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JPH06103732B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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JPH06103732B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH06103732B2
JPH06103732B2 JP14215690A JP14215690A JPH06103732B2 JP H06103732 B2 JPH06103732 B2 JP H06103732B2 JP 14215690 A JP14215690 A JP 14215690A JP 14215690 A JP14215690 A JP 14215690A JP H06103732 B2 JPH06103732 B2 JP H06103732B2
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semiconductor thin
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semiconductor
heat
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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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a functional element using a semiconductor thin film and a manufacturing technique thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体薄膜を用いた機能素子に関する従来の技術を、例
を挙げて以下に説明する。
A conventional technique relating to a functional element using a semiconductor thin film will be described below with reference to examples.

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、その構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、11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 showing in sequence the structure of an example of a semiconductor device using a conventional semiconductor thin film in accordance with the structural steps. 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, 11 is a pn junction layer provided on the surface of the semiconductor thin film 2, and 12 is a lattice 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1
09を設け(第13図(c))、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(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、キャップ層をエッチング除去する(第
13図(g))。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11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 the heat resistant substrate 1, for example, silicon, refractory metal, graphite, conductive ceramics or the like is used (FIG. 13 (a)). A diffusion prevention layer 108 made of a silicon oxide film is formed on this surface (FIG. 13B). Next, a part of the diffusion prevention layer 108 is removed by a method such as photoengraving to remove the opening 1
09 is provided (Fig. 13 (c)), on which semiconductor material gas,
For example, the semiconductor thin film 2 is formed by a method such as decomposition of silane, dichlorosilane, trichlorosilane, etc. (FIG. 13 (d)), and the capping layer 5 made of a silicon oxide film further covers it (FIG. 13 (e)). )). After the semiconductor thin film 2 is heated and melted and recrystallized from above the cap layer 5 (FIG. 13 (f)), the cap layer is removed by etching (see FIG.
Figure 13 (g)). After that, a bonding layer 11 is formed on the surface of the semiconductor thin film by growth of a microcrystalline film or impurity diffusion, a transparent conductive film (not shown) is provided if necessary, and a lattice electrode 12 is further provided to provide a semiconductor device. Is completed (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。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20th IEEE
PhotovoItaic Specialists 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。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108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1に半導体装置としての特性を低下させるような
有害なFe、Ni、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。
The semiconductor device thus obtained is provided with an arrow 13 in FIG.
When the light is irradiated from the direction shown in (1), the light is absorbed inside the semiconductor device, an electromotive force is generated in the film thickness direction of the semiconductor thin film 2 by the pn junction provided in the semiconductor device, and a current can be taken out. it can. The current flows from the grid electrode 12 on the one hand,
The other is taken out from the heat resistant substrate 1 through the opening 109 provided in the diffusion prevention layer 108. Figure 14 shows 20th IEEE
In the structure of the semiconductor device announced at the PhotovoItaic Specialists Conference, in this case, the heat resistant substrate 1 is made of polycrystalline silicon, and the semiconductor thin film 2 is made of silicon. However, in the method of manufacturing a semiconductor device as described above, when forming the semiconductor thin film 2 on the diffusion prevention layer 108 and when melting and recrystallizing the semiconductor thin film 2, a process in a high temperature state is performed. Therefore, if the heat-resistant substrate 1 contains harmful impurities such as Fe, Ni, or Cr that deteriorate the characteristics of the semiconductor device, the heat-resistant substrate 1 passes through the opening 109 provided in the diffusion prevention layer 108. However, there is a problem that these impurities diffuse into the semiconductor thin film 2 and deteriorate the performance of the semiconductor device. Furthermore, in the semiconductor device having the above structure, the semiconductor thin film 2 and the heat-resistant substrate 1 are electrically contacted with each other through the opening 109 provided in the diffusion prevention layer 108. Since a conductive material is used as 1 and the whole is used as an electrode, the semiconductor thin film 2 provided thereon is divided into a plurality of regions and is electrically connected to each other, that is, integrated structure. It was difficult to realize the designed structure.

