形成面（ＳＮＤＬ）６の大きさは、金属性材
料の種類により異るが、好ましくは数μｍ（１６μゴ）
以下、より好ましくは２μｍ（４μゴ）以下、最適には
１μｍ（１μｒｒ？）以下である。更に、核は単結晶構
造を保ちながら成長し、第４図（Ｂ）に示すように島状
の半導体単結晶粒７となる。島状の半導体単結晶粒７が
形成されるためには、既に述べたように、薄膜５上で全
く核形成が起こらないように条件を決めることが望まし
いものである。島状の半導体単結晶粒７は、単結晶構造
を保ちながら核形成面（ＳＮＤＬ）６を中心にして更に
成長しく１ａｔｅｒａｌ　ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）、同
図（Ｃ）に示すように薄膜５全体を覆うことができる（
単結晶７Ａ）。

続いて、必要に応じてエツチング又は研磨によって半導
体単結晶７Ａを平坦化し、第４図（Ｄ）及び第５図（Ｂ
）に示すように、所望の素子を形成することができる単
結晶層８が薄膜上に形成される。

このように非核形成面（ＳＮＤＳ）を形成する薄膜５が
支持体４上に形成されているために、支持体４は任意の
材料を使用することができる。更に、このような場合に
は、支持体４に通常の半導体技術によって機能素子等が
形成されたものであっても、その上に容易に単結晶層８
を形成することができる。

なお、上記実施例では、非核形成面（ＳＭＤｌｌ）を薄
膜５で形成したが、勿論、第６図に示すように、選択核
形成を可能にする核形成密度（ＮＤ）の大きい材料から
成る支持体をそのまま用いて、核形成面（ＳＮｆｌＬ）
を所望の任意位置に設けて、単結晶層を同様に形成して
もよい。

第６図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第二実施態様例を示
す半導体単結晶の形成工程である。同図に示すように、
選択核形成を可能にする核形成密度（ＮＤ）の小さい材
料から成る支持体９上に、核形成密度（ＮＤ）の大きい
金属から成る核形成面（ＳＮＤＬ）６に十分微小に形成
することができる。

第７図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による半導体結晶の形
成方法の第３実施態様例を示す形成工程図であり、第８
図（Ａ）及び（Ｂ）は、第７図（Ａ）及び（Ｂ）におけ
る基体の斜視図である。

第７図（Ａ）及び第８図（Ａ）に示すように、非晶質絶
縁物支持体１１上に、距ａｆｔを隔てて上記選択核形成
を可能にする支持体１１とは異種の金属材料で核形成面
（ＳＮＤＬ　）　１２−１．　１２−２を十分小さく配
列する。この距ｍｘは、例えば、半導体素子又は素子群
を形成するために必要とされる単結晶領域の大きさと同
じか又はそれ以上に設定される。

次に、適当な結晶形成条件を選択することによって核形
成面（ＳＮＤＬ）Ｌ　）　１２　１．　１２−２だけに
半導体結晶材料の核が唯一形成される。すなわち、核形
成面（ＳＮＤＬ　）　１２−１．　１２−２は、単一の
核のみが形成される程度に十分微細な大きさ（面積）に
形成する必要がある。核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２　
１．　１２−２の大きさは、金属性材料の種類によって
異なるが、数ミクロン以下であればよい、更に、核は単
結晶構造を保ちながら成長し、第７図（Ｂ）に示すよう
に島状の半導体単結晶粒１３−１．１３−２となる。島
状の半導体単結晶粒１３−１．１３−２が形成されるた
めには、既に述べたように、支持体１１上の核形成面（
ＳＮＤＬ）以外の表面で全く核の形成が起こらないよう
に条件を決めることが望ましいものである。

島状の半導体単結晶粒１３−１．１３−２の基体１１の
法線方向の結晶方位は、支持体１１の材料及び核を形成
する材料の界面エネルギーを最小にするように一定に決
まる。なぜならば、表面あるいは界面エネルギーは結晶
面によって異方性を有するからである。しかしながら、
すでに述べたように、非品品支持体における支持体面内
部の結晶方位は決定されない。

島状の半導体単結晶粒１３−１は更に成長して、単結晶
１３Ａ−１，１３Ａ−２となり、第７図（Ｃ）に示すよ
うに隣りの半導体単結晶１３Ａ−１，１３Ａ−２が互い
に接触するが、支持体面内の結晶方位は一定ではないた
めに、核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２−１と１２−２と
の中間位置に結晶粒界１４が形成される。

続いて、半導体単結晶１３Ａ−１，１３Ａ−２は三次元
的に成長するが、成長速度の遅い結晶面がファセットと
して現われる。そのために、エツチング又は研磨によっ
て半導体単結晶１３Ａ−１，１３Ａ−２の表面の平坦化
を行い、更に粒界１４の部分を除去して、第７図（Ｄ）
及び第８図（Ｂ）に示すように粒界を含まない半導体単
結晶の薄膜１５−１．１５−２を格子状に形成する。

この半導体単結晶膜１５−１．１５−２の大きさは、上
述しんように、核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２の間隔１
によって決定される。すなわち、核形成面（ＳＮＤＬ　
）　１２の形成パターンを適当に定めることによって、
粒界の位置を制御することができ、所望の大きさの半導
体単結晶を所望の配列で形成することができる。

第９図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第４実施態様例を示
す結晶の船成工程図である。同図に示すように、第１実
施例と同様に所望の支持体４上に、選択核形成を可能に
する核形成密度（ＮＤ）の小さい材料から成る薄膜状の
核形成面（Ｓ　ＮＤＳ）５を形成し、その上に間隔λで
金属から成る核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２を形成する
ことができる。

第１０図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による半導体単結晶
の形成方法の実施態様を示す形成工程図であり、第１１
図（Ａ）及び（Ｂ）は、第１０図（Ａ）及びＣＤ）に対
応する斜視図である。

