JPH10270728A - Method of manufacturing thin film semiconductor and semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing thin film semiconductor and semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH10270728A JPH10270728A JP9071885A JP7188597A JPH10270728A JP H10270728 A JPH10270728 A JP H10270728A JP 9071885 A JP9071885 A JP 9071885A JP 7188597 A JP7188597 A JP 7188597A JP H10270728 A JPH10270728 A JP H10270728A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- thin film
- layer
- semiconductor substrate
- porous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/139—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass using temporary substrates
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶性にすぐれた薄膜半導体を量産的に、低
コストをもって作製することができ、変換効率にすぐれ
た太陽電池、あるいは特性にすぐれた集積回路等の半導
体装置を、低コストをもって製造することのできるよう
にする。
【解決手段】 半導体基体に、多段階の陽極化成によっ
て内部に強度が低下された層を有する多孔質半導体層を
形成する工程と、その多孔質層の表面に半導体薄膜を成
長させる工程とを経て後、半導体基体裏面を第1の吸着
力をもって真空吸着し、上記半導体薄膜を上記多孔質半
導体層の上記強度が低下された層において半導体基体か
ら分離して、目的とする薄膜半導体を得る。
(57) [Problem] To provide a semiconductor device such as a solar cell having excellent conversion efficiency or an integrated circuit having excellent characteristics, which can be manufactured at a low cost in mass production of a thin film semiconductor having excellent crystallinity. , So that it can be manufactured at low cost. SOLUTION: Through a step of forming a porous semiconductor layer having a layer whose strength is reduced inside by multi-step anodization on a semiconductor substrate, and a step of growing a semiconductor thin film on the surface of the porous layer Thereafter, the back surface of the semiconductor substrate is vacuum-sucked with the first suction force, and the semiconductor thin film is separated from the semiconductor substrate in the layer of the porous semiconductor layer having the reduced strength, thereby obtaining a target thin-film semiconductor.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜半導体および
半導体装置の製造方法、例えば太陽電池、半導体集積回
路等の各種半導体装置を得るための薄膜半導体、あるい
はこれら半導体装置の製造方法に関わる。The present invention relates to a method for manufacturing a thin film semiconductor and a semiconductor device, for example, a thin film semiconductor for obtaining various semiconductor devices such as a solar cell and a semiconductor integrated circuit, and a method for manufacturing these semiconductor devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】すぐれた特性の太陽電池や、半導体集積
回路を構成することのできる薄膜半導体としては結晶性
にすぐれた薄膜半導体を形成することが望まれる。2. Description of the Related Art As a thin film semiconductor capable of forming a solar cell or a semiconductor integrated circuit having excellent characteristics, it is desired to form a thin film semiconductor having excellent crystallinity.
【0003】従来の太陽電池例えば薄型多結晶Si太陽
電池を得る方法としては、プラズマなどを用いた金属級
Siからの精製技術によりSiを高純度化し、キャスト
法でインゴットを作製し、マルチワイヤー等の高速スラ
イス技術によってウエハーすなわち薄型多結晶Siを得
て、これに太陽電池を形成する方法の提案がなされてい
る。ところが、このような金属級Siからのボロンやリ
ンの除去処理や、キャスト法による良質な結晶のインゴ
ットの作製とウエハーの大面積化、マルチワイヤー等の
高速スライス技術は、極めて高度な技術を要することか
ら、未だ充分に安価で良質な薄型多結晶Siを製造する
ことができていない。また、このようにして作製する薄
型多結晶Siの厚さは、約200μm程度であって薄膜
構成によるものではない。[0003] As a method for obtaining a conventional solar cell, for example, a thin polycrystalline Si solar cell, Si is highly purified by a purification technique from metal-grade Si using plasma or the like, an ingot is manufactured by a casting method, and a multi-wire or the like is manufactured. There has been proposed a method of obtaining a wafer, that is, thin polycrystalline Si by the high-speed slicing technique described above, and forming a solar cell thereon. However, such high-speed slicing techniques as removal of boron and phosphorus from metal-grade Si, production of high-quality crystal ingots by a casting method and enlargement of wafers, and high-speed slicing techniques such as multi-wire require high technology. Therefore, it has not been possible to produce sufficiently low-cost and high-quality thin polycrystalline Si. Further, the thickness of the thin polycrystalline Si thus manufactured is about 200 μm, and does not depend on the thin film configuration.
【0004】一方、CVD(化学的気相成長)法により
樹脂基体面にアモルファスSiによる薄膜半導体を成膜
することの提案もなされているが、このアモルファス薄
膜半導体によって太陽電池等を構成する場合、その光−
電気変換効率が、多結晶Siや、単結晶Siに比し低い
という問題がある。On the other hand, it has been proposed to form a thin film semiconductor made of amorphous Si on a resin substrate surface by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. However, when a solar cell or the like is formed from this amorphous thin film semiconductor, The light-
There is a problem that the electric conversion efficiency is lower than that of polycrystalline Si or single crystal Si.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明においては、結
晶性にすぐれた薄膜半導体を量産的に、低コストをもっ
て作製することができ、変換効率にすぐれた太陽電池、
あるいは特性にすぐれた集積回路等の半導体装置を、低
コストをもって製造することのできる薄膜半導体および
半導体装置の製造方法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a thin-film semiconductor having excellent crystallinity can be mass-produced at low cost, and a solar cell having excellent conversion efficiency can be obtained.
Another object of the present invention is to provide a thin film semiconductor and a method for manufacturing a semiconductor device, which can manufacture a semiconductor device such as an integrated circuit having excellent characteristics at low cost.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜半導体
の製造方法においては、半導体基体に、多段階の陽極化
成によって内部もしくは半導体基体との界面に強度が低
下された層を有する多孔質半導体層を形成する工程と、
その多孔質層の表面に半導体薄膜を成長させる工程とを
経て後、半導体基体裏面を第1の吸着力をもって真空吸
着し、上記半導体薄膜を上記多孔質半導体層の上記強度
が低下された層において半導体基体から分離して、目的
とする薄膜半導体を得る。In a method for manufacturing a thin film semiconductor according to the present invention, a porous semiconductor layer having a layer whose strength has been reduced inside or at an interface with the semiconductor substrate by multi-step anodization is provided on the semiconductor substrate. Forming a;
After the step of growing a semiconductor thin film on the surface of the porous layer, the back surface of the semiconductor substrate is vacuum-sucked with a first suction force, and the semiconductor thin film is removed from the porous semiconductor layer in the layer having the reduced strength. Separated from the semiconductor substrate, a desired thin film semiconductor is obtained.
【0007】また、本発明による半導体装置の製造方法
においては、半導体基体に、多段階の陽極化成によって
内部もしくは半導体基体との界面に強度が低下された層
を有する多孔質半導体層を形成する工程と、その多孔質
層の表面に半導体薄膜を成長させる工程と、この半導体
薄膜に半導体素子を形成する工程とを経て後、もしくは
この半導体素子の形成前に、上記半導体基体裏面を第1
の吸着力をもって真空吸着し、上記半導体薄膜を上記多
孔質半導体層の上記強度が低下された層において半導体
基体から分離して半導体装置を製造する。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a porous semiconductor layer having a layer whose strength has been reduced inside or at an interface with the semiconductor substrate by multi-step anodization on the semiconductor substrate. After a step of growing a semiconductor thin film on the surface of the porous layer and a step of forming a semiconductor element on the semiconductor thin film, or before forming the semiconductor element,
Then, the semiconductor thin film is separated from the semiconductor substrate in the layer of the porous semiconductor layer having the reduced strength by the vacuum suction with the suction force of the above, thereby manufacturing a semiconductor device.
【0008】上述したように、本発明製造方法おいて
は、半導体基体表面自体を陽極化成によって変化させて
多孔質層を形成し、これの上に半導体薄膜を成長するも
のであるが、この半導体薄膜は、エピタキシャル成長に
よって結晶性にすぐれた半導体薄膜として、また必要充
分に小なる厚さに成膜できることから、この半導体薄膜
を、多孔質層において、あるいは多孔質層の界面におい
て破断することによって半導体基体から剥離して得た目
的とする薄膜半導体あるいは半導体装置は、すぐれた特
性を有し、かつ任意の充分薄い厚さに形成できる。As described above, in the manufacturing method of the present invention, the surface of the semiconductor substrate itself is changed by anodization to form a porous layer, on which a semiconductor thin film is grown. Since the thin film can be formed as a semiconductor thin film having excellent crystallinity by epitaxial growth, and can be formed to a necessary and sufficiently small thickness, the semiconductor thin film is broken at a porous layer or at an interface between the porous layers to form a semiconductor film. The target thin-film semiconductor or semiconductor device obtained by peeling from the base has excellent characteristics and can be formed in any sufficiently thin thickness.
【0009】また、本発明方法によれば、真空吸着によ
って、すなわちその分離のための剥離力を、広面積に渡
って、例えば全面的に保持することができるので、半導
体薄膜と半導体基体との剥離(分離)において、この剥
離のための外力を、広面積例えば全面的に与えることが
できることから、例えば機械的クランプ機構等の機械的
挟持等によるクランプによって引き剥がす場合等に比
し、あるいは接着剤によって他の基板に接着して引き剥
がす場合に比し、破損ないしは汚損を回避できる。ま
た、この半導体薄膜の、半導体基体からの分離強度すな
わち分離に要する強度は、多孔質層の多孔率を選定する
ことによって高い自由度をもって選定できるので、上述
した真空吸着による保持によってその半導体薄膜の分離
を行うに最適な分離強度に選定できるものである。した
がって、この分離を良好に行うことができて、この分離
に伴う破損事故を回避でき、破損に伴う歩留りの低下を
回避できるものである。Further, according to the method of the present invention, the peeling force for the separation can be held over a wide area, for example, over the entire surface by vacuum suction, so that the semiconductor thin film and the semiconductor substrate can be held together. In peeling (separation), an external force for this peeling can be applied over a wide area, for example, over the entire surface. Breakage or fouling can be avoided as compared with the case where the adhesive is peeled off by bonding to another substrate with an agent. The separation strength of the semiconductor thin film from the semiconductor substrate, that is, the strength required for separation, can be selected with a high degree of freedom by selecting the porosity of the porous layer. It is possible to select the optimum separation strength for the separation. Therefore, this separation can be performed satisfactorily, a breakage accident caused by this separation can be avoided, and a decrease in yield due to breakage can be avoided.
【0010】また、上述の本発明方法によれば、半導体
薄膜を分離して後に残された半導体基体に対して再び多
孔質層の形成、および半導体薄膜の形成を行って、繰り
返し薄膜半導体もしくは半導体装置の製造を行うことが
できるので、廉価に目的とする薄膜半導体もしくは半導
体装置の製造を行うことができる。According to the above-described method of the present invention, the semiconductor thin film is separated and the porous layer and the semiconductor thin film are formed again on the remaining semiconductor substrate, and the thin film semiconductor or the semiconductor is repeatedly formed. Since the device can be manufactured, the target thin film semiconductor or semiconductor device can be manufactured at low cost.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
本発明においては、半導体基体表面を陽極化成によって
変化させて、互いに多孔率(ポロシティ)が異なる2層
以上の層からなる多孔質層を形成する。そして、この多
孔質層の表面に半導体薄膜を例えばエピタキシャル成長
によって形成する。その後この半導体薄膜を多孔質層を
介して、半導体基体から剥離して目的とする薄膜半導体
を製造する。Embodiments of the present invention will be described.
In the present invention, the surface of the semiconductor substrate is changed by anodization to form a porous layer composed of two or more layers having different porosity from each other. Then, a semiconductor thin film is formed on the surface of the porous layer by, for example, epitaxial growth. Thereafter, the semiconductor thin film is peeled off from the semiconductor substrate via the porous layer to produce a target thin film semiconductor.
【0012】この半導体基体表面に対する陽極化成は、
例えば1958年にD.R.Turnerが示した例を挙げると、
弗酸水溶液中に、Siウエハーを陽極とし、その対電極
としてPtを配置してそれらの電極間に電圧を印加する
ことにより、Siウエハーの表面から多孔質化が生じる
ことの技術を適用できるものであり、このようにして陽
極化成されたSiを、多孔質(ポーラス)Siという。
そして、Si以外の半導体、例えばSiGe,GaA
s,GaP基板についても陽極化成によって多孔質層を
形成できることが見出された。本明細書においては、こ
れら半導体に対して陽極化成によって形成した層を多孔
質半導体層という。Anodization on the surface of the semiconductor substrate is as follows:
For example, in the case of Drurner in 1958,
A technique in which a Si wafer is used as an anode in a hydrofluoric acid aqueous solution, Pt is arranged as a counter electrode thereof, and a voltage is applied between the electrodes to apply a technique of causing the surface of the Si wafer to become porous. The Si thus anodized is referred to as porous (porous) Si.
Then, semiconductors other than Si, for example, SiGe, GaAs
It has been found that a porous layer can also be formed on an s, GaP substrate by anodization. In this specification, a layer formed by anodizing these semiconductors is called a porous semiconductor layer.
【0013】本発明においては、半導体基体に、多段階
の陽極化成によって内部もしくは半導体基体との界面に
強度が低下された層を有する多孔質半導体層を形成し、
その表面に半導体薄膜を成長させる。そして、半導体基
体の裏面を第1の吸着力をもって真空吸着して半導体薄
膜を上記多孔質半導体層の上記強度が低下された層にお
いて半導体基体から分離して、分離された半導体薄膜よ
りなる薄膜半導体を形成する。In the present invention, a porous semiconductor layer having a layer whose strength is reduced inside or at the interface with the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate by multi-step anodization,
A semiconductor thin film is grown on the surface. The back surface of the semiconductor substrate is vacuum-sucked with the first suction force to separate the semiconductor thin film from the semiconductor substrate in the layer of the porous semiconductor layer having the reduced strength, and the thin film semiconductor made of the separated semiconductor thin film To form
【0014】この場合、一般に真空吸着は、1kg/c
m2 程度であることから、この半導体薄膜の多孔質層に
おける分離強度すなわち分離に必要な強度は、1kg/
cm2 以下に選定して置くことができる。In this case, generally, the vacuum adsorption is 1 kg / c
m 2 , the separation strength in the porous layer of the semiconductor thin film, that is, the strength required for separation, is 1 kg /
cm 2 or less.