また、第15図は従来から提案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である。図にお
いて、101はシリコン基板、118はシリコン基板101上に
形成された集積回路領域、2は半導体薄膜、119は半導
体薄膜2上に設けられた集積回路領域、120は層間絶縁
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 the figure, 101 is a silicon substrate, 118 is an integrated circuit region formed on the silicon substrate 101, 2 is a semiconductor thin film, 119 is an integrated circuit region provided on the semiconductor thin film 2, 120 is an interlayer insulating film, and 121 is mutual. Shows connection wiring.

シリコン基板101の表面には、集積回路領域118が形成さ
れており、その上に層間絶縁膜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119が形成されている。シリコン基板101
上の集積回路118と半導体薄膜2上の集積回路119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。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118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11
8、119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、これを一旦溶融再結
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118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。
An integrated circuit region 118 is formed on the surface of the silicon substrate 101, and two semiconductor thin films 2 are provided on the surface of the silicon substrate 101 with an interlayer insulating film 120 interposed therebetween. The integrated circuit region 118 is formed on each semiconductor thin film 2. 119 is formed. Silicon substrate 101
The integrated circuit 118 above and the integrated circuit 119 on the semiconductor thin film 2 are
The integrated circuits are electrically connected to each other by the interconnection wiring 121, and each integrated circuit serves as a semiconductor device that performs one function as a whole. To configure the above structure,
First, an integrated circuit region 118 is formed on the silicon substrate 101,
An interlayer insulating layer 120 and a semiconductor thin film 2 are sequentially provided on it,
An integrated circuit is formed thereon, and the integrated circuit area 11 of the lower layer is formed.
8 and 119 and the interconnection wiring 121 are provided for the manufacturing method. As the semiconductor thin film 2 used in the semiconductor device having such a structure, generally, polycrystalline silicon or one obtained by melting and recrystallizing polycrystalline silicon is used.
Considering the electrical characteristics of the semiconductor thin film, it is preferable to use polycrystalline silicon as it is by melting and recrystallizing it and expanding the single crystal region, rather than using polycrystalline silicon as it is. However, in the semiconductor device having the above structure, when the manufacturing method of sequentially stacking the semiconductor thin films 2 on the silicon substrate on which the integrated circuit region 118 is formed as described above is adopted, the manufacturing process is In order to protect the function of the formed integrated circuit, it is necessary to avoid exposing the formed integrated circuit region to a temperature of 800 to 900 ° C. or higher. On the other hand, in order to melt and recrystallize the semiconductor thin film 2, in the case of silicon, the melting temperature is 1414 ° C. Therefore, it is necessary to expose the semiconductor thin film 2 to above this temperature, which is inconsistent with the above request. However, 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 Technical 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図における層
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。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 order to solve this, the semiconductor thin film 2 is irradiated with a laser beam or an electron beam, locally heated and melted and recrystallized to reduce the influence on the already formed integrated circuit region. There is an attempt to realize such a semiconductor device. For example, Figure 16 shows the IEDM Technical Digest.
(1981) is an example of a semiconductor device. In the figure, 101 is a p-type silicon substrate, 130 is an n-type diffusion region formed on 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. 15, and the silicon oxide film between the second polycrystalline silicon thin film 133, the first polycrystalline silicon thin film 132 and the silicon substrate 101. 131 corresponds to the interlayer insulating layer 120 in FIG. 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. In this example, first polycrystalline silicon layer 132 and two n-type diffusion regions 130 and p
The type silicon substrate 101 constitutes one circuit element which is a constituent element of the integrated circuit, and the first polycrystalline silicon layer 132 and the second polycrystalline silicon layer 133 immediately thereabove form another circuit element. And are electrically connected to each other to form an integrated circuit. Laser beam irradiation is used for melt recrystallization of the semiconductor thin film, that is, the second polycrystalline silicon layer 133. Thus, for example, by adopting laser beam irradiation, a semiconductor device having a complicated structure as shown in FIG. 15 cannot be obtained, but it can be said to be a prototype thereof. Similar semiconductor devices with simpler structures are gradually being realized. However, in such a manufacturing method, it is difficult to obtain a single crystal region over a wide area in the semiconductor thin film 2 obtained by recrystallization by laser beam irradiation, and therefore, a large-scale complex film is formed on the semiconductor thin film 2. It is impossible to form an integrated circuit. Further, it takes a long time to perform laser beam irradiation on a large area, and there is a problem that productivity is poor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

