JPH0434961A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体薄膜を用いた機能素子およびその製
造技術に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a functional element using a semiconductor thin film and a manufacturing technique thereof.
半導体薄膜を用いた機能素子に関する従来の技。 Conventional techniques related to functional elements using semiconductor thin films.
術を、例を挙げて以下に説明する。The technique will be explained below with an example.
例えば、第13図は従来の半導体薄膜を用いた半導体装
置の一例の構造を、その製造工程に従って順に示す断面
概略図である。図において1は耐熱性基板、108は拡
散防止層、2は半導体薄膜、5はキャップ層、1)は半
導体薄膜2の表面に設けられたp−n接合層、12は格
子電極である。For example, FIG. 13 is a schematic cross-sectional view sequentially showing the structure of an example of a semiconductor device using a conventional semiconductor thin film according to its manufacturing process. In the figure, 1 is a heat-resistant substrate, 108 is a diffusion prevention layer, 2 is a semiconductor thin film, 5 is a cap layer, 1) is a pn junction layer provided on the surface of the semiconductor thin film 2, and 12 is a grid electrode.
耐熱性基板1には、例えばシリコン、高融点金属、グラ
ファイト、導電性セラミックス等が用いられる(第13
図(a))。この表面にシリコン酸化膜からなる拡散防
止層108を形成する(第13図(b))。次に、写真
製版等の方法により、拡散防止層108の一部を除去し
て開口部109を設け(第13図(C1)、この上に半
導体材料ガス、例えばシラン、ジクロルシラン、トリク
ロルシラン等の分解等の手法により、半導体薄膜2を形
成しく第13図(d))、さらにその上をシリコン酸化
膜からなるキャップ層5で覆う(第13図(e))。キ
ャップ層5の上から、半導体薄膜2を加熱して溶融再結
晶化(第13図(f)) した後、キャップ層をエツチ
ング除去する(第13図(沿)、然る後、半導体薄膜の
表面に微結晶膜の成長あるいは不純物拡散等により接合
層1)を形成し、必要に応じて透明導電膜(図示せず)
を設け、さらに格子電極12を設けて半導体装置が完成
する(第13図(h))。For example, silicon, high melting point metal, graphite, conductive ceramics, etc. are used for the heat-resistant substrate 1 (13th
Figure (a)). A diffusion prevention layer 108 made of a silicon oxide film is formed on this surface (FIG. 13(b)). Next, by a method such as photolithography, a part of the diffusion prevention layer 108 is removed to form an opening 109 (FIG. 13 (C1)), and a semiconductor material gas such as silane, dichlorosilane, trichlorosilane, etc. is applied thereon. A semiconductor thin film 2 is formed by a method such as decomposition (FIG. 13(d)), and is further covered with a cap layer 5 made of a silicon oxide film (FIG. 13(e)). After heating the semiconductor thin film 2 from above the cap layer 5 to melt and recrystallize it (FIG. 13(f)), the cap layer is removed by etching (FIG. 13 (along)). A bonding layer 1) is formed on the surface by growth of a microcrystalline film or diffusion of impurities, etc., and a transparent conductive film (not shown) is formed as necessary.
is provided, and a grid electrode 12 is further provided to complete the semiconductor device (FIG. 13(h)).
こうして得られる半導体装置に、第13図(h)の矢印
13に示す方向から光が照射されると、光は半導体装置
内部で吸収され、半導体装置に設けられたp−n接合に
よって半導体薄膜2の膜厚方向に起電力が発生し、電流
を取り出すことができる。When the semiconductor device thus obtained is irradiated with light from the direction shown by the arrow 13 in FIG. 13(h), the light is absorbed inside the semiconductor device, and the semiconductor thin film 2 An electromotive force is generated in the film thickness direction, and current can be extracted.
電流は、一方は格子電極12から、もう一方は拡散防止
層108に設けられた開口部109を通して耐熱性基板
1から取り出される。第14図は20 th IEEE
Photovoltaic 5pecialists
Conferenceにおいて発表された半導体装置
の構造で、この場合には耐熱性基板1として多結晶シリ
コン、半導体薄膜2の材質にはシリコンが用いられてい
る。The current is extracted from the heat-resistant substrate 1 through the grid electrode 12 on the one hand and through the opening 109 provided in the anti-diffusion layer 108 on the other hand. Figure 14 shows 20th IEEE
Photovoltaic 5specialists
This is the structure of a semiconductor device announced at a conference, in which polycrystalline silicon is used as the heat-resistant substrate 1 and silicon is used as the material of the semiconductor thin film 2.
しかしながら、以上のような半導体装置の製造方法にお
いては、拡散防止層10Bの上に半導体薄膜2を形成す
る際に、また、半導体薄膜2を溶融再結晶化する際に、
高温の状態での工程を経るため、耐熱性基板lに半導体
装置としての特性を低下させるような有害なF e %
N t % Cr等の不純物が含まれていると、拡散
防止層108に設けられた開口部109を通って、これ
らの不純物が半導体薄膜2中に拡散し、半導体装置の性
能を低下させてしまうという問題点があった。さらに、
以上のような構造の半導体装置においては、拡散防止層
108に設けられた開口部109を介して、半導体薄膜
2と耐熱性基板1の間の電気的接触を図っており、耐熱
性基板1として導電性を持つ材質を用いて、これ全体を
電極としているので、この上に設けた半導体薄膜2を複
数の領域に分けて形成し、お互いを電気的に接続した構
造、すなわち、集積化された構造を実現することが困難
であった。However, in the method for manufacturing a semiconductor device as described above, when forming the semiconductor thin film 2 on the diffusion prevention layer 10B and when melting and recrystallizing the semiconductor thin film 2,
Because the process is carried out at high temperatures, the heat-resistant substrate is exposed to harmful F e % that degrades its characteristics as a semiconductor device.
If impurities such as N t % Cr are contained, these impurities will diffuse into the semiconductor thin film 2 through the opening 109 provided in the diffusion prevention layer 108 and deteriorate the performance of the semiconductor device. There was a problem. moreover,
In the semiconductor device having the above structure, electrical contact is made between the semiconductor thin film 2 and the heat-resistant substrate 1 through the opening 109 provided in the diffusion prevention layer 108. Since a conductive material is used and the whole is used as an electrode, the semiconductor thin film 2 provided on this is divided into multiple regions and is electrically connected to each other, i.e., an integrated structure. The structure was difficult to realize.
また、第15図は従来から提寓されている半導体装置の
他の一例における構造の概念を示す断面図ある0図にお
いて、101はシリコン基板、1)8はシリコン基板1
01上に形成された集積回路領域、2は半導体薄膜、1
)9は半導体薄膜2上に設けられた集積回路領域、12
0は眉間絶縁膜、121は相互接続配線を表している。Further, FIG. 15 is a cross-sectional view showing the concept of the structure of another example of a conventionally proposed semiconductor device.In FIG. 15, 101 is a silicon substrate;
01 is an integrated circuit region formed on 2, 2 is a semiconductor thin film, 1 is
) 9 is an integrated circuit area provided on the semiconductor thin film 2; 12
0 represents an insulating film between the eyebrows, and 121 represents interconnection wiring.
