(57)【要約】  結晶質または多結晶質層を形成する方法は、基板と基板上のパターンを提供する工程を有してなる。本方法は、核形成材料を提供し、核形成材料上に結晶質層を形成する各工程も含む。基板上に堆積された結晶質材料は、単結晶質であっても多結晶質であってもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に単結晶または多結晶材料を製造する方法であって、
基板を提供し、
前記基板上に層を形成し、
前記層上に核形成部位を形成し、
前記基板上にアモルファス半導体層を形成し、
前記アモルファス半導体層を結晶化させる、
各工程を有してなる方法。
【請求項２】
前記核形成部位が、前記基板上に形成された構造体の周期性を実質的に複製する周期性を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記総は、官能基を持つニッケル含有シラン層であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
基板、
前記基板上に配置された結晶質層、および
前記基板上に配置された複数の核形成部位、
を有してなる層状構造体。
【請求項５】
シランを含むシラン層が前記基板上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の層状構造体。
【請求項６】
前記結晶質層から複数の電子デバイスが形成されることを特徴とする請求項４記載の層状構造体。
【請求項７】
前記結晶質層が、約１．０μｍより大きく約２．５μｍまでの範囲にある粒径を有する多結晶シリコンのものであることを特徴とする請求項４記載の層状構造体。
【請求項８】
前記多結晶シリコンのポリシリコン層上の粒径が、該ポリシリコン層に亘り、約±１０％未満から約±１％未満までで変動して、実質的に均一であることを特徴とする請求項７記載の層状構造体。
【請求項９】
前記ポリシリコン層のキャリヤ移動度が約１００ｃｍ2／Ｖｓより大きいことを特徴とする請求項８記載の層状構造体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００３年７月１８日に出願され、本願の譲受人に譲渡された「Silicon Crystallization Using Self-Assembled Monolayers」と題するクィヤール(Couillard)等の米国特許出願第１０／６２２６０６号の一部継続出願である、２００４年５月２１日に出願された米国特許出願第１０／８５１０３８号の優先権の恩恵を主張するものである。合衆国法典第３５巻（米国特許法）第１２０条による優先権が主張され、この出願の全開示が引用によりここに明確に含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、基板上の結晶質材料の製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの技術において、デバイスの基板上に電子部品を組み込むことが有用である。これらの電子デバイスは、基板上に形成された１つ以上の半導体層からしばしば形成される。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、液晶（ＬＣ）パネルおよび有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネルにおいて、基板上に堆積された半導体材料からしばしば形成される。ＬＣパネルおよびＯＬＥＤパネルは、それぞれ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）およびＯＬＥＤディスプレイに用いられる。さらに、太陽電池パネルは、基板上に形成された１つ以上の半導体層から形成されたトランジスタを組み込んだ複数の個別のセルを含むことが多い。
【０００４】
ＬＣＤデバイスにおいて、液晶材料の層が電圧により変調される。この電圧は、ＴＦＴアレイを含む電子部品を用いて制御されている。一般に、アレイのトランジスタは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）デバイスである。太陽電池パネルにおいて、ＭＯＳデバイスは電荷蓄積のために用いられる。
【０００５】
ＬＣＤディスプレイはガラス基板を含み、トランジスタがガラス基板の上であって、ＬＣ材料の層の下に配置されることが多い。これらのトランジスタは、パターンのあるアレイ状に配列されており、ＬＣ材料の分子を所望の様式で配向するように所望の切換電圧を提供するための周辺回路構成により駆動される。さらに、アレイのトランジスタは、しばしば、シリコンまたはシリコン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などの半導体材料からガラス基板上にまたはそれを覆って直接形成される。