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。
Since the conventional semiconductor device and the manufacturing method thereof are configured as described above, it is difficult to suppress the mixing of impurities into the semiconductor thin film, it is difficult to realize an integrated structure, and it is difficult to increase the area. However, 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 problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof capable of solving all the above problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the 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。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor thin film is formed on a heat resistant substrate, a mother is formed on the semiconductor thin film, and then the heat resistant substrate is peeled 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 by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

〔作用〕[Action]

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.

また、この発明における半導体装置は、一旦耐熱性基板
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 configured by transferring the semiconductor thin film once formed on the heat resistant substrate to the base of the semiconductor device.

〔実施例〕〔Example〕

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。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. First
The drawings are schematic cross-sectional views for sequentially explaining the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in accordance with the manufacturing steps. In the figure, 1 is a heat resistant substrate, 2 is a semiconductor thin film, and 3 is a base of a semiconductor 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。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120
0℃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. For example, when the semiconductor thin film 2 is polycrystalline silicon, in order to form it by decomposing the semiconductor material gas, the heat resistant substrate 1 needs to be heated from 600 ° C. to about 120 ° C.
It must have heat resistance to a temperature of 0 ° C. If the semiconductor thin film 2 is amorphous silicon, 300 ° C
Any material can be used as long as it can withstand a certain temperature. In the former case, for example, quartz, carbon, silicon, ceramics, refractory metal or the like is used as the material of the heat-resistant substrate 1 that satisfies this requirement, and in the latter case, glass, metal such as stainless steel, heat-resistant resin or the like is used. be able to.

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3の半導体薄膜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。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。
A semiconductor thin film 2 is formed on the surface of the heat resistant substrate 1 by means such as decomposition of a semiconductor material gas (FIG. 1 (b)). If necessary, the semiconductor thin film 2 may be subjected to treatments necessary for applying it to a semiconductor device to be constructed, such as patterning, oxidation, impurity diffusion, annealing, recrystallization, epitaxial growth, and other thin film formation. Processing such as lamination formation and patterning thereof is performed. On the semiconductor thin film 2, the base 3 of the semiconductor device to be constructed using this is bonded (FIG. 1 (c)). For the bonding, the base 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 3. The contact portion of the base 3 with the semiconductor thin film 2 is
When the adhesiveness to the semiconductor thin film 2 is sufficient, direct bonding is possible. For example, when the bonding agent itself is used as the matrix 3, or in the step of forming the semiconductor thin film 2, a material having high adhesiveness to the matrix is placed on the surface or the surface of the semiconductor thin film 2 by the treatment applied to the semiconductor thin film 2. This is the case where the surface shape has a high adhesiveness with the base material, for example, when an integrated circuit is formed on the surface of the semiconductor thin film 2 to form irregularities. The surface of the semiconductor thin film 2 may be intentionally treated in order to improve the adhesion to the base material 3.
As the bonding agent, for example, an organic material such as a polyimide resin, low melting point glass, a silicon oxide film to which phosphorus or boron is added, 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、すなわちエッチング液
やエッ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。
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、エッチング液にHF、HNO3、CH3COOHの混合液等、エ
ッチングガスにはCIF3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。
After that, the heat resistant substrate 1 is peeled 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, a substance that dissolves the semiconductor thin film 2, that is, an etching solution or an etching gas is permeated into the heat-resistant substrate 1 so that the heat resistance of the semiconductor thin film is reduced. The heat-resistant substrate 1 can be separated from the semiconductor thin film 2 by partially melting the portion in contact with the heat-resistant substrate 1 and removing the bond between the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor thin film 2.
For example, when the semiconductor thin film 2 is made of polycrystalline silicon, an etching solution such as a mixed solution of HF, HNO 3 , and CH 3 COOH can be used, and an etching gas such as CIF 3 can be used. As a result, a semiconductor device having a structure in which the semiconductor thin film 2 is arranged on the base 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(第2(b)、第3図(b))、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。
FIGS. 2 and 3 show the second and third embodiments of the present invention in which the peeling layer 4 is provided in advance on the surface of the heat resistant substrate 1 before the semiconductor thin film 2 is formed. The peeling layer 4 is provided on at least a part of the surface of the heat resistant substrate 1 (FIG. 2 (a), FIG. 3 (a)). Forming the semiconductor thin film 2 on this (FIG. 2 (b), FIG. 3 (b)) and joining the mother body 3 thereto (FIG. 2 (c), FIG. 3 (c)) It is similar to that 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、すなわち剥離層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2に多孔質
のものを用いる。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。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, the heat resistant substrate 1 is connected to the semiconductor thin film 2
In the step of peeling from the heat-resistant substrate 1, the peeling layer 4 provided between the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor thin film 2 is chemically decomposed and removed by a solvent, and the heat-resistant substrate 1 is peeled from the semiconductor thin film 2. There is. When 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 release layer 4, the heat-resistant substrate 1 may be airtight.
When the semiconductor thin film 2 has a large area, a porous substrate is used as the heat resistant substrate 2. For example, when the semiconductor thin film 2 is made of polycrystalline silicon, the peeling layer 4 is a silicon oxide film,
Porous ceramics or the like can be used as the heat resistant substrate 1. For example, porous alumina is used as the porous ceramics. At this time, HF can be used as the solvent of the peeling layer 4. When a porous material is used for the heat-resistant substrate 1, a surface having sufficient flatness may not be obtained depending on the material, but by providing the release layer 4, the release layer 4 is provided.
By flattening the surface, a flat surface can be obtained. For example, when a silicon oxide film is used as the peeling layer 4, a flat surface can be obtained by using an oxide film to which phosphorus or boron is added and performing reflow.

