JPS60102728A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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JPS60102728A
JPS60102728A JP58210052A JP21005283A JPS60102728A JP S60102728 A JPS60102728 A JP S60102728A JP 58210052 A JP58210052 A JP 58210052A JP 21005283 A JP21005283 A JP 21005283A JP S60102728 A JPS60102728 A JP S60102728A
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裕 小林
Yasuhiro Mochizuki
康弘 望月
Akira Fukami
深見　彰
Takaya Suzuki
誉也 鈴木
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は絶縁基板上まだは絶縁膜上に半導体層。
が形成されている半導体基板の製造方法に関する。
〔発明の背景〕
従来、絶縁基板として単結晶サファイヤあるいはスピネ
ルを用い、この基板上に気相成長（ＣＶＤ：　Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　］）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置
によりシリコン（Ｓｉ）を成長させている。しかし、単
結晶サファイヤあるいはスピネルは高価な材料であるた
め、この構造そのものは一般化されるまでには至ってい
ない。
一方、絶縁基板として非晶質の８＋０２膜等、廉価な材
料を使用して、その上に結晶化Ｓ１を形成する方法が提
案されている。その一つの方法として、予めＳｔを島状
に形成した後Ｓ１を溶融し再成長させることによって結
晶化Ｓｉを形成する方法が行われている。しかし、この
方法は再成長するＳ１面の方位が一定でなく形成され、
このよりなＳｔ基板上に半導体素子を形成すると素子特
性が大きく変動する原因となシ好ましくないものでおっ
た。そこで、Ｓｌを島状にした後、溶融再成長させた再
成長Ｓｉの面方位が一定でない原因を調べたところ、次
のことが判明した。
ＳＩが熱伝導度の低いＳｉｎｇ等の絶縁物上に形成され
て伝ることから、前記Ｓ１はその周囲を絶縁物および気
体で囲まれているので、Ｓｌの島が熱的に孤立した状態
とｉる。このため一度溶融したＳｔは冷却時に過冷却と
なるが、または過冷却となら寿いまでも熱の流れの方向
が一方向とならず、少なくとも２箇所以上で成長の核が
発生する。
これらの核をそれぞれ種として結晶成長するため一つの
面方位にそろわないという現象が生じるのである。
すなわち、第１図（ａ）ないしくｅ）に示すように、石
英１上にＰＯ１ｙＳｉ２を島状に形成し、このｐｏｌｙ
８＋２を、被うようにして前記石英１上に５ｉＯｚ膜３
を形成する。そして、前記石英１下において、高温部４
を、一方向に移動する。この際、前記ｐｏｌｙ　Ｓ　＋
２は前記高温部４の移動に伴って、溶融していない領域
２Ｂが順次溶融した領域２人に変化するようになる（第
１図（ａ））。その後、第１図（ｂ）、および第２図（
Ｃ）の如く前記高温部４が移動し、前記ｐｏｌｙ　Ｓ　
＋２に加熱がなされなくなった状態で、ｐｏｌｙｓｉ２
の過冷却状態となる（第１図（ｄ））。この際、前記５
ｉｎ２膜３は熱伝導体が悪いことから、溶融したＰｏ１
ｙ　Ｓ　＋２の領域全体がほぼ同じ温度で冷却し、この
ため成長の核の発生が全領域で生じることにガる。過冷