シリコン基板101の表面には、集積回路領域1)8が
形成されており、その上に眉間絶縁膜120を挟んで、
半導体薄膜2が2層設けられており、それぞれの半導体
薄膜2上に集積回路領域1)9が形成されている。シリ
コン基板101上の集積回路1)8と半導体薄膜2上の
集積回路1)9とは、お互いに相互接続配線121によ
って電気的に接続されており、それぞれの集積回路が全
体で一つの機能を果たす半導体装置となっている。An integrated circuit region 1) 8 is formed on the surface of the silicon substrate 101, with a glabella insulating film 120 sandwiched thereover.
Two layers of semiconductor thin films 2 are provided, and integrated circuit regions 1) 9 are formed on each semiconductor thin film 2. The integrated circuit 1) 8 on the silicon substrate 101 and the integrated circuit 1) 9 on the semiconductor thin film 2 are electrically connected to each other by interconnection wiring 121, and each integrated circuit performs one function as a whole. It has become a semiconductor device that fulfills the following requirements.
以上の構造を構成するには、まずシリコン基板101の
上に集積回路領域1)8を形成し、その上に順次層間絶
縁層120と半導体薄膜2を設けて、その上に集積回路
を形成し、下の層の集積回路領域1)8.1)9と相互
接続配線121を施しながら構成するという製造方法を
とる。このような構成の半導体装置に用いられる半導体
薄膜2には、通常、多結晶シリコンあるいは多結晶シリ
コンを溶融再結晶化したものが用いられる。半導体薄膜
としての電気的な特性を考慮すると、多結晶シリコンそ
のままを用いるよりは、これを−旦溶融再結晶化し、単
結晶領域を拡大したものを用いることが望ましい。しか
しながら、以上のような構造の半導体装置において、上
記のように、集積回路領域1)8を形成したシリコン基
板の上に半導体薄膜2を順次積層して構成する製造方法
をとる場合には、その製造工程において一旦形成した集
積回路領域が800〜900℃以上の温度に晒されるこ
とは、形成した集積回路の機能を保護するために避けな
ければならない。一方で、半導体薄膜2を溶融再結晶化
するためには、シリコンの場合、溶融が1414℃であ
るので、必然的にこの温度以上に半導体薄膜2を晒する
必要があり、上記の要請と矛盾をきたし、このような半
導体装置を実現することが困難であった。To construct the above structure, first, an integrated circuit region 1) 8 is formed on a silicon substrate 101, an interlayer insulating layer 120 and a semiconductor thin film 2 are sequentially provided on it, and an integrated circuit is formed thereon. , a manufacturing method is used in which the integrated circuit area 1) 8, 1) 9 of the lower layer and the interconnection wiring 121 are formed. The semiconductor thin film 2 used in a semiconductor device having such a structure is usually made of polycrystalline silicon or polycrystalline silicon melted and recrystallized. Considering the electrical characteristics of a semiconductor thin film, it is preferable to melt and recrystallize polycrystalline silicon to enlarge the single crystal region, rather than using polycrystalline silicon as it is. However, in a semiconductor device having the above structure, when a manufacturing method is used in which semiconductor thin films 2 are sequentially laminated on a silicon substrate on which an integrated circuit region 1) 8 is formed, as described above, In order to protect the functions of the formed integrated circuit, it is necessary to avoid exposing the integrated circuit region once formed to temperatures of 800 to 900° C. or higher during the manufacturing process. On the other hand, in order to melt and recrystallize the semiconductor thin film 2, since silicon melts at 1414°C, it is necessary to expose the semiconductor thin film 2 to a temperature higher than this temperature, which is inconsistent with the above requirement. Therefore, it has been difficult to realize such a semiconductor device.
これを解決するために、レーザビームや電子ビームを半
導体薄膜2に照射し、これを局部的に加熱して溶融再結
晶化し、既に形成した集積回路領域に与える影響を少な
くして、上記のような半導体装置を実現しようという試
みがある。例えば、第16図は、IEDM Techn
ical Digest (1981)に発表された半
導体装置の例である。図において101はp型シリコン
基板、130はシリコン基板101に形成されたn型拡
散領域、131はシリコン酸化膜、132は第一の多結
晶シリコン層、133は第二の多結晶シリコン層である
。第二の多結晶層シリコン層133が第15図における
半導体薄膜2に相当し、この第二の多結晶シリコン薄膜
133と第一の多結晶シリコン薄膜132およびシリコ
ン基板101との間のシリコン酸化膜131が、第15
図における眉間絶縁層120に相当する。また、第二の
多結晶シリコン層133とn型拡散領域130の接触部
が、第15図における相互接続配線121に相当する。In order to solve this problem, the semiconductor thin film 2 is irradiated with a laser beam or an electron beam, and it is locally heated to melt and recrystallize it, thereby reducing the effect on the already formed integrated circuit area. Attempts have been made to realize a semiconductor device. For example, FIG.
This is an example of a semiconductor device published in ical Digest (1981). In the figure, 101 is a p-type silicon substrate, 130 is an n-type diffusion region formed in the silicon substrate 101, 131 is a silicon oxide film, 132 is a first polycrystalline silicon layer, and 133 is a second polycrystalline silicon layer. . The second polycrystalline silicon layer 133 corresponds to the semiconductor thin film 2 in FIG. 131 is the 15th
This corresponds to the glabellar insulating layer 120 in the figure. Further, the contact portion between the second polycrystalline silicon layer 133 and the n-type diffusion region 130 corresponds to the interconnection wiring 121 in FIG. 15.
この例においては、第一の多結晶シリコン層132と二
つのn型拡散領域130およびp型シリコン基板101
が、集積回路の構成要素である一つの回路素子を構成し
、第一の多結晶シリコン層132とその直上の第二の多
結晶シリコン層133とが、もう一つの回路素子を構成
しており、これらが互いに電気的に接続され、集積回路
を形造っている。半導体薄膜すなわち第二の多結晶層シ
リコン層133の溶融再結晶化には、レーザビーム照射
が用いられている。このように、例えばレーザビーム照
射を採用することにより、第15図に示したような複雑
な構造の半導体装置までは至らないが、その原型ともい
える、より簡単な構造の同様の半導体装置は徐々に実現
されつつある。しかしながら、このような製造方法では
、レーザビーム照射によって再結晶化して得られる半導
体薄膜2は、広い面積にわたって単結晶の領域を得るこ
とが困難であるため、半導体薄膜2上には大規模の複雑
な集積回路を形成することができない。また、大面積に
対してレーザビーム照射を施すには長時間を要し、生産
性に劣るという問題点があった。In this example, a first polycrystalline silicon layer 132, two n-type diffusion regions 130 and a p-type silicon substrate 101
constitutes one circuit element that is a component of an integrated circuit, and the first polycrystalline silicon layer 132 and the second polycrystalline silicon layer 133 directly above it constitute another circuit element. , which are electrically connected to each other to form an integrated circuit. Laser beam irradiation is used to melt and recrystallize the semiconductor thin film, that is, the second polycrystalline silicon layer 133. In this way, for example, by employing laser beam irradiation, a semiconductor device with a complicated structure as shown in FIG. is being realized. However, in such a manufacturing method, it is difficult to obtain a single crystal region over a wide area of the semiconductor thin film 2 obtained by recrystallization by laser beam irradiation, so there is a large-scale complex structure on the semiconductor thin film 2. It is not possible to form integrated circuits. In addition, it takes a long time to irradiate a large area with a laser beam, resulting in poor productivity.