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, the heat-resistant substrate 1 is replaced by the semiconductor thin film 2
In the step of peeling the heat-resistant substrate 1 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 to peel the heat-resistant substrate 1 from the semiconductor thin film 2. There is. As the peeling layer 4, for example, a layer formed by applying powder of silicon, silicon nitride, silicon oxide film, silicon carbide, boron nitride, or the like is used,
Since the bond between the semiconductor thin film 2 and the heat resistant substrate 1 is due to the weak bond between the particles of these powders, in this case,
By applying a mechanical stress for peeling the heat-resistant substrate 1 from the semiconductor thin film 2, the peeling layer 4 can be easily decomposed to 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, for example, a layer coated with 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、一旦形成した半導体薄膜2を帯域溶
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。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。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(第4図(c))、
キャップ層5を除去して、半導体薄膜2に母体3を結合
し、(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、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
りこれを移動することにより帯域溶融再結晶化を行う。
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 the case of zone melting and recrystallizing the once formed semiconductor thin film 2 in the step of forming the semiconductor thin film 2 on the heat resistant substrate 1. For example, a peeling layer 4 made of a silicon oxide film is provided on the surface of the heat resistant substrate 1 made of porous alumina or the like 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 covered with a cap layer 5 made of a silicon oxide film by the vapor phase method (FIG. 4 (b)). Further, a silicon nitride film may be provided on this. Next, the semiconductor thin film 2 is heated and melted, then fixed and recrystallized (FIG. 4 (c)),
The cap layer 5 is removed, the base 3 is bonded to the semiconductor thin film 2 (FIG. 4 (d)), HF is permeated into the heat resistant substrate 1,
The heat resistant substrate 1 is peeled off by dissolving the silicon oxide film of the peeling layer 4 (FIG. 4 (e)). For heating and melting the semiconductor thin film 2, an energy beam such as a laser or an electron beam may be used, or infrared irradiation or heating by a carbon heater or the like may be used. Zone melting and recrystallization is performed by linearly irradiating infrared rays, or by forming a band-shaped melted portion in the semiconductor thin film 2 with a linear carbon heater or the like and moving the melted portion.
Further, in the above example, the case where both the peeling layer 4 and the cap layer 5 are made of the silicon oxide film is shown, but when HF is used for removing the cap layer 5, the peeling layer 4 is not simultaneously removed at this time. As described above, the surface is covered with a protective material so that HF does not penetrate into the heat resistant substrate 1.