却状態になるとＰＯＩＹ　Ｓ　＋２の固化が非常に短時
間で起るようになり、このことがｐｏｌｙ　Ｓ＋２　の
全領域における核の発生を助長させる（第１図（ｅ））
。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、Ｓｌを島状にする効果を維持しつつ、
再成長の面方位を一方向にする半導体基板の製造方法を
提供するにある。
〔発明の概要〕
このような目的を達成するために、本発明は、従来、Ｐ
ｏ１ｙ　Ｓ　＋２の溶融の際、ｐｏｌｙ　Ｓ　１２が液
化したし、また気化したシしてその形状が変形するのを
防止するために形成するＳ　ｉ　０２膜の代シに、この
８１０２よりも熱伝導性の良好な膜を形成して行うよう
にしたものである。
すなわち、第２図（ａ）ないしくｅ）に示すように、石
英１上に島状のＰｏ１ｙＳ　］’２を形成した後、たと
えばＳｉＣ膜５を形成する。そして、前記石英１下にお
いて高温部４を一方向に移動する。この際、前記ＰＯ１
ｙＳｉ２は前記高温部４の移動に伴って、溶融していな
い領域２Ｂが順次溶融した領域２人に変化するようにな
る（第２図（ａ））。その後、前記高温部４の移動が続
けられると、前記ｐｏｔｙｓｔの溶融された領域２人に
は、前記高温部４からの熱が伝導されなくなって、再結
晶化の領域２Ｃが順次形成されることになる（第２図（
ｂ））。このような状態が第２図（Ｃ）、および第２図
（ｂ）に示す如く進行すると、前記Ｐｏ１ｙＳｉ２はす
べて再結晶化された領域２Ｃとなる。
このようにすれば、島状のＰＯ１ｙＳＩ２は５ｉＣｓの
ような熱伝導度の大きな物質で完全に被覆されているの
であるから、熱は主に被覆膜を介して流れることになる
。したがってｐｏｌｙ　Ｓ　１２中の熱は孤立せず過冷
却状態とはなυ得ない。そして、高温部４が移動するこ
とにより冷却側で再結晶化が生じるのであるから、この
熱の流れにそって再結晶化が生じて行うことになる。し
たがって、再結晶は一方向に進み、面方位を一方向にす
ることができる。
〔発明の実施例〕
〔実施例　１〕 厚さ５００μｍで表面を光学研摩した石英基板上に厚さ
０．７５μｍのｐｏｔｙ　Ｓ　ＩをＣＶＤにより形成し
た後、平面図である第３図（ａ）に示すように、ドライ
エツチングにより幅３０μｍ長さ８０μｍのＳｔの島６
を形成する。その後、Ｓｔ上を膜厚１μｍのＳｉＣ膜で
被覆し、第４図に示す狭帯域溶融再成長法により再成長
させる。ここで、狭帯域溶融再成長法を実施するための
装置を第４図（ａ）を用いて説明する。第４図（ａ）に
おいて、石英管１６があシ、この石英管１６の周囲には
ワークコイル１７が配置されている。前記石英管１６は
所望の際にＮ２ガスが流入されるようになっているとと
もに、その内部にカーボンサセプタ１８が配ｔされ、こ
のカーボンサセプタ１８は石英管１６の外部に延圧した
石英製支持台１９に支持されている。また、前記カーボ
ンサセプタ１８上にはウェーハ（表面処理された前記石
英基板１）２０が配置され、このウェーハ２０はモータ
駆動によって移動する石英製押棒２１によって、石英管
１６の軸方向に移動するようになっている。第４図（ｂ
）に示すように前記カーボンサセプタ１８の上面は石英
管１６の軸方向に直交する帯域をあけてその両側には２
つの加熱バッファ板２２が配置され、前記ウェーハ２０
は前記加熱バッファ板２２上を移動するようにしている
ため、前記ウェーハ２０はその移動方向と直交する方向
において前記帯域上に対向する領域に溶融領域Ａが形成
されるととに々る。前記溶融領域は、第４図（ｂ）に下
方に示すように、位置（石英管１６の軸方向位置）に対
する温度との関係図から明らかなように１．４１２ｒ以
上となってなお再成長の条件は高温領域の温度１４５０
″Ｃ９幅１ｍで移動速度は０．５　ｍｒｎ／　Ｓとした
。