従来の半導体装置およびその製造方法は、以上のように
構成されているので、半導体薄膜中への不純物の混入を
抑えることが困難、集積構造を実現することが困難、ま
た、大面積化が困難、生産性に劣る、などの問題点があ
った。Conventional semiconductor devices and their manufacturing methods are configured as described above, making it difficult to suppress the incorporation of impurities into semiconductor thin films, difficult to realize an integrated structure, and difficult to increase the area. There were problems such as poor productivity.
この発明は、以上のような問題点を解消するためになさ
れたもので、上記問題点をすべて解消できる半導体装置
およびその製造方法を提供することを目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can solve all of the above-mentioned problems.
この発明に係る半導体装置の製造方法は、耐熱性基板上
に半導体薄膜を形成し、この半導体薄膜の上に母体を形
成した後、耐熱性基板を半導体薄膜から剥離するもので
ある。The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is to form a semiconductor thin film on a heat-resistant substrate, form a matrix on the semiconductor thin film, and then peel the heat-resistant substrate from the semiconductor thin film.
また、この発明に係る半導体装置は、この発明に係る半
導体装置の製造方法によって、母体上に半導体薄膜を形
成したものである。Further, the semiconductor device according to the present invention is one in which a semiconductor thin film is formed on a base body by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
この発明における半導体装置の製造方法は、半導体薄膜
を一旦耐熱性基板上に形成した後、この半導体薄膜を母
体上に移し代える。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor thin film is once formed on a heat-resistant substrate, and then this semiconductor thin film is transferred onto a base material.
また、この発明における半導体装置は、−旦耐熱性基板
上に形成された半導体薄膜が、半導体装置の母体上に移
し代えられて構成される。Further, the semiconductor device according to the present invention is constructed by transferring a semiconductor thin film, which is first formed on a heat-resistant substrate, onto a base body of the semiconductor device.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の第1の実施例による半導体装置の製造方
法を、その製造工程に従って順に説明するための概略断
面図である6図において、1は耐熱性基板、2は半導体
薄膜、3は半導体装置の母体である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figures are schematic cross-sectional views for sequentially explaining the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention according to the manufacturing steps. In Figure 6, 1 is a heat-resistant substrate, 2 is a semiconductor thin film, and 3 is a semiconductor It is the mother body of the device.
耐熱性基板1 (第1図(a))は半導体薄膜2を形成
するために必要な温度において、その形状や組成が変化
しないものでなければならない0例えば、半導体薄膜2
が多結晶シリコンの場合は、半導体材料ガスの分解によ
ってこれを形成するには、耐熱性基板1は600℃から
約1200℃の温度に対して耐熱性を持っている必要が
ある。また、半導体薄膜2が非晶質シリコンの場合には
、300℃程度の温度に耐える材質であればよい、この
要請を満たす耐熱性基板1の材質としては、前者の場合
、例えば石英、カーボン、シリコン、セラミックス、高
融点金属など、後者の場合には、ガラス、ステンレス等
の金属、耐熱性樹脂等を用いることができる。The heat-resistant substrate 1 (FIG. 1(a)) must be such that its shape and composition do not change at the temperature required to form the semiconductor thin film 2.
If polycrystalline silicon is used, the heat-resistant substrate 1 needs to be heat resistant to temperatures from 600° C. to about 1200° C. in order to form it by decomposing a semiconductor material gas. Further, when the semiconductor thin film 2 is made of amorphous silicon, any material that can withstand a temperature of about 300°C is sufficient.In the former case, the material of the heat-resistant substrate 1 that satisfies this requirement is, for example, quartz, carbon, Silicon, ceramics, high melting point metals, etc. can be used, and in the latter case, metals such as glass, stainless steel, heat-resistant resins, etc. can be used.
この耐熱性基板1の表面に、例えば半導体材料ガスの分
解等の手段により、半導体薄膜2を形成する(第1図(
b))、必要に応じてこの半導体薄膜2に、これを用い
て構成しようとする半導体装置に適用するために必要な
処理、例えば、パターニング、酸化、不純物拡散、アニ
ール、再結晶化、エピタキシャル成長、他の薄膜の積層
形成およびそのパターニング等の処理を施す、半導体薄
膜2の上に、これを用いて構成しようとする半導体装置
の母体3を接合する(第1図(C))。接合には、母体
3を半導体薄膜2に直接接合するか、あるいは、接合剤
を用いてもよく、また、接合剤そのものを母体3として
用いてもよい、母体30半導体薄膜2との接触部が、半
導体薄膜2との付着性において十分な場合には、直接接
合が可能である。A semiconductor thin film 2 is formed on the surface of this heat-resistant substrate 1 by, for example, decomposition of a semiconductor material gas (see FIG.
b)) If necessary, this semiconductor thin film 2 is subjected to necessary treatments for applying it to a semiconductor device to be constructed using it, such as patterning, oxidation, impurity diffusion, annealing, recrystallization, epitaxial growth, A base body 3 of a semiconductor device to be constructed using the semiconductor thin film 2 is bonded onto the semiconductor thin film 2, which is subjected to processes such as lamination of other thin films and patterning thereof (FIG. 1(C)). For bonding, the base body 3 may be directly bonded to the semiconductor thin film 2, or a bonding agent may be used, or the bonding agent itself may be used as the base body 3. , direct bonding is possible if the adhesion to the semiconductor thin film 2 is sufficient.
例えば、接合剤そのものを母体3として用いる場合や、
半導体薄膜2を形成する工程において、半導体薄膜2に
施す処理によって、母体との付着性の高い材質が表面に
配置したり、半導体薄膜2の表面が母体との付着性の高
い表面形状になったりする場合、例えば半導体薄膜2表
面に集積回路を形成して凹凸ができる場合などがそれで
ある。母体3との付着性の改善のために意図的に半導体
薄膜2表面に処理を施してもよい、接合剤としては、例
えばポリイミド系の樹脂等の有機物や低融点ガラス、リ
ンやホウ素を添加したシリコン酸化膜等を用いることが
できる。For example, when the bonding agent itself is used as the matrix 3,
In the process of forming the semiconductor thin film 2, depending on the treatment applied to the semiconductor thin film 2, a material with high adhesion to the base material may be placed on the surface, or the surface of the semiconductor thin film 2 may have a surface shape that has high adhesion to the base material. This is the case, for example, when an integrated circuit is formed on the surface of the semiconductor thin film 2, resulting in unevenness. The surface of the semiconductor thin film 2 may be intentionally treated to improve adhesion to the matrix 3. Examples of bonding agents include organic substances such as polyimide resin, low-melting glass, phosphorus, and boron. A silicon oxide film or the like can be used.
然る後、耐熱性基板1を半導体薄膜2から剥離する(第
1図(d))、、例えば、耐熱性基板1が多孔質セラミ
ックス等の多孔質材料からなる場合には、耐熱性基板1
内に半導体薄膜2を溶解する物質、すなわちエツチング
液やエツチングガスを浸透させ、半導体薄膜のうち耐熱
性基板1に接触している部分を部分的に溶解して、耐熱
性基板1と半導体薄膜2の結合を取り除くことにより、
耐熱性基板1を半導体薄膜2から剥離することができる
。After that, the heat-resistant substrate 1 is peeled off from the semiconductor thin film 2 (FIG. 1(d)).For example, when the heat-resistant substrate 1 is made of a porous material such as porous ceramics, the heat-resistant substrate 1
A substance that dissolves the semiconductor thin film 2, that is, an etching liquid or an etching gas, is infiltrated into the interior of the semiconductor thin film 2, and the portion of the semiconductor thin film that is in contact with the heat-resistant substrate 1 is partially dissolved, thereby forming the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor thin film 2. By removing the bond of
The heat-resistant substrate 1 can be peeled off from the semiconductor thin film 2.