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、(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。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。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は母体3を接合し(第5図
(d))、剥離層4を分解して耐熱性基板1を分離し
(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 invention, which shows an embodiment similar to the fourth embodiment of FIG.
In the step of forming the semiconductor thin film 2, the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor crystal 6 are arranged adjacent to each other so that their surfaces are flush with each other (FIG. 5 (a)), and the heat-resistant substrate 1 and the semiconductor crystal 6 are formed. The semiconductor thin film 2 is formed on both of them (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 a silicon single crystal. Next, when performing zone melting recrystallization on the semiconductor thin film 2,
First, the semiconductor thin film 2 on the semiconductor crystal 6 is heated and melted, the heated portion is moved, the semiconductor thin film 2 on the heat resistant substrate 1 is sequentially melted from the end, and the portion above the semiconductor crystal 6 is moved by moving the melting portion. To the upper portion of the heat resistant substrate 1 are solidified in order. By 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 The semiconductor thin film 2 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 tries to solidify in the same crystal orientation. As a result, most of the recrystallized semiconductor thin film 2 is solidified in the same crystal orientation as the semiconductor crystal 6, and the semiconductor thin film 2 having a single crystal region over a wide area is obtained. Further, the advantage of performing the zone melting recrystallization is that when the semiconductor thin film 2 contains impurities, the impurities having a small segregation coefficient are swept away by the movement of the melted portion and purified at the same time as the recrystallization. Is the point where In the subsequent steps, as in the case shown in FIG. 4, the semiconductor thin film 2 is joined to the base 3 (FIG. 5 (d)), the peeling layer 4 is decomposed to separate the heat resistant substrate 1 (FIG. 5). (E)) 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型多結晶シリコン薄膜をその上に形成し
(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
(e))した後、キャップ層5を除去し(第6図
(f))、半導体薄膜2表面にp+拡散層7および酸化膜
8を形成する(第6図(g))。次に、酸化膜8をパタ
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(第6図(i))、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、(第6図(k))、
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11を設け、p−n接合を形成して、さらに、
表面に格子電極12を設ける(第6図(l))、こうして
得られる半導体装置に、第6図(l)の矢印13に示す方
向から光が照射されると、光の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、一方は格子電極12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10は、入射した光が半導体
薄膜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とキャップ層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 the sixth embodiment of the present invention when the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above is applied to an actual semiconductor device according to the manufacturing process. It is a figure. Heat resistant substrate 1 (Fig. 6 (a))
A peeling layer 4 is provided on the upper surface (FIG. 6 (b)), a p-type polycrystalline silicon thin film, for example, is formed thereon as the semiconductor thin film 2 (FIG. 6 (c)), and this is covered with a cap layer 5. (FIG. 6 (d)). After the zone-melting recrystallization of the semiconductor thin film 2 (FIG. 6 (e)), the cap layer 5 is removed (FIG. 6 (f)), and the p + diffusion layer 7 and the oxide film 8 are formed on the surface of the semiconductor thin film 2. It is formed (FIG. 6 (g)). Next, the oxide film 8 is patterned to provide an opening 9 in a part thereof (FIG. 6 (h)),
A metal layer 10 is formed thereon by sputtering of aluminum, silver or the like, vacuum vapor deposition or the like (FIG. 6 (i)), and the mother body 3 is bonded thereon (FIG. 6 (j)). Then, the release layer 4
Is disassembled to separate the heat resistant substrate 1 (FIG. 6 (k)),
A junction layer 11 is provided on the surface of the semiconductor thin film 2 by n + diffusion or an n-type microcrystalline film, and a pn junction is formed.
A lattice electrode 12 is provided on the surface (Fig. 6 (l)), and when the semiconductor device thus obtained is irradiated with light from the direction shown by arrow 13 in Fig. 6 (l), the light is absorbed inside the semiconductor device. Then, an electromotive force is generated in the film thickness direction of the semiconductor thin film 2 by the pn junction provided in the semiconductor device, and an electric current can be taken out. The current is taken out from the grid electrode 12 on the one hand and from the metal layer 10 on the other hand through the opening 9 provided in the oxide film 8. Further, the metal layer 10 has a function of reflecting the incident light and making it incident on the semiconductor thin film 2 again when the incident light is not sufficiently absorbed by passing through the semiconductor thin film 2 only once. According to this method, since the semiconductor thin film 2 is melted and recrystallized while the entire surface is covered with the peeling layer 4 and the cap layer 5, contamination by impurities when heated and melted can be prevented. it 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(f)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11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(第7図(h)、その後剥離層4を分解して耐
熱性基板1を分離し(第7図(i))、金属層10を設け
て裏面電極とする(第7図(j))。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 of the manufacturing steps thereof, and the steps of FIGS. 7 (a) to 7 (f) are shown. Is similar to FIGS. 6 (a) to 6 (f). In FIG. 7, the bonding layer 11 is first formed on the surface of the semiconductor thin film 2 to provide the grid electrode 12 (FIG. 7 (g)), and the transparent base 3
(FIG. 7 (h), then the peeling layer 4 is decomposed to separate the heat-resistant substrate 1 (FIG. 7 (i)), and the metal layer 10 is provided to form the back electrode (FIG. 7 ( j)). In this case, the light is emitted from the side of the translucent base 3 as shown by the 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
導体薄膜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(a)〜第8図(f)の工程は
第6図(a)〜第6図(f)と同様である。第8図
(g)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(i))した後、母体3を接合し(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、パターニングを行う
(第8図(l))。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(m))。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。
Although the semiconductor device in which the semiconductor thin film 2 is used without patterning has been shown in the above-described embodiments, the semiconductor thin film 2 may be divided into regions of an appropriate size to be used, and FIG. The eighth embodiment of the present invention thus configured is shown. The steps of FIGS. 8 (a) to 8 (f) are the same as those of FIGS. 6 (a) to 6 (f). In FIG. 8 (g), a p + diffusion layer 7 is formed on the semiconductor thin film 2,
Similar to FIG. 6, the oxide film 8 may be provided, but for simplicity, the figure shows the case where the oxide film 8 is not provided. A metal layer 10 is provided on this (FIG. 8 (h)), this is patterned (FIG. 8 (i)), then the mother body 3 is bonded (FIG. 8 (j)), and the peeling film 4 is decomposed. Then, the heat resistant substrate 1 is separated (FIG. 8 (k)). Further, the semiconductor thin film 2 is divided in conformity with the pattern of the metal layer 10 and patterned (FIG. 8 (l)). At this time, for example, as shown in the figure, a part of the metal layer 10 is exposed in a gap formed by dividing the semiconductor thin film 2. After that, pn is formed on the semiconductor thin film 2.
A bonding layer (not shown) is formed, and the grid electrode 12 is formed so that a part thereof contacts the metal layer 10 exposed in the gap of the semiconductor thin film 2 (FIG. 8 (m)). Accordingly, when the semiconductor device is a semiconductor element for generating power by irradiation of light as shown in FIG. 6 and FIG. 7, for example, a power generation region by a plurality of semiconductor thin films 2 on one base body 3. And a semiconductor device having a structure in which they are connected in series is obtained.

