JP2001023947A - 半導体基板のエッチング方法、半導体薄膜の製造方法および半導体基板保持装置 - Google Patents

半導体基板のエッチング方法、半導体薄膜の製造方法および半導体基板保持装置

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JP2001023947A
JP2001023947A JP11190417A JP19041799A JP2001023947A JP 2001023947 A JP2001023947 A JP 2001023947A JP 11190417 A JP11190417 A JP 11190417A JP 19041799 A JP19041799 A JP 19041799A JP 2001023947 A JP2001023947 A JP 2001023947A
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semiconductor
porous layer
substrate
etching
thin film
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Masaki Mizutani
匡希 水谷
Katsumi Nakagawa
克己 中川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板の多孔質層残留部をエッチングで
除去する際に、多孔質層残留部の無い反対側の面もエッ
チングされて基板が薄くなり、半導体基板を再生利用す
る回数が減少するのを防止する。 【解決手段】 2枚の半導体基板の裏面同士を合わせて
エッチング液に浸漬する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2枚の半導体基板
のエッチング方法に関し、特に、太陽電池、光センサ
ー、発光ダイオードなどの光電変換素子、もしくは集積
回路などに適用可能な半導体薄膜の製造方法、または、
前記方法に使用される半導体基板保持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】単結晶シリコン基板表面に多孔質層を形
成したのち太陽電池層を形成し、該単結晶シリコン基板
の裏面を接着剤により治具に接合する一方、剥離すべき
太陽電池層の側にもう一つの基板または治具を接合し、
しかるのち両治具を引き離すことにより太陽電池層を剥
離する技術が知られている。そのなかで、特開平10−
79330(ソニー)には、単結晶シリコン基板の表面
を研磨して多孔質層残留部を除去し、再び薄膜太陽電池
製造用の基板として用いることが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】多孔質層残留部を除去
するために、研磨などの機械的または化学機械的な方法
を用いる場合、高いスループットが望めず、またこの方
法はコストの観点からも好ましい方法とはいえない。一
方、多孔質層残留部を除去するためにエッチングなどの
化学的方法を用いることも出来る。この場合、比較的生
産性が良いが、多孔質層残留部の無い反対側の面もエッ
チングされて基板が薄くなり、再生利用する回数が減少
するという問題点がある。
【0004】したがって、本発明は、半導体基板を再生
利用する回数の減少を防止する方法およびそれに使用さ
れる装置を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の課
題を解決するために鋭意検討して、本発明を完成させる
に至った。
【0006】すなわち、本発明においては、2枚の半導
体基板の裏面同士を合わせてエッチング液に浸漬して半
導体基板のエッチングを行なっている。
【0007】別の本発明においては、表面に多孔質層を
形成したのち半導体薄膜を形成する第一の工程と、前記
多孔質層を破断して前記半導体薄膜を前記半導体基板か
ら剥離する第二の工程とおよび、前記半導体基板に残存
する多孔質層残留部をエッチングによって除去する第三
の工程とから成り、第三の工程に続き、再び第一の工程
以降を繰り返す半導体薄膜の製造方法であって、前記第
三の工程において、2枚の半導体基板の裏面同士を合わ
せてエッチング液に浸漬して半導体薄膜を製造してい
る。
【0008】さらに別の本発明においては、1対の基板
ホルダから成り、かつ、1対の半導体基板を収納し、前
記基板ホルダ間で前記半導体基板を挟持しうるように、
少なくとも一方の基板ホルダに凹部を有する装置で半導
体基板を保持している。
【0009】
【実施例】実施例1 図1は本発明の半導体基板のエッチング方法を示してい
