特開 2016-213462 コーティングを有する基板の製造方法、及び、対応するコーティングを有する基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-213462(P2016-213462A)

(43)【公開日】2016年12月15日

(54)【発明の名称】コーティングを有する基板の製造方法、及び、対応するコーティングを有する基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 43/14 20060101AFI20161118BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20161118BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20161118BHJP

   H01L 43/06 20060101ALI20161118BHJP

   G01R 33/07 20060101ALI20161118BHJP

   H01L 21/268 20060101ALI20161118BHJP

【ＦＩ】

   H01L43/14

   H01L21/20

   H01L21/205

   H01L43/06 S

   G01R33/06 H

   H01L21/268 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-93159(P2016-93159)

(22)【出願日】2016年5月6日

(31)【優先権主張番号】10 2015 208 519.8

(32)【優先日】2015年5月7日

(33)【優先権主張国】DE

(71)【出願人】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】フィリプ カッペ

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン パタク

(72)【発明者】

【氏名】マウリ アメトウォブラ

【テーマコード（参考）】

2G017

5F045

5F092

5F152

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AD52

5F045AA08

5F045AA19

5F045AB04

5F045AB09

5F045AD06

5F045AD07

5F045CA18

5F045DA52

5F045HA18

5F092AA11

5F092AB01

5F092AC02

5F092BA06

5F092BA12

5F092BA32

5F092BE02

5F092BE03

5F092CA02

5F092CA03

5F092CA25

5F152AA02

5F152BB10

5F152CC07

5F152CC08

5F152CE05

5F152CE14

5F152EE05

5F152FF03

5F152FF44

5F152FG03

5F152FH01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コーティングを有する基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０の表面１０ａ上に、プラズマ化学気相成長によってアモルファスシリコン層を形成するステップと、アモルファスシリコン層を、複数の単結晶１３を含む多結晶シリコン層１２へ結晶化するステップと、多結晶シリコン層１２上にアンチモン化インジウム層１４を形成するステップとを含む。アモルファスシリコン層を結晶化するステップを、基板１０の表面１０ａとは反対側の裏面１０ｂの温度が２００℃を超えて上昇しないように、レーザアニーリングによって行う。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コーティングを有する基板（１６）の製造方法であって、
基板（１０）の表面（１０ａ）上にアモルファスシリコン層（１１）を形成するステップ（Ｓ１）と、
前記アモルファスシリコン層（１１）を多結晶シリコン層（１２）へ結晶化するステップ（Ｓ２）と、
前記多結晶シリコン層（１２）上にアンチモン化インジウム層（１４）を形成するステップ（Ｓ３）と、
を含むことを特徴とする製造方法。

【請求項2】

前記アモルファスシリコン層（１１）を形成する前記ステップ（Ｓ１）を、プラズマ化学気相成長によって行う、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記アモルファスシリコン層（１１）を結晶化する前記ステップ（Ｓ２）を、前記基板（１１）の前記表面（１１ａ）とは反対側の前記基板（１１）の裏面（１１ｂ）の温度が２００℃を超えて上昇しないように、レーザアニーリングによって行う、
請求項１又は２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記レーザアニーリングの前に、前記アモルファスシリコン層（１１）の上方にマスク（３０）を設ける、
請求項３に記載の製造方法。

【請求項5】

前記マスク（３０）は、条片パターンを形成している、
請求項４に記載の製造方法。

【請求項6】

前記アンチモン化インジウム（１４）を形成するステップ（Ｓ３）を、スパッタリング及び／又は気相成長によって行う、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項7】

コーティングを有する基板（１６）であって、
基板（１０）の表面上に形成された多結晶シリコン層（１２）と、
前記多結晶シリコン層（１２）上に形成されたアンチモン化インジウム層（１４）と、
を備えていることを特徴とするコーティングを有する基板（１６）。

【請求項8】

前記多結晶シリコン層（１２）の結晶粒組織は、前記アンチモン化インジウム層（１４）の結晶粒組織に連続している、
請求項７に記載のコーティングを有する基板（１６）。

【請求項9】

請求項７又は８に記載のコーティングを有する基板（１６）を備えた磁界センサエレメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コーティングを有する基板の製造方法、及び、対応するコーティングを有する基板に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの能動ＭＥＭＳデバイスにおいて、高い電荷担体移動度が有利である。特に、応答の迅速なスイッチングエレメント又は磁界センサ（ホールセンサ）では、高い電荷担体移動度が必要である。この場合、アンチモン化インジウムＩｎＳｂは、約７８０００ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）の極めて高い電荷担体移動度を有するので、特に適する。