【0015】あるいは、本発明においては、上記半導体
薄膜の上記半導体基体からの分離工程において、半導体
基体裏面を上述の第1の吸着力をもって真空吸着し、こ
れとは反対側の半導体薄膜側を第2の吸着力をもって真
空吸着して半導体薄膜を多孔質半導体層の上記強度が低
下された層において半導体基体から分離して、分離され
た半導体薄膜よりなる薄膜半導体を形成する。Alternatively, in the present invention, in the step of separating the semiconductor thin film from the semiconductor substrate, the back surface of the semiconductor substrate is vacuum-adsorbed with the above-mentioned first attraction force, and the semiconductor thin film side on the opposite side is vacuum-adsorbed. The semiconductor thin film is separated from the semiconductor substrate in the layer of the porous semiconductor layer having the reduced strength by vacuum suction with the suction force of 2, to form a thin film semiconductor composed of the separated semiconductor thin film.
【0016】このように、両側に第1および第2の真空
吸着による保持を行ってその分離を行う場合、上記半導
体薄膜の多孔質半導体層における分離強度は、第1およ
び第2の吸着力の和、すなわち上述したように、一般に
真空吸着は、1kg/cm2程度であることから、その
分離強度は2kg/cm2 以下に選定して置くことがで
きる。As described above, when the separation is performed by holding the first and second vacuum suctions on both sides, the separation strength of the semiconductor thin film in the porous semiconductor layer is equal to the first and second suction forces. The sum, that is, as described above, the vacuum adsorption is generally about 1 kg / cm 2, so that the separation strength can be selected and set to 2 kg / cm 2 or less.
【0017】しかしながら、例えば半導体装置を製造す
る場合において、例えば半導体薄膜に、半導体素子を形
成する工程とか、各種材料の成膜を行う工程等において
その多孔質層が形成された半導体基体を真空、すなわち
負圧とされた空間に配置される工程を伴うことがある。
この場合、その空間は、通常、1kg/cm2 程度の負
圧が与えられることによって、上述した分離強度を、1
kg/cm2 以下とする場合、その製造工程中におい
て、半導体薄膜が分離がなされてしまうおそれが生じ
る。そこで、本発明において、このような工程を伴う場
合においては、上述の分離強度を、1kg/cm2 以上
に選定し、かつ上述の第1および第2の吸着によって分
離可能の2kg/cm2 以下に選定する。However, for example, in the case of manufacturing a semiconductor device, for example, in a step of forming a semiconductor element on a semiconductor thin film, or in a step of forming various materials, a semiconductor substrate on which the porous layer is formed is subjected to vacuum, That is, there may be a step of arranging in a negative pressure space.
In this case, the space is usually applied with a negative pressure of about 1 kg / cm 2, so that the above-mentioned separation strength is reduced to 1 kg / cm 2.
If the weight is not more than kg / cm 2 , the semiconductor thin film may be separated during the manufacturing process. Therefore, in the present invention, when such a step is involved, the above-mentioned separation strength is selected to be 1 kg / cm 2 or more, and 2 kg / cm 2 or less which can be separated by the first and second adsorptions. To be selected.
【0018】また、上述した半導体薄膜の各分離強度、
すなわち多孔質層の所定部における破壊強度は、半導体
薄膜の分離を行う時点での分離強度であり、多孔質層の
生成後において、半導体薄膜の成膜工程、そのほかの工
程での加熱過程等によって、その強度が変化する場合い
おいては、予めこの変化を勘案した分離強度を多孔質層
の生成条件の選定によってなされる。Further, each of the above-mentioned separation strengths of the semiconductor thin film,
That is, the breaking strength at a predetermined portion of the porous layer is the separation strength at the time of separation of the semiconductor thin film, and after the formation of the porous layer, due to the semiconductor thin film forming process, the heating process in other processes, and the like. If the strength changes, the separation strength considering the change is determined in advance by selecting the conditions for forming the porous layer.
【0019】上述した半導体基体表面の多孔質化の陽極
化成は、公知の方法、例えば伊藤らによる表面技術Vo
l.46,No.5,pp.8〜13,1995〔多孔
質Siの陽極化成〕に示された方法によることができ
る。すなわち、例えば図1にその概略構成図を示す2重
セル法で行うことができる。この方法は、第1および第
2の槽1Aおよび1Bを有する2槽構造の電解溶液槽1
が用いられる。そして、両槽1Aおよび1B間に多孔質
層を形成すべき半導体基体11を配置し、両槽1Aおよ
び1B内に、直流電源2が接続された対の白金電極3A
および3Bの各一方が配置される。電解溶液槽1の第1
および第2の槽1Aおよび1B内には、それぞれ例えば
フッ化水素HFとエタノールC2 H5 OHとを含有する
電解溶液4、あるいはフッ化水素HFとメタノールCH
3 OHとを含有する電解溶液4が収容され、第1および
第2の槽1Aおよび1Bにおいて電解溶液4に半導体基
体11の両面が接触するように配置され、かつ両電極3
Aおよび3Bが電解溶液4に浸漬配置される。そして、
半導体基体11の多孔質層を形成すべき表面側の槽1A
内の電解溶液4に浸漬されている電極3A側を負極側と
して、直流電源2が接続されて両電極3Aおよび3B間
に通電がなされる。このようにすると、半導体基体11
側を陽極側、電極3Aを陰極側とする給電がなされ、こ
れにより、半導体基体11の電極3A側に対向する表面
が侵蝕されて多孔質化する。The above-described anodization for making the surface of the semiconductor substrate porous is performed by a known method, for example, the surface technology Vo by Ito et al.
l. 46, no. 5, pp. 8-13, 1995 [Anodic formation of porous Si]. That is, for example, it can be performed by a double cell method whose schematic configuration diagram is shown in FIG. This method comprises a two-cell electrolytic solution tank 1 having first and second tanks 1A and 1B.
Is used. Then, a semiconductor substrate 11 on which a porous layer is to be formed is arranged between the two tanks 1A and 1B, and a pair of platinum electrodes 3A to which a DC power supply 2 is connected is provided in both tanks 1A and 1B.
And 3B are arranged. First of electrolytic solution tank 1
In the second tanks 1A and 1B, an electrolytic solution 4 containing, for example, hydrogen fluoride HF and ethanol C 2 H 5 OH, or hydrogen fluoride HF and methanol CH
An electrolytic solution 4 containing 3 OH is accommodated, arranged in the first and second tanks 1A and 1B so that both surfaces of the semiconductor substrate 11 are in contact with the electrolytic solution 4 and both electrodes 3
A and 3B are immersed in the electrolytic solution 4. And
A tank 1A on the front side of the semiconductor substrate 11 on which a porous layer is to be formed.
With the electrode 3A side immersed in the electrolytic solution 4 inside as the negative electrode side, the DC power supply 2 is connected and electricity is supplied between the electrodes 3A and 3B. Thus, the semiconductor substrate 11
Power is supplied with the side facing the anode and the electrode 3A facing the cathode, whereby the surface of the semiconductor substrate 11 facing the electrode 3A is eroded and made porous.
【0020】この2槽セル法によるときは、オーミック
電極を半導体基体に被着形成することが不要となり、こ
のオーミック電極から不純物が半導体基体に導入するこ
とが回避される。According to the two-tank cell method, it is not necessary to form an ohmic electrode on the semiconductor substrate, and the introduction of impurities from the ohmic electrode into the semiconductor substrate is avoided.
【0021】そして、この陽極化成における条件の選定
により、形成される多孔質層の形態を変化させることが
できる。この多孔質層の形態の代表的な例としては、次
の第1および第2の形態を挙げることができる。すなわ
ち、第1の形態は、多孔質層のその表面に面して多孔率
が低い層を形成し、この多孔質層の半導体基体との界面
側、すなわち多孔質層と半導体基体の陽極化成による多
孔質化がされない部分側の界面側に多孔率が高い層が形
成される形態である。また、第2の形態は、多孔率が低
い表面層と、これの下側に形成された中間多孔率層と、
この中間多孔率層内もしくはこの中間多孔率層の半導体
基体との界面側、すなわち多孔質層と半導体基体の陽極
化成による多孔質化がされない部分側の界面側に中間多
孔率層より高い多孔率を有する高多孔率層とが形成され
た形態である。The form of the porous layer to be formed can be changed by selecting the conditions for the anodization. Representative examples of the form of the porous layer include the following first and second forms. That is, in the first mode, a layer having a low porosity is formed facing the surface of the porous layer, and the interface between the porous layer and the semiconductor substrate, that is, anodization of the porous layer and the semiconductor substrate is performed. This is a mode in which a layer having a high porosity is formed on the interface side of the part where the porosity is not made. In the second mode, a surface layer having a low porosity, an intermediate porosity layer formed below the surface layer,
A higher porosity than the intermediate porosity layer in the intermediate porosity layer or at the interface side of the intermediate porosity layer with the semiconductor substrate, that is, at the interface side of the portion where the porous layer and the semiconductor substrate are not made porous by anodization. And a high porosity layer having the following.
【0022】これらの陽極化成は、少くとも電流密度を
異にする2段階以上とする。すなわち、少くとも半導体
基体表面を低電流密度で陽極化成する工程と、その後、
高電流密度で陽極化成する工程とを採る。These anodizations are performed in at least two steps with different current densities. That is, a step of anodizing at least the semiconductor substrate surface at a low current density, and thereafter,
Anodizing at a high current density.
【0023】例えば陽極化成において、半導体基体表面
を低電流密度で陽極化成する工程と、更にこの低電流密
度よりも少し高い中間低電流密度で陽極化成する工程
と、更にこれより高電流密度で陽極化成する工程とを採
ることができる。For example, in the anodization, a step of anodizing the surface of the semiconductor substrate at a low current density, a step of anodizing at an intermediate low current density slightly higher than the low current density, and a step of further anodizing at a higher current density And a step of chemical formation.
【0024】また、陽極化成における高電流密度での陽
極化成を、高電流密度の通電を間欠的に行うようにする
ことができる。Further, the anodization at a high current density in the anodization can be carried out intermittently at a high current density.
【0025】また、多孔質層を形成する陽極化成におけ
る、中間低電流密度での陽極化成において、その電流密
度を漸次大きくすることができる。Further, in the anodization at an intermediate low current density in the anodization for forming the porous layer, the current density can be gradually increased.
【0026】また、陽極化成工程において、電流密度を
変更するに際して、電解溶液の組成も変更することがで
きる。In changing the current density in the anodizing step, the composition of the electrolytic solution can also be changed.
【0027】低電流密度の第1陽極化成は、例えば0.
01〜0.02Ωcmのp型シリコン単結晶基体を用
い、HF(49%溶液):C2 H5 OH(95%溶液)
=1:1(体積比)(以下HFと、C2 H5 OHの比は
それぞれ49%溶液と95%溶液における体積比を示
す。)のとき、0.5〜10mA/cm2 程度の低電流
密度で数分間から数十分間行う。また、高電流密度の第
2陽極化成は、例えば40〜300mA/cm2 程度の
電流密度で、1〜10秒間、好ましくは3秒間前後の時
間で行う。The first anodization at a low current density is carried out, for example, by using 0.1%.
HF (49% solution): C 2 H 5 OH (95% solution) using a p-type silicon single crystal substrate of 01 to 0.02 Ωcm
= 1: 1 (volume ratio) (hereinafter, the ratio of HF to C 2 H 5 OH indicates the volume ratio of a 49% solution and a 95% solution, respectively), and is as low as about 0.5 to 10 mA / cm 2 . This is performed at a current density for several minutes to several tens of minutes. The second anodization with a high current density is performed at a current density of, for example, about 40 to 300 mA / cm 2 for 1 to 10 seconds, preferably about 3 seconds.
【0028】上述した第1および第2の2段階の陽極化
成では、多孔質層内部の高多孔質層で発生する歪みがか
なり大きくなるため、多孔質層の表面までこの歪みの影
響が及び、この場合、前述したように、亀裂の発生や、
これの上に形成するエピタキシャル半導体膜に結晶欠陥
を発生させるおそれが生じる。そこで、多孔質層におい
て、低多孔率の表面層と高多孔率層との間に、これらに
よって発生する歪みを緩和するバッファー層として、表
面層よりは多孔率が高く、かつ高多孔率層に比しては多
孔率が低い中間多孔率層を形成することができる。具体
的には、最初に低電流密度の第1陽極化成を行い、次い
で第1陽極化成よりもやや高い電流密度の第2陽極化成
を行って、その後それらよりもかなり高い電流密度で第
3陽極化成を行う。第1陽極化成の条件は、特に制限さ
れないが、例えば0.01〜0.02Ωcmのp型シリ
コン単結晶基体を用い、電解溶液としてHF:C2 H5
OH=1:1を用いるとき、0.5〜3mA/cm2 未
満程度、第2陽極化成の電流密度は例えば3〜20mA
/cm2 程度、第3陽極化成の電流密度は、例えば40
〜300mA/cm2 程度で行うことが好ましい。例え
ば1mA/cm2 の電流密度で陽極化成を行うと、多孔
率は約16%程度、7mA/cm2 の電流密度で陽極化
成を行うと、多孔率は約26%、200mA/cm2 の
電流密度で陽極化成を行うと、多孔率は約40〜70%
程度になる。このような陽極化成を行った多孔質層上に
エピタキシャル成長を行うと、結晶性のよいエピタキシ
ャル半導体膜が成膜できる。In the first and second anodization processes described above, since the strain generated in the highly porous layer inside the porous layer is considerably large, the influence of the strain extends to the surface of the porous layer. In this case, as described above, cracks occur,
There is a risk that crystal defects may occur in the epitaxial semiconductor film formed thereon. Therefore, in the porous layer, between the low porosity surface layer and the high porosity layer, as a buffer layer for relaxing the strain generated by these, the porosity is higher than the surface layer, and the high porosity layer An intermediate porosity layer having a relatively low porosity can be formed. Specifically, a first anodization at a low current density is first performed, a second anodization at a current density slightly higher than the first anodization is performed, and then the third anode is formed at a much higher current density than those. Perform chemical conversion. The conditions for the first anodization are not particularly limited. For example, a p-type silicon single crystal substrate of 0.01 to 0.02 Ωcm is used, and HF: C 2 H 5 is used as an electrolytic solution.