【０００６】
太陽電池パネルにおいて、電荷蓄積セルは、ガラス基板上に形成されたシリコンまたはＳｉＧｅいずれかより製造されたＭＯＳベースのデバイスのマトリクスから形成されるであろう。このマトリクスは、光子吸収により発生した光電流の選択的荷電蓄積に用いられるであろう。
【０００７】
キャリヤの移動度は一般に、アモルファス相中の半導体材料におけるキャリヤと比較して、単結晶質および多結晶質半導体材料におけるほうが大きいので、ＬＣＤディスプレイまたは太陽電池パネルのガラス基板上にまたはそれを覆って結晶質構造を成長させることは有益である。次いで、半導体デバイスは、単結晶質または多結晶質材料から製造されることもあり、比較的高い移動度のトランジスタおよび高移動度が望ましい他の部品が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ガラス基板上に結晶質シリコンを形成するために様々な技法が試行されているが、それらには欠点がある。例えば、公知の製造法を使用すると、所望の基板材料が損傷を受けてしまう。さらに、それにより得られた材料の特性は受け入れられない。それゆえ、必要とされているものは、少なくとも公知の技法の欠点を克服した、基板上に結晶質材料を製造する方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ある実施の形態によれば、結晶質または多結晶質層を形成する方法は、基板を提供し、基板上に核形成材料を提供する各工程を有してなる。この方法は、基板上に非晶質層を提供し、その非晶質層を結晶化させる各工程も含む。
【００１０】
ある実施の形態によれば、層状構造は、基板、基板上に配置された結晶質層、および基板上に配置された複数の核形成部位を備えている。
【００１１】
本発明は、添付の図面と共に読んだときに、以下の詳細な説明からもっともよく理解される。様々な特徴構造は必ずしも一定の比率で描かれていないことを強調しておく。実際、様々な特徴構造の寸法は、説明を明白にするために、任意に増減されているであろう。
【００１２】
以下の詳細な説明において、限定の目的ではなく説明の目的で、実施の形態を完全に理解するために、特定の詳細が開示されている。しかしながら、本発明は、提供されるこれらの特定の詳細から離れた様々な実施の形態で実施してもよいことが当業者には明白であろう。よく知られたデバイスおよび方法の詳細な説明は、本発明の説明を分かりにくくしないようにしばしば省略されていることに留意されたい。最後に、現実的である限り、同じ参照番号が同様の特徴構造を示す。
【００１３】
手短に言うと、比較的大きな粒径、層に亘り実質的に均一な粒径を有する単結晶質または多結晶質半導体層の製造に関する実施の形態が描かれている。本発明には、ガラス基板上の単結晶または多結晶シリコン（Ｓｉ）の形成に関するこれらの説明のための方法が記載されているが、これらは、単に説明のための用途に過ぎない。すなわち、本発明の説明が続くに連れてより明白になるように、例示の方法は、基板上に結晶質（単結晶質または多結晶質）材料の他の層を製造する上でも有用である。例えば、基板がゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物であり、結晶質層がゲルマニウムであってもよい。あるいは、ガラス基板が、シリコンまたはゲルマニウムの酸化物であり、その上にＳｉＧｅ結晶質構造が形成されてもよい。最後に、実施の形態に調和するように、結晶質（単結晶質または多結晶質）材料の複数の層を基板上に形成してもよい。これには、実施の形態の選択された製造順序の繰返しが必要であろう。
【００１４】
また、説明する方法により形成される装置を、ＬＣＤディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、または同様のデバイスに用いてもよいことに留意されたい。さらに、その装置を、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）電子集積回路、または太陽電池パネル用途に用いてもよい。上述した用途は単に説明のためだけであることを強調しておく。