例えば、半導体薄膜2が多結晶シリコンからなる場合に
は、エツチング液にHF、HNO,、CH、C0OHの
混合液等、エツチングガスにはCIFl等を用いること
ができる。これによって、母体3上に半導体薄膜2が配
置された構造の半導体装置が形成される。For example, when the semiconductor thin film 2 is made of polycrystalline silicon, the etching solution may be a mixture of HF, HNO, CH, COOH, etc., and the etching gas may be CIFl or the like. As a result, a semiconductor device having a structure in which the semiconductor thin film 2 is disposed on the base body 3 is formed.
第2図および第3図は、耐熱性基板1の表面に、半導体
薄膜2を形成する前に、予め剥離層4を設けた場合の本
発明の第2、第3実施例を示している。耐熱性基板1の
表面の少なくとも一部に剥離層4を設ける(第2図(a
)、第3図(a))、この上に半導体薄膜2を形成しく
第2山八第3図山))、これに母体3を接合する(第2
図(C)、第3図(C))ことは、第1図について示し
たと同様である。2 and 3 show second and third embodiments of the present invention in which a peeling layer 4 is previously provided on the surface of the heat-resistant substrate 1 before the semiconductor thin film 2 is formed. A release layer 4 is provided on at least a part of the surface of the heat-resistant substrate 1 (see FIG. 2(a)
), Fig. 3(a)), on which the semiconductor thin film 2 is formed (see Fig. 3)), and the base body 3 is bonded to this (Fig. 3(a))).
(C), FIG. 3(C)) is the same as shown in FIG.
第2図の第2の実施例は、耐熱性基板1を半導体薄膜2
から剥離する工程において、耐熱性基板1と半導体薄膜
2の間に設けた剥離層4を、溶媒により化学的に分解し
て除去し、耐熱性基板1を半導体薄膜2から剥離する場
合について示している。半導体薄膜2と耐熱性基板1の
間隙、すなゎち剥離層4の占める部分に溶媒が十分に浸
透する場合は、耐熱性基板1は気密質のものでよいが、
半導体薄膜2が大面積の場合は、耐熱性基板1に多孔質
のものを用いる0例えば、半導体薄膜2が多結晶シリコ
ンからなる場合には、剥離層4としてシリコン酸化膜、
耐熱性基板1として多孔質セラミックス等を用いること
ができる。多孔質セラミックスとしては、例えば多孔質
アルミナ等を用いる。この時、剥離層4の溶媒にはHF
を用いることができる。耐熱性基板1に多孔質材料を用
いた場合、材質によっては十分な平坦度の表面が得られ
ない場合があるが、剥離層4を設けることにより剥離層
4表面を平坦化することによって、平坦な表面を得るこ
とができる0例えばシリコン酸化膜を剥離層4として用
いる場合には、リンやホウ素を添加した酸化膜を用い、
リフローすることにより平坦な表面が得られる。In the second embodiment shown in FIG. 2, a heat-resistant substrate 1 is used as a semiconductor thin film 2
In the step of peeling from the semiconductor thin film 2, the peeling layer 4 provided between the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor thin film 2 is chemically decomposed and removed using a solvent, and the heat-resistant substrate 1 is peeled from the semiconductor thin film 2. There is. If the solvent sufficiently penetrates into the gap between the semiconductor thin film 2 and the heat-resistant substrate 1, that is, the portion occupied by the peeling layer 4, the heat-resistant substrate 1 may be airtight.
When the semiconductor thin film 2 has a large area, a porous heat-resistant substrate 1 is used. For example, when the semiconductor thin film 2 is made of polycrystalline silicon, the release layer 4 is a silicon oxide film,
Porous ceramics or the like can be used as the heat-resistant substrate 1. As the porous ceramic, porous alumina or the like is used, for example. At this time, the solvent for the release layer 4 is HF.
can be used. When a porous material is used for the heat-resistant substrate 1, it may not be possible to obtain a surface with sufficient flatness depending on the material. For example, when using a silicon oxide film as the release layer 4, an oxide film doped with phosphorus or boron is used.
A flat surface is obtained by reflowing.
第3図の第3の実施例は、耐熱性基板1を半導体薄膜2
から剥離する工程において、耐熱性基板1と半導体薄膜
2の間に設けた剥離層4を、機械的応力により物理的に
分解して、耐熱性基板1を半導体薄膜2から剥離する場
合について示している。剥離層4として、例えば、シリ
コン、シリコン窒化物、シリコン酸化膜、シリコン炭化
物、窒化ホウ素等の粉末を塗布してなる層を用いると、
半導体薄膜2と耐熱性基板1との間の結合は、これらの
粉末の粒子間の弱い結合によっているので、この場合、
耐熱性基板1を半導体薄膜2から引き剥す機械的応力を
加えることにより、容易に剥離層4を分解して、耐熱性
基板1と半導体薄膜2を分離することが可能である(第
3図(d))、また、粉末を塗布してなる層を、例えば
シリコン酸化膜で被覆したものを剥離層4としてもよい
。In the third embodiment shown in FIG. 3, a heat-resistant substrate 1 is used as a semiconductor thin film 2
In the step of peeling from the semiconductor thin film 2, the peeling layer 4 provided between the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor thin film 2 is physically decomposed by mechanical stress, and the heat-resistant substrate 1 is peeled from the semiconductor thin film 2. There is. For example, if a layer formed by coating powder of silicon, silicon nitride, silicon oxide film, silicon carbide, boron nitride, etc. is used as the release layer 4,
Since the bond between the semiconductor thin film 2 and the heat-resistant substrate 1 is based on the weak bond between the particles of these powders, in this case,
By applying mechanical stress to peel the heat-resistant substrate 1 from the semiconductor thin film 2, it is possible to easily decompose the peeling layer 4 and separate the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor thin film 2 (see FIG. 3). d)) Alternatively, the release layer 4 may be a layer formed by applying powder and covered with, for example, a silicon oxide film.
また、第4図は、耐熱性基板1上に半導体薄膜2を形成
する工程において、−旦形成した半導体薄膜2を溶融再
結晶化する場合の本発明の第4の実施例について示して
いる0例えば、多孔質アルミナ等からなる耐熱性基板1
の表面に、シリコン酸化膜からなる剥離層4を気相法に
より設ける(第4図(a))、その上に半導体薄膜2と
して多結晶シリコン膜を気相法により形成し、これを再
び気相法により、シリコン酸化膜からなるキャップ層5
で覆う(第4図(b))、さらにこの上にシリコン窒化
膜を設けてもよい0次に、半導体薄膜2を加熱して溶融
した後、固定させて再結晶化しく第4図(C1)、キャ
ップ層5を除去して、半導体薄膜2に母体3を接合しく
第4図(d))、耐熱性基板1にHFを浸透させ、剥離
層4のシリコン酸化膜を溶、解し、耐熱性基板1を剥離
する(第4図(e))、半導体薄膜2の加熱溶融には、
レーザや電子ビーム等のエネルギービームを用いても、
赤外線照射やカーボンヒータ等による加熱を用いてもよ
い、赤外線を線状に照射1.あるいは線状のカーボンヒ
ータ等によって、半導体薄膜2に帯状の溶融部分を作り
これを移動する帯域溶融再結晶化を行ってもよい、また
、上記の例では、剥離層4とキャップ層5ともにシリコ
ン酸化膜からなる場合について示したが、キャップ層5
の除去にHFを用いる場合は、この時に剥離層4が同時
に除去されてしまわないように、耐熱性基板1にHFが
浸透しないように表面を保護材で覆う。Further, FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention in which, in the process of forming the semiconductor thin film 2 on the heat-resistant substrate 1, the semiconductor thin film 2 once formed is melted and recrystallized. For example, a heat-resistant substrate 1 made of porous alumina, etc.