When OH = 1: 1, the current density of the second anodization is, for example, 3 to 20 mA / cm 2.
/ Cm 2 , and the current density of the third anodization is, for example, 40
It is preferably performed at about 300 mA / cm 2 . For example, when anodizing is performed at a current density of 1 mA / cm 2 , the porosity is about 16%, and when anodizing is performed at a current density of 7 mA / cm 2 , the porosity is about 26%, and the current is 200 mA / cm 2 . When anodizing at a density, the porosity is about 40-70%
About. When epitaxial growth is performed on such an anodized porous layer, an epitaxial semiconductor film having good crystallinity can be formed.
【0029】また、上述したように電流密度を3段階と
する陽極化成を行う場合、第1陽極化成で形成される多
孔率が低い表面層はそのまま低い多孔率を保ち、第2陽
極化成で形成される多孔率がやや高い中間多孔率層、す
なわちバッファー層は、表面層より内側、すなわち半導
体基体との界面側に形成されて、多孔質層は表面層と中
間多孔率層との2層構造となる。また、上述の第3陽極
化成で形成される多孔率の高い高多孔率層は、原理は不
明であるが、その電流密度を90mA/cm2程度以上
とすると、第2陽極化成で形成した中間多孔率層内にす
なわち中間多孔質層の厚さ方向の中間部に形成される。In the case where the anodization is performed at three current densities as described above, the surface layer having a low porosity formed by the first anodization maintains the low porosity as it is and is formed by the second anodization. The intermediate porosity layer having a somewhat higher porosity, ie, the buffer layer, is formed inside the surface layer, that is, on the interface side with the semiconductor substrate, and the porous layer has a two-layer structure of the surface layer and the intermediate porosity layer. Becomes The principle of the high porosity layer having a high porosity formed by the third anodization is not known, but if the current density is about 90 mA / cm 2 or more, the intermediate layer formed by the second anodization may be used. It is formed in the porosity layer, that is, at an intermediate portion in the thickness direction of the intermediate porous layer.
【0030】また中間多孔率層の形成において、この中
間多孔率層を形成する陽極酸化を多段階もしくは漸次例
えば通電電流密度を変化する条件下で行うことによっ
て、低多孔率表面層と、高多孔率層との間に階段的にも
しくは傾斜的にその多孔率を、表面層から高多孔率層側
に向かって高めた中間多孔率層を形成する。このように
すれば、表面層と高多孔率層との間の歪みは、より緩和
(バッファ)されて、さらに確実に結晶性のよい半導体
薄膜をエピタキシャル成長することができる。In the formation of the intermediate porosity layer, the low porosity surface layer and the high porosity can be obtained by performing the anodic oxidation for forming the intermediate porosity layer in multiple stages or gradually, for example, under conditions in which the current density is changed. An intermediate porosity layer whose porosity is increased stepwise or inclined from the surface layer toward the high porosity layer side is formed between the porosity layer and the porosity layer. By doing so, the strain between the surface layer and the high porosity layer is alleviated (buffered), and a semiconductor thin film having good crystallinity can be more reliably grown epitaxially.
【0031】ところで、分離面は、最後に行う高多孔率
層の剥離層(分離層)とその直前に行う多孔率の小さい
バッファ層との界面で格子定数の違いによる歪みが大き
くかかることによって形成されるが、この最後の陽極化
成を行うときに工夫をすると、分離面がより分離しやす
くなる。それは、最後の高電流密度の陽極化成で、例え
ば時間を3秒間一定に通電するのではなく、1秒間の通
電の後陽極化成を停止し、所要時間経過後、例えば1分
程度放置した後、同じまたは異なる高電流密度でまた1
分間通電してその後陽極化成を停止し、また所要時間経
過後、例えば1分程度放置した後、再度同じまたは異な
る高電流密度で1秒間通電して陽極化成を停止するとい
う間欠的に通電する方法である。この方法を使用して適
当な陽極化成条件を選ぶと、多孔質層による剥離層が半
導体基体との界面に、すなわち多孔質層の最下面に形成
される。すなわちこの場合、分離面は上記のような中間
多孔質層すなわちバッファ層の内部ではなく、多孔質層
の半導体基板との界面側となる。分離後の半導体層に残
された多孔質層は、例えば電解研磨によって除去され
る。The separation surface is formed by a large strain caused by a difference in lattice constant at the interface between the release layer (separation layer) of the high porosity layer performed last and the buffer layer having a small porosity performed immediately before the separation layer. However, if a device is devised when performing the final anodization, the separation surface is more easily separated. That is, in the last anodization of high current density, for example, instead of energizing for a constant time of 3 seconds, anodizing is stopped after energizing for 1 second, and after elapse of a required time, for example, after leaving for about 1 minute, 1 at the same or different high current density
A method of intermittent energization, in which anodization is stopped for a minute and then anodization is stopped, and after elapse of a required time, for example, left for about one minute, and then anodized again at the same or different high current density for one second to stop anodization. It is. When an appropriate anodizing condition is selected by using this method, a release layer of the porous layer is formed at the interface with the semiconductor substrate, that is, on the lowermost surface of the porous layer. That is, in this case, the separation surface is not the inside of the intermediate porous layer, that is, the buffer layer as described above, but the interface side of the porous layer with the semiconductor substrate. The porous layer left on the semiconductor layer after the separation is removed by, for example, electrolytic polishing.
【0032】このように、バッファ層、すなわち中間多
孔率層が、高多孔率層の表面層側にのみ形成されるよう
にするときは、多孔質層における歪みが生じる高多孔質
層と表面とが最大限に離間することになって中間多孔率
層によるバッファ効果が最大限に発揮されることにな
り、良好な結晶性を有する半導体薄膜を形成することが
できる。また、このように中間多孔質層が表面側にのみ
形成するときは、で多孔質層の全体の厚さを小さくする
ことができ、この多孔質層を形成するための半導体基体
の消費厚さを減らすことができて、この半導体基体の繰
り返し使用回数を大とすることができる。As described above, when the buffer layer, that is, the intermediate porosity layer is formed only on the surface layer side of the high porosity layer, the high porosity layer and the surface where distortion occurs in the porous layer are formed. Are maximized, the buffer effect of the intermediate porosity layer is maximized, and a semiconductor thin film having good crystallinity can be formed. Further, when the intermediate porous layer is formed only on the surface side as described above, the entire thickness of the porous layer can be reduced by the consumption thickness of the semiconductor substrate for forming the porous layer. Can be reduced, and the number of repeated use of the semiconductor substrate can be increased.
【0033】このように、陽極化成条件の選定により、
分離面においては、歪が大きく掛かるようにし、しかも
この歪みの影響が半導体薄膜のエピタキシャル成長面に
与えられないようにすることができる。Thus, by selecting the anodizing conditions,
On the separation surface, a large strain can be applied, and the influence of the strain can be prevented from being exerted on the epitaxial growth surface of the semiconductor thin film.
【0034】また、多孔質層上に、結晶性良く半導体の
エピタキシャル成長を行うには、多孔質層の表面層の結
晶成長の種となる微細孔を小さくすることが望まれる。
このように表面層の微細孔を小さくする手段の一つとし
ては、陽極化成にあたって電解液中のHF濃度を濃くす
る方法がある。すなわち、この場合、まず表面層を形成
する低電流陽極化成では、HF濃度の濃い電解溶液を使
用する。次にバッファ層となる中間多孔率層を形成し、
その後、電解溶液のHF濃度を下げてから、最後に高電
流密度の陽極化成を行う。このようにすることによっ
て、表面層の微細孔の微細化をはかることができること
によって、これの上により結晶性の良いエピタキシャル
半導体薄膜を形成することができるものであり、しかも
高多孔率層においては、多孔率を必要充分に高くできる
ので、エピタキシャル半導体膜の剥離は良好に行うこと
ができる。Further, in order to epitaxially grow a semiconductor with good crystallinity on the porous layer, it is desired to reduce micropores which are seeds for crystal growth on the surface layer of the porous layer.
As one of means for reducing the fine pores in the surface layer, there is a method of increasing the HF concentration in the electrolytic solution during anodization. That is, in this case, in the low current anodization for forming the surface layer, an electrolytic solution having a high HF concentration is used. Next, an intermediate porosity layer serving as a buffer layer is formed,
Then, after lowering the HF concentration of the electrolytic solution, anodization with a high current density is finally performed. By doing so, the fine pores in the surface layer can be reduced, so that an epitaxial semiconductor thin film having better crystallinity can be formed thereon, and in the high porosity layer, Since the porosity can be made sufficiently high, the epitaxial semiconductor film can be satisfactorily peeled off.
【0035】この多孔質層の陽極化成における電解溶液
の変更は、例えば表面層の形成においては、電解溶液と
して、例えばHF:C2 H5 OH=2:1による電解溶
液を使用した陽極化成を行い、バッファ層としての中間
多孔率層の形成においては、やや薄いHF濃度の電解溶
液、例えばHF:C2 H5 OH=1:1による電解溶液
を使用した陽極化成を行い、さらに高多孔率層を形成に
おいては、電解溶液は、さらにHF濃度を薄くして、例
えばHF:C2 H5 OH=1:1〜1:2の電解溶液を
用いた高電流密度の陽極化成を行う。The change of the electrolytic solution in the anodization of the porous layer may be performed, for example, in the formation of the surface layer, by anodizing using an electrolytic solution of HF: C 2 H 5 OH = 2: 1 as the electrolytic solution. In the formation of the intermediate porosity layer as the buffer layer, anodization using an electrolytic solution having a slightly lower HF concentration, for example, an electrolytic solution of HF: C 2 H 5 OH = 1: 1 is performed to further increase the porosity. In forming the layer, the HF concentration of the electrolytic solution is further reduced, and high current density anodization is performed using, for example, an electrolytic solution of HF: C 2 H 5 OH = 1: 1 to 1: 2.
【0036】なお、上述した多孔質層の形成において、
表面層の形成から中間多孔率層の形成にかけて、電流密
度を変化させるとき、一旦陽極化成を停止してから、次
の陽極化成を行う通電を開始する手順によることもでき
るし、一旦陽極化成を停止することなくすなわち通電を
停止することなく、連続して電流密度を変化させて行う
こともできる。In the formation of the porous layer described above,
When changing the current density from the formation of the surface layer to the formation of the intermediate porosity layer, it is possible to temporarily stop the anodization and then start the energization for the next anodization, or to perform the anodization once. The current density can be continuously changed without stopping, that is, without stopping energization.
【0037】また、陽極化成を行う際に、光を遮断した
暗所で行うことにより多孔質層の表面の凹凸を小とし、
これの上にエピタキシャル成長させる半導体薄膜の結晶
性を上げることができる。In addition, when performing anodization, it is performed in a dark place where light is blocked, so that the irregularities on the surface of the porous layer are reduced.
The crystallinity of the semiconductor thin film epitaxially grown thereon can be improved.
【0038】以上の工程により、表面(片面または両
面)に多孔質層が形成された半導体基板を得ることがで
きる。なお、多孔質層全体の膜厚は、特に制限されない
が、1〜50μm、好適には3〜15μm、通常8μm
程度の厚さとすることができる。多孔質層全体の厚さ
は、半導体基板をできる限り繰り返し使用できるように
するためにできるだけ薄くすることが好ましい。Through the above steps, a semiconductor substrate having a porous layer formed on the surface (one or both surfaces) can be obtained. The thickness of the entire porous layer is not particularly limited, but is 1 to 50 μm, preferably 3 to 15 μm, and usually 8 μm.
It can be about as thick. It is preferable that the thickness of the entire porous layer be as small as possible so that the semiconductor substrate can be used as repeatedly as possible.
【0039】また、多孔質層上に、半導体をエピタキシ
ャル成長するに先立って、多孔質層をのアニールを行う
ことが好ましい。このアニールは、水素ガス雰囲気中で
の熱処理、すなわち水素アニールを挙げることができ
る。この水素アニールを行うときは、多孔質層の表面に
形成された自然酸化膜の完全な除去、および多孔質層中
の酸素原子を極力除去することができ、多孔質層の表面
が滑らかになり、良好な結晶性を有するエピタキシャル
半導体膜を形成することができる。同時にこの前処理に
よって、高多孔率層と中間多孔率層との界面の強度を一
層弱めることができて、エピタキシャル半導体膜の基板
からの分離をより容易に行うことができる。この場合の
水素アニールは、例えば950℃〜1150℃程度の温
度範囲で行う。It is preferable to anneal the porous layer before epitaxially growing a semiconductor on the porous layer. The annealing may be a heat treatment in a hydrogen gas atmosphere, that is, a hydrogen annealing. When performing this hydrogen annealing, the natural oxide film formed on the surface of the porous layer can be completely removed, and oxygen atoms in the porous layer can be removed as much as possible, so that the surface of the porous layer becomes smooth. Thus, an epitaxial semiconductor film having good crystallinity can be formed. At the same time, the strength of the interface between the high porosity layer and the intermediate porosity layer can be further reduced by this pretreatment, and the epitaxial semiconductor film can be more easily separated from the substrate. In this case, the hydrogen annealing is performed in a temperature range of, for example, about 950 ° C. to 1150 ° C.