まず、第１０図（Ａ）及び第１１図（Ａ）に示すように
、支持体１０上に、選択核形成を可能にする核形成密度
の大きい金属薄膜６を形成し、その上に核形成密度の大
きい薄膜６を形成する材料を薄く堆積させ、リソグラフ
ィ等によってバターニングすることで核形成面（ＳＭＤ
ｌｌ）５Ａを形成する薄膜５を核形成面（ＳＮＤＬ）６
Ａが十分微細に設けられるように形成する。ただし、支
持体４の大台さ、結晶構造及び組成は任意のものでよく
、又、通常の半導体技術で作成した機能素子が形成され
た支持体であってもよい。又、核形成面（ＳＮＤＬ　）
　６Ａは、薄膜５の下の薄膜６を多結晶シリコン又はＳ
ｉＯ２で形成し、薄膜６の露出部に、ＡＩＬイオンやＣ
ｕイオン等の金属イオンを注入して形成される過剰に金
属分子を有する変質領域として形成しても良い。

次に、適当な堆積条件を選択することによって核形成面
（ＳＮＤＬ　）　６Ａだけに薄膜半導体材料の単一の核
が形成される。すなわち、核形成面（ＳＮＤＬ）６は、
単一の核のみが形成される程度に十分微細に形成する必
要がある。核形成面（ＳＮＤＬ）６Ａの大きさは、金属
性材料の種類によって異なるが、数ミクロン以下であれ
ばよい。

更に、核は単結晶構造を保ちながら成長し、第４図（Ｂ
）に示すように島状の半導体単結晶粒７となる。島状の
半導体単結晶粒７が形成されるためには、既に述べたよ
うに、薄膜５Ａ上で全く核形成が起こらないように条件
を決めることが望ましいものである。

島状の半導体単結晶粒７は、単結晶構造を保ちながら核
形成面（ＳＮＤＬ　）　６Ａを中心にして更に成長しく
１ａｔｅｒａｌ　ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）　、第１０図
（Ｃ）に示すように薄膜５全体を覆うことができる（半
導体単結晶７Ａ）。

続いて、必要に応じてエツチング又は研磨によって半導
体単結晶フＡを平坦化し、第１０図（Ｄ）及び第１１図
ＣＢ）に示すように、所望の素子を形成することができ
る単結晶層８が薄膜上に形成される。

このように非核形成面（ＳＮＤＳ）６Ａを形成する金属
薄膜６が支持体４上に形成されているために、支持体４
は任意の材料を使用することができる。更に、このよう
な場合には、支持体４に通常の半導体技術によって機能
素子等が形成されたものであっても、その上に容易に単
結晶層８を形成することができる。

なお、上記実施態様例では非核形成面（Ｓ　５ｏｓ）６
Ａを薄膜５で形成したが、もちろん、第６図に示すよう
に、選択核形成を可能にする核形成密度（ＮＤ）の大き
い材料から成る支持体をそのまま用いて、核形成面（Ｓ
ＮＤＬ）を所望の任意位置に設けて、単結晶層を同様に
形成してもよい。

第１２図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第６実施例を示す
半導体単結晶の形成工程図である。同図に示すように、
選択核形成を可能にする核形成密度（ＮＤ）の大きい金
属材料から成る支持体９上に、核形成密度（ＮＤ）の小
さい材料から成り、非核形成面（Ｓ、４゜５）５Ａを形
成する薄膜５を、核形成面（ＳＮＤＬ）９Ａとなる支持
体９の露出部を十分微小に設けるように形成することで
結晶形成用の基体を用意し、該基体を用いて第１実施態
様例と同様にして半導体単結晶層８を形成することがで
きる。

第１３図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による半導体結晶の
形成方法の第７実施例を示す形成工程図であり、第１４
図（Ａ）及び（Ｂ）は、第１３図（Ａ）及び（Ｄ）に対
応する斜視図である。

第１３図及び第１４図（Ａ）に示すように、ガラス板等
の適当な支持体１０上に該形成密度（ＮＤ）が比較的大
きいＡｌ１％Ｃｕ又はＡＩＬ−Ｃｕ合金等の非晶質金属
薄膜１２を設け、該金属薄膜１２上に、距Ｂｉを隔てて
上記選択核形成を可能とする薄膜１２を形成する金属に
対して核形成密度が小さい異種の材料で所望位置に薄膜
１１を選択的に形成して単一核のみが形成されるに十分
に小さい面積の核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２Ａ　−１
，１２Ａ−２を配置する。この距＠Ｘは、例えば、半導
体素子又は素子群を形成するために必要とされる単結晶
領域の大きさと同じか又はそれ以上に設定される。

次に、適当な結晶形成条件を選択することによって、核
形成面（ＳＮＤも）１２Ａ−１，１２Ａ−２だけに半導
体単結晶形成材料の核の唯一が形成される。すなわち、
前述したように、核形成面１２Ａ−１，１２Ａ−２は単
一の核のみが形成される程度に十分微細な大きさ（面積
）に形成する必要がある。核形成面（ＳＮＤＬ　）　１
２Ａ−１。

１２Ａ−２の大きさは、材料の種類によって異なるが、
数ミクロン以下であればよい。更に、前記形成された核
は単結晶構造を保ちながら成長し、第７図（Ｂ）に示す
ように島状の半導体単結晶粒１３−１．１３−２となる
。島状の半導体単結晶粒１３−１．１３−２が形成され
るためには、すでに述べたように、核形成面（ＳＮＤＬ
）１２−Ａ、１２Ａ−２以外の表面［非核形成面（ＳＮ
ＤＳ　）］　１１Ａで実質的に全く核の形成が起こらな
いように条件を決めることが望ましいものである。

島状の半導体単結晶粒１３−１．１３−２の薄膜１２の
法線方向の結晶方位は、薄ｌｌ！１２の金属および核を
形成する材料の界面エネルギーを最小にするように一定
に決まる。なぜならば、表面あるいは界面エネルギーは
結晶面によって異方性を有するからである。しかしなが
ら、すでに述べたように、非晶質表面における表面内の
結晶方位は決定されない。