A peeling layer 4 made of a silicon oxide film is provided on the surface of the silicon oxide film by a vapor phase method (FIG. 4(a)), a polycrystalline silicon film is formed thereon as a semiconductor thin film 2 by a vapor phase method, and this is again vapor-phased. A cap layer 5 made of a silicon oxide film is formed by a phase method.
(FIG. 4(b)), and a silicon nitride film may be further provided thereon. Next, the semiconductor thin film 2 is heated and melted, and then fixed and recrystallized. ), the cap layer 5 is removed and the base body 3 is bonded to the semiconductor thin film 2 (FIG. 4(d)), HF is infiltrated into the heat-resistant substrate 1 to dissolve and dissolve the silicon oxide film of the peeling layer 4, To peel off the heat-resistant substrate 1 (FIG. 4(e)) and to heat and melt the semiconductor thin film 2,
Even if energy beams such as lasers and electron beams are used,
Linear irradiation of infrared rays, which may be performed using infrared irradiation or heating with a carbon heater, etc. 1. Alternatively, zone melting recrystallization may be performed in which a band-shaped melted portion is created in the semiconductor thin film 2 using a linear carbon heater or the like and the band is moved.In addition, in the above example, both the release layer 4 and the cap layer 5 are silicon Although the case is shown in which the cap layer 5 is made of an oxide film, the cap layer 5
When using HF to remove the heat-resistant substrate 1, the surface of the heat-resistant substrate 1 is covered with a protective material so that the HF does not penetrate into the heat-resistant substrate 1 so that the release layer 4 is not removed at the same time.
第5図は、本発明の第5の実施例を示し、これは第4図
の第4の実施例と同様の実施例を示したものであるが、
半導体薄膜2を形成する工程において、耐熱性基板1と
その表面が同一面になるように半導体結晶6を隣接して
配置しく第5図(a))、耐熱性基板1と半導体結晶6
の両方の上に半導体薄膜2を形成する(第5図(b))
、半導体結晶6は、半導体薄膜2と同一の材質のものを
用いる0例えば、半導体薄膜2が多結晶シリコンの場合
、半導体結晶6はシリコン単結晶を用いる0次に、半導
体薄膜2に対して帯域溶融再結晶化を行う際、半導体結
晶6上の半導体薄膜2を先ず加熱溶融し、加熱部分を移
動させて、耐熱性基板1上の半導体薄膜2を端から順に
溶融し、溶融部の移動により、半導体結晶6の上の部分
から耐熱性基板1の上の部分へと、順に凝固させる。こ
の操作により、半導体結晶6の上の半導体薄膜2は、半
導体結晶6の結晶方位に引き込まれて、これと同じ結晶
方位を持って凝固しようとし、耐熱性基板1上の半導体
薄膜2も、既に半導体結晶6と同じ結晶方位で凝固した
半導体薄膜2の部分に引き込まれて、これと同じ結晶方
位で凝固しようとする。このため、結果的に再結晶化後
の半導体薄膜2の多くの部分が半導体結晶6と同じ結晶
方位で凝固し、広い面積にわたって単結晶の領域を持つ
半導体薄膜2が得られる。さらに、帯域溶融再結晶化を
行った際の利点は、半導体薄膜2中に不純物が含まれて
いる場合、偏析系数の小さい不純物が、溶融部の移動に
よって掃き寄せられて再結晶化と同時に精製が行われる
点である。その後の工程は、第4図について示したと同
様に、半導体薄膜2に母体3を接合しく第5図(d))
、剥離層4を分解して耐熱性基板1を分離しく第5図(
e))、さらに、半導体結晶6を切り離す(第5図(e
))。FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention, which is similar to the fourth embodiment shown in FIG.
In the step of forming the semiconductor thin film 2, the semiconductor crystal 6 is arranged adjacently so that the heat-resistant substrate 1 and its surface are on the same plane (FIG. 5(a)).
A semiconductor thin film 2 is formed on both (FIG. 5(b)).
, the semiconductor crystal 6 is made of the same material as the semiconductor thin film 2. For example, when the semiconductor thin film 2 is polycrystalline silicon, the semiconductor crystal 6 is made of silicon single crystal. When melting and recrystallizing, the semiconductor thin film 2 on the semiconductor crystal 6 is first melted by heating, and the heated portion is moved to sequentially melt the semiconductor thin film 2 on the heat-resistant substrate 1 from the end. , solidify in order from the upper part of the semiconductor crystal 6 to the upper part of the heat-resistant substrate 1. Through this operation, the semiconductor thin film 2 on the semiconductor crystal 6 is drawn into the crystal orientation of the semiconductor crystal 6 and tries to solidify with the same crystal orientation, and the semiconductor thin film 2 on the heat-resistant substrate 1 has already been It is drawn into the portion of the semiconductor thin film 2 that has solidified in the same crystal orientation as the semiconductor crystal 6, and attempts to solidify in the same crystal orientation. As a result, many parts of the recrystallized semiconductor thin film 2 are solidified in the same crystal orientation as the semiconductor crystal 6, and a semiconductor thin film 2 having a single crystal region over a wide area is obtained. Furthermore, the advantage of performing zone melting recrystallization is that if the semiconductor thin film 2 contains impurities, the impurities with a small segregation number will be swept away by the movement of the molten part and purified at the same time as the recrystallization. This is the point at which The subsequent process is similar to that shown in FIG. 4, in which the base body 3 is bonded to the semiconductor thin film 2 (FIG. 5(d)).
, the peeling layer 4 is disassembled to separate the heat-resistant substrate 1 (see FIG. 5).
e)), and further, the semiconductor crystal 6 is separated (FIG. 5(e)).
)).