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、さらに第二の半導体薄膜に
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。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
等の半導体薄膜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))。
この第二の半導体薄膜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(第9図(c))、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-described embodiment, the case where the grid electrode 12 is used to electrically connect the divided semiconductor thin films 2 has been described, but a transparent conductive film or the like may be used, for example. Further, a power generation element formed by the second semiconductor thin film may be further laminated in the power generation region formed by the semiconductor thin film 2. For example, in the ninth embodiment shown in FIG. The machining process is shown step by step. The semiconductor thin film 2 made of, for example, polycrystalline silicon or the like, on which the pn junction layer (not shown) is divided, is covered with a power generation element made of a second semiconductor thin film 14, for example, amorphous silicon (9th embodiment). Figure (a)).
Part of the second semiconductor thin film 14 is melted and removed by, for example, a laser beam (FIG. 9 (b)), and then covered with a transparent conductive film 15 (FIG. 9 (c)). Further, the second semiconductor thin film 14 and a part of the transparent conductive film 15 are simultaneously cut and removed by a laser 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10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、(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14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 in FIG. 10, after the second semiconductor thin film 14 and the transparent conductive film 15 are formed on the entire surface (FIG. 10 (a)), the second semiconductor thin film 14 and the transparent conductive film 15 are formed by a laser beam or the like. The transparent conductive film 15 is removed by cutting and removing (FIG. 10 (b)), and then filling one cut portion with, for example, a conductive paste.
And the metal film 10 are electrically connected (FIG. 10 (c)). As a result, a semiconductor device having a structure in which a power generating element having a laminated structure of the semiconductor thin film 2 and the second semiconductor thin film 14 is provided in a plurality of regions on the same base 3 and these are connected in series is obtained.