一般に、実施の形態の方法および装置は、高温を必要とするであろう公知の結晶製造技法に用いると損傷を受けやすい基板上に形成された比較的高い移動度の半導体薄膜から恩恵を受けるデバイスにおいて実施されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１ａ〜１ｃは、ある実施の形態により構造体１００を形成するために用いられる製造順序を説明するための断面図である。構造体１００は基板１０１を含み、この基板は先に述べた用途に適したガラス材料であってよい。その材料の例としては、以下に限られないが、コード１７３７およびＥＡＧＬＥ2000（商標）（米国、ニューヨーク州、コーニング所在のコーニング社(Corning Incorporated)により製造販売されている）、並びにホウケイ酸ガラスおよびアルミノケイ酸塩ガラスを含む他のガラス材料が挙げられる。ある実施の形態において、基板１０１は、ディスプレイ装置に用いられても、または太陽電池パネルの基板に用いられてもよい。
【００１６】
図１ａは、基板１０１上に配置された随意的なバリア層１０２を示している。バリア層１０２は、実施の形態の半導体材料およびデバイスへの基板１０１からの汚染物の移動を妨げるために用いられる。バリア層１０２は、窒化シリコン、二酸化シリコン、または実施の形態による加工の影響を受けやすい他の公知のバリア材料の中から選択される１つ以上の層であってよい。実例として、この層は、公知の化学蒸着（ＣＶＤ）技法により約５０ｎｍから約５００ｎｍの厚さまで堆積される。
【００１７】
次に、層１０３がバリア層１０２の上に配置される。本発明の説明が続くに連れてより明らかになるように、層１０３は、実施の形態により基板１０１上に単結晶質または多結晶質半導体層を製造するために用いられる核形成部位の形成に有用である。
【００１８】
実例として、層１０３はシラン層である。層１０３は自己組織化単層（ＳＡＭ）であってよく、この単層は、クィヤール等の親出願に記載されたタイプと機能のものであってよい。
【００１９】
ある実施の形態において、シラン層は比較的薄く、その厚さは約２ｎｍから約１０ｎｍである。約３層までの単層厚さを持つシランを用いてよいことに留意されたい。シラン層は、役立つように、実施の形態の核形成種と錯体を形成する官能基を１つ以上含む。実例として、エチレンジアミン、アルケン、アルキン、アミン、ピリジン、イミダゾール、ニトリル、チオール、ベンゼンまたはフェノールの官能基を持つシラン材料を用いてよい。アルミニウム化合物、チタン化合物、およびジルコニウム化合物などの、同様の官能基を持つ他の有機金属材料を用いてもよい。
【００２０】
層１０３の官能基は、後に形成される種層が、溶液、好ましくは水溶液から形成された官能化コーティングに容易に結合するように選択される。シラン層は、種層の原子の約１層から約３層を導入する官能基を有する。その官能基は、種層と結合を形成する反応性基であり、その種層は金属であってもよい。実施の形態によれば、官能基を持つシラン層は、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン三酢酸またはγ−アミノプロピルトリメトキシシランを用いて形成されたコーティングであってよい。最後に、錯体または配位化合物は、電子受容体としての金属と、電子供与体としての有機化合物との間で結合が形成される化学化合物である。錯体における有機化合物は、錯化剤または配位子と呼ばれる。実例として、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を錯化剤として用いてよい。
【００２１】
次に、種層１０４が層１０３上に堆積される。図１ｂに示されるように、次いで、種層１０４がパターン形成されて核形成部位１０５が形成され、これらの部位が所望の周期性を提供する。実例として、種層１０４は、マイクロコンタクトプリント法によりパターン形成される。この実施の形態において、核形成部位の周期性は、ガラス基板１０１上に形成されるのが望ましい構造体の周期性を複製するように選択される。例えば、部位１０５の周期性は、ディスプレイの画素（ピクセル）の周期性を複製する。
【００２２】
図２ａ〜２ｃに示す別の実施の形態において、層１０３は、後に結晶質材料を製造するために所望の周期性を持つ周期的構造体１０８を形成するために、種層１０４の堆積前にパターン形成される。実例として、層１０３は、マイクロコンタクトプリント法、フォトリソグラフィーまたは他の公知のプリント法を用いてパターン形成される。この実施の形態において、層１０３が所望の周期性でパターン形成された後、種層１０４が層１０３上に形成される。
【００２３】