第6図は、以上に示した本発明による半導体装置の製造
方法を、実際の半導体装置に適用した場合の本発明の第
6の実施例を、その製造工程に従って、順に説明するた
めの概略断面図である。耐熱性基板1 (第6図(a)
)上に剥離層4を設け(第6図(b))、半導体薄膜2
として、例えばp型子結晶シリコン薄膜をその上に形成
しく第6図(C))、これをキャップ層5で覆う(第6
図(d))。半導体薄膜2を帯域溶融再結晶化(第6図
(el) した後、キャンプ層5を除去しく第6図(f
))、半導体m膜2表面にp゛拡散層7および酸化膜8
を形成する(第6図(沿)。次に、酸化膜8をバターニ
ングして一部に開口部9を設け(第6図(h))、その
上にアルミニウムや銀等のスパッタや真空蒸着等によっ
て、金属層10を形成しく第6図(1))、この上に母
体3を接合する(第6図(J))。続いて、剥離層4を
分解して耐熱性基板1を分離しく第6図(kl)、半導
体薄膜2の表面にn+拡散あるいはn型微結晶膜等によ
り接合層1)を設け、p−n接合を形成して、さらに、
表面に格子電8i12を設ける(第6図(1))、こう
して得られる半導体装置に、第6図(1)の矢印13に
示す方向から光が照射されると、光は半導体装置内部で
吸収され、半導体装置に設けられたp−n接合によって
半導体薄膜2の膜厚方向に起電力が発生し、電流を取り
出すことができる。電流は、一方は格子電Fi12から
、もう一方は酸化膜8に設けられた開口部9を通して金
属層10から取り出される。また、金属層1゜は、入射
した光が半導体装Wl!2を1回通過するだけでは十分
吸収されなかった場合、これを反射してもう一度半導体
薄膜2に入射させる働きを持っている。この方法によれ
ば、半導体薄膜2の溶融再結晶化を、剥離層4とキャン
プ層5にその全面が覆われた状態で行っているので、加
熱溶融された際の不純物による汚染は防ぐことができる
。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining a sixth embodiment of the present invention in which the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention shown above is applied to an actual semiconductor device according to the manufacturing process. It is a diagram. Heat-resistant substrate 1 (Fig. 6(a)
) A peeling layer 4 is provided on the semiconductor thin film 2 (FIG. 6(b)).
For example, a p-type crystalline silicon thin film is formed thereon (FIG. 6C), and this is covered with a cap layer 5 (FIG.
Figure (d)). After zone melting recrystallization of the semiconductor thin film 2 (FIG. 6(el)), the camp layer 5 is removed.
)), a p diffusion layer 7 and an oxide film 8 are formed on the surface of the semiconductor m film 2.
(Fig. 6 (along)) Next, the oxide film 8 is buttered to form an opening 9 in a part (Fig. 6 (h)), and sputtering of aluminum, silver, etc. or vacuum A metal layer 10 is formed by vapor deposition or the like (FIG. 6(1)), and the base body 3 is bonded thereon (FIG. 6(J)). Subsequently, the peeling layer 4 is decomposed to separate the heat-resistant substrate 1, and as shown in FIG. forming a junction and further
When the semiconductor device thus obtained is irradiated with light from the direction shown by the arrow 13 in FIG. 6(1), the light is absorbed inside the semiconductor device. An electromotive force is generated in the thickness direction of the semiconductor thin film 2 by the pn junction provided in the semiconductor device, and current can be taken out. The current is extracted from the metal layer 10 through the grid conductor Fi 12 on the one hand and through the opening 9 provided in the oxide film 8 on the other hand. Furthermore, the metal layer 1° allows the incident light to reach the semiconductor device Wl! If the light is not absorbed sufficiently after passing through the semiconductor thin film 2 once, it is reflected and made to enter the semiconductor thin film 2 again. According to this method, since the semiconductor thin film 2 is melted and recrystallized with its entire surface covered by the peeling layer 4 and the camp layer 5, contamination by impurities during heating and melting can be prevented. can.
また、第7図は第6図に示したと同様の本発明の第7の
実施例による半導体装置をその製造工程に従って順に示
して、おり、第7図(a)〜第7図(flの工程は第6
図(a)〜第6図(f)と同様である。第7図において
は、半導体薄膜2表面に、先に接合層1)を形成して格
子電極12を設け(第7図(g))、これに透光性の母
体3を接合しく第7図(hl)、その後剥離層4を分解
して耐熱性基板1を分離しく第7図(1))、金属N1
0を設けて裏面電極とする(第7図01)、この場合、
光は矢印13に示すように、透光性の母体3側から照射
する。Further, FIG. 7 shows a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention similar to that shown in FIG. 6 in order according to its manufacturing process. is the 6th
It is the same as FIG. 6(a) to FIG. 6(f). In FIG. 7, a bonding layer 1) is first formed on the surface of the semiconductor thin film 2, a grid electrode 12 is provided (FIG. 7(g)), and a transparent matrix 3 is bonded to this. (hl), then the peeling layer 4 is decomposed to separate the heat-resistant substrate 1 (Fig. 7 (1)), the metal N1
0 as a back electrode (Fig. 7 01), in this case,
Light is irradiated from the transparent matrix 3 side as shown by arrow 13.
以上に示した実施例においては、半導体薄膜2をパター
ニングせずに利用した半導体装置について示したが、半
導体Eil!2を適当な大きさの領域に分割して用いて
もよく、第8図はこのようにした本発明の第8の実施例
について示している。第8図(al〜第8図(flの工
程は第6図(a)〜第6図(f)と同様である。第8図
(幻において、半導体薄膜2にp゛拡散層7を形成し、
第6図と同様に、酸化膜8を設けてもよいが、簡単のた
め図には酸化膜8を設けない場合について示す。この上
に金属層10を設け(第8図(h))、これをパターニ
ング(第8図(ll)した後、母体3を接合しく第8図
(j))、剥離膜4を分解して耐熱性基板1を分離する
(第8図(k))、さらに、半導体薄膜2を金属層10
のパターンと整合をとって分割し、バターニングを行う
(第8図(1))。この時、例えば図に示すように、
半導体薄膜2が分割されてできる間隙に、金属層10の
一部が露出するようにする。然る後、半導体薄膜2にp
−n接合層(図示せず)を形成し、格子電極12を、そ
の一部が半導体薄膜2の間隙に露出した金属層10に接
触するように形成する(第8図(ロ))。これによって
、半導体装置が、例えば第6図や第7図に示すような、
光の照射によって発電を行うための半導体素子である場
合、一つの母体3上に、複数の半導体薄膜2による発電
領域を有し、それらをお互いに直列接続した構成の半導
体装置が得られる。In the embodiment shown above, a semiconductor device was shown in which the semiconductor thin film 2 was used without patterning, but the semiconductor Eil! 2 may be used by dividing it into regions of appropriate size, and FIG. 8 shows an eighth embodiment of the present invention in this manner. The steps from FIG. 8 (al to FIG. 8 (fl) are the same as those shown in FIG. 6 (a) to FIG. 6 (f). death,
As in FIG. 6, the oxide film 8 may be provided, but for simplicity, the figure shows a case where the oxide film 8 is not provided. A metal layer 10 is provided on this (FIG. 8 (h)), and after patterning (FIG. 8 (ll)), the base body 3 is bonded (FIG. 8 (j)), and the peeling film 4 is disassembled. The heat-resistant substrate 1 is separated (FIG. 8(k)), and the semiconductor thin film 2 is separated from the metal layer 10.
Divide and pattern according to the pattern (Fig. 8 (1)). At this time, for example, as shown in the figure,
Part of the metal layer 10 is exposed in the gap created by dividing the semiconductor thin film 2. After that, p is applied to the semiconductor thin film 2.
A -n junction layer (not shown) is formed, and a grating electrode 12 is formed so that a portion thereof contacts the metal layer 10 exposed in the gap of the semiconductor thin film 2 (FIG. 8(b)). As a result, the semiconductor device becomes, for example, as shown in FIGS. 6 and 7.
In the case of a semiconductor element for generating power by irradiation with light, a semiconductor device having a structure in which a plurality of semiconductor thin films 2 are connected to each other in series can be obtained, having power generation regions formed by a plurality of semiconductor thin films 2 on one base body 3.