島状の半導体単結晶粒１３−１．１３−はさらに成長し
て、半導体１３Ａ−１，１３Ａ−２となり、第１３図（
Ｃ）に示すように隣りの半導体単結晶１３Ａ−１，１３
Ａ−２が互いに接触するが、支持体面内の結晶方位は単
結晶毎に異なる為に、核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２−
１と１２−２の中間位置に結晶粒界１４が形成される。

続いて、半導体単結晶１３Ａ−１，１３Ａ−２は三次元
的に成長するが、成長速度の遅い結晶面がファセットと
して表われる。そのために、エツチング又は研磨によっ
て半導体単結晶１３Ａ−１，１３Ａ−の表面の平坦化を
行い、更に粒界１４の部分を除去して、第１３図（Ｄ）
および第１４図（Ｂ）に示すように粒界を含まない半導
体単結晶の薄膜１５−１．１５−２．・・・　の大きさ
は、上述したように核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２Ａ　
−１，１２Ａ−２の間隔１によって決定される。

すなわち、核形成面（ＳＮＤＬ　）　１２Ａ−１，１２
Ａ−２の形成パターンを適当に定めることによって、粒
界の位置を制御することができ、所望の大きさの単結晶
を所望の配列で形成することができる。

（以下余白）［実施例］　。

次に本発明を光起電力素子の製造に応用する場合につい
て具体的に説明する。

（第１実施例）まず第１５図（Ａ）（Ｂ）に示すように、ガラス基板等
の所望の基板１５０１の上にＡＬ％Ｃｕ等の金属をスパ
ッター蒸着し、その後パターニングにｎ型半導体用の電
極（第１電極）１５０２ａとｐ型半導体用の電極（第２
電極）１５０２ｂとを櫛型に形成する。第１５図（Ａ）
は側断面図、第１５図（Ｂ）は斜視図である。このとき
、基板４はセラミックガラス等の絶縁物で、耐熱性のあ
るものなら一層よい、電極１５０２ａ及び１５０２ｂは
同じ金属でも別の金属でもよく、Ａｌ１．Ｃｕの他、Ｍ
ｏ又はＷも使用できる。

また、電極１５０２ａ、１５０２ｂ間の距離は中心間距
離で、例えば、４０μｍとし、電極１５０２ａ、１５０
２ｂの幅は、それぞれ、例えば、２０μｍ、厚さは０．
６μｍとする。

次いで、第１６図に示すように絶縁膜１５０３として、
例えば、５ｉ０２膜をＣＶＤ法によって５００人に常に
堆積し、ｎ型電極にのみコンタクトホール！５０４を開
ける。コンタクトホール１５０４はＲＩ　Ｅ　　（Ｒｅ
ａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて
、例えば、２μｍ角の大きさに開ける。

次いで、第１７図に示すように、本発明の半導体結晶形
成法によって電極１５０２ａ上に第１の半導体結晶であ
るｎ０型Ｓｔ単結晶１５０５ａを成長させる。この時電
極１５０２ａはＡＡ。

Ｃｕ、Ｍｏ又はＷ等の核形成密度の高い材料で形成し、
絶縁膜１５０３は核形成密度の低い材料で形成する。こ
こでｎ型単結晶の形成は、ソースガスとしてＳ　ｉ　Ｈ
２Ｃｆ１２：　ＨＣＩｔ　：　Ｈ２＝１．２：１．４：
１００の流量比（ｆＬ／ｍ１ｎ）の混合ガスを用い、ド
ーパントガスとしてＰＨ３を用いて行うことができる。

その際の結晶形成温度は９００℃、圧力は１５０Ｔｏｒ
ｒが一例として挙げられる。

成長核がある程度大きく成長したところで結晶形成処理
成長を止め（このある程度大きくなった結晶を島状の単
結晶という）、この島状のＳｉ単結晶１５０５ａの各表
面を熱酸化して、その表面にＳｉＯ２膜１５０６を形成
した。ｎ型車結晶Ｓｔの大きさは所望に応じて任意に決
められるが、好ましくは５〜６μｍとする。

次に第１８図に示すように、電極１５０２ｂ上の絶縁膜
１５０３に電極１５０２ａの場合と同じように、例えば
、２μｍのコンタクトホールを開ける。そして、ｎ１型
車結晶１５０５ａを形成したのと同じ条件で、第２の半
導体結晶であるｐ型Ｓｉ単結晶１５０５ｂを形成する。

但し、ドーパントガスとしてはＰＨ３の代りに８２　ｔ
ｉｅを用いる。このとき、ｎ０型の島状Ｓｉ単結晶１５
０５ａの表面には核形成密度の低いＳｉＯ□１ｉ１５０
６が設けであるので、該ＳｉＯ２膜１５０６上にはｎ型
Ｓｉ単結晶は形成されない。

次に、第１９図に示すように、ｎ９型の島状のＳｉ単結
晶１５０５ａ表面のＳｉｎ、酸化膜１５０６をＩＦ溶液
でエツチングして除去し、再び、島状のＳｉ単結晶１５
０５ａ面を露出させる。それから、このｎ０型Ｓｉ単結
晶１５０５ａとｐＩ型Ｓｉ単結晶１５０５ｂを種として
ｉ型半導体Ｓｉ単結晶１５０７を形成する。ｉ型半導体
Ｓｉ単結晶１５０フの形成の条件は、例えば、使用ガス
として、ＳｉＨ２ＣＩＬ＊　　：ＨＣｆＬ：Ｈ２−１，
２：２．Ｏ：１００．結晶の形成温度９２０℃、圧力１
５０Ｔｏｒｒが適当である。結晶同志がぶつかるところ
まで成長し、そのぶつかったところに結晶粒界が形成さ
れる。又、この結晶成長の特徴として第１９図に示され
るようにファセットが現れる。このようにして形成され
る光起電力素子は、例えば、ＡＭ−Ｉ光照射時に開放電
圧０．６２Ｖ短絡電流３２ｍＡ／ｃｍ２、フィルファク
ター０．８の電気特性を得ることができる。