る。半導体基板1は其の一方の面に多孔質層残留部2を
有しており、また、半導体基板1′は其の一方の面に多
孔質層残留部2′を有している。このような2枚の基板
が裏面同士を合わせて共通の基板ホルダ3、3′に保持
されている。このようにして半導体基板1、1′がエッ
チング液4の中に浸漬され、多孔質層残留部2、2′が
2枚同時にエッチング除去され、半導体基板1、1′の
繰り返し利用ができるようになる。
【0010】基板ホルダ3、3′は2枚の基板を背中合
せに密着させて保持するようになっている。基板ホルダ
3、3′は弗素樹脂などの耐酸性を有する材料から成
る。基板ホルダ3、3′には半導体基板1、1′を収納
しうるような凹部が形成されており、且つ図2に示すよ
うに半導体基板1、1′の表面の多孔質層残留部2、
2′が露出するようになっている。基板ホルダ3、3′
の両方に凹部が形成されていてもよく、一方にのみ凹部
が形成されていてもよい。このような基板ホルダ3、
3′の間に半導体基板1、1′を2枚背中合せにして挟
持する。基板ホルダ3、3′の凹部は半導体基板1、
1′の厚さよりも若干浅く形成されているので、2枚の
半導体基板1、1′を互いに密着させることができる。
この状態でビス5で固定する。ビス5は他の挟持手段、
例えば、クランプで代替することができる。
【0011】本発明のエッチング方法によればエッチン
グ液は多孔質層残留部のある面にのみ接触し、其の反対
面はエッチングされないため、必要以上に半導体基板を
エッチングすることがない。そのため半導体基板の再生
利用の回数を増大させることができるという利点があ
る。また、多孔質層残留部の反対側の面のエッチングを
防止するための付加的な部材も必要としない。さらに、
2枚同時にエッチング処理するため、非常に簡便で且つ
生産性の高い方法で多孔質層残留部の除去を行うことが
できる。
【0012】本発明に適用できる半導体基板として、た
とえば、Si単結晶基板を用いることができる。Si単
結晶基板は陽極化成などの方法により其の表面に多孔質
層を形成することができる。多孔質層残留部2、2′を
エッチング除去するためのエッチング液4としては弗酸
(弗化水素酸)、硝酸、酢酸などの酸類、またはこれら
の混合物を用いることができる。エッチング液に弗化ア
ンモニウムや燐酸水素ナトリウムなどを添加してもよ
い。エッチングに当たってはエッチング液4を攪拌した
り、またはエッチング液4に流れを生じさせてもよい。
又超音波を印加してもよい。
【0013】たとえば、10μm程度の厚さの多孔質層
残留部は49重量%弗酸水溶液:70重量%硝酸水溶
液:100重量%酢酸=1:2:1(容積比)の混合液
を用いて30秒程度で完全に除去することができる。こ
の場合のエッチング速度は毎分40μmであり、毎回の
エッチング工程で20μmずつウェハ厚さが減少する。
たとえば625μm厚のウェハを其の半分の厚さまで利
用するとすれば、15回繰り返し利用できる。一方、従
来の1枚毎の処理では多孔質層残留部の反対側の面もエ
ッチングされるため、ウェハの再生利用の回数は半減し
てしまう。
【0014】実施例2 <SOI基板への適用例>図3は本発明の半導体薄膜の
製造方法をSOI基板へ適用した工程図である。Si基
板31を陽極化成により多孔質層32を形成したのち、
単結晶Si層33を形成する(図3(a))。次にSi
支持基板35と単結晶Si層33とを絶縁層34を介し
て密着させた後、陽極接合、加圧、熱処理またはこれら
の組み合わせにより貼合する(図3(b))。次にSi
基板31とSi支持基板35に外力を印加して多孔質層
32を破断するか、またはエッチングにより多孔質層3
2を浸蝕して、単結晶Si層33をSi基板31から分
離する(図3(c))。最後に単結晶Si層33の表面
に残存する多孔質層残留部32′を除去することにより
図3(d)に示すようなSOI基板を得る。一方、Si
基板31に残存する多孔質層残留部32″を本発明の方
法でエッチング除去し、これを再び図3(a)の工程に
回すことができる。本例のSOI基板を用いると高速動
作が可能で、集積度が高く且つ耐放射線性に優れたSi
集積回路を安価に作成することができる。
【0015】実施例3 <太陽電池への適用例>図4は本発明の半導体薄膜の製
造方法を太陽電池の製造に適用した工程図である。まず
+ 単結晶シリコン基板41を陽極化成することにより
表面に多孔質層42を形成し、これを分離層とする。多
孔質層を水素アニールすることにより表面を平坦化した
後、p- シリコン層をエピタキシャル成長させる。次に
+ シリコン層をエピタキシャル成長させるか、又はn
型ドーパントを打ち込むもしくは拡散させてpn接合を
有する単結晶Si層43を形成する。この上に導電性ペ