上記実施例では、分割された半導体薄膜2を電気的に接
続するために、格子電極12を用いた場合について示し
たが、例えば透明導電性膜等を用いてもよい、また、半
導体薄膜2による発電領域に、さらに第二Φ半導体薄膜
による発電素子を積層してもよく、例えば第9図に示す
第9の実施例に、この場合における、半導体薄膜2の間
隙部の加工の様子を順を追って示す0分割され、p−n
接合層(図示せず)の形成された、例えば多結晶シリコ
ン等の半導体m1)2を、例えば非晶質シリコン等の第
二の半導体薄膜14による発電素子で覆う(第9図(a
))。この第二の半導体Wi膜14の一部を、例えばレ
ーザビーム等により溶融して除去(第9図(b))した
後、透明導電性膜15で被覆しく第9図(C1)、さら
にレーザビーム等により第二の半導体薄膜14と透明導
電性膜15の一部を同時に切断除去する(第9図(d)
)。In the above embodiment, the grid electrode 12 is used to electrically connect the divided semiconductor thin film 2. However, for example, a transparent conductive film or the like may be used. A power generation element made of a second Φ semiconductor thin film may be further laminated in the power generation region. For example, in the ninth embodiment shown in FIG. Divided by 0 as shown below, p-n
A semiconductor m1)2 made of, for example, polycrystalline silicon, on which a bonding layer (not shown) has been formed, is covered with a power generation element made of a second semiconductor thin film 14 of, for example, amorphous silicon (see FIG. 9(a)).
)). After a part of this second semiconductor Wi film 14 is melted and removed by, for example, a laser beam (FIG. 9(b)), it is covered with a transparent conductive film 15, and then the laser beam is removed. The second semiconductor thin film 14 and a part of the transparent conductive film 15 are simultaneously cut and removed using a beam or the like (FIG. 9(d)).
).
また、第10図の第10の実施例に示すように、第二の
半導体薄膜14と透明導電性膜15を全面に形成(第1
0図(a)) してから、例えばレーザビーム等により
2ケ所切断除去しく第10図(b))、その後一方の切
断部を、例えば導電性ペースト等で埋めて、透明導電性
膜15と金属膜10の電気的接続を行う(第10図(C
))。これによって半導体薄膜2と第二の半導体薄膜1
4の積層構造の発電素子が、同一母体3上に複数領域に
設けられ、それらを直列に接続した構成の半導体装置が
得られる。Further, as shown in the tenth embodiment of FIG. 10, a second semiconductor thin film 14 and a transparent conductive film 15 are formed on the entire surface (first
After that, the transparent conductive film 15 is removed by cutting at two places using, for example, a laser beam (Fig. 10 (b))), and then one of the cut parts is filled with, for example, a conductive paste. Electrical connection of the metal film 10 is made (FIG. 10(C)
)). As a result, the semiconductor thin film 2 and the second semiconductor thin film 1
A semiconductor device is obtained in which power generating elements having a laminated structure of 4 are provided in a plurality of areas on the same base body 3 and are connected in series.
第1)図および第12図は、本発明による半導体装置の
製造方法を、さらに別の半導体装置に適用した場合の本
発明の第1)、第12の実施例を、その製造工程に従っ
て、順に説明するための概略断面図である。ここに示す
実施例は、半導体薄膜を用いた半導体集積回路、特に、
集積回路を形成した半導体薄膜を多層に積層した構造の
半導体装置に関するものである。第1)図(al〜第1
)図(flおよび第12図(al〜第12図(f)の工
程は第6図(a)〜第6図(f)と同様である。第1)
図に示すように、耐熱性基板1上に剥離層4を介して形
成された半導体薄膜2に、例えば、母体3を、例えばポ
リイミド系樹脂や低融点ガラス等の電気絶縁性の接合剤
17を用いて接合する(第1)図〈酌)。剥離層4を分
解して耐熱性基板1を分離(第1)図(h))した後、
半導体薄l!2上に処理を施して集積回路領域18を形
成す4(第1)図(1))、母体3および接合剤17は
、集積回路領域18を形成する処理に耐えるものであれ
ば何でもよく、例えば母体3として、既に集積回路の形
成された半導体基板を用いれば、集積回路を絶縁物を挟
んで積層した構造の半導体装置が得られる。また、この
実施例による半導体装置を母体3として、繰り返して半
導体薄膜2を積層して行けば、集積回路の設けられた半
導体薄膜を多層に積層した構造の半導体装置が得られる
。1) and 12 show embodiments 1) and 12 of the present invention, in which the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to another semiconductor device, in order according to the manufacturing process. It is a schematic sectional view for explanation. The embodiment shown here is a semiconductor integrated circuit using a semiconductor thin film, in particular,
The present invention relates to a semiconductor device having a structure in which semiconductor thin films forming an integrated circuit are laminated in multiple layers. 1st) Figure (al~1st
) FIG.
As shown in the figure, a base material 3 is applied to a semiconductor thin film 2 formed on a heat-resistant substrate 1 via a peeling layer 4, and an electrically insulating bonding agent 17, such as polyimide resin or low-melting glass, is applied. (1st) figure (cup) used to join. After decomposing the release layer 4 and separating the heat-resistant substrate 1 (Fig. 1 (h)),
Semiconductor thin! 2 to form an integrated circuit region 18 (4 (FIG. 1) (1)), the matrix 3 and bonding agent 17 may be of any material as long as they can withstand the process of forming the integrated circuit region 18. For example, if a semiconductor substrate on which integrated circuits are already formed is used as the base body 3, a semiconductor device having a structure in which integrated circuits are stacked with an insulator sandwiched therebetween can be obtained. Further, by repeatedly laminating semiconductor thin films 2 using the semiconductor device according to this embodiment as a base body 3, a semiconductor device having a structure in which semiconductor thin films provided with integrated circuits are laminated in multiple layers can be obtained.
さらに、第12図に示すように、耐熱性基板1上におい
て、半導体薄膜2をこれから分離する前に、表面に集積
回路領域18を形成しく第12図(沿)、その後に母体
3を接合しく第12図(h))、耐熱性基板1を分離す
る(第12図(1))ようにしてもよい、この場合は、
母体3や接合剤17は集積回路を形成するための処理に
耐える必要がないので、母体3は半導体薄膜2を機械的
に支持できるものであればなんでもよく、その材質の選
択に自由度が大きい。Furthermore, as shown in FIG. 12, an integrated circuit region 18 is formed on the surface of the heat-resistant substrate 1 before the semiconductor thin film 2 is separated therefrom. 12(h)), the heat-resistant substrate 1 may be separated (FIG. 12(1)); in this case,
Since the base body 3 and the bonding agent 17 do not need to withstand the processing for forming an integrated circuit, the base body 3 may be of any material as long as it can mechanically support the semiconductor thin film 2, and there is a great degree of freedom in selecting the material. .
以上のようにこの発明による半導体装置の製造方法によ
れば、半導体薄膜2の溶融再結晶化は、耐熱性基板1上
において行うので、再結晶化時の温度上昇により、既に
形成された集積回路の動作に影響を与えることなく、多
層構造の半導体集積回路を構成することができる。さら
に、これによって、溶融再結晶化の手段として、赤外線
ヒータやカーボンヒータによる加熱を用いることができ
るので、大面積の半導体薄膜2を一度に処理することが
でき、生産性が向上する利点がある。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the melting and recrystallization of the semiconductor thin film 2 is performed on the heat-resistant substrate 1, the temperature increase during recrystallization may cause the already formed integrated circuit A multilayer semiconductor integrated circuit can be constructed without affecting the operation of the semiconductor integrated circuit. Furthermore, this allows heating with an infrared heater or a carbon heater to be used as a means of melting and recrystallization, so a large area of the semiconductor thin film 2 can be processed at once, which has the advantage of improving productivity. .