第１９図に示す光起電力素子は、入射面の開口率が１０
０％なので、光の入射効率が極めて良好である。

（第２実施例）本発明の第２実施例を第２０〜２２図を用いて説明する
。まず第２０図に示すように、例えば、アルミナ基板２
００１の全面にＭｏを１μｍ厚はどスパッタ蒸着して、
これを下部電極（第２電極）２００２とする。この上に
Ｓｉｎ、膜２００３をＣＶＤ法により１０００人厚に堆
積し、これにリソグラフィとＲＩＥ装置によって５０ｐ
ｍ間隔で２μｍ角のコンタクトホールを２次元マトリク
ス状に設ける。ここで基板２００１の材料はアルミナに
限定される訳ではなく、耐熱性の高い材料であれば任意
である。また、下部電極２００２の材料もＭｏのほか、
ＷなどＳｉに対しての核形成密度の高いものであればよ
い。

第２０図の構成においてＳｉｎ、膜２０ｏ３上ではＳｉ
の核形成密度が小さく、ＳｉＯ２膜２００３上にはＳｉ
単結晶は形成されない。−方、Ｍｏ膜上ではＳｉｎ、膜
上よりもＳｔの核形成密度が大きいのでＳｉ単結晶が形
成される。、下記の結晶形成条件においてこの核形成密
度の比は１０３程度である。次いで、第２図に示す基体
（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　）　２０００に下記の結晶形成
条件で熱ＣＶＤ法によりＳｔを堆積する。その結果、第
２１図に示すように、ＭＯ膜２００１上のみに発生した
Ｓｉ単結晶の核から島状Ｓｉ単結晶２００５　（第２の
半導体結晶）が成長し、その粒径が約５〜６μｍ程度に
なったところで成長を止めた。結晶成長条件の一例を以
下に示す。

使用ガスＨ５ｉ２ＨＣｕ２　（ソースガス）ＢＨ３（ド
ーパントガス）ＨＣｌ（エツチングガス）Ｈ２（キャリアガス）ガス流量比：Ｓ　ｉｚ　ＨＣＩｔｚ　　：　ＨＣＪＺ：　Ｈ２＝１．
２　：　１．８　：　１００　　（１／ｍｉ　ｎ）基体
温度（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　
）　：９００℃ なお、本例では、Ｂ　（Ｂｏｒｏｎ　）をドープしであ
るので、Ｓｉ単結晶２００５はｐ型である。

次に、この上にドーパントガスとしてＰ　Ｈ、を使用し
、以下の結晶は形成条件により第１の半導体結晶となる
ｎ型Ｓｉ単結晶２００６を選択的エピタキシャル成長に
より形成する（第２２図、第２３図）。すると、隣接す
るｎ型Ｓｉ単結晶２００６は互いに接し、結晶粒界２０
０７を形成する一方で、上部にはファセット面２００８
を形成する。そして、ｎ型Ｓｉ単結晶２００６上に電極
とのオーミックコンタクト用にＰＨｓガス濃度を高くし
て、以下の結晶は形成条件によりｎ０型Ｓｉ単結晶２０
０９層９を１μｍ形成する。

結晶成長条件は、ガス流量比：Ｓ　　ｉｚ　　ＨＣｆｔｚ　　　：　　ＨＣＩＬ　　二
　Ｈ２−１，２：　１．６　：　１００　（ｕ／ｍｔ　
ｎ）結晶形成温度：９２０℃ 圧力１５０ＴＯｒｒである。

最後に、Ｓｉ半導体単結晶の粒界２００７部分の上にＡ
ｆＬの櫛型電極を形成し、上部電極（第１電極）２０１
０とする。このようにして形成される光起電力素子のエ
ネルギー変換効率は、約１６％の値が得られ、良好な結
果が得られる。これは従来の大面積、低コスト太陽電池
としてのアモルファスシリコン太陽電池に比べて著しく
高い変換効率になっている。

なお、以上の具体的な説明においては、半導体結晶とし
て、Ｓｉ単結晶の場合について述べたが、本発明はこれ
に限定されるわけではなく、Ｓｔ半導体結晶以外の他の
半導体結晶、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＡ１等の半導
体結晶を形成することもでき、又、この等の半導体結晶
をｎ型及びｐ型に任意に伝導型を制御して、光起電力素
子、光センサー等の電子デバイスあるいはＬＥＤ、レー
ザー等の光半導体素子を作成することができる。

［発明の効果］本発明によれば、以下の効果を得られる。

下地材料に制約されることなく、たとえば基板の材料、
構成、大きさ等に制約されることなく、粒界を含まない
単結晶及び粒界制御された多結晶等の良質の半導体結晶
の形成方法及びそれより得られる結晶を有する結晶物品
を提供することができる。