ーストをパターン印刷して電極44を形成する。
【0016】続いて透光性接着剤45を介して透光性フ
ィルム46を接合する。透光性接着剤45としてはシー
ト状に形成したEVAなどを用いることができる。透光
性フィルムとしてはETFEなどのフッ素樹脂フィルム
を用いることができる。しかるのち、pn接合を有する
単結晶Si層43と基板41との間に外力を働かせて単
結晶Si層43を基板41から剥離する。剥離の際には
多孔質層42が破断するか、または多孔質層42と基板
41との界面、又は多孔質層42と単結晶Si層43と
の界面で分離する。単結晶Si層43を基板41から剥
離するためにエッチングを行ってもよい。
【0017】透光性フィルム46とともに剥離された単
結晶Si層(pn接合)43は、導電性接着剤47を介
してアルミ板などの導電性基板48に接合され、太陽電
池が完成する。残留している多孔質層42をその接合前
に除去しておいてもよい。一方、基板41の方に残留す
る多孔質層42は本発明の方法によりエッチング除去し
た後、再度半導体薄膜の成長用基板に供される。
【0018】本例において、p- シリコン層をエピタキ
シャル成長した後、該p- シリコン層を剥離し、しかる
後該p- シリコン層にpn接合を形成し、導電性基板に
接合してもよい。本例によれば製造コストの安価な太陽
電池を製造することができる。
【0019】これらの適用例において、多孔質層の形成
工程では陽極化成法を用いることができる。たとえば弗
酸とアルコール、水などからなる化成液中にSi基板と
対向電極を浸漬し、Si基板を陽極、対向電極を陰極と
して100mA程度の電流を数分間通電することによ
り、Si基板表面に多孔質層を形成することができる。
また、これらの適用例において、半導体薄膜の形成工程
では分子線ビームエピタキシャル成長、プラズマCV
D、減圧CVD、光CVD、液相エピタキシャル成長な
どの方法を用いることができる。
【0020】
【発明の効果】本発明のエッチング方法によればエッチ
ング液は多孔質層残留部のある面にのみ接触し、其の反
対面はエッチングされないため、必要以上に半導体基板
をエッチングすることがない。そのため半導体基板の再
生利用の回数を増大させることができるという利点があ
る。また、多孔質層残留部の反対側の面のエッチングを
防止するための付加的な部材も必要としない。さらに、
2枚同時にエッチング処理するため、非常に簡便で且つ
生産性の高い方法で多孔質層残留部の除去を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のエッチング方法、半導体薄膜の製造
方法に使用される装置の概要を示す図面である。
【図2】 本発明のエッチング方法、半導体薄膜の製造
方法に適用可能な基板ホルダの一例を示す図面である。
【図3】 本発明の半導体薄膜の製造方法をSOI基板
の製造に適用した工程図である。
【図4】 本発明の半導体薄膜の製造方法を太陽電池の
製造に適用した工程図である。
【符号の説明】
1、1′ 半導体基板 2、2′ 多孔質層残留部 3、3′ 基板ホルダ 4 エッチング液

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の半導体基板の裏面同士を合わせて
    エッチング液に浸漬することを特徴とする半導体基板の
    エッチング方法。
  2. 【請求項2】 表面に多孔質層を形成したのち半導体薄
    膜を形成する第一の工程と、前記多孔質層を破断して前
    記半導体薄膜を前記半導体基板から剥離する第二の工程
    とおよび、前記半導体基板に残存する多孔質層残留部を
    エッチングによって除去する第三の工程とから成り、第
    三の工程に続いて、再び第一の工程以降を繰り返す半導
    体薄膜の製造方法であって、前記第三の工程において、
    2枚の半導体基板の裏面同士を合わせてエッチング液に
    浸漬することを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体薄膜にpn接合を形成する工
    程を有することを特徴とする請求項2記載の半導体薄膜
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 1対の基板ホルダから成り、かつ、1対
    の半導体基板を収納し、前記基板ホルダ間で前記半導体
    基板を挟持しうるように、少なくとも一方の基板ホルダ
    に凹部が形成されていることを特徴とする半導体基板保
    持装置。
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