【0040】また、水素アニールの前に、多孔質層を低
温酸化させると、多孔質層の内部は酸化されるので、水
素ガス雰囲気中での熱アニールを施しても多孔質層には
大きな構造変化が生じない。つまり、多孔質層の表面へ
の剥離層からの歪みが伝わりにくくなり、良質な結晶性
のエピタキシャル半導体膜を成膜することができる。こ
の場合の低温酸化は、例えばドライ酸化雰囲気中で40
0℃で1時間程度で行うことができる。If the porous layer is oxidized at a low temperature before hydrogen annealing, the inside of the porous layer is oxidized. Therefore, even if thermal annealing is performed in a hydrogen gas atmosphere, the porous layer has a large structure. No change occurs. That is, distortion from the peeling layer to the surface of the porous layer is not easily transmitted, and a high-quality crystalline epitaxial semiconductor film can be formed. In this case, the low-temperature oxidation is performed, for example, in a dry oxidation atmosphere at 40.degree.
It can be performed at 0 ° C. for about 1 hour.
【0041】そして、上述したように多孔質層表面に半
導体のエピタキシャル成長を行う。この半導体のエピタ
キシャル成長は、単結晶半導体基板の表面に形成された
多孔質層は、多孔質ながら結晶性を保っていることか
ら、この多孔質層上へのエピタキシャル成長は可能であ
る。この多孔質層表面へのエピタキシャル成長は、例え
ばCVD法により、例えば700℃〜1100℃の温度
で行うことができる。Then, the semiconductor is epitaxially grown on the surface of the porous layer as described above. In the epitaxial growth of this semiconductor, since the porous layer formed on the surface of the single crystal semiconductor substrate maintains the crystallinity while being porous, the epitaxial growth on the porous layer is possible. The epitaxial growth on the surface of the porous layer can be performed by, for example, a CVD method at a temperature of, for example, 700C to 1100C.
【0042】また、上述した水素アニール、および半導
体のエピタキシャル成長のいずれにおいても、半導体基
体を所定の基体温度に加熱する方法としては、いわゆる
サセプタ加熱方式によることもできるし、半導体基体自
体に直接電流を流して加熱する通電加熱方式等を採るこ
とができる。In any of the above-described hydrogen annealing and the epitaxial growth of a semiconductor, a method of heating a semiconductor substrate to a predetermined substrate temperature may be a so-called susceptor heating method, or a method in which a current is directly applied to the semiconductor substrate itself. An electric heating method of flowing and heating can be employed.
【0043】多孔質層上にエピタキシャル成長する半導
体薄膜は、単層半導体膜とすることも複数の半導体層の
積層による複層半導体薄膜とすることができる。また、
この半導体薄膜は半導体基体と同じ物質でもよいし、異
なる物質でもよい。例えば、単結晶Si半導体基体を用
い、その表面に形成した多孔質層にSi、あるいはGa
As等の化合物半導体、またはSi化合物、例えばSi
1-y Gey をエピタキシャル成長するとか、これらを適
宜組み合わせ積層する等、種々の半導体薄膜を成長させ
ることができる。The semiconductor thin film epitaxially grown on the porous layer may be a single-layer semiconductor film or a multi-layer semiconductor thin film formed by laminating a plurality of semiconductor layers. Also,
This semiconductor thin film may be the same material as the semiconductor substrate or a different material. For example, a single crystal Si semiconductor substrate is used, and a porous layer formed on the surface thereof is made of Si or Ga.
A compound semiconductor such as As, or a Si compound such as Si
Toka epitaxially growing a 1-y Ge y, equal to appropriately combined stack can grow various semiconductor thin films.
【0044】一方、化合物半導体による薄膜半導体を形
成する場合においては、半導体基体として化合物半導体
基体を用いることができ、この場合においてもこれに陽
極化成を行えば、同様に表面に多孔質層を有する半導体
基体を構成することができる。そして、その多孔質層上
に化合物半導体をエピタキシャル成長させれば、例えば
Si半導体基体上に化合物半導体をエピタキシャル成長
させる場合よりも格子不整合を小さくすることができる
ことから良好な結晶性をもつ化合物半導体薄膜を形成で
き、結晶性にすぐれた化合物半導体による薄膜半導体を
得ることができる。On the other hand, when a thin film semiconductor made of a compound semiconductor is formed, a compound semiconductor substrate can be used as a semiconductor substrate. In this case, if anodization is performed on the compound semiconductor substrate, a porous layer is similarly formed on the surface. A semiconductor substrate can be configured. When a compound semiconductor is epitaxially grown on the porous layer, a lattice mismatch can be reduced as compared with, for example, the case where a compound semiconductor is epitaxially grown on a Si semiconductor substrate. A thin film semiconductor formed of a compound semiconductor having excellent crystallinity can be obtained.
【0045】また、多孔質層に成膜する半導体薄膜に
は、そのエピタキシャル成長に際してn型もしくはp型
の不純物を導入することができる。あるいは、エピタキ
シャル半導体薄膜の成膜後に、イオン注入、拡散等によ
って不純物の導入を全面もしくは選択的に行うこともで
きる。この場合、その使用目的に応じて、導電型、不純
物の濃度、種類の選択がなされる。Further, an n-type or p-type impurity can be introduced into the semiconductor thin film formed on the porous layer during the epitaxial growth. Alternatively, after the epitaxial semiconductor thin film is formed, the introduction of impurities can be performed entirely or selectively by ion implantation, diffusion, or the like. In this case, the conductivity type, impurity concentration, and type are selected according to the purpose of use.
【0046】また、半導体薄膜の厚さも、薄膜半導体の
用途に応じて適宜選択することができる。例えば、半導
体集積回路を薄膜半導体に形成する場合、半導体素子の
動作層は数μm程度の厚さであるので、例えば5μm程
度の厚さに形成することができる。The thickness of the semiconductor thin film can be appropriately selected according to the use of the thin film semiconductor. For example, when a semiconductor integrated circuit is formed on a thin film semiconductor, the operating layer of the semiconductor element has a thickness of about several μm, and thus can be formed to a thickness of about 5 μm, for example.
【0047】単結晶シリコン半導体薄膜による薄膜半導
体により太陽電池を構成する場合は、半導体薄膜として
は、例えば多孔質層側から順に、例えばp型の高不純物
濃度のp+ 半導体層、p型の低不純物濃度のp- 半導体
層、およびn型の高不純物濃度のn+ 半導体層の順にエ
ピタキシャル成長させた複層半導体薄膜とすることがで
きる。これらの層の不純物濃度、膜厚は特に制限されな
いが、例えばp+ 型半導体層は、膜厚が0〜1μmの範
囲、典型的には0.5μm程度、ボロンBの濃度が10
18〜1020atoms/cm3 の範囲、典型的には約1019atom
s/cm3 程度、p型半導体層は、膜厚が1〜30μmの範
囲、典型的には5μm程度、ボロン濃度が1014〜10
17atoms/cm3 の範囲、典型的には約1016atoms/cm3 程
度、n+型半導体層は、膜厚が0.1〜1μmの範囲、
典型的には0.5μm程度、リンPまたは砒素Asの濃
度が1018〜1020atoms/cm3 の範囲、典型的には約1
019atoms/cm3 程度とすることが好ましい。When a solar cell is constituted by a thin film semiconductor made of a single crystal silicon semiconductor thin film, the semiconductor thin film may be, for example, a p-type high impurity concentration p + semiconductor layer and a p-type low A multilayer semiconductor thin film can be formed by epitaxially growing a p − semiconductor layer with an impurity concentration and an n + semiconductor layer with an n-type high impurity concentration in this order. Although the impurity concentration and the film thickness of these layers are not particularly limited, for example, the p + type semiconductor layer has a film thickness in the range of 0 to 1 μm, typically about 0.5 μm, and a boron B concentration of 10 μm.
18 ~10 20 atoms / cm 3 range, typically about 10 19 the atom
s / cm 3 , the p-type semiconductor layer has a thickness of 1 to 30 μm, typically about 5 μm, and a boron concentration of 10 14 to 10
The thickness of the n + type semiconductor layer is in the range of 0.1 to 1 μm, in the range of 17 atoms / cm 3 , typically about 10 16 atoms / cm 3 ,
Typically, the concentration of phosphorus P or arsenic As is in the range of 10 18 to 10 20 atoms / cm 3 , typically about 1 μm.
It is preferable to be about 0 19 atoms / cm 3 .
【0048】また、半導体薄膜を、多孔質層側からp+
型Si層、p型Si1-x Gex グレーディッド層、アン
ドープのSi1-y Gey 層、n型Si1-x Gex グレー
ディッド層、およびn+ 型シリコン層の順にエピタキシ
ャル成長させた半導体膜とし、これによってダブルヘテ
ロ構造の太陽電池を作製することができる。このダブル
ヘテロ構造を構成する各層の典型的な例示としては、p
+ 型Si層としては、不純物濃度が1019atoms/cm3 程
度、膜厚が0.5μm程度、p型Si1-x Gex グレー
ディッド層としては、不純物濃度が1016atoms/cm3 程
度、膜厚が1μm程度、アンドープのSi1-y Gey 層
としては、yが0.7、膜厚が1μm程度、n型Si
1-x Gex グレーディッド層としては、不純物濃度が1
016atoms/cm3 程度、膜厚が1μm程度、およびn+ 型
Si層としては、不純物濃度が1010cm-3程度、膜厚
が0.5μm程度とすることが好ましい。なお、p型、
n型Si1-x Gex グレーディッド層中のGeの組成比
xは、それぞれ両側に存する層のx=0からアンドープ
のSi1-y Gey のyまで、漸次増大するようにするこ
とが好ましい。これにより、各界面において格子定数が
整合することから、良好な結晶性を得ることができる。Further, the semiconductor thin film is formed by p +
Semiconductor epitaxially grown in the order of a p-type Si layer, a p-type Si 1-x Ge x graded layer, an undoped Si 1-y Ge y layer, an n-type Si 1-x Ge x graded layer, and an n + type silicon layer A solar cell having a double hetero structure can be manufactured. A typical example of each layer constituting the double hetero structure is p
The + type Si layer has an impurity concentration of about 10 19 atoms / cm 3 and a film thickness of about 0.5 μm. The p-type Si 1-x Ge x graded layer has an impurity concentration of about 10 16 atoms / cm 3. The thickness of the undoped Si 1-y Ge y layer is about 0.7 μm, the thickness is about 1 μm, and the n-type Si
1-x Ge as the x graded layer, an impurity concentration of 1
0 16 atoms / cm 3 or so, the thickness is 1μm or so, as the and n + -type Si layer, an impurity concentration of 10 10 cm -3 or so, it is preferable that the film thickness is set to about 0.5 [mu] m. In addition, p-type,
The composition ratio x of Ge in the n-type Si 1-x Ge x graded layer may be gradually increased from x = 0 of each of the layers present on both sides to y of undoped Si 1-y Ge y. preferable. Thereby, since lattice constants are matched at each interface, good crystallinity can be obtained.
【0049】このようなダブルヘテロ構造の太陽電池で
は、その中央のアンドープのSi1-y Gey 層にキャリ
アおよび光を有効に閉じこめることができるため、高い
変換効率を得ることができる。In such a solar cell having a double hetero structure, carriers and light can be effectively confined in the undoped Si 1-y Ge y layer at the center thereof, so that high conversion efficiency can be obtained.
【0050】上述の半導体薄膜は、半導体基体から剥離
し、そのまま薄膜半導体として使用することが可能であ
る。The above semiconductor thin film can be peeled off from the semiconductor substrate and used as it is as a thin film semiconductor.
【0051】あるいは、半導体薄膜を、多孔質層を介し
て半導体基体に弱く固着させた状態のまま、この半導体
薄膜に、例えば太陽電池として必要な処理を行うことが
できる。Alternatively, while the semiconductor thin film is weakly fixed to the semiconductor substrate via the porous layer, the semiconductor thin film can be subjected to a process required for a solar cell, for example.
【0052】半導体基体の形状は、種々の構成を採るこ
ができる。例えばウェファ状すなわち円板状、あるいは
基体表面が曲面を有する棒状体等の種々の形状をとるこ
とができる。The shape of the semiconductor substrate can take various configurations. For example, it can take various shapes such as a wafer shape, that is, a disk shape, or a rod-shaped body having a curved substrate surface.
【0053】半導体基体は、前述したように、シリコン
Siの単結晶基体、或る場合はSi多結晶基体、あるい
はSiGe,GaAs、GaP等の化合物半導体基体な
ど種々の半導体基体によって構成することができるが、
Si単結晶薄膜や、Si単結晶薄膜による太陽電池など
の製造には、Si単結晶基体を用いることが好ましい。As described above, the semiconductor substrate can be composed of various semiconductor substrates such as a single crystal substrate of silicon Si, a polycrystalline substrate of Si in some cases, or a compound semiconductor substrate of SiGe, GaAs, GaP or the like. But,
It is preferable to use a Si single crystal substrate for manufacturing a Si single crystal thin film or a solar cell using the Si single crystal thin film.
【0054】また、半導体基体は、n型もしくはp型の
不純物がドープされた半導体基体あるいは、不純物を含
まない半導体基体によって構成することができる。しか
し、陽極化成を行う場合は、p型の不純物が高濃度にド
ープされた低比抵抗の半導体基体いわゆるp+ Si基体
を用いることが望ましい。この半導体基体としてp+型
Si基体を用いるときは、p型不純物の例えばボロンB
が、約1019atoms/cm3 程度にドープされ、その抵抗が
0.01〜0.02Ωcm程度のSi基板を用いること
が望ましい。そして、このp+ 型Si基体を陽極化成す
ると、基板表面とほぼ垂直方向に細長く伸びた微細孔が
形成され、結晶性を維持したまま多孔質するため、望ま
しい多孔質層が形成される。The semiconductor substrate can be constituted by a semiconductor substrate doped with n-type or p-type impurities or a semiconductor substrate containing no impurities. However, in the case of performing anodization, it is desirable to use a so-called p + Si substrate, which is a low-resistivity semiconductor substrate doped with p-type impurities at a high concentration. When ap + -type Si substrate is used as the semiconductor substrate, a p-type impurity such as boron B
However, it is desirable to use a Si substrate doped with about 10 19 atoms / cm 3 and having a resistance of about 0.01 to 0.02 Ωcm. Then, when the p + -type Si substrate is anodized, fine pores elongated in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate are formed, and the p + -type Si substrate becomes porous while maintaining the crystallinity. Thus, a desirable porous layer is formed.