特別な装置を用いず、簡単な工程で効率良く上記半導体
結晶を形成する方法を提供することができる。

結晶形成面に、該結晶形成面を形成する材料より核形成
密度が十分大きい金属で形成され、単一の核だけが成長
する成長程度に十分微細な面積を有する核形成面（ＳＮ
ＤＬ）が設けられ、該核形成面（ＳＮＤＬ）に単一的に
成長した半導体単結晶を有する半導体結晶物品を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜形成過程における核の大きさｒｃと自由エ
ネルギーＧの関係を示す説明図である。第２図（Ａ）及びＣＢ）は選択堆積法の説明図である。第３図はＳｉＯ２の堆積面と窒化シリコンの堆積面との
核形成密度（ＮＤ）の経時変化を示すグラフである。第４図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による半導体結晶の形成
方法の第１実施態様例を示す形成工程図である。第５図
（Ａ）及び（Ｂ）は第４図（Ａ）及び（Ｄ）における基
板の斜視図である。第６図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２実施態様例を示す
半導体結晶の形成工程図である。第７図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による半導体結晶の形成
方法の第３実施態様例を示す形成工程図である。第８図
（Ａ）及び（Ｂ）は第７図（Ａ）及び（Ｄ）における基
板の斜視図である。第９図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第４実施態様例を示す
半導体結晶の形成工程図である。第１０図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による半導体結晶の形
成方法の第５実施態様例を示す形成工程図である。第１
１図（Ａ）及び（Ｂ）は第１０図（Ａ）及び（Ｄ）にお
ける基板の斜視図である。第１２図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第６実施態様例を示
す半導体結晶の形成工程図である。第１３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による半導体結晶の形
成方法の第７実施態様例を示す形成工程図である。第１
４図（Ａ）＆び（Ｂ）は第１３図（Ａ）及び（Ｄ）にお
ける基板の斜視図である。第１５図乃至第１９図は第１実施例を説明するための製
造工程図であり、第２０図乃至第２２図は第２実施例を
説明するための製造工程図である。ｌ・・・基体、２．３・・・薄膜、４・・・基体（支持
体）、５・・・薄膜（堆積面（ＳＮＤＳ　）　）　、６
・・・核形成面（ＳＮＤＬ）７・・・島状の半導体結晶
粒、８・・・単結晶層、９・・・支持体、９Ａ・・・核
形成面（Ｓ　ＮＤＬ）、１０・・・支持体、１１・・・
非晶質絶縁物支持体、１２・・・非晶質金属薄膜、１２
−１．１２−２，１２Ａ−１，１２Ａ−２・・・核形成
面（ＳＮＤＬ）、１３−１．１３−２．島状の半導体単
結晶粒、１３Ａ−１，１３Ａ−２・・・半導体単結晶、
１４・・・結晶粒界、１５−１．１５−２・・・半導体
単結晶膜、１５０１・・・基板、１５０２ａ・・・ｎ型
半導体用の電極（第１電極）、１５０２ｂ・・・ｐ型半
導体用の電極（第２電極）、１５０３・・・絶縁膜、１
５０４・・・コンタクトホール、１５０５ａ・・・ｎ０
型Ｓｔ単結晶、１５０５ｂ・・・第２の半導体結晶であ
るｐ型Ｓｔ単結晶、１５０６・・・Ｓｉｎ、膜、１５０
７・・・ｉ型半導体Ｓｔ単結晶、２０００・・・基体、
２００１・・・アルミナ基板、２００２・・・下部電極
（第２電極）、２００３・・・ＳｉＯ２膜、２００５・
・・島状のｐ型Ｓｔ単結晶（第２の半導体結晶）、２０
０６　・−・ｎ型Ｓｉ！＃結晶、２００７　・・・結晶
粒界、２００８・・・ファセット面、２００９・・・ｎ
２型Ｓｉ単結晶、２０１０・・・上部電極（第１電極）
。Ｆｉｇ、　４ＡＦｉｇ、　４Ｄ半Ｘ　ｈ３　へ、智康叶片（〜ｍ：ヒＦｉｇ、　９ＡＦｉｇ、　１０（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）Ｆｉｇ、ＩＩ（Ａ）（Ｂ）／Ｆｉｇ、　１２（Ａ）ア（Ｃ）（Ｄ）Ｆｉｇ、　１３！５−２　　　　　　　　１５−１Ｆｉｇ、　１４（Ａ）（Ｂ）Ｆｉｇ、１７Ｆｉｇ、旧Ｆｉｇ、　１９１５δ２ｂ　　１５０２ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）核形成密度の小さい堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）と
、単一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し
、前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）の核形成密度（ＮＤ＿
Ｓ）より大きい核形成密度（ＮＤ＿Ｌ）を有する金属の
堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）とが隣接して配された自由表
面を有する基体に、半導体結晶形成処理を施して前記単
一核より半導体単結晶を成長させることを特徴とする半
導体結晶の形成方法。
（２）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に区画化されて複数配されている請求
項１記載の半導体結晶の形成方法。
（３）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に規則的に区画化されて複数配されて
いる請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（４）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に不規則的に区画化されて配されてい
る請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（５）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に区画化されて複数配されている請求
項１記載の半導体結晶の形成方法。
（６）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に規則的に区画化されて複数配されて
いる請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（７）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に不規則的に区画化されて複数配され
ている請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（８）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する金属性材料を変質した材料で
形成されている請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（９）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（Ｓ
＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料と異なる材料で形成され
ている請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（１０）前記半導体結晶形成処理はＣＶＤ法である請求
項１記載の半導体結晶の形成方法。
（１１）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は非晶質材料で
形成されている請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（１２）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を区画化して複
数設け、該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれより単
結晶を成長させる請求項１記載の半導体結晶の形成方法
。
（１３）前記それぞれの堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より
成長させる半導体単結晶を該各堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ
）方向に該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を超えて成長させ
る請求項１２記載の半導体結晶の形成方法。
（１４）前記それぞれの堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より
成長させる半導体単結晶を、隣り合う堆積面（Ｓ＿Ｎ＿
Ｄ＿Ｌ）間で隣接する大きさまで成長させる請求項１２
記載の半導体結晶の形成方法。
（１５）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はイオン打ち込
み法によって形成され請求項１記載の半導体結晶の形成
方法。
（１６）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は酸化シリコン
で形成され、前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はモリブデ
ンで形成されている請求項１記載の半導体結晶の形成方
法。
（１７）核形成密度差（ΔＮＤ）が十分大きい２種類の
堆積面を有し、その中の核形成密度の大きい方の堆積面
（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は金属で形成されており、単一核の
みより半導体単結晶が成長するに十分に微細な面積を有
し、基体に半導体結晶形成処理を施して、前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に安定した単一核を形成し、該単一核
より単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の
形成方法。
（１８）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に区画化されて複数配されている請
求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（１９）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２０）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に不規則的に区画化されて配されて
いる請求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２１）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に区画化されて複数配されている請
求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２２）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２３）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に不規則的に区画化されて複数配さ
