JPH06103732B2

JPH06103732B2 - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JPH06103732B2
Application number: JP14215690A
Authority: JP
Inventors: 幹雄出口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH0434961A

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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））。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

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。

〔作用〕

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。

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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））。

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。

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。

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。

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））。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。