【0055】次に、本発明方法の実施例を説明する。先
ず、本発明方法によって薄膜半導体を得る場合の一実施
例を説明する。 〔実施例1〕図2〜図4は、この実施例1の製造工程図
を示す。先ず、高濃度にボロンBがドープされて、比抵
抗例えば0.01〜0.02Ωcmとされた単結晶Si
によるウエファ状の半導体基体11を用意した(図2A
1 )。Next, an embodiment of the method of the present invention will be described. First, an embodiment in which a thin film semiconductor is obtained by the method of the present invention will be described. [Embodiment 1] FIGS. 2 to 4 show the manufacturing steps of this embodiment 1. FIG. First, single crystal Si doped with boron B at a high concentration and having a specific resistance of, for example, 0.01 to 0.02 Ωcm.
A wafer-like semiconductor substrate 11 was prepared (FIG. 2A).
1 ).
【0056】そして、この半導体基体11の表面を、陽
極化成して半導体基体11の表面に多孔質層を形成し
た。この実施例においては、図1で説明した2槽構造の
陽極化成装置を用いて陽極化成を行った。すなわち、第
1および第2の各槽1Aおよび1B間に単結晶Siによ
る半導体基体11を配置し、両槽1Aおよび1Bには、
共にHF(49%溶液):C2 H5 OH(95%溶液)
=1:1による電解溶液を注入した。そして各電解溶液
槽1Aおよび1Bの電解溶液中に浸漬配置したPt電極
3Aおよび3B間に直流電源2によって電流を流した。Then, the surface of the semiconductor substrate 11 was anodized to form a porous layer on the surface of the semiconductor substrate 11. In this example, anodization was performed using the anodizing apparatus having the two-tank structure described with reference to FIG. That is, the semiconductor substrate 11 made of single crystal Si is arranged between the first and second tanks 1A and 1B, and both the tanks 1A and 1B have:
Both HF (49% solution): C 2 H 5 OH (95% solution)
= 1: 1 electrolyte solution was injected. Then, a current was supplied by the DC power supply 2 between the Pt electrodes 3A and 3B immersed in the electrolytic solutions of the electrolytic solution tanks 1A and 1B.
【0057】この実施例においては、先ず、電流密度1
mA/cm2 の低電流で8分間通電した。このようにす
ると、口径が小さい微細孔による緻密な多孔率16%、
厚さ1.7μmの表面層12Sが形成される(図2
B1 )。一旦通電を止めた後、電流密度7mA/cm2
で8分間通電した。このようにすると、表面層12Sの
微細孔に比し口径が大きい多孔率26%、厚さ6.3μ
mの中間多孔率層12Mが、表面層12Sの下層すなわ
ち表面層12Sより内側(下層)に形成された(図2C
1 )。更に、一旦通電を止めた後、200mA/cm2
の高電流密度で3秒間通電させた。このようにすると、
中間多孔率層12M内に、すなわち中間多孔率層12M
によって上下に挟み込まれた位置にこの中間多孔率層1
2Mに比して高い多孔率の約40〜70%程度の脆弱な
高多孔率層12Hが形成された(図3D1 )。このよう
にして、表面層12Sと、中間多孔率層12Mと、高多
孔率層12Hとによる多孔質層12が形成された。In this embodiment, first, the current density 1
A current was applied at a low current of mA / cm 2 for 8 minutes. By doing so, a dense porosity of 16% due to small pores,
A 1.7 μm-thick surface layer 12S is formed (FIG. 2).
B 1 ). After the current is stopped once, the current density is 7 mA / cm 2
For 8 minutes. By doing so, the porosity is 26% larger in diameter than the micropores in the surface layer 12S, and the thickness is 6.3 μm.
m of the intermediate porosity layer 12M was formed below the surface layer 12S, that is, inside (lower layer) than the surface layer 12S (FIG. 2C).
1 ). Furthermore, after the current supply was once stopped, 200 mA / cm 2
At a high current density for 3 seconds. This way,
In the middle porosity layer 12M, that is, the middle porosity layer 12M
This intermediate porosity layer 1 is located at a position sandwiched by
About 40% to 70% approximately of the fragile high-porosity layer 12H of high porosity in comparison with 2M is formed (Fig. 3D 1). Thus, the porous layer 12 including the surface layer 12S, the intermediate porosity layer 12M, and the high porosity layer 12H was formed.
【0058】その後、常圧Siエピタキシャル成長装置
内で、先ず、半導体基体11をH2雰囲気中でアニール
した。このアニールすなわち加熱工程は、室温から11
00℃までの加熱昇温時間を約20分とし、その後この
1100℃に約30分間保持して行った。このH2 アニ
ールによって多孔質層の表面層12Sは、より滑らかに
なった。Thereafter, the semiconductor substrate 11 was first annealed in a normal pressure Si epitaxial growth apparatus in an H 2 atmosphere. This annealing or heating step is performed from room temperature to 11
The heating and heating time to 00 ° C. was set to about 20 minutes, and then the temperature was kept at 1100 ° C. for about 30 minutes. Surface layer 12S of the porous layer by the H 2 annealing became smoother.
【0059】その後、このH2 中1100℃のアニール
温度から、1060℃に降温して、SiH4 ガスを原料
ガスとしてSiのエピタキシャル成長を17分間行っ
た。このようにすると、多孔質層12の表面層12S上
に、厚さ約5μmの単結晶Siによるエピタキシャル成
長半導体薄膜13が形成される(図3E1 )。このと
き、多孔質層12の高多孔率層12Hの強度が、多孔質
Siの再結晶化により、より一層脆弱化された。具体的
には、その分離強度は1kg/cm2 以下となった。Thereafter, the temperature was lowered from the annealing temperature of 1100 ° C. in H 2 to 1060 ° C., and epitaxial growth of Si was performed for 17 minutes using SiH 4 gas as a source gas. By doing so, an epitaxially grown semiconductor thin film 13 of single crystal Si having a thickness of about 5 μm is formed on the surface layer 12S of the porous layer 12 (FIG. 3E 1 ). At this time, the strength of the high porosity layer 12H of the porous layer 12 was further weakened by recrystallization of the porous Si. Specifically, the separation strength was 1 kg / cm 2 or less.
【0060】したがって、この状態で、半導体薄膜13
を半導体基体11から分離すなわち剥離することができ
る。この分離作業は、半導体薄膜13の表面に全面的
に、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)等の
樹脂フィルムよりなる例えば最終的に得る薄膜半導体の
補強層となる支持基体31を接着剤によって強固に、例
えば上述の分離強度より大なる接着強度をもって接着す
る。一方、半導体基体11の裏面を、真空吸着装置32
に吸着させる。Therefore, in this state, the semiconductor thin film 13
Can be separated, that is, separated from the semiconductor substrate 11. In this separation operation, the support base 31 which is a resin film of, for example, PET (polyethylene terephthalate), for example, a reinforcing layer of a thin film semiconductor finally obtained, is firmly attached to the entire surface of the semiconductor thin film 13 with an adhesive, for example. Adhesion is performed with an adhesion strength greater than the above-mentioned separation strength. On the other hand, the back surface of the semiconductor substrate 11 is
To be absorbed.
【0061】この真空吸着装置32は、その吸着面32
sに複数の吸引口32hが開口され、これらが真空ポン
プすなわち排気装置33に連結されてその吸引がなされ
る。この吸着面32sは、半導体基体11の裏面のほぼ
全面に渡り、半導体基体11の裏面のほぼ全域に渡っ
て、1kg/cm2 以上の力で吸着されるようにする
(図3F1 )。The vacuum suction device 32 has a suction surface 32
A plurality of suction ports 32h are opened in s, and these are connected to a vacuum pump, that is, an exhaust device 33, to perform suction. The suction surface 32s is made to be suctioned with a force of 1 kg / cm 2 or more over substantially the entire back surface of the semiconductor substrate 11 and over substantially the entire back surface of the semiconductor substrate 11 (FIG. 3F 1 ).
【0062】このようにして、半導体薄膜13を、これ
に接着した支持基体31を、真空吸着装置32に保持さ
れた半導体基体11から離間させる方向に引き上げて、
半導体薄膜13を半導体基体11から引き剥がす。この
ようにすると、脆弱化された多孔質層12の、特に高多
孔質層12Hにおいて分離がなされ、半導体薄膜13
が、半導体基体11より分離される(図4G1 )。In this way, the semiconductor thin film 13 is pulled up in a direction in which the support base 31 adhered to the semiconductor thin film 13 is separated from the semiconductor base 11 held by the vacuum suction device 32.
The semiconductor thin film 13 is peeled off from the semiconductor substrate 11. In this manner, separation is performed in the weakened porous layer 12, particularly in the highly porous layer 12H, and the semiconductor thin film 13 is separated.
Is separated from the semiconductor substrate 11 (FIG. 4G 1 ).
【0063】このようにして、この例では支持基体31
によって支持された半導体薄膜13による薄膜半導体2
3が構成される。この薄膜半導体23の半導体薄膜13
上に付着された多孔質層12は、エッチング除去できる
(図4H1 )。Thus, in this example, the supporting base 31
Semiconductor 2 with semiconductor thin film 13 supported by
3 are configured. The semiconductor thin film 13 of the thin film semiconductor 23
The porous layer 12 deposited thereon can be removed by etching (FIG. 4H 1 ).
【0064】一方、薄膜半導体23を剥離して後の半導
体基体11に関しては、真空吸着装置32の排気装置3
3による排気を停止することによって、その吸着力を消
失させて半導体基体11を真空吸着装置32から取出
し、半導体基体11に残された多孔質層をエッチング除
去し、再び図2〜図4の作業を繰返すことによって、同
様の薄膜半導体23を製造することができる。On the other hand, with respect to the semiconductor substrate 11 after the thin film semiconductor 23 has been peeled off, the exhaust device 3 of the vacuum suction device 32
By stopping the evacuation by the step 3, the suction force is eliminated, the semiconductor substrate 11 is taken out from the vacuum suction device 32, the porous layer remaining on the semiconductor substrate 11 is removed by etching, and the operations shown in FIGS. By repeating this, the same thin film semiconductor 23 can be manufactured.
【0065】このようにして形成された薄膜半導体23
は、結晶性にすぐれ、また必要充分に薄く、支持基体3
1がフレキシブル性を有する場合、全体がフレキシブル
な薄膜半導体として構成することができる。The thin-film semiconductor 23 thus formed
Is excellent in crystallinity and is thin enough to be used.
When 1 has flexibility, the whole can be configured as a flexible thin film semiconductor.
【0066】なお、上述の実施例では、半導体基体11
側のみを真空吸着装置32によって吸着し、半導体薄膜
13に支持基体31に接着してその剥離を行った場合で
あるが、半導体体基体11側を第1の真空吸着装置32
によって吸着し、半導体薄膜13側に関しても第2の真
空吸着装置に吸着保持させるようにして半導体薄膜13
の半導体基体11からの剥離を行うようにすることがで
きる。この場合の例を実施例2に説明する。In the above embodiment, the semiconductor substrate 11
This is a case where only the side of the semiconductor substrate 11 is adsorbed by the vacuum suction device 32, adhered to the semiconductor thin film 13 and adhered to the support base 31, and then peeled off.
And the second vacuum suction device also causes the semiconductor thin film 13 to be sucked and held by the second vacuum suction device.
From the semiconductor substrate 11 can be performed. An example in this case will be described in a second embodiment.
【0067】〔実施例2〕この場合においても、図2A
1 〜C1 および図3D1 および図3E1 で説明したと同
様の方法を採って半導体基体11に、表面層12Sと、
中間多孔率層12Mと、脆弱化された高多孔率層12H
とによる多孔質層12を形成し、これの上にエピタキシ
ャル成長半導体薄膜13を形成する。[Embodiment 2] In this case as well, FIG.
1 to C 1 and the surface layer 12S on the semiconductor substrate 11 by using the same method as described in FIGS. 3D 1 and 3E 1 .
Intermediate porosity layer 12M and weakened high porosity layer 12H
To form a porous layer 12, on which an epitaxially grown semiconductor thin film 13 is formed.
【0068】そして、この実施例においては、図5にそ
の概略断面図を示すように、半導体基体11の裏面と、
半導体薄膜13の表面とに対し、それぞれ第1および第
2の真空吸着装置321および322の各吸着面32s
を吸着させる。In this embodiment, as shown in a schematic sectional view of FIG.
With respect to the surface of the semiconductor thin film 13, each of the suction surfaces 32s of the first and second vacuum suction devices 321 and 322 respectively.
Is adsorbed.
【0069】この状態で、第1および第2の真空吸着装
置321および322の少なくともいずれかの吸着装置
を移動させることによって、半導体基体11と半導体薄
膜13を互いに引き離す。このようにすると、脆弱化さ
れている多孔質層12、この例では高多孔率層12Hに
おいて破断が生じ、半導体基体11から半導体薄膜13
が分離される(図6A)。In this state, the semiconductor substrate 11 and the semiconductor thin film 13 are separated from each other by moving at least one of the first and second vacuum suction devices 321 and 322. In this manner, breakage occurs in the weakened porous layer 12, in this example, the high porosity layer 12 </ b> H, and the semiconductor substrate 11 is separated from the semiconductor thin film 13.
Are separated (FIG. 6A).
【0070】その後、両真空吸着装置321および32
2の排気を停止することによって、吸着力を消失させ
て、各吸着装置321および322から半導体基体11
および半導体薄膜13を取り出す。そして、この半導体
薄膜13によって薄膜半導体31を得る(図6B)。こ
の場合においても、薄膜半導体31に残された多孔質層
をエッチング除去することができる。Thereafter, both vacuum suction devices 321 and 32
By stopping the evacuation of the semiconductor substrate 11, the suction force is lost and the semiconductor substrate 11 is removed from the suction devices 321 and 322.