【0003】

米国特許第５６６８３９５号明細書から、アンチモン化インジウム層を基板上に形成するための製造方法が公知である。

【0004】

典型的には、アンチモン化インジウム層の形成に必要とされる温度は、２００℃をはるかに上回り、例えば５００℃である。このため、アンチモン化インジウム層は、例えば特定用途向け集積回路ＡＳＩＣにおける温度に敏感なデバイス上には、全く形成できないか、又は、温度に敏感な構造体を設ける前にしか形成できない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第５６６８３９５号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、請求項１に記載の特徴を有するコーティングを有する基板の製造方法と、請求項７に記載の特徴を有するコーティングを有する基板とを開示する。

【0007】

相応に、コーティングを有する基板の製造方法として、基板の表面上にアモルファスシリコン層を形成するステップと、アモルファスシリコン層を多結晶シリコン層へ結晶化するステップと、多結晶シリコン層上にアンチモン化インジウム層を形成するステップとを含む方法が提案される。

【0008】

さらに、コーティングを有する基板として、基板の表面上に形成された多結晶シリコン層と、多結晶シリコン層上に形成されたアンチモン化インジウム層とを備えている基板が提案される。

【0009】

好ましい実施形態は、各従属請求項の対象となっている。

【0010】

発明の利点
本発明により、基板上にアンチモン化インジウム層を製造する低コストの方法が実現される。当該方法では、温度は、少なくとも基板表面の反対側の基板裏面において、例外なく、低い領域、好ましくは２００℃を下回る領域に保持される。これにより、温度に敏感なデバイス、例えばＡＳＩＣにも、アンチモン化インジウム層を形成することができる。特に、充分に大きな電荷担体移動度を有するＩｎＳｂ層を製造することができる。

【0011】

本発明に係る製造方法の別の態様によれば、アモルファスシリコン層を形成するステップが、プラズマ利用型の化学気相成長（以下、プラズマ化学気相成長とする。）ＰＥＣＶＤによって行われる。これにより、特に、基板が強く加熱されることがなくなる。好ましくは、この場合、基板裏面は、２００℃を超える温度には加熱されない。従って、本発明に係る方法の当該ステップは、温度に敏感なデバイスと組み合わせた適用乃至利用にも適する。

【0012】

本発明に係る製造方法の別の態様によれば、アモルファスシリコン層を結晶化するステップが、基板表面とは反対側の基板裏面の温度が２００℃を超えて上昇しないように、レーザアニーリングによって行われる。これにより、アモルファスシリコン層の結晶化ステップにおいても基板は強くは加熱されず、従って、このステップも温度に敏感なデバイスでの適用に適する。

【0013】

本発明に係る製造方法の別の態様によれば、レーザアニーリングの前に、アモルファスシリコン層の上方にマスクが形成される。この場合、レーザアニーリングによって結晶化された被覆なしの領域が、マスクで覆われた隣接領域の結晶化の核として用いられる。

【0014】

本発明に係る製造方法の別の態様によれば、マスクは、条片パターンを形成している。

【0015】

本発明に係る製造方法の別の態様によれば、アンチモン化インジウム層を形成するステップがスパッタリング及び／又は気相成長によって行われる。当該ステップも、特に、基板裏面が２００℃を超える温度まで加熱されないように実行可能である。

【0016】

本発明に係る、コーティングを有する基板の別の態様によれば、多結晶シリコン層の結晶粒組織は、アンチモン化インジウム層の結晶粒組織に連続している。このため、多結晶シリコン層の結晶粒組織即ち各単結晶の幅を、例えばレーザアニーリングの際のレーザの光強度の適合化によってアライメントすることにより、アンチモン化インジウム層の結晶粒組織を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】コーティングを有する基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図2】本発明に係る製造方法の中間ステップでのコーティングを有する基板を示す概略的な側面図である。

【図3】本発明に係る製造方法の中間ステップでのコーティングを有する基板を示す概略的な側面図である。

【図4】本発明に係る製造方法の中間ステップでのコーティングを有する基板を示す概略的な上面図である。

【図5】本発明に係る製造方法の中間ステップでのコーティングを有する基板を示す概略的な側面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る、コーティングを有する基板を示す概略的な側面図である。

【0018】

図中、同じ要素及び装置、又は、同様の機能を有する要素及び装置には、特段のことわりがない限り、同じ参照番号を付してある。方法ステップの参照番号は、理解し易くするために付したものであって、特段のことわりがない限り、定められた時間順序を特に意味するものではない。特に、複数の方法ステップを同時に実行することができる。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１には、コーティングを有する基板の製造方法を説明するフローチャートが示されている。第１のステップＳ１では、図２に示されているように、基板１０の表面１０ａにアモルファスシリコン層１１が形成される。ここでは、基板は、特に半導体基板、例えばシリコン基板を含み得る。基板１０は、さらに裏面１０ｂを有する。