第11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11、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11図(a)〜第11図(f)
および第12図(a)〜第12図(f)の工程は第6図
(a)〜第6図(f)と同様である。第11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11図(g))。剥離層4を分解して耐熱性基
板1を分離(第11図(h))した後、半導体薄膜2上に
処理を施して集積回路領域18を形成する(第11図
(i))。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。
FIG. 11 and FIG. 12 describe, in order, the eleventh and twelfth embodiments of the present invention when the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to another semiconductor device, in accordance with the manufacturing steps thereof. FIG. The embodiments shown here relate to a semiconductor integrated circuit using a semiconductor thin film, and more particularly to a semiconductor device having a structure in which semiconductor thin films forming the integrated circuit are laminated in multiple layers. 11 (a) to 11 (f)
The steps of FIGS. 12 (a) to 12 (f) are similar to those of FIGS. 6 (a) to 6 (f). As shown in FIG. 11, for example, a base 3 is formed on a semiconductor thin film 2 formed on a heat-resistant substrate 1 via a release layer 4, and an electrically insulating bonding agent such as polyimide resin or low-melting glass is used. Bonding is performed using 17 (Fig. 11 (g)). After the release layer 4 is decomposed to separate the heat resistant substrate 1 (FIG. 11 (h)), the semiconductor thin film 2 is processed to form the integrated circuit region 18 (FIG. 11 (i)). Any material can be used as the base material 3 and the bonding agent 17 as long as it can withstand the process for forming the integrated circuit region 18. For example, if a semiconductor substrate on which an integrated circuit is already formed is used as the base material 3, the integrated circuit can be sandwiched between insulators. A semiconductor device having a laminated structure can be obtained. If the semiconductor device according to this embodiment is used as the base 3 and the semiconductor thin films 2 are repeatedly stacked, a semiconductor device having a structure in which semiconductor thin films provided with integrated circuits are stacked 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(第12図(g))、その後に母体3
を接合し(第12図(h))、耐熱性基板1を分離する
(第12図(i))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。
Further, as shown in FIG. 12, an integrated circuit region 18 is formed on the surface of the heat-resistant substrate 1 before separating the semiconductor thin film 2 therefrom (FIG. 12 (g)), and then the base 3 is formed.
May be joined (FIG. 12 (h)) and the heat resistant substrate 1 may be separated (FIG. 12 (i)). In this case, the mother body 3 and the bonding agent 17 do not have to withstand the process for forming the integrated circuit, so that the mother body 3 may be any one as long as it can mechanically support the semiconductor thin film 2, and its material can be selected. Greater freedom.

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 of the present invention, the melting and recrystallization of the semiconductor thin film 2 is performed on the heat resistant substrate 1. Therefore, the temperature rise during recrystallization causes the already formed integrated circuit to be formed. It is possible to configure a semiconductor integrated circuit having a multi-layer structure without affecting the operation of. Further, since heating by an infrared heater or a carbon heater can be used as a means for melting and recrystallizing the semiconductor thin film 2, a large area of the semiconductor thin film 2 can be processed at one time, and productivity is improved. .