説明した実施の形態によって、種層１０４がパターン形成されるか、または層１０３がパターン形成されるかにかかわらず、種層１０４が核形成部位１０５を形成し、これが図１ｂおよび２ｄに示されている。ここにより詳しく説明されるように、核形成部位１０５は、様々な用途において有益な材料特性を有する結晶質材料を比較的低温で形成するのに有用である。
【００２４】
ある実施の形態において、種層はニッケルを含有している。このニッケル層は、層１０３を、硝酸または酢酸のニッケル塩を含有する水溶液などのニッケル溶液中に浸漬被覆することによって層１０３上に堆積できる。脱イオン（ＤＩ）水などの溶媒を用いて基板１０１を濯ぐことにより、パターン形成された層１０８に結合していない余分なニッケルが除去される。それゆえ、核形成部位１０５を含むパターン形成されたニッケル層が、ＳＡＭコーティングまたは薄層シランコーティング（層１０３）の頂面に形成される。このニッケル層は、形成されている構造体の周期性に類似した周期性を有している。
【００２５】
種層１０４の材料は、溶液から層１０３の官能基に容易に結合し、よって、厚さがいくつかの単層分の核形成部位が形成される。実施の形態において、核形成部位に、異なる酸化状態（０、＋１または＋２）を持つニッケルを用いてもよいことに留意されたい。ニッケルの最も一般的な酸化状態は、＋２、すなわちＮｉ（ＩＩ）である。Ｎｉ（ＩＩ）のＮｉ（０）への還元は必要ないであろう。所望であれば、Ｎｉ（ＩＩ）は、アモルファスシリコンの堆積中にその場でＮｉ（０）に還元できる。何故ならば、シリコンは一般に還元雰囲気中で堆積されるからである。Ｎｉ（ＩＩ）も、アモルファスシリコンの堆積前に、外部でＮｉ（０）に還元できる。例えば、Ｎｉ（ＩＩ）系の種層１０４を備えた基板１０１を３００℃で１０分間に亘り窒素形成ガス中６％の水素中で加熱して、Ｎｉ（０）を形成することができる。
【００２６】
シランが層１０３として用いられる実施の形態において、Ｎｉ（ＩＩ）と有機金属錯体を形成する官能基を持つシランを用いて、実施の形態による核形成部位を形成してもよいことに留意されたい。この目的のために、Ｎｉは、良好な電子供与体である材料と錯体を形成する。それゆえ、それらの官能基は、アミン、ニトロ化合物、ピリジン、イミダゾール、ニトリルなどの窒素含有基を含むであろう。しかしながら、カルボキシレート、チオール、エチレンジアミン、アルケン、アルキン、アルコール、エーテル、チオエーテル、エステル、ケトン、アルデヒドおよび芳香族化合物などの他の官能基も、ニッケルと錯体を形成できる。
【００２７】
ニッケルは、単に、核形成のための例示の材料であることを強調しておく。シリコンの結晶化のための核形成部位として機能する他の金属または非金属層を用いてもよい。核形成部位のための他の例示の材料としては、以下に限られないが、白金、パラジウム、結晶質シリコンナノ粒子、並びにコバルト、鉄、モリブデン、クロムおよびアルミニウムが挙げられる。
【００２８】
パターン形成層１０３がＳＡＭ層である実施の形態において、官能基は、化学または物理プロセスを用いてＳＡＭコーティング上の初期の官能基（例えば、ビニル基）を修飾することによって、形成してもよい。実例として、ビニル末端ＳＡＭコーティングは、カルボキシ末端ＳＡＭコーティングに転化できる。メチル末端ＳＡＭのＵＶ−オゾンまたは酸素プラズマ露光により、ニッケルと錯体を形成する酸素含有表面が得られる。
【００２９】
ニッケルと錯体を形成する官能基を持つ多くのシラン材料は親水性であることに留意されたい。基板１０１に疎水性シラン材料で最初にパターン形成し、次いで、シラン材料を、ニッケルとの親和性が良好な官能基に転化することが有益である。第１に、疎水性シラン材料を持つガラス基板をパターン形成することが、親水性シラン材料を持つガラス基板１０１をパターン形成することよりも容易である。何故ならば、親水性シラン材料は、パターン形成プロセス中に基板上で拡散し、それほど精密ではないパターンが形成される傾向にあるからである。第２に、親水性シラン材料は、それらの親水性基で基板と反応し、それゆえ、以後のニッケル層被覆のために利用できる官能基が少なくなる傾向にある。疎水性シランの転化により、そうでない場合よりも一層経済的で、安定で、入手し易い材料から構成された初期層を使用することができる。
【００３０】
核形成部位１０５を形成した後、アモルファス半導体の層１０６が、図１ｂおよび２ｄに示されるように、核形成部位１０５の周りおよび／または上に配置される。実例として、アモルファス半導体層１０６は、半導体加工業界の当業者によく知られた低温堆積技法により形成される。ここにより詳しく説明するように、アモルファス半導体層１０６は、図１ｃおよび２ｅに示すように、多結晶半導体または単結晶半導体材料層１０７を形成するように加工される。