【0020】

アモルファスシリコン層１１の形成は、ここでは例えばプラズマ化学気相成長（plasma enhanced chemical vapour deposition, ＰＥＣＶＤ）によって行うことができる。これにより、アモルファスシリコン層１１を形成する際のウェーハ温度は低く保持され、例えば３００℃を下回り、好ましくは２００℃を下回る。

【0021】

第２のステップＳ２では、アモルファスシリコン層１１が結晶化される。これにより、アモルファスシリコン層１１は、図３に示されているように、多結晶シリコン層１２へ変換される。多結晶シリコン層１２は、複数の単結晶１３から形成されている。この場合、各単結晶１３の平均幅ｄは、例えば０．１μｍから１００μｍの領域、好ましくは１μｍから１０μｍの領域にあり、多結晶シリコン層１２の結晶粒組織を形成している。

【0022】

多結晶シリコンは、特に、連続粒界結晶シリコンＣＧＳを含み得る。

【0023】

一実施形態によれば、当該結晶化は、レーザアニーリングによって行うことができる。特に、当該結晶化は、“Sequential Lateral Solidification”プロセス（ＳＬＳプロセス）によって実行可能である。このために、図４に示されているように、マスク３０がアモルファスシリコン層１１上に配置される。この場合、マスクは、アモルファスシリコン層１１に対して間隔をおいて配置される。ここで、図４には、アモルファスシリコン層１１を上部に形成した基板１０を上から見た図が示されている。

【0024】

マスク３０は、不透光性の複数の条片３０ａから形成されている。各条片は、この場合、例えば数マイクロメートルの領域の幅ｄ１を有する。マスク３０の条片３０ａの相互間隔ｄ２は、各条片そのものの幅ｄ１と等しいが、本発明は、この形態に限定されない。

【0025】

マスク３０が条片パターンを有することは必須ではなく、他の形状を有してもよい。

【0026】

図５には、アモルファスシリコン層１１と（この図では見えていない）マスク３０とを備えた基板１０の、図４に示されているＩ−Ｉ線に沿った断面図が示されている。

【0027】

アモルファスシリコン層１１の上方にマスク３０を導入した後、アモルファスシリコン層１１及びその前方に存在するマスク３０に、レーザ２０によってレーザビーム２１が照射される。このために、好ましくは、レーザ２０として、マスク３０を含むアモルファスシリコン層１１を数ナノ秒間隔で照射するエキシマレーザが使用される。レーザ２０から放出される光ビーム２１は、この場合、例えば１００μｍから３００μｍの領域の幅Ｄを有する。

【0028】

但し、本発明は、この形態に限定されず、特に、レーザ２０は、可視スペクトルの固体レーザであってもよい。

【0029】

アモルファスシリコン層１１のうちレーザ２０の照射を受けた部分は、多結晶シリコン層１２に変換される。この場合、レーザは、図４のＩ−Ｉ線に対して平行なＸ軸線に沿ってガイドされる。但し、本発明は、この形態に限定されない。特に、レーザは、マスク３０の各条片３０ａに対して垂直な軸線、即ち、図４のＩ−Ｉ線に対して垂直な軸線に沿って、又は、任意の曲線に沿って、ガイド可能である。

【0030】

レーザは、連続して又は部分ごとに移動可能である。特に、レーザ２０の移動は、アモルファスシリコン層１１の各領域に正確に１回ずつレーザビーム２１が入射するように設定可能である。この場合、レーザ２０の移動は、レーザ２０の周波数に基づいて設定される。

【0031】

レーザ２０での照射により、アモルファスシリコン層１１のうちマスク３０によって覆われていない部分が多結晶シリコン層１２に変換される。多結晶シリコン層１２は、アモルファスシリコン層１１のうちマスク３０によって覆われた部分の結晶化の核として用いられ、これにより、当該部分が多結晶シリコン層１２に変換されて、図３に示されている構造が生じる。このようにして、アモルファスシリコン層１１の全体が多結晶シリコン層１２に変換される。

【0032】

シリコン層１１に、２回以上、光ビーム２１が入射してもよい。特に、シリコン層１１が光ビーム２１に露光される回数によって、多結晶シリコン層１２の粒径を変化させることができる。

【0033】

好ましくは、アモルファスシリコン層１１をレーザ２０で照射する際の光強度及び周波数を調整することにより、基板裏面１０ｂの温度を、所定の設定値、例えば３００℃、好ましくは２００℃より低く保持することができる。