また、このように、集積回路を形成した半導体薄膜2を
積層した構造の半導体装置を構成する場合には、半導体
薄膜2の厚さは、集積回路としての動作に支障がない範
囲において、できるだけ薄い方が望ましいので、例えば
第1)図の場合は第1)図(1)で集積回路を形成する
前に、第12図の場合は第12図(幻で集積回路を形成
する前に、半導体薄膜2をエツチングあるいは研磨して
厚さを薄くしてもよい。In addition, when configuring a semiconductor device having a structure in which semiconductor thin films 2 forming an integrated circuit are stacked, the thickness of the semiconductor thin film 2 should be as thin as possible within a range that does not interfere with the operation of the integrated circuit. For example, in the case of Fig. 1), before forming the integrated circuit in Fig. 1), and in the case of Fig. 12, before forming the integrated circuit in Fig. 12 (phantom), The thin film 2 may be etched or polished to reduce its thickness.
なお、上記の各実施例においては、半導体薄膜2として
主に多結晶シリコン薄膜、剥離層4として主にシリコン
酸化膜を用いた場合等について示したが、各部の材質は
これらに限定されるものではない。In each of the above embodiments, a polycrystalline silicon thin film is mainly used as the semiconductor thin film 2, and a silicon oxide film is mainly used as the peeling layer 4, but the materials of each part are limited to these. isn't it.
以上のように、この発明による半導体装置およびその製
造方法においては、耐熱性基板上に半導体薄膜を形成し
、この半導体薄膜の上に母体を形成した後、耐熱性基板
を半導体薄膜から剥離するように構成したので、半導体
薄膜中への不純物の混入を防止することができ、大面積
化が可能となり、生産性が向上し、また、一つの母体上
に複数の半導体薄膜領域を形成しお互いに電気的に接続
した集積構造を実現することができ、母体の材質の選択
に自由度が大きく、また、多くの機能を集積した半導体
装置を実現することができる効果がある。As described above, in the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, a semiconductor thin film is formed on a heat-resistant substrate, a matrix is formed on the semiconductor thin film, and then the heat-resistant substrate is peeled from the semiconductor thin film. This configuration prevents impurities from entering the semiconductor thin film, making it possible to increase the area and improve productivity.In addition, it is possible to form multiple semiconductor thin film regions on a single base, so that they do not overlap with each other. It is possible to realize an electrically connected integrated structure, there is a large degree of freedom in selecting the material of the base material, and there is an effect that it is possible to realize a semiconductor device that integrates many functions.
第1図は、この発明の第1の実施例による半導体装置の
製造方法を、その製造工程に従って順に説明するための
概略断面図、第2図ないし第5図は、この発明の第2な
いし第5の実施例による半導体装置の製造方法を、その
製造工程に従って順に説明するための概略断面図、第6
図は、この発明による半導体装置の製造方法を、実際の
半導体装置に適用した場合の第6の実施例を、その製造
工程に従って、順に説明するための概略断面図、第7図
ないし第12図は、この発明による半導体装置の製造方
法を、他の実際の半導体装置に適用した場合の第7ない
し第12の実施例、その製造工程に従って、順に説明す
るための概略断面図、第13図は、従来の半導体装置の
製造方法を、その製造工程に従って説明するための概略
断面図、第14図ないし第16図は、従来の半導体装置
の構造を示す概略断面図である。
図において、1は耐熱性基板、2は半導体薄膜、3は母
体、4は剥離層である。
なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a schematic sectional view for sequentially explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention according to its manufacturing steps, and FIGS. 6 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment according to the manufacturing process; FIG.
7 to 12 are schematic cross-sectional views for sequentially explaining a sixth embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention applied to an actual semiconductor device according to the manufacturing process, and FIGS. 13 shows seventh to twelfth embodiments in which the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to other actual semiconductor devices, and schematic cross-sectional views for sequentially explaining the manufacturing process thereof; FIG. 14 to 16 are schematic sectional views showing the structure of a conventional semiconductor device. In the figure, 1 is a heat-resistant substrate, 2 is a semiconductor thin film, 3 is a matrix, and 4 is a release layer. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (5)
記半導体薄膜を保持するに必要な機械的強度を有する耐
熱性基板上に、前記半導体薄膜を形成する工程と、 母体を前記半導体薄膜上に接合する工程と、前記耐熱性
基板を前記半導体薄膜から剥離する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。(1) forming the semiconductor thin film on a heat-resistant substrate that has the mechanical strength necessary to hold the semiconductor thin film at the temperature required to form the semiconductor thin film; and placing a matrix on the semiconductor thin film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of bonding and a step of peeling the heat-resistant substrate from the semiconductor thin film.
に、予め前記耐熱性基板の表面の少なくとも一部を剥離
層で被覆し、前記耐熱性基板を前記半導体薄膜から剥離
する工程において前記剥離層を分解することにより、前
記耐熱性基板と前記半導体薄膜を分離することを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方
法。(2) Before forming the semiconductor thin film on the heat-resistant substrate, at least a part of the surface of the heat-resistant substrate is coated with a release layer, and in the step of peeling the heat-resistant substrate from the semiconductor thin film, 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat-resistant substrate and the semiconductor thin film are separated by decomposing a release layer.
前記半導体薄膜を帯域溶融再結晶化する工程を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
半導体装置の製造方法。(3) Manufacturing the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the step of forming the semiconductor thin film includes a step of zone melting recrystallization of the provided semiconductor thin film. Method.
記半導体薄膜を保持するに必要な機械的強度を有する耐
熱性基板上に形成された前記半導体薄膜に前記半導体薄
膜を保持するに必要な機械的強度を有する母体を接合し
、前記耐熱性基板を前記半導体薄膜から剥離することに
よって、前記半導体薄膜と前記母体とから構成されるこ
とを特徴とする半導体装置。(4) A machine necessary to hold the semiconductor thin film on the semiconductor thin film formed on the heat-resistant substrate, which has the mechanical strength necessary to hold the semiconductor thin film at the temperature required to form the semiconductor thin film. 1. A semiconductor device comprising the semiconductor thin film and the base body by bonding a base body having physical strength and peeling the heat-resistant substrate from the semiconductor thin film.
を有する半導体装置を第二の母体とし、前記第二の母体
上に絶縁物を介して第二の半導体薄膜を形成したことを
特徴とする半導体装置。(5) A semiconductor device having a semiconductor thin film on a base body according to claim 4 is used as a second base body, and a second semiconductor thin film is formed on the second base body with an insulator interposed therebetween. Characteristic semiconductor devices.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14215690A JPH06103732B2 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14215690A JPH06103732B2 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434961A true JPH0434961A (en) | 1992-02-05 |
| JPH06103732B2 JPH06103732B2 (en) | 1994-12-14 |
Family
ID=15308667
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14215690A Expired - Lifetime JPH06103732B2 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPH06103732B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2009002550A1 (en) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Recrystallization of semiconductor wafers in a thin film capsule and related processes |
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-
1990
- 1990-05-30 JP JP14215690A patent/JPH06103732B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JPH06103732B2 (en) | 1994-12-14 |
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