【００３１】
ある実施の形態において、Ｎｉを含むパターン形成層１０４について、アモルファス半導体層１０６は、アモルファスシリコンであり、シリコンの多結晶半導体層１０７が形成される。パターン形成されたＮｉ層により、ＮｉＳｉ2、またはＮｉ2Ｓｉ、またはその両方の核形成中心を形成することによって、短いアニーリング期間に亘り比較的低温での熱アニーリング中にアモルファスシリコンの結晶化が誘起されることが有益である。実例として、必要なアニーリング温度は、約６００℃未満、さらには約５５０℃未満である。これらの温度で、アモルファスシリコン膜を結晶化するのに必要な時間は、ニッケル核形成中心が存在することによって、約７２時間超から、約８時間以下まで減少する。
【００３２】
半導体層１０７が、実質的に均一な比較的大きな粒径、および比較的高く均一な移動度を有することが特徴的である。公知のディスプレイおよび太陽電池パネルと比較して、前記実施の形態の単結晶または多結晶半導体に特徴的なより大きな電子移動度により、各個別のサブピクセルで、より微細な信号線およびより小さなサイズの個々のトランジスタが提供され、これは転じて、より明るい表示フィールド、またはより低い消費電力、もしくはその両方が得られることに留意されたい。
【００３３】
図３ａ〜３ｃは別の実施の形態を示している。この実施の形態において、層１０３は、炭化水素またはフルオロカーボン鎖を持つシランにより形成されるものなどの疎水性コーティングである。さらに、疎水性シラン材料は、オクタデシルトリクロロシランまたはペルフルオロデシルトリクロロシランであってよい。疎水性層１０３は、マイクロコンタクトプリント技法によりパターン形成されて、隙間または開口部１０９を有する周期的構造体１０８が形成される。次に、図３ｂに示すように、種層１０４が基板１０１上に配置される。この実施の形態の種層１０４は水（親水性）溶液である。
【００３４】
種層１０４が層１０３上に配置されるときに、種層１０４は疎水性構造体１０８により反撥され、開口部１０９内に配置される。それゆえ、別個の核形成部位１０５の層が形成される。層１０３のパターンは、基板１０１の所望の構造体を形成するのに必要な所望の周期性を複製した開口部１０９を提供しなければならない。すなわち、核形成部位１０５は、所望の構造体のための周期的パターンを提供しなければならない。それゆえ、図３ｂの種層１０４は層１０３のパターンの開口部１０９内に配置され、それにより得られた核形成部位１０５は要求された周期構造となっている。
【００３５】
ある実施の形態によれば、周期構造体１０８は、炭化水素シランまたはフルオロカーボンシラン層などの疎水性コーティングである。実例として、基板１０１が親水性（水性）ニッケル溶液中に浸漬される。基板１０１を親水性ニッケル溶液中に浸漬すると、疎水性シランコーティングが除去された区域（すなわち、開口部１０９）のみが被覆される。
【００３６】
図３ｃに示すように、核形成部位１０５を形成した後、周期構造体１０８を除去してもよく、アモルファス半導体の層１０６が核形成部位１０５の周りに配置される。この層１０６は、先に記載された実施の形態に関して説明された方法を用いて、多結晶半導体または単結晶半導体材料層を形成するように加工される。
【００３７】
前記実施の形態において、核形成部位の形成後、層１０３および構造体１０８は、必要に応じて除去される。例えば、シランまたは有機ＳＡＭ層を使用する場合、層１０３は、空気中約３５０℃から約５５０℃でのアニール手順により除去できる。これによって、有機材料を含まないニッケル核形成部位（すなわち、部位１０５）が残る。しかしながら、残留する有機単層は、形成された多結晶質または単結晶質層を妨げないことが多いことに留意されたい。それゆえ、これらの除去工程をなしで済ませてもよい。
【００３８】
記載した実施の形態の核形成部位１０５は、数とサイズで制御されることに留意されたい。例えば、ある実施の形態によれば、ニッケル原子のクラスター中心の数が制御される。これにより、形成される原子核の数が制限され、多結晶半導体粒子のサイズを制御できる。例えば、ある実施の形態において、パターン形成されるニッケルクラスターサイズは、官能シランコーティングをパターン形成することによって制御される。これにより、結晶核のサイズとそれらの核間の間隔が制御される。ある実施の形態によれば、核サイズ（直径／幅）は、約１０ｎｍから約５０μｍの範囲にあり、核間の間隔は、約１μｍから約１００μｍの範囲にある。実例として、そのようなサイズと間隔を持つ核形成部位の形成は、先に述べたようなマイクロコンタクトプリント法によりシランをパターン形成することによって行ってよい。さらに、マイクロコンタクトプリント法は、大きな粒子のポリ−Ｓｉ成長のためのニッケル原子のクラスター中心に所望のサイズと間隔に従う、マイクロメートル未満の規模の特徴構造を製造できる。