Then, the semiconductor thin film 13 is taken out. Then, a thin film semiconductor 31 is obtained from the semiconductor thin film 13 (FIG. 6B). Also in this case, the porous layer left on the thin film semiconductor 31 can be removed by etching.
【0071】そして、半導体基体11についても、これ
に残された多孔質層をエッチング除去し、上述したと同
様の作業を繰返すことによって、同様の薄膜半導体23
を製造することができる。Then, with respect to the semiconductor substrate 11, the remaining porous layer is removed by etching, and the same operation as described above is repeated to obtain the same thin film semiconductor 23.
Can be manufactured.
【0072】図5および図6Aにおいて、第1および第
2の真空吸着装置321および322の、図3F1 およ
び図4G1 の真空吸着装置32の各部と対応する部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。[0072] In Figures 5 and 6A, the first and second vacuum suction devices 321 and 322, the respective portions corresponding to those of the vacuum suction device 32 of FIG. 3F 1 and FIG. 4G 1 are denoted by the same reference numerals A duplicate description is omitted.
【0073】第1および第2の真空吸着装置321およ
び322の吸着力は、同等の例えばそれぞれ1kg/c
m2 とすることができ、この場合は、多孔質層12にお
ける分離に要する強度すなわち分離強度は2kg/cm
2 以下とする。The suction powers of the first and second vacuum suction devices 321 and 322 are equivalent, for example, 1 kg / c respectively.
m 2, in which case the strength required for separation in the porous layer 12, that is, the separation strength, is 2 kg / cm.
2 or less.
【0074】次に、本発明を半導体装置、例えば太陽電
池を製造する場合の一実施例について説明する。 〔実施例3〕この実施例においても、実施例1における
と同様に半導体基体11に多孔質層12を形成する。す
なわち、高濃度にボロンBがドープされて、比抵抗例え
ば0.01〜0.02Ωcmとされた単結晶Siによる
ウエファ状の半導体基体11を用意した。Next, an embodiment of the present invention for manufacturing a semiconductor device, for example, a solar cell, will be described. [Embodiment 3] In this embodiment, a porous layer 12 is formed on a semiconductor substrate 11 in the same manner as in Embodiment 1. That is, a wafer-shaped semiconductor substrate 11 made of single crystal Si doped with boron B at a high concentration and having a specific resistance of, for example, 0.01 to 0.02 Ωcm was prepared.
【0075】そして、この半導体基体11の表面を、陽
極化成して半導体基体11の表面に多孔質層を形成し
た。この実施例においては、図1で説明した2槽構造の
陽極化成装置を用いて陽極化成を行った。すなわち、第
1および第2の各槽1Aおよび1B間に単結晶Siによ
る半導体基体11を配置し、両槽1Aおよび1Bには、
共にHF(49%溶液):C2 H5 OH(95%溶液)
=1:1による電解溶液を注入した。そして各電解溶液
槽1Aおよび1Bの電解溶液中に浸漬配置したPt電極
3Aおよび3B間に直流電源2によって電流を流した。Then, the surface of the semiconductor substrate 11 was anodized to form a porous layer on the surface of the semiconductor substrate 11. In this example, anodization was performed using the anodizing apparatus having the two-tank structure described with reference to FIG. That is, the semiconductor substrate 11 made of single crystal Si is arranged between the first and second tanks 1A and 1B, and both the tanks 1A and 1B have:
Both HF (49% solution): C 2 H 5 OH (95% solution)
= 1: 1 electrolyte solution was injected. Then, a current was supplied by the DC power supply 2 between the Pt electrodes 3A and 3B immersed in the electrolytic solutions of the electrolytic solution tanks 1A and 1B.
【0076】この実施例においては、先ず、電流密度1
mA/cm2 の低電流で8分間通電した。このようにす
ると、実施例1における表面層12Sに比し、その微細
孔の口径が小さい緻密な多孔率16%、厚さ1.7μm
の表面層12Sが形成される(図7A3 )。一旦通電を
止めた後、電流密度7mA/cm2 で8分間通電した。
このようにすると、表面層12Sの微細孔に比し口径が
大きい多孔率26%、厚さ6.3μmの中間多孔率層1
2Mが、表面層12Sの下層すなわち表面層12Sより
内側に形成された(図7B3 )。更に、一旦通電を止め
た後、200mA/cm2 の高電流密度で3秒間通電さ
せた。このようにすると、中間多孔率層12M内に、す
なわち中間多孔率層12Mによって上下に挟み込まれた
位置にこの中間多孔率層12Mに比して高い多孔率の約
40〜70%程度の脆弱な高多孔率層12Hが形成され
た(図7C3 )。このようにして、表面層12Sと、中
間多孔率層12Mと、高多孔率層12Hとによる多孔質
層12が形成された。In this embodiment, first, a current density of 1
A current was applied at a low current of mA / cm 2 for 8 minutes. By doing so, the fine porosity is smaller than that of the surface layer 12S in Example 1, the dense porosity is 16%, and the thickness is 1.7 μm.
Is formed (FIG. 7A 3 ). After the current was once stopped, current was applied at a current density of 7 mA / cm 2 for 8 minutes.
By doing so, the intermediate porosity layer 1 having a porosity of 26%, which has a larger diameter than the micropores of the surface layer 12S, and a thickness of 6.3 μm.
2M was formed below the surface layer 12S, that is, inside the surface layer 12S (FIG. 7B 3 ). Further, after the current supply was once stopped, current supply was performed at a high current density of 200 mA / cm 2 for 3 seconds. In this way, the fragility of about 40 to 70% of a higher porosity than that of the intermediate porosity layer 12M is provided in the intermediate porosity layer 12M, that is, at a position vertically sandwiched by the intermediate porosity layer 12M. A high porosity layer 12H was formed (FIG. 7C 3 ). Thus, the porous layer 12 including the surface layer 12S, the intermediate porosity layer 12M, and the high porosity layer 12H was formed.
【0077】その後、常圧Siエピタキシャル成長装置
内で先ず、半導体基体11をH2 雰囲気中でアニールし
た。このアニールすなわち加熱工程は、室温から110
0℃までの加熱昇温時間を約20分とし、その後この1
100℃に約30分間保持して行った。このH2 アニー
ルによって多孔質層の表面層12Sは、より滑らかにな
った。Thereafter, the semiconductor substrate 11 was annealed in a normal pressure Si epitaxial growth apparatus in an H 2 atmosphere. This annealing or heating step can be performed from room temperature to 110
The heating time to 0 ° C. was about 20 minutes, and then this 1
The test was carried out by maintaining the temperature at 100 ° C. for about 30 minutes. Surface layer 12S of the porous layer by the H 2 annealing became smoother.
【0078】その後、H2 中1100℃のアニール温度
から、1060℃に降温して、SiH4 ガスとB2 H6
ガスを用いた高濃度ボロンドープのSiエピタキシャル
成長を3分間行ってp型の高不純物濃度のSiエピタキ
シャル成長層からなる第1の半導体層131を形成し、
次に、SiH4 ガスと低濃度B2 H6 ガスを用いて低濃
度ボロンドープのSiエピタキシャル成長を10分間行
ってp型の低不純物濃度のSiエピタキシャル成長層か
らなる第2の半導体層132を形成し、更に、その後、
SiH4 ガスとPH3 ガスを用いて4分間のSiエピタ
キシャル成長を行ってn型のSiエピタキシャル成長層
からなる第3の半導体層133を形成し、これら第1〜
第3の半導体層の積層による半導体薄膜13を形成し
た。Thereafter, the temperature was lowered from the annealing temperature of 1100 ° C. in H 2 to 1060 ° C., and SiH 4 gas and B 2 H 6
Performing a high-concentration boron-doped Si epitaxial growth using a gas for 3 minutes to form a first semiconductor layer 131 composed of a p-type high-impurity-concentration Si epitaxial growth layer;
Next, a low-concentration boron-doped Si epitaxial growth is performed for 10 minutes using a SiH 4 gas and a low-concentration B 2 H 6 gas to form a second semiconductor layer 132 made of a p-type low-impurity-concentration Si epitaxial growth layer. And then,
Si epitaxial growth is performed for 4 minutes using SiH 4 gas and PH 3 gas to form a third semiconductor layer 133 composed of an n-type Si epitaxial growth layer.
A semiconductor thin film 13 was formed by stacking a third semiconductor layer.
【0079】このような半導体薄膜13のエピタキシャ
ル成長工程によって、多孔質層12の高多孔率層12H
の多孔率は増加し、その分離強度は低下して、1kg/
cm2 程度以下もしくは若干これより大きい程度となっ
た。By the step of epitaxially growing the semiconductor thin film 13, the high porosity layer 12 H of the porous layer 12 is formed.
Porosity increases, its separation strength decreases, and 1 kg /
cm 2 or less or slightly larger.
【0080】次に、この実施例においては、エピタキシ
ャル半導体薄膜13上に表面熱酸化によってSiO2 膜
すなわち透明の絶縁膜16を形成し、フォトリソグラフ
ィによるパターンエッチングを行って電極ないしは配線
とのコンタクトを行う開口16Wを形成する(図8
E3 )。この開口16Wは、所要の間隔を保持して図に
おいては紙面と直交する方向に延長するストライプ状に
平行配列して形成することができる。このように形成し
たSiO2 膜により、界面でのキャリア発生や再結合を
極力少なくすることが可能である。Next, in this embodiment, a SiO 2 film, that is, a transparent insulating film 16 is formed on the epitaxial semiconductor thin film 13 by surface thermal oxidation, and pattern etching is performed by photolithography to make contact with an electrode or wiring. An opening 16W is formed (FIG. 8)
E 3 ). The openings 16W can be formed in parallel with each other in a stripe shape extending in a direction perpendicular to the sheet of FIG. With the SiO 2 film formed in this way, it is possible to minimize carrier generation and recombination at the interface.
【0081】そして、全面的に金属膜の蒸着を行い、フ
ォトリソグラフィによるパターンエッチングを行って受
光面側の電極ないしは配線17を、ストライプ状開口1
6Wに沿って形成する(図9F3 )。この電極ないしは
配線17を形成する金属膜は、例えば厚さ30nmのT
i膜、厚さ50nmのPd、厚さ100nmのAgを順
次蒸着し、さらにこれの上に厚さ8μmのAgメッキを
行うことによって形成した多層構造膜によって構成し得
る。その後400℃で20〜30分間のアニールを行っ
た。Then, a metal film is vapor-deposited on the entire surface, and pattern etching is performed by photolithography to form an electrode or wiring 17 on the light receiving surface side in the stripe-shaped opening 1.
6W (FIG. 9F 3 ). The metal film forming the electrode or the wiring 17 is, for example, a 30 nm thick T
An i film, Pd having a thickness of 50 nm, and Ag having a thickness of 100 nm are sequentially deposited, and a multilayer structure film formed by performing Ag plating with a thickness of 8 μm thereon may be used. Thereafter, annealing was performed at 400 ° C. for 20 to 30 minutes.
【0082】次に、ストライプ状の電極ないしは配線1
7上に、それぞれこれらに沿って導電線41、この実施
例では金属ワイヤを接合し、これの上に透明の接着剤2
1によって、透明樹脂基板、ガラス基板等の透明基板4
2を接合する(図9G3 )。電極ないしは配線17への
導電性41の接合は、半田付けによることができる。そ
して、これら導電線41は、その一端を、電極ないしは
配線17よりそれぞれ長くして外方に導出する。Next, the striped electrode or wiring 1
7 on each of which a conductive line 41, in this example a metal wire, is bonded, on which a transparent adhesive 2
1, a transparent substrate 4 such as a transparent resin substrate or a glass substrate
2 joining (Figure 9G 3). The bonding of the conductive member 41 to the electrode or the wiring 17 can be performed by soldering. These conductive wires 41 have one ends longer than the electrodes or wirings 17 and are led out.
【0083】その後、半導体基体11と透明基板42と
に、図5等において説明したと同様の第1および第2の
真空吸着装置321および322を、各吸着面32sに
おいて、排気装置33による吸引口32hからの真空吸
引によって吸着させる。Thereafter, the first and second vacuum suction devices 321 and 322 similar to those described with reference to FIG. 5 and the like are attached to the semiconductor substrate 11 and the transparent substrate 42, and the suction port of the exhaust device 33 is provided on each suction surface 32s. Adsorb by vacuum suction from 32h.
【0084】そして、第1および第2の真空吸着装置3
21および322の少なくともいずれかを移動して、相
互に引き離す。このようにして、多孔質層12の脆弱な
高多孔率層12Hで破断を生じさせて半導体基体11
と、半導体薄膜13とを分離する(図10)。このよう
にすると、図11に示すように、透明基板42上に、エ
ピタキシャル半導体薄膜13が接合された薄膜半導体2
3が構成される。この場合、薄膜半導体23の裏面に
は、多孔質層12が残存するが、これの上に銀ペースト
を塗布し、更に金属板を接合して他方の裏面電極24を
構成する。このようにして、プリント基板20にp+ −
p- −n+ 構造の薄膜半導体23が形成された太陽電池
が構成される。この金属電極24は、太陽電池裏面の素
子層保護膜としても機能する。Then, the first and second vacuum suction devices 3
Move at least one of 21 and 322 to pull them apart. In this manner, the fragile high porosity layer 12H of the porous layer 12 is broken to cause the semiconductor substrate 11 to break.
And the semiconductor thin film 13 (FIG. 10). In this way, as shown in FIG. 11, the thin film semiconductor 2 having the epitaxial semiconductor thin film 13 bonded on the transparent substrate 42 is formed.
3 are configured. In this case, the porous layer 12 remains on the back surface of the thin film semiconductor 23, and a silver paste is applied on the porous layer 12 and a metal plate is further joined to form the other back electrode 24. In this way, p + −
A solar cell on which the thin film semiconductor 23 having the p − −n + structure is formed. This metal electrode 24 also functions as an element layer protective film on the back surface of the solar cell.