【0034】

但し、本発明は、この形態に限定されない。特に、アモルファスシリコン層１１の結晶化は、他の露光技術を用いて、例えばスキャナを使用して、行うこともできる。

【0035】

さらなるステップＳ３では、多結晶シリコン層１２上にアンチモン化インジウム層（ＩｎＳｂ層）１４が形成され、これにより、図６に示されているコーティングを有する基板１６が得られる。例えば、アンチモン化インジウム層１４の形成は、気相成長によって行われる。特に、アンチモン化インジウム層１４は、プラズマ化学気相成長ＰＥＣＶＤによって行われる。但し、アンチモン化インジウム層１４の形成は、スパッタリングによって行うこともできる。

【0036】

多結晶シリコン層１２の各単結晶１３は、アンチモン化インジウム層１４の結晶化の核として用いられる。よって、アンチモン化インジウム層１４の各単結晶１５は、多結晶シリコン層１２の各単結晶１３に対応する。特に、アンチモン化インジウム層１４の単結晶１５の幅ｄ３は、多結晶シリコン層１２の対応する単結晶１３の幅ｄと同等である。

【0037】

好ましくは、アンチモン化インジウム層１４は、基板裏面１０ｂの温度が、所定の設定値、例えば３００℃、好ましくは２００℃より低く保持されるように形成される。

【0038】

また、本発明は、図６に示されているコーティングを有する基板１６にも関する。コーティングを有する基板１６は、基板１０、好ましくは半導体基板、例えばシリコン基板から形成されている。基板１０の表面１０ａには、複数の単結晶１３を含む多結晶シリコン層１２が形成されている。多結晶シリコン層１２上にはさらに、複数の単結晶１５を含むアンチモン化インジウム層１４が形成されている。

【0039】

一実施形態によれば、多結晶シリコン層１２の結晶粒組織は、アンチモン化インジウム層１４の結晶粒組織に連続している。これは、アンチモン化インジウム層１４の各単結晶１５、即ち、特にその幅が、多結晶シリコン層１２の各単結晶１４に対応することを意味する。

【0040】

本発明に係る装置は、例えば、ＬＣＤスクリーンでの使用に適する。

【0041】

さらに、上記製造方法及び上記装置は、磁気センサ（磁界センサエレメント）、特にホールセンサでの使用にも適する。この場合、アンチモン化インジウム層１４は、全体として又は部分的に、磁気センサとしての動作及び磁気センサの駆動の双方、及び／又は、磁気センサパラメータの処理のいずれにも使用可能である。また、こうした層又はこうした構造を方位磁石に利用することもできる。

【0042】

さらに、当該装置は、ホールセンサでの使用に適する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2016年6月24日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コーティングを有する基板（１６）の製造方法であって、
基板（１０）の表面（１０ａ）上にアモルファスシリコン層（１１）を形成するステップ（Ｓ１）と、
前記アモルファスシリコン層（１１）を多結晶シリコン層（１２）へ結晶化するステップ（Ｓ２）と、
前記多結晶シリコン層（１２）上にアンチモン化インジウム層（１４）を形成するステップ（Ｓ３）と、
を含むことを特徴とする製造方法。

【請求項2】

前記アモルファスシリコン層（１１）を形成する前記ステップ（Ｓ１）を、プラズマ化学気相成長によって行う、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記アモルファスシリコン層（１１）を結晶化する前記ステップ（Ｓ２）を、前記基板（１０）の前記表面（１０ａ）とは反対側の前記基板（１０）の裏面（１０ｂ）の温度が２００℃を超えて上昇しないように、レーザアニーリングによって行う、
請求項１又は２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記レーザアニーリングの前に、前記アモルファスシリコン層（１１）の上方にマスク（３０）を設ける、
請求項３に記載の製造方法。

【請求項5】

前記マスク（３０）は、条片パターンを形成している、
請求項４に記載の製造方法。

【請求項6】

前記アンチモン化インジウム層（１４）を形成するステップ（Ｓ３）を、スパッタリング及び／又は気相成長によって行う、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項7】

コーティングを有する基板（１６）であって、
基板（１０）の表面上に形成された多結晶シリコン層（１２）と、
前記多結晶シリコン層（１２）上に形成されたアンチモン化インジウム層（１４）と、
を備えていることを特徴とするコーティングを有する基板（１６）。

【請求項8】

前記多結晶シリコン層（１２）の結晶粒組織は、前記アンチモン化インジウム層（１４）の結晶粒組織に連続している、
請求項７に記載のコーティングを有する基板（１６）。

【請求項9】

請求項７又は８に記載のコーティングを有する基板（１６）を備えた磁界センサエレメント。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0039】

一実施形態によれば、多結晶シリコン層１２の結晶粒組織は、アンチモン化インジウム層１４の結晶粒組織に連続している。これは、アンチモン化インジウム層１４の各単結晶１５、即ち、特にその幅が、多結晶シリコン層１２の各単結晶１３に対応することを意味する。

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図4】