【００３９】
あるいは、フォトリソグラフィー法を用いて、パターン形成されたシラン表面を製造することもできる。例えば、バリア層１０２を備えたガラス基板１０１上にオクタデシルトリエトキシシランを被覆して、ＳＡＭコーティングを形成することができる。次いで、被覆された基板を、ＳＡＭコーティングを部分的に保護するフォトリソグラフィーマスクを用いて酸素プラズマまたはＵＶオゾンに露出することによってパターンを形成することができる。
【００４０】
実施の形態により形成された多結晶半導体材料は、約１００ｃｍ2／Ｖｓより大きい、比較的高いキャリヤ移動度を有することが有益である。これには、約１．０μｍより大きい、２．５μｍほど大きいこともある粒径が必要であることが特徴である。さらに、ポリシリコン層に亘る粒径は均一であり、層１０７に亘り約±１０％未満のばらつきであり、層１０７に亘り約±１％未満でばらつくかもしれない。
【００４１】
実施の形態の多結晶半導体材料の粒径が比較的大きいことにより、キャリヤ移動度が比較的高くなり、それから形成された電子デバイスにおける性能が改善されることが有益である。さらに、半導体に亘る粒径の均一性により、同様の電子部品（例えば、ＴＦＴ）の性能の均一性が促進される。実施の形態の方法および装置のこれらと他の利点は、本発明の開示の恩恵を受けた当業者には容易に明らかであろう。
【００４２】
図４ａ〜４ｃは、ある実施の形態による製造方法およびそれにより得られた製品を示している。この実施の形態は、図１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｅおよび３ａ〜３ｃの実施の形態と多くの共通の特徴構造を共有しているので、この実施の形態の説明を分かりにくくしないように、共通の方法、材料および特徴構造の説明は繰り返さない。
【００４３】
図４ａにおいて、バリア層１０２が基板１０１上に配置される。次に、アモルファス半導体層１０６がバリア層１０２の上に配置され、層１０３がアモルファス半導体層上に配置される。最後に、種層１０４が層１０３上に配置される。
【００４４】
図４ｂに示されるように、別個の核形成部位１０５のパターンは、先に説明した方法により形成してもよい。その後、アニーリング工程（先に説明したような）を行って、アモルファス層を結晶質層１０７に結晶化して、図４ｃに示すような構造体１００を完成する。
【００４５】
図４ａ〜４ｃの製造順序は、結晶成長順序の前に、アモルファス層上に核形成部位を提供することが容易に認識できる。ある状況下では、図４ａ〜４ｃの実施の形態による基板上に結晶質材料を製造することが有益であるかもしれない。実例として、核形成部位１０５を、結晶質層を形成した後に除去しなければならない場合、この説明の順序により、そのような除去が必要なくなるであろう。
【実施例】
【００４６】
これまでに記載した実施の形態を説明するために、特定の実施例を提供する。
【００４７】
第１の実施例において、コーニングコード１７３７のガラス基板に、マイクロコンタクトプリント法を用いてオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）によりパターン形成した。次いで、この基板を０．０００３Ｍの硝酸ニッケル水溶液中に浸漬した。
【００４８】
図５は、ＯＴＳでパターン形成された基板上の硝酸ニッケル３０１のパターンを示している。硝酸ニッケルは親水性区域のみを覆っている。この区域は、ＯＴＳのない区域である。硝酸ニッケルの間の疎水性区域３０２は約２５０μｍのピッチを有しており、硝酸ニッケルで被覆された区域は、幅が約２００μｍであり、ＯＴＳで被覆された区域は、幅が約５０μｍである。５００℃でシランの有機部分と硝酸塩を焼き払い、フォーミングガス中４００℃でＮｉ（ＩＩ）をＮｉ（０）に還元した後、８０ｎｍのアモルファスＳｉをプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって成膜した。
【００４９】
次に、図６に示すように、ポリＳｉを、８時間に亘り６００℃でのアニーリング後に、ニッケルでパターン形成したガラス上に配置した。このポリＳｉには、上述した有益な特徴がある。この実施例において、アモルファス領域および結晶質領域の存在を示すために、シリコン膜は、故意にある程度しか結晶化されていないことに留意されたい。結晶質領域は、別個の核形成部位の元のパターンを映し出しているのが見える。