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11図の場合は第11図(i)で集積回路を形成する前
に、第12図の場合は第12図(g)で集積回路を形成する
前に、半導体薄膜2をエッチングあるいは研磨して厚さ
を薄くしてもよい。
Further, when a semiconductor device having a structure in which the semiconductor thin films 2 on which integrated circuits are formed is stacked in this way, the thickness of the semiconductor thin films 2 is as thin as possible within the range that does not hinder the operation as an integrated circuit. For example, in the case of FIG. 11, before forming the integrated circuit in FIG. 11 (i), in the case of FIG. 12, before forming the integrated circuit in FIG. 2 may be etched or polished to reduce the 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, the case where the polycrystalline silicon thin film is mainly used as the semiconductor thin film 2 and the silicon oxide film is mainly used as the peeling layer 4 has been described, but the material of each part is not limited to these. is not.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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, the semiconductor thin film is formed on the heat resistant substrate, the mother body is formed on the semiconductor thin film, and then the heat resistant substrate is separated from the semiconductor thin film. Since it is configured as described above, it is possible to prevent impurities from being mixed into the semiconductor thin film, which makes it possible to increase the area and improve the productivity. There is an effect that an electrically connected integrated structure can be realized, a degree of freedom in selecting a material of the base body is large, and a semiconductor device in which many functions are integrated can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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 cross-sectional view for sequentially explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in accordance with the manufacturing steps thereof, and FIGS. 2 to 5 are second to third embodiments of the present invention. 6 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention in accordance with the manufacturing steps.
FIGS. 7A to 12 are schematic cross-sectional views for sequentially explaining a sixth embodiment in which the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to an actual semiconductor device according to the manufacturing process. FIGS. 13A to 13C are schematic cross-sectional views for sequentially explaining the seventh to twelfth embodiments when the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to another actual semiconductor device and the manufacturing steps thereof, and FIG. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device according to the manufacturing process, and FIGS. 14 to 16 are schematic cross-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. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体薄膜の帯域溶融再結晶化に必要な温
度において、前記半導体薄膜を保持するに必要な機械的
強度を有する耐熱性基板上に、前記半導体薄膜を設けて
帯域溶融再結晶化することにより、前記耐熱性基板上に
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. A zone melting recrystallization by providing the semiconductor thin film on a heat-resistant substrate having a mechanical strength necessary for holding the semiconductor thin film at a temperature required for zone melting recrystallization of the semiconductor thin film. By including, a step of forming the semiconductor thin film on the heat-resistant substrate, a step of bonding a mother body on the semiconductor thin film, and a step of peeling the heat-resistant substrate from the semiconductor thin film, Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】前記耐熱性基板上に前記半導体薄膜を形成
する前に、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. A step of coating at least a part of the surface of the heat-resistant substrate with a release layer in advance and peeling the heat-resistant substrate from the semiconductor thin film before forming the semiconductor thin film on the heat-resistant substrate. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat-resistant substrate and the semiconductor thin film are separated by decomposing the peeling layer in.
【請求項3】前記耐熱性基板が多孔質材料から構成さ
れ、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、前記半導体薄膜あるいは前記剥離層を分解す
る物質を、前記耐熱性基板内に浸透させることにより、
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項または第2項に記載の半導
体装置の製造方法。
3. The heat resistant substrate is made of a porous material, and in the step of peeling the heat resistant substrate from the semiconductor thin film, a substance that decomposes the semiconductor thin film or the peeling layer is placed in the heat resistant substrate. By permeating,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat-resistant substrate and the semiconductor thin film are separated from each other.
【請求項4】半導体薄膜を形成するに必要な温度におい
て、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. It is necessary to hold the semiconductor thin film on the semiconductor thin film formed on a heat-resistant substrate having a mechanical strength necessary to hold the semiconductor thin film at a temperature necessary to form the semiconductor thin film. A semiconductor device comprising the semiconductor thin film and the matrix by joining a matrix having excellent mechanical strength and peeling the heat resistant substrate from the semiconductor thin film.
【請求項5】特許請求の範囲第4項記載の母体上に半導
体薄膜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 according to claim 4 is used as a second base, and a second semiconductor thin film is formed on the second base through an insulator. A semiconductor device characterized by the above.
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