れている請求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２４）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する金属性材料を変質した材料
で形成されている請求項１７記載の半導体結晶の形成方
法。
（２５）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料と異なる材料で形成さ
れている請求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２６）前記半導体結晶形成処理はＣＶＤ法である請求
項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２７）前記堆積面（ＳＮ＿Ｄ＿Ｓ）は非晶質材料で形
成されている請求項１７記載の半導体結晶の形成方法。
（２８）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を区画化して複
数設け、該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれより単
結晶を成長させる請求項１７記載の半導体結晶の形成方
法。
（２９）前記それぞれの堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より
成長させる半導体単結晶を該各堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ
）方向に該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を超えて成長させ
る請求項２８記載の半導体結晶の形成方法。
（３０）前記それぞれの堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より
成長させる半導体単結晶を隣り合う堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ
＿Ｌ）間で隣接する大きさまで成長させる請求項２８記
載の半導体結晶の形成方法。
（３１）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はイオン打ち込
み法によって形成されることを特徴とする請求項１７記
載の半導体結晶の形成方法。
（３２）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は酸化シリコン
で形成され、前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はモリブデ
ンで形成されている請求項１７記載の半導体結晶の形成
方法。
（３３）核形成密度の小さい堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）
を有する基体の前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）の所望の
位置であって、単一核のみより結晶成長するに十分小さ
い面積に、前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成してい
る材料（Ｍ＿Ｓ）と異なり、前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿
Ｓ）の核形成密度（ＮＤ＿Ｓ）より大きい核形成密度（
ＮＤ＿Ｌ）を有する堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を形成す
る金属（Ｍ＿Ｌ）を付加して前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿
Ｌ）を形成し、次いで、前記基体に半導体結晶形成処理
を施して単一核を前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に形成
し、該単一核より半導体単結晶を成長させることを特徴
とする半導体結晶の形成方法。
（３４）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に区画化されて複数配されている請
求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（３５）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（３６）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に不規則的に区画化されて配されて
いる請求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（３７）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に区画化されて複数配されている請
求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（３８）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（３９）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）上に不規則的に区画化されて複数配さ
れている請求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（４０）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する金属性材料を変質した材料
で形成されている請求項３３記載の半導体結晶の形成方
法。
（４１）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料と異なる材料で形成さ
れている請求項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（４２）前記半導体結晶形成処理はＣＶＤ法である請求
項３３記載の半導体結晶の形成方法。
（４３）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は非晶質材料で
形成されている請求項１記載の半導体結晶の形成方法。
（４４）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を区画化して複
数設け、該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれより単
結晶を成長させる請求項３３記載の半導体結晶の形成方
法。
（４５）前記それぞれの堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より
成長させる半導体単結晶を該各堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ
）方向に該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を超えて成長させ
る請求項４４記載の半導体結晶の形成方法。
（４６）前記それぞれの堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より
成長させる半導体単結晶を隣り合う堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ
＿Ｌ）間で隣接する大きさまで成長させる請求項４４記
載の半導体結晶の形成方法。
（４７）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はイオン打ち込
み法によって形成されることを特徴とする請求項３３記
載の半導体結晶の形成方法。
（４８）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は酸化シリコン
で形成され、前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はモリブデ
ンで形成されている請求項３３記載の半導体結晶の形成
方法。
（４９）核形成密度の小さい堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）
と、該堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）に隣接して配され、単
一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し、前
記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）の核形成密度（ＮＤ＿Ｓ）
より大きい核形成密度（ＮＤ＿Ｌ）を有する金属の堆積
面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）とを有する基体と、前記単一核よ
り成長して前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を越えて前記
堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を十分覆っている半導体単結
晶とを有することを特徴とする半導体結晶物品。
（５０）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）が複数配されて
いる請求項４９記載の半導体結晶物品。
（５１）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は区画化されて
複数配されている請求項４９記載の半導体結晶物品。
（５２）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項１記載の半導体結晶物品。
（５３）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記堆積面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）内に不規則的に区画化されて複数配さ
れている請求項４９記載の半導体結晶物品。
（５４）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれより
成長した半導体単結晶が隣り合う堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）より成長した半導体単結晶と隣接し
ている請求項５０記載の半導体結晶物品。
（５５）前記堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれより
成長した単結晶が隣り合う堆積面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）よ
り成長した半導体単結晶と空間的に離れている請求項５
０記載の半導体結晶物品。
（５６）結晶形成面に、該結晶形成面を形成する非晶質
材料より核形成密度（ＮＤ）が十分大きい金属で形成さ
れ、単一の核だけが成長する程度に十分微細な面積を有
する核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）が設けられ、該核形成
面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に単一的に成長した半導体単結晶