【0085】このようにして形成した太陽電池は、受光
側電極ないしは配線17が、透明基板42によって覆わ
れているにもかかわらず、これからの電気的外部導出が
導電線41によってなされ、かつ外部に導出されている
ことから、外部との電気的接続が容易になされる。ま
た、例えば上述の実施例におけるように、エピタキシャ
ル半導体薄膜13に対し、すなわち太陽電池の活性部に
対しそれぞれコンタクトされた複数の各電極ないしは配
線17からそれぞれ導電線41の導出を行うようにした
ことから、太陽電池の直列抵抗を充分小とすることがで
きる。In the solar cell formed in this manner, although the light-receiving-side electrode or the wiring 17 is covered with the transparent substrate 42, the external electric conduction from the light-receiving-side electrode or the wiring 17 is carried out by the conductive wire 41 and the outside. Since it is derived, electrical connection with the outside is easily made. Further, as in the above-described embodiment, for example, the conductive lines 41 are respectively derived from the plurality of electrodes or wirings 17 that are in contact with the epitaxial semiconductor thin film 13, that is, the active portion of the solar cell. Therefore, the series resistance of the solar cell can be made sufficiently small.
【0086】尚、上述の導電線41は、金属ワイヤに限
られるものではなく、例えば帯状金属線等によって構成
することもできる。The above-described conductive wire 41 is not limited to a metal wire, but may be made of, for example, a strip-shaped metal wire.
【0087】また、透明基板42は、ガラス基板等の剛
性を有する基板によって構成することもできるし、樹脂
シートによるフレキシブル基板によって構成することも
できる。このようにフレキシブル基板によって構成する
場合は、太陽電池全体をフレキシブルに構成することが
できる。The transparent substrate 42 can be formed of a rigid substrate such as a glass substrate or a flexible substrate formed of a resin sheet. In the case of using a flexible substrate as described above, the entire solar cell can be configured flexibly.
【0088】このようにして、太陽電池の製造を行う場
合、その受光面に透明基板が配置されているにもかかわ
わらず、導電線の導出を、各電極17からそれぞれ導出
することができるので、直列抵抗の低減化をはかること
ができるものであり、またその導電線の接続は、薄膜太
陽電池として分離される前の、半導体基板11上に形成
された状態の機械的に強固で、かつ安定した状態でなさ
れるので、確実、容易に量産的に行うことができ、また
このように、導電線の導出により、複数の太陽電池を相
互に容易に接続することができる。As described above, when the solar cell is manufactured, the conductive wires can be led out from the respective electrodes 17 irrespective of the fact that the transparent substrate is disposed on the light receiving surface. The connection of the conductive line is mechanically strong in a state formed on the semiconductor substrate 11 before being separated as a thin-film solar cell, and Since the operation is performed in a stable state, mass production can be performed reliably and easily. In this manner, a plurality of solar cells can be easily connected to each other by leading out the conductive wire.
【0089】また、太陽電池においてその薄膜半導体の
裏面に多孔質層12が残っている場合、この多孔質層1
2は、半導体基体11が高不純物濃度である場合、これ
も高不純物濃度であることから光起電力を吸収する不都
合がある場合は、これを例えばエッチングによって除去
することができる。When the porous layer 12 remains on the back surface of the thin film semiconductor in the solar cell, the porous layer 1
2. If the semiconductor substrate 11 has a high impurity concentration, and if the semiconductor substrate 11 also has a high impurity concentration and there is a problem of absorbing photovoltaic power, it can be removed by, for example, etching.
【0090】尚、上述した各例においては、多孔質層1
2内における高多孔率層12Hを、中間多孔率層12M
内に形成するようにした場合であるが、陽極化成の条件
を変更することによってこの高多孔率層12Hを、表面
層12Sとは反対側の最下層に、すなわち多孔質層12
の、この多孔質層12が形成されない半導体基体11の
との界面に形成することができる。すなわち、この場
合、高多孔率層12Hの形成における例えば200mA
の高電流通電を、断続的に数回繰り返し行うことによっ
て、中間多孔率層の界面と基体領域との界面に形成する
ことができる。この場合には、半導体薄膜13と半導体
基体11との分離は、多孔質層12とこの多孔質層12
が形成されていない半導体基体11との界面でなされ
る。In each of the above examples, the porous layer 1
2 is replaced with a middle porosity layer 12M.
The high porosity layer 12H is formed on the lowermost layer on the opposite side to the surface layer 12S, that is, by changing the conditions of the anodization.
Can be formed at the interface with the semiconductor substrate 11 where the porous layer 12 is not formed. That is, in this case, for example, 200 mA in forming the high porosity layer 12H is used.
By repeating the high current application several times intermittently, it can be formed at the interface between the interface of the intermediate porosity layer and the base region. In this case, the semiconductor thin film 13 and the semiconductor substrate 11 are separated from each other by the porous layer 12 and the porous layer 12.
Is formed at the interface with the semiconductor substrate 11 where no is formed.
【0091】また、上述した例では、本発明を薄膜半導
体装置の製造に適用する例として太陽電池を得る場合に
ついて説明したが、他の各種半導体集積回路等の薄膜半
導体装置を得る場合に適用することができることはいう
までもない。In the above-described example, the case where a solar cell is obtained has been described as an example in which the present invention is applied to the manufacture of a thin film semiconductor device. However, the present invention is applied to the case where a thin film semiconductor device such as various other semiconductor integrated circuits is obtained. It goes without saying that it can be done.
【0092】上述したように、本発明製造方法によれ
ば、半導体基体の表面に多孔質層を形成し、これの上に
半導体のエピタキシャル成長を行って、これを剥離する
ので半導体基体は多孔質化された厚さだけが消耗される
ものであるが、上述したエピタキシャル半導体薄膜13
の形成およびその分離後は、半導体基体表面を研磨する
ことによって、再び多孔質層の形成、エピタキシャル半
導体薄膜の形成、分離を繰り返すことができ、その繰り
返し使用が可能であることから、安価に製造できる。ま
た、半導体基体の繰り返し使用によって、これが薄くな
った場合には、この半導体基体自体によって薄膜半導体
として用いることができ、例えば太陽電池の製造もでき
るものである。したがって、半導体基体は、最終的に無
効となることなく、殆ど無駄なく使用ができることか
ら、これによってもコストの低減化をはかることができ
る。As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the porous layer is formed on the surface of the semiconductor substrate, the semiconductor is epitaxially grown thereon, and the semiconductor layer is peeled off. Although only the thickness of the epitaxial semiconductor thin film 13 described above is consumed,
After the formation and separation of the semiconductor substrate, the formation of the porous layer, the formation of the epitaxial semiconductor thin film, and the separation can be repeated by polishing the surface of the semiconductor substrate. it can. If the semiconductor substrate is thinned by repeated use, the semiconductor substrate itself can be used as a thin film semiconductor, and for example, a solar cell can be manufactured. Therefore, since the semiconductor substrate can be used almost without waste without being finally invalidated, the cost can be reduced.
【0093】また、薄膜半導体、太陽電池を製造するこ
とによって厚さが減少した半導体基体に対し、この減少
した厚さに見合った厚さの半導体のエピタキシャル成長
を行って、上述した薄膜太陽電池の製造を繰返し行うよ
うにすることによって、永久的に同一の半導体基体の使
用が可能となるので、更に低コスト、低エネルギーで薄
膜半導体、太陽電池等の半導体装置を製造することがで
きる。Further, the semiconductor substrate whose thickness has been reduced by manufacturing the thin film semiconductor and the solar cell is subjected to epitaxial growth of a semiconductor having a thickness commensurate with the reduced thickness. By repeatedly performing the above, the same semiconductor substrate can be permanently used, so that semiconductor devices such as thin film semiconductors and solar cells can be manufactured at lower cost and with lower energy.
【0094】また、単に単一多孔率を有する多孔質層上
に半導体薄膜をエピタキシャル成長させる方法とする場
合は、その半導体薄膜の結晶性を良好にするには、結晶
成長の核となる多孔質層の多孔率を小さくする必要があ
ることから、陽極化成に当たって、電流密度を低くし
て、電解溶液のHF混合比を多くする必要がある。とこ
ろが、このように、多孔率を低くすると、多孔質層が硬
くなり、エピタキシャル半導体薄膜の分離が難しくな
る。そこで、分離強度を弱くするために多孔率を上げよ
うと、例えば陽極化成の条件のうち、電流密度を高くし
て、電解溶液のHF混合比を少なくすると、この場合は
分離は容易になるが、エピタキシャル半導体薄膜の結晶
性が極端に悪くなる。ところが前述した実施例における
ように、多孔質層の表面部分の多孔率を小さくして、多
孔質層内部の多孔率が大きいという2面性の性質をもつ
多孔質層を形成することにより、多孔質層上にエピタキ
シャル半導体膜を良好に形成でき、しかも、エピタキシ
ャル半導体膜を容易に分離できる。In the case where a method of simply epitaxially growing a semiconductor thin film on a porous layer having a single porosity is used, in order to improve the crystallinity of the semiconductor thin film, it is necessary to use a porous film which serves as a nucleus for crystal growth. Since it is necessary to reduce the porosity of the layer, it is necessary to lower the current density and increase the HF mixing ratio of the electrolytic solution during anodization. However, when the porosity is reduced as described above, the porous layer becomes hard, and it becomes difficult to separate the epitaxial semiconductor thin film. Therefore, in order to increase the porosity in order to weaken the separation strength, for example, if the current density is increased and the HF mixture ratio of the electrolytic solution is reduced among the anodizing conditions, the separation is facilitated in this case, In addition, the crystallinity of the epitaxial semiconductor thin film becomes extremely poor. However, by reducing the porosity of the surface portion of the porous layer and forming a porous layer having a two-sided property that the porosity inside the porous layer is large as in the above-described embodiment, The epitaxial semiconductor film can be favorably formed on the porous layer, and the epitaxial semiconductor film can be easily separated.
【0095】また、多孔質層に形成する高多孔率層は、
多孔率が大きいほど剥離が容易になるが、歪みが大き
く、その影響が多孔質層の表面層にまで及ぼしてしま
う。このため、表面層に亀裂が生じることもある。ま
た、エピタキシャル成長を行う際、エピタキシャル半導
体膜に欠陥を生じさせる原因となる。これに対し、前述
したように、多孔率の非常に高い層と多孔率の低い表面
層との間に、これらの層から発生する歪みを緩和するバ
ッファー層として、表面層よりやや多孔率の高い中間多
孔率層を形成することにより、剥離が容易で良質のエピ
タキシャル半導体膜を形成できる。The high porosity layer formed on the porous layer is
The larger the porosity, the easier the peeling is, but the larger the strain, and the influence is exerted on the surface layer of the porous layer. For this reason, cracks may occur in the surface layer. In addition, when performing epitaxial growth, it causes defects in the epitaxial semiconductor film. In contrast, as described above, between the very high porosity layer and the low porosity surface layer, as a buffer layer to alleviate the strain generated from these layers, a slightly higher porosity than the surface layer By forming the intermediate porosity layer, a high-quality epitaxial semiconductor film that can be easily peeled off can be formed.
【0096】そして、また、特に本発明方法において
は、半導体基体11と半導体薄膜13の分離(剥離)
を、少なくともその一方に真空吸着装置を配置して、全
面的にほぼ一様な吸着力をもって保持することができる
ことから、半導体基板11や半導体薄膜13を破損する
ことなく容易、確実にその分離を行うことができる。そ
して、最終的に得る薄膜半導体23において、支持基板
による補強を必要としない場合等においては、半導体基
体11および半導体薄膜13の双方に対し、それぞれ真
空吸着装置による保持を行うようにすることによって、
支持基板や保持基板の接着、その除去の作業を回避する
ことができることから、煩雑の作業、さらにこの作業に
伴う半導体薄膜13もしくは薄膜半導体23の破損、お
よび汚損を回避できる。Further, in particular, in the method of the present invention, separation (peeling) of the semiconductor substrate 11 and the semiconductor thin film 13 is performed.
Since a vacuum suction device can be disposed on at least one of the surfaces to hold a substantially uniform suction force over the entire surface, the semiconductor substrate 11 and the semiconductor thin film 13 can be easily and reliably separated without being damaged. It can be carried out. In the case where reinforcement by a supporting substrate is not required in the finally obtained thin film semiconductor 23, by holding both the semiconductor substrate 11 and the semiconductor thin film 13 by a vacuum suction device,
Since the work of adhering and removing the supporting substrate and the holding substrate can be avoided, complicated work, and furthermore, the damage and contamination of the semiconductor thin film 13 or the thin film semiconductor 23 due to this work can be avoided.
【0097】[0097]
【発明の効果】上述の本発明製造方法よれば、半導体基
体11の表面自体を陽極化成によって変化させて多孔質
層12を形成し、これの上に半導体薄膜13を成長する
ものであり、この半導体薄膜13は、エピタキシャル成
長によって結晶性にすぐれた半導体薄膜として、また必
要充分に小なる厚さに成膜できることから、この半導体
薄膜13を、多孔質層12の中間層あるいは多孔質層の
界面において破断することによって半導体基体から剥離
して得た目的とする薄膜半導体あるいは半導体装置は、
結晶性にすぐれたしたがって、光電気変換効率の高い太
陽電池、あるいは特性にすぐれた集積回路装置等の各種
薄膜半導体装置を製造形成できる。According to the manufacturing method of the present invention described above, the surface itself of the semiconductor substrate 11 is changed by anodization to form the porous layer 12, on which the semiconductor thin film 13 is grown. The semiconductor thin film 13 can be formed as a semiconductor thin film having excellent crystallinity by epitaxial growth, and can be formed to a thickness as small as necessary. Therefore, the semiconductor thin film 13 is formed at the interface between the intermediate layer of the porous layer 12 or the porous layer. The target thin film semiconductor or semiconductor device obtained by peeling from the semiconductor substrate by breaking is
Therefore, various thin-film semiconductor devices such as a solar cell with high photoelectric conversion efficiency and an integrated circuit device with excellent characteristics can be manufactured and formed.