【００５０】
第２の実施例において、２％のγ−アミノプロピルトリメトキシシランを清浄なガラス表面上に施して、アミノ官能表面を形成する。次いで、アミノ官能基を持つガラス基板を１０分間に亘り１％の硝酸ニッケル（ＩＩ）水溶液中に浸漬する。次いで、過剰のニッケルを濯ぎ落として、ニッケル単層を残す。この濯ぎによって、むき出しのガラス区域からニッケルも除去される。このようにして、パターン形成されたニッケル層が形成される。シランは１時間に亘り５００℃で焼き払われ、アモルファスシリコンがＰＥＣＶＤによって１００ｎｍの厚さで成膜される。８時間までに亘る６００℃でのアニール工程によって、アモルファスシリコンが結晶化されて、上述した特徴を持つポリＳｉが形成される。
【００５１】
第３の実施例において、ガラス基板の表面が、シクロヘキサン中０．０２Ｍの１１−シアノウンデシルトリメトキシシラン溶液のマイクロコンタクトプリント法によって、シアノ末端シランによりパターン形成される。この手順によって、直径が約２μｍであり、間隔が約２μｍであるＳＡＭ被覆スポットが得られる。次に、パターン形成された基板を１０分間に亘り１％の硝酸Ｎｉ（ＩＩ）水溶液中に浸漬し、濯いで、過剰のニッケルを除去し、ニッケル単層のパターン形成された島を形成する。この基板を１時間に亘り５００℃で加熱して、有機単層を除去し、１００ｎｍのアモルファスシリコン膜をＰＥＣＶＤによって成膜する。８時間までに亘る６００℃でのアニール工程によって、上述した有益な特徴を持つポリＳｉが形成される。
【００５２】
第４の実施例において、アモルファスシリコン層を持つ基板を、ニッケル含有溶液によりマイクロコンタクトプリントする。アニール工程によって、アモルファスシリコンを８時間までに亘り６００℃で結晶化して、ポリＳｉを得る。
【００５３】
第５の実施例において、基板を、マイクロコンタクトプリント法を用いて、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン三酢酸のニッケル塩によってパターン形成する。次に、アモルファスシリコンをＰＥＣＶＤによってパターン形成された基板上に成膜する。６００℃での８時間までのアニーリングによって、アモルファスシリコンを多結晶シリコンに結晶化させる。
【００５４】
この開示に鑑みて、ここに記載した様々な方法および装置は、基板上に単結晶および多結晶材料（例えば、半導体）が必要とされる様々な技術分野において、様々な方法によって実施できることに留意されたい。他の制限の中でも、これらの基板は、半導体製造中にある特定の温度より高く加熱できない材料のものであってよい。さらに、様々な方法およびパラメータが、例示のみによって、非限定的な意味で含まれる。したがって、記載した実施の形態は、実例であって、これらの有益な半導体層を提供する上で有用である。この開示に鑑みて、当業者は、添付の特許請求の範囲内に留まりながら、これらの技法を実施するために必要な設備および独自の技法を決定する上で様々な例示の装置および方法を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１ａ〜１ｃは、ある実施の形態による結晶質材料を形成するための説明のための製造順序を示す断面図である。
【図２】図２ａ〜２ｅは、別の実施の形態によるガラス基板上に構造体を形成するための説明のための製造順序を示す断面図である。
【図３】図３ａ〜３ｃは、別の実施の形態によるガラス基板上に構造体を形成するための説明のための製造順序を示す断面図である。
【図４】図４ａ〜４ｃは、別の実施の形態によるガラス基板上に構造体を形成するための説明のための製造順序を示す断面図である。
【図５】図５は、ある実施の形態による基板の表面上のパターンの形成された自己組織化単層の顕微鏡正面図である。
【図６】図６は、ある実施の形態による基板上のある程度結晶化したシリコン層の顕微鏡正面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１    基板
１０２    バリア層
１０４    種層
１０５    核形成部位
１０６    アモルファス半導体層
１０７    結晶質層
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
2008500745.tif 000009
【図２ｅ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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