を有することを特徴とする半導体結晶物品。
（５７）上記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）が所望間隔で
複数個設けられており、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ
）の間のほぼ中央に粒界を有する請求項５６記載の半導
体結晶物品。
（５８）結晶形成面を形成する材料の種類による結晶形
成材料の核形成密度の差を利用して半導体結晶を形成す
る方法であって、前記結晶形成面に、該結晶形成面を形
成する材料より核形成密度の十分大きい金属で、単一の
核だけが成長するに十分微細な面積を有する核形成面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を形成し、該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿
Ｌ）に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導体単
結晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴とす
る半導体結晶の形成方法。
（５９）上記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は、上記結晶
形成面を形成する材料より核形成密度の十分大きい金属
を前記結晶形成面上に堆積させた後、十分微細にパター
ニングすることによって形成される請求項５８記載の半
導体結晶の形成方法。
（６０）上記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は、上記結晶
形成面を形成する材料を、該材料より核形成密度の十分
大きい材料に変質させる金属性材料を前記結晶形成面の
十分微細な領域にイオン注入することによって形成され
る請求項５８記載の半導体結晶の形成方法。
（６１）結晶形成面を形成する材料の種類による結晶形
成材料の核形成密度の差を利用して半導体単結晶を形成
する方法において、非晶質材料で形成された前記結晶形
成面を用意し、該結晶形成面を形成する材料より核形成
密度の十分大きい金属で、単一の核だけが成長するに十
分小さな面積を有し、かつ、必要とされる半導体結晶の
大きさと同じかまたはそれ以上の距離をおいて、核形成
面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を前記結晶形成面に設け、次いで
、該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に単一の核のみを形成
し、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結
晶層を選択的に形成することを特徴とする半導体結晶の
形成方法。
（６２）上記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は、上記非晶
質材料で形成された結晶形成面に格子状に配列されてい
る請求項６１記載の半導体結晶の形成方法。
（６３）非晶質材料で形成された非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿
Ｄ＿Ｓ）と、前記非晶質材料とは異なる金属で形成され
、形成される結晶の形成材料に対して前記非核形成面（
Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より核形成密度（ＮＤ）の大きい核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）とを有する半導体結晶形成用の
基体と、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）上に、該核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）と一対一に対応して形成された
半導体結晶とを有することを特徴とする半導体結晶物品
。
（６４）前記非晶質材料はＳｉＯ＿２である請求項６３
記載の半導体結晶物品。
（６５）請求項１の方法によって得られた半導体結晶物
品。
（６６）請求項１７の方法によって得られた半導体結晶
物品。
（６７）請求項３３の方法によって得られた半導体結晶
物品。
（６８）請求項５９の方法によって得られた半導体結晶
物品。
（６９）請求項６２の方法によって得られた半導体結晶
物品。
（７０）請求項４９の結晶物品を利用して製造された電
子デバイス。
（７１）請求項５６の結晶物品を利用して製造された電
子デバイス。
（７２）請求項６４の結晶物品を利用して製造された電
子デバイス。
（７３）核形成密度の小さい非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）と、該非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ
）より露出し、単一核のみより結晶成長するに十分小さ
い面積を有し、前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）の核
形成密度（ＮＤ＿Ｓ）より大きい核形成密度（ＮＤ＿Ｌ
）を有する金属の核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）とで構成
された自由表面を有する基体に、半導体結晶形成処理を
施して前記単一核より半導体単結晶を成長させることを
特徴とする半導体結晶の形成方法。
（７４）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は区画化され
て複数配されている請求項７３記載の半導体結晶の形成
方法。
（７５）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は規則的に区
画化されて複数配されている請求項７３記載の半導体結
晶の形成方法。
（７６）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は不規則的に
区画化されて配されている請求項７４記載の半導体結晶
の形成方法。
（７７）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に区画化されて複数配
されている請求項７３記載の半導体結晶の形成方法。
（７８）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に規則的に区画化され
て配されている請求項７３記載の半導体結晶の形成方法
。
（７９）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に不規則的に区画化さ
れて配されている請求項７３記載、の半導体結晶の形成
方法。
（８０）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料を変質した材料
で形成されている請求項７３記載の半導体結晶の形成方
法。
（８１）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料と異なる金属で
形成されている請求項７３記載の半導体結晶の形成方法
。
（８２）前記半導体結晶形成処理はＣＶＤ法である請求
項７３記載の半導体結晶の形成方法。
（８３）前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は非晶質材
料で形成されている請求項７３記載の半導体結晶の形成
方法。
（８４）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を区画化して
複数設け、該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれよ
り半導体単結晶を成長させる請求項７３記載の半導体結
晶の形成方法。
（８５）前記それぞれの核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）よ
り成長させる半導体単結晶を該各核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）方向に該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ
）を超えて成長させる請求項８４記載の半導体結晶の形
成方法。
（８６）前記それぞれの核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）よ
り成長させる半導体単結晶を隣り合う核形成面（Ｓ＿Ｎ
＿Ｄ＿Ｌ）間で隣接する大きさまで成長させる請求項８
４記載の半導体結晶の形成方法。
（８７）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はイオン打ち
込み法によって形成される請求項７３記載の半導体結晶
の形成方法。
（８８）前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は酸化シリ
コンで形成され、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はモ
リブデンで形成されている請求項７３記載の半導体結晶
の形成方法。
（８９）核形成密度差（ΔＮＤ）が十分大きい２種類の
結晶形成面を有し、その中の核形成密度の大きい方の金
属からなる核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は、核形成密度
の小さい方の非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より露出し
ているとともに、単一核のみより半導体単結晶が成長す
るに十分に微細な面積を有する、基体に半導体結晶形成
処理を施して、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に安定
した単一核を形成し、該単一核より単結晶を成長させる
ことを特徴とする半導体結晶の形成方法。
（９０）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は区画化され
て複数配されている請求項８９記載の半導体結晶の形成
方法。
（９１）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は規則的に区
画化されて複数配されている請求項８９記載の半導体結
晶の形成方法。
（９２）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は不規則的に
区画化されて配されている請求項８９記載の半導体結晶
の形成方法。
（９３）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に区画化されて複数配
されている請求項８９記載の半導体結晶の形成方法。
（９４）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に規則的に区画化され
て配されている請求項８９記載の半導体結晶の形成方法
。
（９５）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に不規則的に区画化さ
れて配されている請求項８９記載の半導体結晶の形成方
法。
（９６）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は変質した材
料で形成されている請求項８９記載の半導体結晶の形成
方法。
（９７）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核形
成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料と異なる金属で
形成されている請求項８９記載の半導体結晶の形成方法
。
（９８）前記半導体結晶形成処理はＣＶＤ法である請求
項８９記載の半導体結晶の形成方法。
（９９）前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は非晶質材
料で形成されている請求項８９記載の半導体結晶の形成
方法。
（１００）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を区画化し
て複数設け、該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれ
より単結晶を成長させる請求項８９記載の半導体結晶の
形成方法。
（１０１）前記それぞれの核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）
より成長させる半導体単結晶を該各核形成面（Ｓ＿Ｎ＿
Ｄ＿Ｌ）方向に該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を超えて
成長させる請求項１００記載の半導体結晶の形成方法。
（１０２）前記それぞれの核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）
より成長させる半導体単結晶を隣り合う核形成面（Ｓ＿
Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）間で隣接する大きさまで成長させる請求項
１００記載の半導体結晶の形成方法。
（１０３）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はイオン打
ち込み法によって形成されることを特徴とする請求項８
９記載の半導体結晶の形成方法。
（１０４）前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は酸化シ
リコンで形成され、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は
モリブデンで形成されている請求項８９記載の半導体結
晶の形成方法。
（１０５）核形成密度の大きい表面を有する基体の前記
表面の所望の位置に、単一核のみより結晶成長するに十
分小さい面積部分を核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）として
露出させて、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を形成し
ている金属（Ｍ＿Ｌ）と異なり、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ
＿Ｄ＿Ｌ）の核形成密度（ＮＤ＿Ｌ）より小さい核形成
密度（ＮＤ＿Ｓ）を有する非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ
）を形成する材料（Ｍ＿Ｓ）を付加して前記非核形成面
（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成して基体を作成し、次いで、
前記基体に半導体結晶形成処理を施して単一核を前記核
形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に形成し、該単一核より半導
体単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の形
成方法。
（１０６）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は区画化さ
れて複数配されている請求項１０５記載の半導体結晶の
形成方法。
（１０７）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は規則的に
区画化されて複数配されている請求項１０６記載の半導
体結晶の形成方法。
（１０８）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は不規則に
区画化されて配されている請求項１０６記載の半導体結
晶の形成方法。
（１０９）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核
形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に区画化されて複数
配されている請求項１０６記載の半導体結晶の形成方法
。
（１１０）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核
形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に規則的に区画化さ
れて配されている請求項１０６記載の半導体結晶の形成
方法。
（１１１）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核
形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）より下位に不規則的に区画化
されて配されている請求項１０６記載の半導体結晶の形
成方法。
（１１２）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は変質した
材料で形成されている請求項１０６記載の半導体結晶の
形成方法。
（１１３）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は前記非核
形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）を形成する材料と異なる金属
で形成されている請求項１０６記載の半導体結晶の形成
方法。
（１１４）前記半導体結晶形成処理はＣＶＤ法である請
求項１０６記載の半導体結晶の形成方法。
（１１５）前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は非晶質
材料で形成されている請求項１０６記載の半導体結晶の
形成方法。
（１１６）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を区画化し
て複数設け、該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）のそれぞれ
より単結晶を成長させる請求項１０６記載の半導体結晶
の形成方法。
（１１７）前記それぞれの核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）
より成長させる半導体単結晶を該各核形成面（Ｓ＿Ｎ＿
Ｄ＿Ｌ）方向に該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）を超えて
成長させる請求項１１７記載の半導体結晶の形成方法。
（１１８）前記それぞれの核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）
より成長させる半導体単結晶を隣り合う核形成面（Ｓ＿
Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）間で隣接する大きさまで成長させる請求項
１１７記載の半導体結晶の形成方法。
（１１９）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）はイオン打
ち込み法によって形成される請求項１０６記載の半導体
結晶の形成方法。
（１２０）前記非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）は酸化シ
リコンで形成され、前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は
モリブデンで形成されている請求項１０６記載の半導体
結晶の形成方法。
（１２１）結晶形成面を形成する材料の種類による結晶
形成材料の核形成密度の差を利用して半導体結晶を形成
する方法であって、該結晶形成面を形成する材料より核
形成密度の十分大きい金属（Ｍ＿Ｌ）で形成された表面
を有する支持体の該表面上に、核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿
Ｌ）となる単一の核だけが成長するに十分微細な面積を
有する前記表面の露出部を残して、前記金属（Ｍ＿Ｌ）
より核形成密度の小さい材料（Ｍ＿Ｓ）の薄膜を設け、
該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿
Ｄ＿Ｌ）に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導
体単結晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴
とする半導体結晶の形成方法。
（１２２）上記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は上記結晶
形成面を形成する材料より核形成密度の十分大きい金属
を前記結晶形成面上に堆積させた後、十分微細にパター
ニングすることによって形成されたものである請求項１
２１記載の半導体結晶の形成方法。
（１２３）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は上記結晶
形成面を形成する材料を、各材料より核形成密度の十分
大きい材料に変質させる金属を前記結晶形成面の十分微
細な領域にイオン注入することによって形成されたもの
である請求項１２１記載の半導体結晶の形成方法。
（１２４）結晶形成面を形成する材料の種類による結晶
形成材料の核形成密度の差を利用して半導体結晶を形成
する方法において、核形成密度の十分大きい非晶質材料
で形成された表面を有する支持体を用意し、前記表面上
と前記非晶質材料より核形成密度の小さい材料の薄膜を
選択的に設け、単一の核だけが成長するに十分微細な面
積を有し、かつ必要とされる前記半導体結晶の大きさと
同じかまたはそれ以上の距離をおいて核形成面（Ｓ＿Ｎ
＿Ｄ＿Ｌ）となる前記表面の露出部を形成し、次いで、
該核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）に単一の核のみを形成し
、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結晶
を形成することを特徴とする半導体結晶の形成方法。
（１２５）前記核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｌ）は上記非核
形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ）に格子状に配列されている請
求項１２４記載の半導体結晶の形成方法。
（１２６）請求項７３記載の方法により得られる結晶物
品。
（１２７）請求項８９記載の方法により得られる結晶物
品。
（１２８）請求項１０５記載の方法により得られる結晶
物品。
（１２９）請求項１２１記載の方法により得られる結晶
物品。
（１３０）請求項１２４記載の方法により得られる結晶
物品。