このようにして再成長させたＳ１膜を透過電子顕微鏡で
評価したところＳｉの面方位はすべて（１００）面であ
り、ＳＩＣ島となる領域では大傾角粒界は存在しなかっ
た。
このようにして形成したＳｉ膜を使用して、Ｓｌの周辺
領域５μｍを異方性エツチングで除却し、第３図（ｂ）
に示すように、半導体素子領域となる８１の島７を形成
する。その後、不純物拡散によりソース・ドレイン領域
８を形成し、ゲート酸化、およびＶ　ｔ　ｈ　ｆＡ整の
ための不純物のイオン打ち込みを行い。さらに、コンタ
クト領域９を形成した後、電極１０をそれぞれ形成する
ことによりｎチャネルＭＯ８ＦＥＴを作製した。
このＭＯＳＦＥＴの特性を評価したところチャネル移動
度は６００〜９００ｃｍ”　／ＶＳと良好な値が得られ
、■ｔｈの変動も±０．２ｖ以下におさえることができ
た。
〔実施例　２〕 上述した実施例１と同様に、石英基板上に多結晶の島を
形成した後、そのＳｉ上に０．５μｍのＳＩＣ膜を形成
し、さらに１．２μｍの５ｉＯｚ膜を形成した後、実施
例１と同様図で再結晶化させた。
この再結晶化Ｓｉ膜を評価したところ実施例１の場合と
同様の結晶性を得ることができた。
上述の実施例では被覆膜としてたとえばＳＩＣを使用し
たが、熱伝導率が大きく、高温で安定で蒸気圧の低い物
質であればよい。たとえば、ＳＩＣ以外のものとして、
’ｒｉｓｌ　、ＶＳｉｘ　−Ｃｒ５Ｉｚ　ｌＺｒ５１ｇ
　、　Ｎｂ５Ｉ２　、　Ｍｏ５ｔ　、　ＨｆＳｉ　、　
’ｒａｓ＋２　。
ＷＳｌ等のシリサイド等であっても同様の効果が得られ
る。
また、再成長法も第４図に示す方法に限らず、レーザ光
、電子ビームあるいは、ランプ等を使用した帯溶融再成
長であってもよいことはいうまでもない。
さらには、石英基板上の８１ばかりで彦く、ＳＩウェー
ハ表面を５ｉＤ２膜、８ｉ３Ｎ４膜等の絶縁膜で被覆し
た上にＳｔを形成するような構造にも適用できることは
明らかである。また、Ｓｉばかりではな（、Ｇｅ、Ｑａ
Ａｓ　ｌ　ＧａＰ、ＩｕＰ　。
ＧａＡｓＰ　、　ＧａＡｔＡｓＰ　、　ＩｕＧａＰ　、
　ＩｕＧａＡｓｐ等あらゆる半導体に適用できることは
もちろんである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体装置の製造方法の一例を示す簡易
工程図、第２図は本発明による半導体装置の製造方法の
原理を示す工程図、第３図は本発明による半導体装置の
製造方法としてＭＯＳトランジスタの製造方法の一実施
例を示す工程図、第４図は本発明による半導体装置の製
造方法に用い（９） られる狭帯域溶融再成長の装置およびその方法の一実施
例を示す構成図である。 １・・・石英、２・・・ＰＯｌｙＳｉ、　５・・・Ｓｉ
Ｃ，１６・・・石英管、１７・・・ワークコイル、１８
・・・カーボンサセプタ、１９・・・石英製支持台、２
０・・・ウェーッ・、２１・・・石英製押棒。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 （１０） 皐２図 （α）（ｂ） 図 （Ｃ）　（ｄＪ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、下地絶縁膜あるいは絶縁基板上に半導体層を形成し
    、この半導体層を溶融再成長により結晶化半導体層を形
    成する方法において、半導体層上に少なくともＳｉｏｇ
    の熱伝導度より大きな熱伝導度を有する物質で被覆した
    後、前記溶融再成長を行うことを特徴とした半導体基板
    の製造方法。
JP58210052A 1983-11-09 1983-11-09 半導体基板の製造方法 Pending JPS60102728A (ja)

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