【0098】また、本発明方法によれば、真空吸着によ
って、すなわちその分離のための剥離力を、広面積に渡
って、例えば全面的に保持することができるので、半導
体薄膜と半導体基体との剥離(分離)において、この剥
離のための外力を、広面積例えば全面的に与えることが
できることから、例えば機械的クランプ機構等の機械的
挟持等によるクランプによって引き剥がす場合等に比
し、あるいは接着剤によって他の基板に接着して引き剥
がす場合に比し、破損ないしは汚損を回避できる。ま
た、この半導体薄膜の、半導体基体からの分離強度すな
わち分離に要する強度は、多孔質層の多孔率を選定する
ことによって高い自由度をもって選定できるので、上述
した真空吸着による保持によってその半導体薄膜の分離
を行うに最適な分離強度に選定できるものである。した
がって、この分離を良好に行うことができて、この分離
に伴う破損事故を回避でき、破損に伴う歩留りの低下を
回避できるものである。Further, according to the method of the present invention, the peeling force for separation by vacuum suction, that is, the peeling force for the separation can be held over a wide area, for example, over the entire surface. In peeling (separation), an external force for this peeling can be applied over a wide area, for example, over the entire surface. Breakage or fouling can be avoided as compared with the case where the adhesive is peeled off by bonding to another substrate with an agent. The separation strength of the semiconductor thin film from the semiconductor substrate, that is, the strength required for separation, can be selected with a high degree of freedom by selecting the porosity of the porous layer. It is possible to select the optimum separation strength for the separation. Therefore, this separation can be performed satisfactorily, a breakage accident caused by this separation can be avoided, and a decrease in yield due to breakage can be avoided.
【0099】また、上述の本発明方法によれば、半導体
薄膜を分離して後に残された半導体基体に対して再び多
孔質層の形成半導体薄膜の形成を行って、繰り返し薄膜
半導体もしくは半導体装置の製造を行うことができるの
で、廉価に目的とする薄膜半導体もしくは薄膜半導体装
置の製造を行うことができる。Further, according to the method of the present invention described above, the semiconductor thin film is separated, the porous semiconductor layer is formed again on the semiconductor substrate left behind, and the semiconductor thin film or the semiconductor device is repeatedly formed. Since the manufacturing can be performed, the target thin film semiconductor or thin film semiconductor device can be manufactured at low cost.
【図1】本発明方法を実施する陽極化成装置の一例の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of an anodizing apparatus for performing a method of the present invention.
【図2】本発明方法の一実施例の工程図(その1)であ
る。A1 〜C1 は、その各工程の断面図である。FIG. 2 is a process diagram (part 1) of one embodiment of the method of the present invention. A 1 -C 1 is a cross-sectional view of the respective steps.
【図3】本発明方法の一実施例の工程図(その2)であ
る。D1 〜F1 は、その各工程の断面図である。FIG. 3 is a process diagram (part 2) of one embodiment of the method of the present invention. D 1 to F 1 are cross-sectional views of each step.
【図4】本発明方法の一実施例の工程図(その3)であ
る。G1 およびH1 は、その各工程の断面図である。FIG. 4 is a process diagram (part 3) of one embodiment of the method of the present invention. G 1 and H 1 are cross-sectional views of each step.
【図5】本発明方法の他の実施例の一工程図(その1)
である。FIG. 5 is a process diagram (part 1) of another embodiment of the method of the present invention.
It is.
【図6】本発明方法の他の実施例の工程図(その2)で
ある。AおよびBは、その各工程の断面図である。FIG. 6 is a process diagram (part 2) of another embodiment of the method of the present invention. A and B are cross-sectional views of the respective steps.
【図7】本発明方法の実施例の工程図(その1)であ
る。A3 〜C3 は、その各工程の断面図である。FIG. 7 is a process chart (part 1) of an embodiment of the method of the present invention. A 3 -C 3 are sectional views of the respective steps.
【図8】本発明方法の実施例の工程図(その2)であ
る。D3 およびE3 は、その各工程の断面図である。FIG. 8 is a process chart (part 2) of the embodiment of the method of the present invention. D 3 and E 3 are cross-sectional views of each step.
【図9】本発明方法の他の実施例の工程図(その3)で
ある。F3 およびG3 は、その各工程の断面図である。FIG. 9 is a process diagram (part 3) of another embodiment of the method of the present invention. F 3 and G 3 are cross-sectional views of the respective steps.
【図10】本発明方法の他の実施例の一工程の断面図
(その4)である。FIG. 10 is a sectional view (part 4) of a step in another embodiment of the method of the present invention.
【図11】本発明方法の他の実施例の一工程の断面図
(その5)である。FIG. 11 is a sectional view (part 5) of a step in another embodiment of the method of the present invention.
Claims (13)
て内部もしくは半導体基体との界面に強度が低下された
層を有する多孔質半導体層を形成する工程と、 上記多孔質層の表面に半導体薄膜を成長させる工程と、 上記半導体基体裏面を第1の吸着力をもって真空吸着
し、上記半導体薄膜を上記多孔質半導体層の上記強度が
低下された層において上記半導体基体からの分離を行う
分離工程とを有することを特徴とする薄膜半導体の製造
方法。1. A step of forming a porous semiconductor layer having a layer whose strength is reduced inside or at an interface with the semiconductor substrate by multi-step anodization on a semiconductor substrate, and forming a semiconductor thin film on a surface of the porous layer. And a separation step of separating the semiconductor thin film from the semiconductor substrate in the layer having the reduced strength of the porous semiconductor layer by vacuum-suctioning the back surface of the semiconductor substrate with a first suction force. A method for manufacturing a thin film semiconductor, comprising:
の吸着力に比し小に選定されたことを特徴とする請求項
1に記載の薄膜半導体の製造方法。2. The semiconductor thin film according to claim 1, wherein said semiconductor thin film has a separation strength of
The method according to claim 1, wherein the method is selected to be smaller than the attraction force.
cm2 以下に選定したことを特徴とする請求項1に記載
の薄膜半導体の製造方法。3. The semiconductor thin film having a separation strength of 1 kg /
2. The method for producing a thin film semiconductor according to claim 1, wherein the thickness is selected to be not more than cm 2 .
分離工程において、 上記半導体基体裏面を第1の吸着力をもって真空吸着
し、上記半導体薄膜側を第2の吸着力をもって真空吸着
し、上記半導体薄膜を上記多孔質半導体層の上記強度が
低下された層において上記半導体基体からの分離を行う
分離工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の
薄膜半導体の製造方法。4. In the step of separating the semiconductor thin film from the semiconductor substrate, the back surface of the semiconductor substrate is vacuum-adsorbed with a first adsorption force, and the semiconductor thin film side is vacuum-adsorbed with a second adsorption force. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of separating the thin film from the semiconductor substrate in the layer of the porous semiconductor layer having the reduced strength.
の吸着力と、上記第2の吸着力の和に比し小に選定され
たことを特徴とする請求項4に記載の薄膜半導体の製造
方法。5. The method according to claim 1, wherein the separation strength of the semiconductor thin film is the first
5. The method according to claim 4, wherein the method is selected to be smaller than the sum of the attraction force and the second attraction force.
cm2 以下に選定したことを特徴とする請求項4に記載
の薄膜半導体の製造方法。6. The semiconductor thin film having a separation strength of 2 kg /
5. The method for producing a thin film semiconductor according to claim 4, wherein the thickness is selected to be not more than cm 2 .
て内部もしくは半導体基体との界面に強度が低下された
層を有する多孔質半導体層を形成する工程と、 上記多孔質層の表面に半導体薄膜を成長させる工程と、 上記半導体薄膜に半導体素子を形成する工程と、 上記半導体基体裏面を第1の吸着力をもって真空吸着
し、上記半導体薄膜を上記多孔質半導体層の上記強度が
低下された層において上記半導体基体からの分離して半
導体装置を得る分離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。7. A step of forming, on a semiconductor substrate, a porous semiconductor layer having a layer whose strength is reduced inside or at an interface with the semiconductor substrate by multi-step anodization, and forming a semiconductor thin film on the surface of the porous layer. Growing a semiconductor element on the semiconductor thin film; and vacuum-adsorbing the back surface of the semiconductor substrate with a first adsorption force to the semiconductor thin film, wherein the strength of the porous semiconductor layer is reduced. And a separating step of obtaining a semiconductor device by separating the semiconductor device from the semiconductor substrate.
の吸着力に比し小に選定されたことを特徴とする請求項
7に記載の薄膜半導体装置の製造方法。8. The semiconductor thin film according to claim 1, wherein said semiconductor thin film has a separation strength of said first thin film.
8. The method for manufacturing a thin-film semiconductor device according to claim 7, wherein said method is selected to be smaller than said attraction force.
cm2 以下に選定したことを特徴とする請求項7に記載
の薄膜半導体装置の製造方法。9. The separation strength of the semiconductor thin film is 1 kg /
8. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 7, wherein the thickness is set to not more than cm 2 .
の分離工程において、 上記半導体基体裏面を第1の吸着力をもって真空吸着
し、上記半導体薄膜側を第2の吸着力をもって真空吸着
し、上記半導体薄膜を上記多孔質半導体層の上記強度が
低下された層において上記半導体基体からの分離を行う
分離工程とを有することを特徴とする請求項7に記載の
薄膜半導体装置の製造方法。10. In the step of separating the semiconductor thin film from the semiconductor substrate, the back surface of the semiconductor substrate is vacuum-adsorbed with a first adsorption force, and the semiconductor thin film side is vacuum-adsorbed with a second adsorption force. 8. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 7, further comprising a separation step of separating the thin film from the semiconductor substrate in the layer having the reduced strength of the porous semiconductor layer.
1の吸着力と、上記第2の吸着力の和に比し小に選定さ
れたことを特徴とする請求項10に記載の薄膜半導体装
置の製造方法。11. The thin film semiconductor according to claim 10, wherein the separation strength of the semiconductor thin film is selected to be smaller than the sum of the first attraction force and the second attraction force. Device manufacturing method.
/cm2 以下に選定されたことを特徴とする請求項10
に記載の薄膜半導体装置の製造方法。12. The separation strength of the semiconductor thin film is 2 kg.
/ Cm 2 or less.
3. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 1.
理を含む工程を有し、上記半導体薄膜の分離強度を1k
g/cm2 〜2kg/cm2 としたことを特徴とする請
求項7に記載の半導体装置の製造方法。13. The method according to claim 1, further comprising a step including a treatment in a vacuum before separating the semiconductor thin film, wherein the separation strength of the semiconductor thin film is 1 k.
8. The method according to claim 7, wherein the g / cm 2 is 2 g / cm 2 to 2 kg / cm 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07188597A JP4161380B2 (en) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Thin film semiconductor and semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07188597A JP4161380B2 (en) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Thin film semiconductor and semiconductor device manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270728A true JPH10270728A (en) | 1998-10-09 |
| JP4161380B2 JP4161380B2 (en) | 2008-10-08 |
Family
ID=13473443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07188597A Expired - Fee Related JP4161380B2 (en) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Thin film semiconductor and semiconductor device manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4161380B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10326882A (en) * | 1997-03-27 | 1998-12-08 | Canon Inc | Semiconductor substrate and manufacturing method thereof |
| EP1061566A3 (en) * | 1999-06-17 | 2007-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing a semiconductor thin film by a separation step and solar cell production method |
| EP3493246A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-05 | Beijing Chuangyu Technology Co., Ltd | Independently-driven film separation mechanism |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102350670B (en) * | 2011-09-20 | 2014-01-22 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Battery pole piece adsorption tooling |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP07188597A patent/JP4161380B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10326882A (en) * | 1997-03-27 | 1998-12-08 | Canon Inc | Semiconductor substrate and manufacturing method thereof |
| EP1061566A3 (en) * | 1999-06-17 | 2007-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing a semiconductor thin film by a separation step and solar cell production method |
| EP3493246A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-05 | Beijing Chuangyu Technology Co., Ltd | Independently-driven film separation mechanism |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4161380B2 (en) | 2008-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4826587B2 (en) | Thin film semiconductor manufacturing method | |
| US6426274B1 (en) | Method for making thin film semiconductor | |
| US6331208B1 (en) | Process for producing solar cell, process for producing thin-film semiconductor, process for separating thin-film semiconductor, and process for forming semiconductor | |
| US6756289B1 (en) | Method of producing semiconductor member and method of producing solar cell | |
| US6326280B1 (en) | Thin film semiconductor and method for making thin film semiconductor | |
| JP4075021B2 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method and thin film semiconductor member manufacturing method | |
| US6448155B1 (en) | Production method of semiconductor base material and production method of solar cell | |
| US6190937B1 (en) | Method of producing semiconductor member and method of producing solar cell | |
| JPH10135500A (en) | Method for manufacturing thin film semiconductor, solar cell and light emitting element | |
| US6500731B1 (en) | Process for producing semiconductor device module | |
| JP3893645B2 (en) | Thin film semiconductor device and IC card manufacturing method | |
| KR19980064201A (en) | Method for manufacturing semiconductor member | |
| JPH10233352A (en) | Semiconductor member manufacturing method and semiconductor member | |
| WO2000045426A1 (en) | Method for fabricating thin film semiconductor devices | |
| JPH11214720A (en) | Manufacturing method of thin film crystal solar cell | |
| JP2943126B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
| JP2000100738A (en) | Crystal growth method, semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3777668B2 (en) | Method for manufacturing thin film solar cell | |
| JPH09255487A (en) | Manufacturing method of thin film semiconductor | |
| JP2000036609A (en) | Manufacture of solar cell, manufacture of thin-film semiconductor, method for separating thin-film semiconductor, and method for forming semiconductor | |
| JP4161380B2 (en) | Thin film semiconductor and semiconductor device manufacturing method | |
| JP3951340B2 (en) | Semiconductor substrate and method of manufacturing semiconductor substrate and thin film semiconductor | |
| JP3927977B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor member | |
| JP4420475B2 (en) | Thin film semiconductor manufacturing method | |
| JP3963030B2 (en) | Thin film semiconductor manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070403 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080226 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080404 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080430 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080603 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080701 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080714 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |