JP2001203340A - シリコン系結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
シリコン系結晶薄膜の形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 支持基板上にシリコンを含む結晶薄膜を形成
する方法であって、比較的厚みのある結晶薄膜を効率よ
く形成することができるシリコン系結晶薄膜の形成方法
を提供する。 【解決手段】 シリコン単結晶基板１に水素イオンを注
入する。イオン注入された結晶基板１をシリコン及びイ
ンジウムを含む融液の中に浸し、基板１を加熱すること
でボイド１５を形成する。融液で、基板１のイオン注入
面を加圧しながら、基板１を加熱して、ボイド１５を形
成する。融液を冷却することで、過飽和となったシリコ
ンを基板１の表面に析出させ、基板１の表面にシリコン
膜４を形成する。ボイド形成位置で基板１を分離する。
これにより、シリコン単結晶薄膜１１、４１が積層され
た薄膜Ｆ１を得る。シリコン単結晶薄膜Ｆ１を支持基板
５に接着する。
する方法であって、比較的厚みのある結晶薄膜を効率よ
く形成することができるシリコン系結晶薄膜の形成方法
を提供する。 【解決手段】 シリコン単結晶基板１に水素イオンを注
入する。イオン注入された結晶基板１をシリコン及びイ
ンジウムを含む融液の中に浸し、基板１を加熱すること
でボイド１５を形成する。融液で、基板１のイオン注入
面を加圧しながら、基板１を加熱して、ボイド１５を形
成する。融液を冷却することで、過飽和となったシリコ
ンを基板１の表面に析出させ、基板１の表面にシリコン
膜４を形成する。ボイド形成位置で基板１を分離する。
これにより、シリコン単結晶薄膜１１、４１が積層され
た薄膜Ｆ１を得る。シリコン単結晶薄膜Ｆ１を支持基板
５に接着する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用基板、
液晶ディスプレイ用基板、半導体装置用基板などに用い
ることができるシリコン系結晶薄膜の形成方法に関す
る。
液晶ディスプレイ用基板、半導体装置用基板などに用い
ることができるシリコン系結晶薄膜の形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、水素イオン注入剥離法が、支持基
板の上にシリコン系結晶薄膜を形成する手法として注目
を集めている。水素イオン注入剥離法は、ＳＯＩ（Sili
con OnInsulator）基板や、太陽電池用基板などを作製
するときに利用されている。
板の上にシリコン系結晶薄膜を形成する手法として注目
を集めている。水素イオン注入剥離法は、ＳＯＩ（Sili
con OnInsulator）基板や、太陽電池用基板などを作製
するときに利用されている。
【０００３】水素イオン注入剥離法を利用して、ＳＯＩ
基板を形成する手法の一例を図９を参照して説明する。
基板を形成する手法の一例を図９を参照して説明する。
【０００４】まず、Ｓｉ結晶基板９１に熱酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2 膜）９１１を形成する（図９（Ｂ）参照）。
Ｏ2 膜）９１１を形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０００５】次いで、水素イオンを熱酸化膜側からＳｉ
結晶基板９１に注入する（図９（Ｃ）参照）。イオン加
速電圧によって、水素イオンの注入深さは制御される。
後の工程において、この水素イオン注入位置９１３で結
晶基板９１を分離するため、５×１０16個／ｃｍ2 程度
以上の注入密度で水素イオンは注入される。
結晶基板９１に注入する（図９（Ｃ）参照）。イオン加
速電圧によって、水素イオンの注入深さは制御される。
後の工程において、この水素イオン注入位置９１３で結
晶基板９１を分離するため、５×１０16個／ｃｍ2 程度
以上の注入密度で水素イオンは注入される。
【０００６】次いで、Ｓｉ結晶基板９１のイオン注入面
（熱酸化膜）上に支持基板９２をのせ、これらを加熱す
ることでＳｉ結晶基板９１のイオン注入位置９１３に多
数のボイド（微小空孔）９１４を形成する（図９（Ｄ）
参照）。Ｓｉ結晶基板９１に注入された水素が加熱によ
ってガス化することで、ボイド９１４は形成される。３
５０°Ｃ〜６００°Ｃ程度で数分間加熱することで、ボ
イド９１４は形成される。隣合うボイド同士がつながる
などして、Ｓｉ結晶基板９１内のボイド形成位置には層
状に脆弱な部分が形成される。Ｓｉ結晶基板９１のイオ
ン注入面が、支持基板９２によって加圧されているた
め、水素ガスの圧力で基板９１の表層部分が部分的に剥
離してしまうことが抑制される。Ｓｉ結晶基板９１のイ
オン注入面をこのように何らかの方法で加圧しておかな
いと、結晶基板９１の表層部分において直径数μｍ以下
のクレータ状に剥離が発生してしまう。
（熱酸化膜）上に支持基板９２をのせ、これらを加熱す
ることでＳｉ結晶基板９１のイオン注入位置９１３に多
数のボイド（微小空孔）９１４を形成する（図９（Ｄ）
参照）。Ｓｉ結晶基板９１に注入された水素が加熱によ
ってガス化することで、ボイド９１４は形成される。３
５０°Ｃ〜６００°Ｃ程度で数分間加熱することで、ボ
イド９１４は形成される。隣合うボイド同士がつながる
などして、Ｓｉ結晶基板９１内のボイド形成位置には層
状に脆弱な部分が形成される。Ｓｉ結晶基板９１のイオ
ン注入面が、支持基板９２によって加圧されているた
め、水素ガスの圧力で基板９１の表層部分が部分的に剥
離してしまうことが抑制される。Ｓｉ結晶基板９１のイ
オン注入面をこのように何らかの方法で加圧しておかな
いと、結晶基板９１の表層部分において直径数μｍ以下
のクレータ状に剥離が発生してしまう。
【０００７】次いで、１０００°Ｃ程度以上の高温で、
Ｓｉ結晶基板９１と支持基板９２を加熱して、これらを
接着する。
Ｓｉ結晶基板９１と支持基板９２を加熱して、これらを
接着する。
【０００８】この後、Ｓｉ結晶基板９１をボイド９１４
に沿って分離する（図９（Ｅ）参照）。これにより、Ｓ
ｉＯ2 膜９１１上には結晶基板９１の一部であったＳｉ
結晶薄膜９１２１が残る。したがって、Ｓｉ結晶薄膜９
１２１、ＳｉＯ2 膜（絶縁膜）９１１が順に形成された
支持基板９２、すなわちＳＯＩ基板が得られる。残りの
Ｓｉ結晶基板部分９１２２は、次のＳＯＩ基板の形成時
に再利用できる。
に沿って分離する（図９（Ｅ）参照）。これにより、Ｓ
ｉＯ2 膜９１１上には結晶基板９１の一部であったＳｉ
結晶薄膜９１２１が残る。したがって、Ｓｉ結晶薄膜９
１２１、ＳｉＯ2 膜（絶縁膜）９１１が順に形成された
支持基板９２、すなわちＳＯＩ基板が得られる。残りの
Ｓｉ結晶基板部分９１２２は、次のＳＯＩ基板の形成時
に再利用できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
シリコン系結晶基板にイオン注入し、ボイドを形成する
などして、支持基板上にシリコン系結晶薄膜を形成する
手法には、次のような問題がある。
シリコン系結晶基板にイオン注入し、ボイドを形成する
などして、支持基板上にシリコン系結晶薄膜を形成する
手法には、次のような問題がある。
【００１０】一つの問題は、上記の手法では支持基板上
に数十μｍといった比較的厚いシリコン系結晶薄膜を効
率良く形成することが難しいことである。以下、さらに
詳しく説明する。
に数十μｍといった比較的厚いシリコン系結晶薄膜を効
率良く形成することが難しいことである。以下、さらに
詳しく説明する。
【００１１】Ｓｉ結晶薄膜が形成された基板を太陽電池
の作製に利用する場合、高い光電変換効率を達成するた
めには、Ｓｉ結晶薄膜の厚みを７μｍ以上、好ましくは
１０μｍ程度とする必要がある。
の作製に利用する場合、高い光電変換効率を達成するた
めには、Ｓｉ結晶薄膜の厚みを７μｍ以上、好ましくは
１０μｍ程度とする必要がある。
【００１２】支持基板上に形成されるＳｉ結晶薄膜の膜
厚は、水素イオン注入時のイオン注入深さに対応し、イ
オン注入深さを深くすれば最終的に得られるＳｉ結晶薄
膜の膜厚を厚くすることができる。イオン注入時の加速
電圧を大きくすれば、限界はあるにしても、イオン注入
深さは深くすることができる。水素イオンを例えば結晶
基板の表面（イオン注入面）から１０μｍの深さの位置
に注入するときには、７００ｋｅＶ程度の加速電圧でイ
オン注入を行えばよい。しかし、注入深さを１０μｍ程
度、或いは、それ以上とするときには、大がかりなイオ
ン注入装置が必要となり、イオン注入処理にコストがか
かる。また、イオンが注入される結晶基板の過昇温を抑
制するために、イオンビーム電流を抑制する必要があ
り、効率よく必要な密度までイオン注入を行うことがで
きない。
厚は、水素イオン注入時のイオン注入深さに対応し、イ
オン注入深さを深くすれば最終的に得られるＳｉ結晶薄
膜の膜厚を厚くすることができる。イオン注入時の加速
電圧を大きくすれば、限界はあるにしても、イオン注入
深さは深くすることができる。水素イオンを例えば結晶
基板の表面（イオン注入面）から１０μｍの深さの位置
に注入するときには、７００ｋｅＶ程度の加速電圧でイ
オン注入を行えばよい。しかし、注入深さを１０μｍ程
度、或いは、それ以上とするときには、大がかりなイオ
ン注入装置が必要となり、イオン注入処理にコストがか
かる。また、イオンが注入される結晶基板の過昇温を抑
制するために、イオンビーム電流を抑制する必要があ
り、効率よく必要な密度までイオン注入を行うことがで
きない。
【００１３】このように上記の手法では比較的厚いシリ
コン系結晶薄膜を効率よく安価に形成することは難し
い。
コン系結晶薄膜を効率よく安価に形成することは難し
い。
【００１４】別の問題として、Ｓｉ系結晶基板のイオン
注入面上にパーティクルがあった場合には、ボイド形成
のための加熱時に、結晶基板の表層にミクロな剥離やク
ラックが生じることがある。図１０を参照してさらに説
明する。
注入面上にパーティクルがあった場合には、ボイド形成
のための加熱時に、結晶基板の表層にミクロな剥離やク
ラックが生じることがある。図１０を参照してさらに説
明する。
【００１５】図１０（Ａ）に示すように、結晶基板９１
のイオン注入面９１５上にパーティクル９３があり、支
持基板９２と結晶基板９１の間にパーティクル９３が入
り込んでいると、イオン注入面９１５に支持基板９２に
よって押圧されていない部分ができる。このような状態
で、ボイド形成のための加熱を行うと、その押圧されて
いない部分やその近傍において、図１０（Ｂ）に示すよ
うな、ミクロな剥離やクラックが結晶基板９１の表層に
おいて発生してしまうことがある。ボイド形成時にこの
ようなミクロな剥離やクラックが生じていると、最終的
に得た結晶薄膜付きの基板は不良なものとなってしま
う。ひいては、シリコン系結晶薄膜の生産性が低下する
とともに、シリコン系結晶薄膜の製造コストが高くな
り、シリコン系結晶薄膜が高価になる。
のイオン注入面９１５上にパーティクル９３があり、支
持基板９２と結晶基板９１の間にパーティクル９３が入
り込んでいると、イオン注入面９１５に支持基板９２に
よって押圧されていない部分ができる。このような状態
で、ボイド形成のための加熱を行うと、その押圧されて
いない部分やその近傍において、図１０（Ｂ）に示すよ
うな、ミクロな剥離やクラックが結晶基板９１の表層に
おいて発生してしまうことがある。ボイド形成時にこの
ようなミクロな剥離やクラックが生じていると、最終的
に得た結晶薄膜付きの基板は不良なものとなってしま
う。ひいては、シリコン系結晶薄膜の生産性が低下する
とともに、シリコン系結晶薄膜の製造コストが高くな
り、シリコン系結晶薄膜が高価になる。
【００１６】例えば、極めてクリーン度（清浄度）の高
いクリーンルーム内において、各工程を行えば、上記の
ようなパーティクルによる問題の発生は抑制できると考
えられる。しかし、上記のようなパーティクルの問題を
防止するのに必要なクリーン度の高いクリーンルーム
は、建設費、維持費、運転費が高く、それだけＳｉ系結
晶薄膜付き基板の製造コストも高くなる。
いクリーンルーム内において、各工程を行えば、上記の
ようなパーティクルによる問題の発生は抑制できると考
えられる。しかし、上記のようなパーティクルの問題を
防止するのに必要なクリーン度の高いクリーンルーム
は、建設費、維持費、運転費が高く、それだけＳｉ系結
晶薄膜付き基板の製造コストも高くなる。
【００１７】そこで、本発明は、生産性よく、できるだ
け安価にシリコンを含む結晶薄膜を形成することができ
るシリコン系結晶薄膜の形成方法を提供することを課題
とする。
け安価にシリコンを含む結晶薄膜を形成することができ
るシリコン系結晶薄膜の形成方法を提供することを課題
とする。
【００１８】さらに具体的に言うと、本発明は、シリコ
ンを含む結晶薄膜の形成方法であって、比較的厚みのあ
る結晶薄膜を効率よく形成することができるシリコン系
結晶薄膜の形成方法を提供することを課題とする。
ンを含む結晶薄膜の形成方法であって、比較的厚みのあ
る結晶薄膜を効率よく形成することができるシリコン系
結晶薄膜の形成方法を提供することを課題とする。
【００１９】また、本発明は、支持基板上にシリコンを
含む結晶薄膜を形成する方法であって、比較的厚みのあ
る結晶薄膜を効率よく形成することができるシリコン系
結晶薄膜の形成方法を提供することを課題とする。
含む結晶薄膜を形成する方法であって、比較的厚みのあ
る結晶薄膜を効率よく形成することができるシリコン系
結晶薄膜の形成方法を提供することを課題とする。
【００２０】また、本発明は、シリコンを含む結晶基板
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、シリコン
を含む結晶薄膜を形成する方法であって、シリコン系結
晶基板のイオン注入面上にパーティクルがあったとして
も、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥離やクラック
の発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供することを課題とする。
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、シリコン
を含む結晶薄膜を形成する方法であって、シリコン系結
晶基板のイオン注入面上にパーティクルがあったとして
も、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥離やクラック
の発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供することを課題とする。
【００２１】また、本発明は、シリコンを含む結晶基板
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、支持基板
上にシリコンを含む結晶薄膜を形成する方法であって、
シリコン系結晶基板のイオン注入面上にパーティクルが
あったとしても、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥
離やクラックの発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の
形成方法を提供することを課題とする。
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、支持基板
上にシリコンを含む結晶薄膜を形成する方法であって、
シリコン系結晶基板のイオン注入面上にパーティクルが
あったとしても、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥
離やクラックの発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の
形成方法を提供することを課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は次の第１及び第
２の二つのタイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供する。 （１）第１タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法 第１タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法は、シリコ
ンを１０ｗｔ％以上含有するシリコン系結晶基板に水素
イオン又はヘリウムイオンを注入するイオン注入工程
と、イオン注入された結晶基板を加熱して、該基板のイ
オン注入位置にボイドを形成するボイド形成工程と、イ
オン注入された結晶基板をシリコンを含有する金属融液
に浸し、該融液を冷却してゆくことで、エピタキシャル
成長によってシリコンを主成分とする単結晶薄膜又は多
結晶薄膜を該基板のイオン注入面上に形成するエピタキ
シャル成長工程と、結晶薄膜が形成された結晶基板をボ
イド形成位置で分離する分離工程とを含み、前記ボイド
形成工程におけるボイド形成のための前記結晶基板の加
熱が、該結晶基板の少なくともイオン注入面を前記エピ
タキシャル成長工程で用いる金属融液に浸すことで行わ
れることを特徴とするシリコン系結晶薄膜の形成方法で
ある。
２の二つのタイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供する。 （１）第１タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法 第１タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法は、シリコ
ンを１０ｗｔ％以上含有するシリコン系結晶基板に水素
イオン又はヘリウムイオンを注入するイオン注入工程
と、イオン注入された結晶基板を加熱して、該基板のイ
オン注入位置にボイドを形成するボイド形成工程と、イ
オン注入された結晶基板をシリコンを含有する金属融液
に浸し、該融液を冷却してゆくことで、エピタキシャル
成長によってシリコンを主成分とする単結晶薄膜又は多
結晶薄膜を該基板のイオン注入面上に形成するエピタキ
シャル成長工程と、結晶薄膜が形成された結晶基板をボ
イド形成位置で分離する分離工程とを含み、前記ボイド
形成工程におけるボイド形成のための前記結晶基板の加
熱が、該結晶基板の少なくともイオン注入面を前記エピ
タキシャル成長工程で用いる金属融液に浸すことで行わ
れることを特徴とするシリコン系結晶薄膜の形成方法で
ある。
【００２３】第１タイプのシリコン系結晶薄膜形成方法
において、後述する支持基板接着工程をさらに設けるこ
とによって、支持基板の上にシリコン系結晶薄膜を形成
することもできる。第１タイプのシリコン系結晶薄膜形
成方法によると、例えば、太陽電池の作製などに利用で
きるシリコン系結晶薄膜が形成できる。また、第１タイ
プのシリコン系結晶薄膜形成方法によると、電力用デバ
イスなどに用いられる炭化珪素単結晶薄膜を支持基板上
に形成することもできる。また、第１タイプのシリコン
系結晶薄膜形成方法によると、ＳＯＩ（Silicon On Ins
ulator）基板も形成できる。
において、後述する支持基板接着工程をさらに設けるこ
とによって、支持基板の上にシリコン系結晶薄膜を形成
することもできる。第１タイプのシリコン系結晶薄膜形
成方法によると、例えば、太陽電池の作製などに利用で
きるシリコン系結晶薄膜が形成できる。また、第１タイ
プのシリコン系結晶薄膜形成方法によると、電力用デバ
イスなどに用いられる炭化珪素単結晶薄膜を支持基板上
に形成することもできる。また、第１タイプのシリコン
系結晶薄膜形成方法によると、ＳＯＩ（Silicon On Ins
ulator）基板も形成できる。
【００２４】本発明に係る第１タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法は、イオン注入工程、ボイド形成工程、
エピタキシャル成長工程及び分離工程を含んでいる。第
１タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法は、いわゆる
イオン注入剥離法（スマートカット法ともよばれてい
る）を利用したものである。以下、各工程ついて順に詳
しく説明する。 （１−１）イオン注入工程 イオン注入工程においては、シリコン系結晶基板に水素
イオン又はヘリウムイオンを注入する。
薄膜の形成方法は、イオン注入工程、ボイド形成工程、
エピタキシャル成長工程及び分離工程を含んでいる。第
１タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法は、いわゆる
イオン注入剥離法（スマートカット法ともよばれてい
る）を利用したものである。以下、各工程ついて順に詳
しく説明する。 （１−１）イオン注入工程 イオン注入工程においては、シリコン系結晶基板に水素
イオン又はヘリウムイオンを注入する。
【００２５】シリコン系結晶基板は、シリコンを１０ｗ
ｔ％以上含有する単結晶又は多結晶からなる基板であ
る。シリコン系結晶基板は、例えば、ドナーやアクセプ
タとなる不純物を含んでいてもよい。シリコン系結晶基
板は、例えば、ウェハー状のものとすればよい。
ｔ％以上含有する単結晶又は多結晶からなる基板であ
る。シリコン系結晶基板は、例えば、ドナーやアクセプ
タとなる不純物を含んでいてもよい。シリコン系結晶基
板は、例えば、ウェハー状のものとすればよい。
【００２６】水素イオン又はヘリウムイオンは、シリコ
ン系結晶基板の表面から所定深さの位置に注入する。イ
オン注入は、例えば、イオン注入装置を使って行うこと
ができる。イオン注入深さは、イオン注入するときのイ
オン加速電圧などによって調整できる。イオン加速電圧
を大きくすれば、深い位置にイオンを注入できる。イオ
ン注入深さは、例えば、０．０数μｍ〜数十μｍとする
ことができる。
ン系結晶基板の表面から所定深さの位置に注入する。イ
オン注入は、例えば、イオン注入装置を使って行うこと
ができる。イオン注入深さは、イオン注入するときのイ
オン加速電圧などによって調整できる。イオン加速電圧
を大きくすれば、深い位置にイオンを注入できる。イオ
ン注入深さは、例えば、０．０数μｍ〜数十μｍとする
ことができる。
【００２７】同じイオン注入条件下でイオン注入を行っ
ても、イオン種によってイオン注入深さが異なるため、
注入するイオン種は質量分離を行うなどして一種だけに
することが好ましい。例えば水素正イオンを注入する場
合、水素正イオンは複数存在するので、質量分離を行っ
て、所定の一つの種類の水素正イオンだけを注入するこ
とが好ましい。水素負イオンを注入する場合には、水素
負イオンはＨ- しか存在しないので、質量分離を行わな
くても、イオン注入深さを揃えることができる。
ても、イオン種によってイオン注入深さが異なるため、
注入するイオン種は質量分離を行うなどして一種だけに
することが好ましい。例えば水素正イオンを注入する場
合、水素正イオンは複数存在するので、質量分離を行っ
て、所定の一つの種類の水素正イオンだけを注入するこ
とが好ましい。水素負イオンを注入する場合には、水素
負イオンはＨ- しか存在しないので、質量分離を行わな
くても、イオン注入深さを揃えることができる。
【００２８】イオン注入工程は、後述するボイド形成工
程でシリコン系結晶基板にボイド（空孔）を形成し、後
述する分離工程でボイド形成位置で結晶基板を分離する
ための前工程（前処理）である。結晶基板の分離を容易
にするなどのためには、イオン注入工程において例えば
水素イオンを５×１０16個／ｃｍ2 程度以上の注入密度
で注入すればよい。
程でシリコン系結晶基板にボイド（空孔）を形成し、後
述する分離工程でボイド形成位置で結晶基板を分離する
ための前工程（前処理）である。結晶基板の分離を容易
にするなどのためには、イオン注入工程において例えば
水素イオンを５×１０16個／ｃｍ2 程度以上の注入密度
で注入すればよい。
【００２９】イオン注入深さは、後述する分離工程で、
イオン注入されたシリコン系結晶基板を分離するときの
分離位置に影響し、最終的に形成されるシリコン系結晶
薄膜の膜厚に影響する。イオン注入深さが深いほど、シ
リコン系結晶薄膜の膜厚は厚くなる。
イオン注入されたシリコン系結晶基板を分離するときの
分離位置に影響し、最終的に形成されるシリコン系結晶
薄膜の膜厚に影響する。イオン注入深さが深いほど、シ
リコン系結晶薄膜の膜厚は厚くなる。
【００３０】イオン注入深さを深くするためには、前述
のようにイオン加速電圧を大きくすればよいが、そうす
るには大がかりなイオン注入装置が必要になる。また、
イオン加速電圧を大きくすると、シリコン系結晶基板の
過昇温の問題も発生する。
のようにイオン加速電圧を大きくすればよいが、そうす
るには大がかりなイオン注入装置が必要になる。また、
イオン加速電圧を大きくすると、シリコン系結晶基板の
過昇温の問題も発生する。
【００３１】本発明に係る第１タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、イオン注入工程の後に行う
エピタキシャル成長工程において、シリコン系結晶基板
のイオン注入面上にシリコンを主成分とする結晶薄膜を
形成するので、シリコン注入深さが比較的浅くても、比
較的厚いシリコン系結晶薄膜を最終的に得ることができ
る。
薄膜の形成方法においては、イオン注入工程の後に行う
エピタキシャル成長工程において、シリコン系結晶基板
のイオン注入面上にシリコンを主成分とする結晶薄膜を
形成するので、シリコン注入深さが比較的浅くても、比
較的厚いシリコン系結晶薄膜を最終的に得ることができ
る。
【００３２】イオン注入工程においては、シリコン系結
晶基板の少なくとも一方の面からイオン注入を行う。イ
オン注入工程においては、シリコン系結晶基板の両面か
らイオン注入を行ってもよい。シリコン系結晶基板の両
面からイオン注入を行えば、最終的に二つのシリコン系
結晶薄膜を得ることができる。 （１−２）ボイド形成工程 ボイド形成工程においては、イオン注入工程でイオン注
入されたシリコン系結晶基板を加熱することで、結晶基
板のイオン注入位置にボイド（空孔）を形成する。
晶基板の少なくとも一方の面からイオン注入を行う。イ
オン注入工程においては、シリコン系結晶基板の両面か
らイオン注入を行ってもよい。シリコン系結晶基板の両
面からイオン注入を行えば、最終的に二つのシリコン系
結晶薄膜を得ることができる。 （１−２）ボイド形成工程 ボイド形成工程においては、イオン注入工程でイオン注
入されたシリコン系結晶基板を加熱することで、結晶基
板のイオン注入位置にボイド（空孔）を形成する。
【００３３】シリコン系結晶基板に注入された水素又は
ヘリウムは、加熱することでガス化する。このガス化に
よって、結晶基板のイオン注入位置には、ボイドが形成
される。
ヘリウムは、加熱することでガス化する。このガス化に
よって、結晶基板のイオン注入位置には、ボイドが形成
される。
【００３４】ボイド形成には、結晶基板を例えば３５０
°Ｃ〜６００°Ｃ程度、或いはそれ以上で、数分間程度
加熱すればよい。 （１−３）エピタキシャル成長工程 エピタキシャル成長工程においては、シリコンを主成分
とする結晶薄膜（シリコンを主成分とする単結晶薄膜又
は多結晶薄膜）を、シリコン系結晶基板のイオン注入面
上に形成する。シリコンを主成分とする結晶薄膜をエピ
タキシャル成長させて、シリコン系結晶基板のイオン注
入面上にシリコンを主成分とする結晶薄膜を形成する。
°Ｃ〜６００°Ｃ程度、或いはそれ以上で、数分間程度
加熱すればよい。 （１−３）エピタキシャル成長工程 エピタキシャル成長工程においては、シリコンを主成分
とする結晶薄膜（シリコンを主成分とする単結晶薄膜又
は多結晶薄膜）を、シリコン系結晶基板のイオン注入面
上に形成する。シリコンを主成分とする結晶薄膜をエピ
タキシャル成長させて、シリコン系結晶基板のイオン注
入面上にシリコンを主成分とする結晶薄膜を形成する。
【００３５】イオン注入されたシリコン系結晶基板をシ
リコンを含有する金属融液に浸し、該融液を冷却してゆ
くことで、過飽和となったシリコンをシリコン系結晶基
板上に析出させ、シリコン系結晶基板のイオン注入面上
にシリコンを主成分とする結晶薄膜を形成する。すなわ
ち、エピタキシャル成長法の一種である液相成長法によ
って、シリコン結晶基板のイオン注入面上にシリコンを
主成分とする結晶薄膜を形成する。
リコンを含有する金属融液に浸し、該融液を冷却してゆ
くことで、過飽和となったシリコンをシリコン系結晶基
板上に析出させ、シリコン系結晶基板のイオン注入面上
にシリコンを主成分とする結晶薄膜を形成する。すなわ
ち、エピタキシャル成長法の一種である液相成長法によ
って、シリコン結晶基板のイオン注入面上にシリコンを
主成分とする結晶薄膜を形成する。
【００３６】エピタキシャル成長法としては、液相成長
法の他に、シラン系ガスなどを用いる気相成長法も知ら
れているが、液相成長法の方が気相成長法に比べて、コ
スト的に有利であり、また量産性にも優れている。
法の他に、シラン系ガスなどを用いる気相成長法も知ら
れているが、液相成長法の方が気相成長法に比べて、コ
スト的に有利であり、また量産性にも優れている。
【００３７】シリコン系結晶基板の少なくともイオン注
入面（結晶薄膜を形成する面）を金属融液に浸すこと
で、結晶基板上に結晶薄膜を形成する。シリコン系結晶
基板全体を金属融液に浸してもよい。
入面（結晶薄膜を形成する面）を金属融液に浸すこと
で、結晶基板上に結晶薄膜を形成する。シリコン系結晶
基板全体を金属融液に浸してもよい。
【００３８】イオン注入工程において、シリコン系結晶
基板の両面からイオン注入行った場合には、少なくとも
一方のイオン注入面を金属融液に浸せばよい。この場
合、両イオン注入面を同時に金属融液に浸せば、最終的
に二つのシリコン系結晶薄膜を効率よく得ることができ
る。
基板の両面からイオン注入行った場合には、少なくとも
一方のイオン注入面を金属融液に浸せばよい。この場
合、両イオン注入面を同時に金属融液に浸せば、最終的
に二つのシリコン系結晶薄膜を効率よく得ることができ
る。
【００３９】シリコン系結晶基板を浸す金属融液は、シ
リコンの他に、例えば、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガ
リウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）のうちの
少なくとも一種を含むものとすればよく、これらのうち
の２種以上を含むものでもよい。シリコン系結晶基板を
浸す金属融液は、シリコンの他に、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、
Ｃｕのうちの少なくとも１種をシリコン以外のそれらの
ものの合計で例えば１０ｗｔ％以上含有するものとすれ
ばよい。
リコンの他に、例えば、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガ
リウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）のうちの
少なくとも一種を含むものとすればよく、これらのうち
の２種以上を含むものでもよい。シリコン系結晶基板を
浸す金属融液は、シリコンの他に、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、
Ｃｕのうちの少なくとも１種をシリコン以外のそれらの
ものの合計で例えば１０ｗｔ％以上含有するものとすれ
ばよい。
【００４０】Ｃｕを含む金属融液を採用すると、その金
属融液からシリコン系結晶基板を引き上げるときの金属
融液の離れがよくなる。
属融液からシリコン系結晶基板を引き上げるときの金属
融液の離れがよくなる。
【００４１】Ｉｎ、Ｇａ又はＡｌを含む金属融液を採用
すると、結晶基板上に形成されるシリコンを主成分とす
る結晶薄膜に、ドーパントとしてＩｎ、Ｇａ又はＡｌを
含ませることができる。ドーパントしてＩｎ、Ｇａ又は
Ａｌを含むシリコンを主成分とする結晶薄膜には、ｐ型
やｎ型の電気的特性を持たせることができる。
すると、結晶基板上に形成されるシリコンを主成分とす
る結晶薄膜に、ドーパントとしてＩｎ、Ｇａ又はＡｌを
含ませることができる。ドーパントしてＩｎ、Ｇａ又は
Ａｌを含むシリコンを主成分とする結晶薄膜には、ｐ型
やｎ型の電気的特性を持たせることができる。
【００４２】シリコン系結晶基板を浸す金属融液に含ま
せる材料は、最終的に得るシリコン系結晶薄膜の用途等
に応じて選択すればよい。
せる材料は、最終的に得るシリコン系結晶薄膜の用途等
に応じて選択すればよい。
【００４３】シリコン系結晶基板を浸す金属融液には、
効率よくシリコン系結晶薄膜を形成するなどのために、
十分な量のシリコンを溶かしておくことが好ましい。例
えばＩｎを含む金属融液を採用するときには、十分な量
のシリコンを溶かすなどのために、該金属融液を例えば
８００°Ｃ程度以上１０００°Ｃ程度以下まで加熱し
て、飽和するまでシリコンを溶かせばよい。
効率よくシリコン系結晶薄膜を形成するなどのために、
十分な量のシリコンを溶かしておくことが好ましい。例
えばＩｎを含む金属融液を採用するときには、十分な量
のシリコンを溶かすなどのために、該金属融液を例えば
８００°Ｃ程度以上１０００°Ｃ程度以下まで加熱し
て、飽和するまでシリコンを溶かせばよい。
【００４４】シリコン系結晶基板を浸す金属融液を冷却
してゆくときにおける温度を下げる割合は、結晶基板上
に形成されるシリコンを主成分とする結晶薄膜の結晶性
に大きく影響する。例えば０．１°Ｃ／ｍｉｎ〜５°Ｃ
／ｍｉｎ程度の割合で金属融液を冷却すると、結晶性の
良好な結晶薄膜を形成することができる。
してゆくときにおける温度を下げる割合は、結晶基板上
に形成されるシリコンを主成分とする結晶薄膜の結晶性
に大きく影響する。例えば０．１°Ｃ／ｍｉｎ〜５°Ｃ
／ｍｉｎ程度の割合で金属融液を冷却すると、結晶性の
良好な結晶薄膜を形成することができる。
【００４５】このようにしてシリコンを主成分とする結
晶薄膜を形成するシリコン系結晶基板は、これが浸され
ている金属融液が固まらないうちに、金属融液から取り
出せばよい。
晶薄膜を形成するシリコン系結晶基板は、これが浸され
ている金属融液が固まらないうちに、金属融液から取り
出せばよい。
【００４６】シリコン系結晶基板を金属融液から取り出
した後、必要に応じて、結晶基板に形成した結晶薄膜上
の金属（シリコンを溶かすために用いた金属）をエッチ
ングなどによって除去してもよい。 （１−４）分離工程 分離工程においては、シリコンを主成分とする結晶薄膜
が形成されたシリコン系結晶基板をボイド形成位置（す
なわち、イオン注入位置）で分離する。
した後、必要に応じて、結晶基板に形成した結晶薄膜上
の金属（シリコンを溶かすために用いた金属）をエッチ
ングなどによって除去してもよい。 （１−４）分離工程 分離工程においては、シリコンを主成分とする結晶薄膜
が形成されたシリコン系結晶基板をボイド形成位置（す
なわち、イオン注入位置）で分離する。
【００４７】例えば、ボイドが層状に形成されているシ
リコン系結晶基板の両面からボイドによる層に沿う互い
に異なる方向に、結晶基板に力を加えることで、或い
は、シリコン系結晶基板をその両面から該面の法線方向
外側に引っ張ることで、結晶基板を分離することができ
る。結晶基板のボイドが形成されている部分は脆弱にな
っているため、結晶基板をボイドに沿って、ボイド形成
位置で分離（剥離）することができる。
リコン系結晶基板の両面からボイドによる層に沿う互い
に異なる方向に、結晶基板に力を加えることで、或い
は、シリコン系結晶基板をその両面から該面の法線方向
外側に引っ張ることで、結晶基板を分離することができ
る。結晶基板のボイドが形成されている部分は脆弱にな
っているため、結晶基板をボイドに沿って、ボイド形成
位置で分離（剥離）することができる。
【００４８】これにより、シリコン系結晶基板の一部で
あったシリコン系結晶薄膜の上に、エピタキシャル成長
工程で形成したシリコンを主成分とする結晶薄膜が形成
されたシリコン系結晶薄膜が得られる。このシリコン系
結晶薄膜のシリコン系結晶基板の一部であった部分の厚
みは、結晶基板のイオン注入面からイオン注入位置（ボ
イド形成位置）までの厚みに相当する。
あったシリコン系結晶薄膜の上に、エピタキシャル成長
工程で形成したシリコンを主成分とする結晶薄膜が形成
されたシリコン系結晶薄膜が得られる。このシリコン系
結晶薄膜のシリコン系結晶基板の一部であった部分の厚
みは、結晶基板のイオン注入面からイオン注入位置（ボ
イド形成位置）までの厚みに相当する。
【００４９】なお、シリコン系結晶基板の残りの部分
は、その残りの部分の厚みにもよるが、次のシリコン系
結晶薄膜の形成時に再利用できる。 （１−５） 本発明に係る第１タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、ボイド形成工程におけるボ
イド形成のための結晶基板の加熱が、エピタキシャル成
長工程で用いる金属融液に結晶基板を浸すことで行われ
る。以下、さらに詳しく説明する。
は、その残りの部分の厚みにもよるが、次のシリコン系
結晶薄膜の形成時に再利用できる。 （１−５） 本発明に係る第１タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、ボイド形成工程におけるボ
イド形成のための結晶基板の加熱が、エピタキシャル成
長工程で用いる金属融液に結晶基板を浸すことで行われ
る。以下、さらに詳しく説明する。
【００５０】エピタキシャル成長工程においては、前述
のようにシリコンを金属融液に十分な量溶かすには、例
えば、所定第１温度まで金属融液を加熱する必要があ
る。金属融液が例えばＩｎを含むものであるときには、
この第１温度は、前述のように、例えば８００°Ｃ〜１
０００°Ｃ程度である。また、エピタキシャル成長工程
においては、シリコンを析出するために、第１温度から
金属融液を固まらない程度の所定第２温度（例えば、３
５０°Ｃ程度）まで冷却する必要がある。第２温度まで
冷却した金属融液を別のシリコン系結晶基板への結晶薄
膜形成に利用するときには、例えば、再度金属融液を第
１温度まで加熱する必要がある。例えば金属融液を３５
０°Ｃから８００°Ｃまで加熱し、８００°Ｃから３５
０°Ｃまで冷却する場合、良好な結晶を得るために例え
ば５°Ｃ／ｍｉｎ以下の割合で金属融液を冷却すると、
冷却だけでも９０分は要する。また、３５０°Ｃから８
００°Ｃに金属融液を加熱するのにも、加熱装置の性能
等にもよるが、数分程度は要する。
のようにシリコンを金属融液に十分な量溶かすには、例
えば、所定第１温度まで金属融液を加熱する必要があ
る。金属融液が例えばＩｎを含むものであるときには、
この第１温度は、前述のように、例えば８００°Ｃ〜１
０００°Ｃ程度である。また、エピタキシャル成長工程
においては、シリコンを析出するために、第１温度から
金属融液を固まらない程度の所定第２温度（例えば、３
５０°Ｃ程度）まで冷却する必要がある。第２温度まで
冷却した金属融液を別のシリコン系結晶基板への結晶薄
膜形成に利用するときには、例えば、再度金属融液を第
１温度まで加熱する必要がある。例えば金属融液を３５
０°Ｃから８００°Ｃまで加熱し、８００°Ｃから３５
０°Ｃまで冷却する場合、良好な結晶を得るために例え
ば５°Ｃ／ｍｉｎ以下の割合で金属融液を冷却すると、
冷却だけでも９０分は要する。また、３５０°Ｃから８
００°Ｃに金属融液を加熱するのにも、加熱装置の性能
等にもよるが、数分程度は要する。
【００５１】一方、ボイド形成工程においては、前述の
ようにボイド形成のために、イオン注入されたシリコン
系結晶基板を、例えば、３５０°Ｃ〜６００°Ｃで数分
間程度加熱する必要がある。
ようにボイド形成のために、イオン注入されたシリコン
系結晶基板を、例えば、３５０°Ｃ〜６００°Ｃで数分
間程度加熱する必要がある。
【００５２】したがって、エピタキシャル成長工程にお
いて用いる金属融液に、イオン注入された結晶基板を浸
すことで、ボイド形成のために必要な温度を結晶基板に
加えることができる。イオン注入された結晶基板は、ボ
イド形成のために、金属融液の加熱中に金属融液に浸し
てもよく、冷却中に金属融液に浸してもよい。金属融液
の冷却を開始してから結晶基板を金属融液に浸すときに
は、ボイド形成と析出による薄膜形成を同時に行うこと
ができる。要するに、ボイド形成に必要な温度の金属融
液中に必要な時間、結晶基板を浸せばよい。
いて用いる金属融液に、イオン注入された結晶基板を浸
すことで、ボイド形成のために必要な温度を結晶基板に
加えることができる。イオン注入された結晶基板は、ボ
イド形成のために、金属融液の加熱中に金属融液に浸し
てもよく、冷却中に金属融液に浸してもよい。金属融液
の冷却を開始してから結晶基板を金属融液に浸すときに
は、ボイド形成と析出による薄膜形成を同時に行うこと
ができる。要するに、ボイド形成に必要な温度の金属融
液中に必要な時間、結晶基板を浸せばよい。
【００５３】結晶基板をボイド形成のために、例えば、
金属融液の加熱中に金属融液に浸す場合などにおいて
は、金属融液がボイド形成に必要な温度より低い温度の
ときから、結晶基板を金属融液に浸しておいてもよい。
結晶基板をボイド形成のために、例えば、金属融液の加
熱中に金属融液に浸す場合などにおいて、ボイド形成に
必要な温度を必要な時間結晶基板に加えた後、一旦結晶
基板を金属融液から取り出してもよいが、結晶基板上へ
の結晶薄膜形成が終了するまで結晶基板を金属融液に浸
しておいてもよい。
金属融液の加熱中に金属融液に浸す場合などにおいて
は、金属融液がボイド形成に必要な温度より低い温度の
ときから、結晶基板を金属融液に浸しておいてもよい。
結晶基板をボイド形成のために、例えば、金属融液の加
熱中に金属融液に浸す場合などにおいて、ボイド形成に
必要な温度を必要な時間結晶基板に加えた後、一旦結晶
基板を金属融液から取り出してもよいが、結晶基板上へ
の結晶薄膜形成が終了するまで結晶基板を金属融液に浸
しておいてもよい。
【００５４】このように本発明に係る第１タイプのシリ
コン系結晶薄膜の形成方法によると、ボイド形成工程の
一部又は全部をエピタキシャル工程と並行して行うこと
ができる。エピタキシャル工程で行う処理中に、ボイド
形成処理を行うことができる。また、ボイド形成のため
に結晶基板を加熱するためだけの加熱装置を別途必要と
しない。したがって、時間及び工数少なく、効率良くシ
リコン系結晶薄膜を形成することができる。また、それ
だけ安価にシリコン系結晶薄膜を形成することができ
る。
コン系結晶薄膜の形成方法によると、ボイド形成工程の
一部又は全部をエピタキシャル工程と並行して行うこと
ができる。エピタキシャル工程で行う処理中に、ボイド
形成処理を行うことができる。また、ボイド形成のため
に結晶基板を加熱するためだけの加熱装置を別途必要と
しない。したがって、時間及び工数少なく、効率良くシ
リコン系結晶薄膜を形成することができる。また、それ
だけ安価にシリコン系結晶薄膜を形成することができ
る。
【００５５】また、本発明に係る第１タイプのシリコン
系結晶薄膜の形成方法によると、金属融液に結晶基板を
浸してボイドを形成するため、シリコン系結晶基板をボ
イド形成のために加熱しているときに、結晶基板のイオ
ン注入面に圧力も加えることができる。
系結晶薄膜の形成方法によると、金属融液に結晶基板を
浸してボイドを形成するため、シリコン系結晶基板をボ
イド形成のために加熱しているときに、結晶基板のイオ
ン注入面に圧力も加えることができる。
【００５６】ここで、ボイド形成のため結晶基板を加熱
しているときにおいて、結晶基板のイオン注入面に圧力
を加えておかないと、注入イオンがガス化したときのガ
ス圧によって、結晶基板のイオン注入面側の表層が部分
的に剥離するなどして、直径数μｍ程度以下のクレータ
状の穴がイオン注入面にできてしまう。
しているときにおいて、結晶基板のイオン注入面に圧力
を加えておかないと、注入イオンがガス化したときのガ
ス圧によって、結晶基板のイオン注入面側の表層が部分
的に剥離するなどして、直径数μｍ程度以下のクレータ
状の穴がイオン注入面にできてしまう。
【００５７】これに対して、本発明に係る第１タイプの
シリコン系結晶薄膜の形成方法においては、前述のよう
に、結晶基板を金属融液に浸すことでイオン注入面に圧
力を加えながら、結晶基板をボイド形成のために加熱す
ることができるので、このような部分剥離を抑制でき
る。イオン注入面を加圧するための手段を別途用意する
ことなく、ボイド形成時にイオン注入面を加圧すること
ができる。それだけ安価にボイドを形成することがで
き、ひいてはそれだけ安価にシリコン系結晶薄膜を形成
することができる。 （１−６） 本発明に係る第１タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、エピタキシャル成長工程に
おいて形成した結晶薄膜に支持基板を接着する接着工程
をさらに行ってもよい。
シリコン系結晶薄膜の形成方法においては、前述のよう
に、結晶基板を金属融液に浸すことでイオン注入面に圧
力を加えながら、結晶基板をボイド形成のために加熱す
ることができるので、このような部分剥離を抑制でき
る。イオン注入面を加圧するための手段を別途用意する
ことなく、ボイド形成時にイオン注入面を加圧すること
ができる。それだけ安価にボイドを形成することがで
き、ひいてはそれだけ安価にシリコン系結晶薄膜を形成
することができる。 （１−６） 本発明に係る第１タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、エピタキシャル成長工程に
おいて形成した結晶薄膜に支持基板を接着する接着工程
をさらに行ってもよい。
【００５８】接着工程を行うことで、支持基板の上に、
エピタキシャル成長工程において形成したシリコンを主
成分とする結晶薄膜、シリコン系結晶基板の一部であっ
た結晶薄膜が順に形成されたものを得ることができる。
エピタキシャル成長工程において形成したシリコンを主
成分とする結晶薄膜、シリコン系結晶基板の一部であっ
た結晶薄膜が順に形成されたものを得ることができる。
【００５９】接着工程における結晶薄膜と支持基板の接
着は、例えば、接着剤を用いて行えばよい。結晶薄膜と
支持基板の接着は、これらを重ね合わせた後、これらを
高温加熱することで行ってもよい。
着は、例えば、接着剤を用いて行えばよい。結晶薄膜と
支持基板の接着は、これらを重ね合わせた後、これらを
高温加熱することで行ってもよい。
【００６０】接着工程は、例えば、分離工程の後に行え
ばよい。すなわち、分離工程においてシリコン系結晶薄
膜を得た後、その結晶薄膜を支持基板に接着してもよ
い。このとき、接着剤を用いて接着を行えば、支持基板
は高温に曝されないため、軟化点が低い基板も採用で
き、比較的広い範囲の中から支持基板を選択することが
できる。例えば、支持基板としてソーダガラスのような
軟化点の低い安価なガラス基板も採用できる。
ばよい。すなわち、分離工程においてシリコン系結晶薄
膜を得た後、その結晶薄膜を支持基板に接着してもよ
い。このとき、接着剤を用いて接着を行えば、支持基板
は高温に曝されないため、軟化点が低い基板も採用で
き、比較的広い範囲の中から支持基板を選択することが
できる。例えば、支持基板としてソーダガラスのような
軟化点の低い安価なガラス基板も採用できる。
【００６１】接着工程は、エピタキシャル成長工程の後
であって、分離工程の前に行ってもよい。すなわち、エ
ピタキシャル成長工程においてシリコン系結晶基板上に
結晶薄膜を形成した後、或いは、必要に応じて結晶薄膜
上の金属（シリコンを溶かすために用いた金属）を除去
した後、結晶薄膜上に支持基板を接着してもよい。この
とき、接着剤を用いて接着を行えば、上記と同様に、比
較的広い範囲の中から支持基板を選択することができ
る。 （２） 第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法 第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法は、シリコ
ンを主成分とするシリコン系結晶基板に水素イオン又は
ヘリウムイオンを注入するイオン注入工程と、前記シリ
コン系結晶基板のイオン注入面上に所定膜を形成する膜
形成工程と、前記膜が形成された結晶基板を加熱して、
該基板のイオン注入位置にボイドを形成するボイド形成
工程と、前記結晶基板をボイド形成位置で分離する分離
工程とを含み、前記膜形成工程において、前記所定膜の
表面からイオン注入位置までの厚さが２μｍ以上となる
ように、該膜を形成することを特徴とするシリコン系結
晶薄膜の形成方法である。
であって、分離工程の前に行ってもよい。すなわち、エ
ピタキシャル成長工程においてシリコン系結晶基板上に
結晶薄膜を形成した後、或いは、必要に応じて結晶薄膜
上の金属（シリコンを溶かすために用いた金属）を除去
した後、結晶薄膜上に支持基板を接着してもよい。この
とき、接着剤を用いて接着を行えば、上記と同様に、比
較的広い範囲の中から支持基板を選択することができ
る。 （２） 第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法 第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法は、シリコ
ンを主成分とするシリコン系結晶基板に水素イオン又は
ヘリウムイオンを注入するイオン注入工程と、前記シリ
コン系結晶基板のイオン注入面上に所定膜を形成する膜
形成工程と、前記膜が形成された結晶基板を加熱して、
該基板のイオン注入位置にボイドを形成するボイド形成
工程と、前記結晶基板をボイド形成位置で分離する分離
工程とを含み、前記膜形成工程において、前記所定膜の
表面からイオン注入位置までの厚さが２μｍ以上となる
ように、該膜を形成することを特徴とするシリコン系結
晶薄膜の形成方法である。
【００６２】第２タイプのシリコン系結晶薄膜形成方法
において、後述する支持基板接着工程をさらに設けるこ
とによって、支持基板の上にシリコン系結晶薄膜を形成
することもできる。第２タイプのシリコン系結晶薄膜形
成方法によると、例えば、太陽電池の作製などに利用で
き、ｐｎ構造、ｎｐｐ+ 構造などを有する薄膜を支持基
板上に形成することができる。また、第２タイプのシリ
コン系結晶薄膜形成方法によると、電力用デバイスなど
に用いられる炭化珪素単結晶薄膜を支持基板上に形成す
ることもできる。また、第２タイプのシリコン系結晶薄
膜形成方法によると、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）
基板も形成できる。
において、後述する支持基板接着工程をさらに設けるこ
とによって、支持基板の上にシリコン系結晶薄膜を形成
することもできる。第２タイプのシリコン系結晶薄膜形
成方法によると、例えば、太陽電池の作製などに利用で
き、ｐｎ構造、ｎｐｐ+ 構造などを有する薄膜を支持基
板上に形成することができる。また、第２タイプのシリ
コン系結晶薄膜形成方法によると、電力用デバイスなど
に用いられる炭化珪素単結晶薄膜を支持基板上に形成す
ることもできる。また、第２タイプのシリコン系結晶薄
膜形成方法によると、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）
基板も形成できる。
【００６３】第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方
法は、イオン注入工程、膜形成工程、ボイド形成工程及
び分離工程を含んでいる。第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法も、前記第１タイプのシリコン系結晶薄
膜の形成方法と同様に、いわゆるイオン注入剥離法を利
用したものである。以下、各工程ついて順に詳しく説明
する。 （２−１）イオン注入工程 イオン注入工程においては、シリコンを主成分とするシ
リコン系結晶基板に水素イオン又はヘリウムイオンを注
入する。後述するボイド形成工程において、シリコン系
結晶基板にボイドを形成する処理の前処理としてイオン
注入を行う。
法は、イオン注入工程、膜形成工程、ボイド形成工程及
び分離工程を含んでいる。第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法も、前記第１タイプのシリコン系結晶薄
膜の形成方法と同様に、いわゆるイオン注入剥離法を利
用したものである。以下、各工程ついて順に詳しく説明
する。 （２−１）イオン注入工程 イオン注入工程においては、シリコンを主成分とするシ
リコン系結晶基板に水素イオン又はヘリウムイオンを注
入する。後述するボイド形成工程において、シリコン系
結晶基板にボイドを形成する処理の前処理としてイオン
注入を行う。
【００６４】前記（１−１）のイオン注入工程の説明の
中で述べたことは、第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法におけるイオン注入工程においても、同様のこ
とが言える。 （２−２）膜形成工程 膜形成工程においては、シリコン系結晶基板に１又は２
以上の所定膜を形成する。
中で述べたことは、第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法におけるイオン注入工程においても、同様のこ
とが言える。 （２−２）膜形成工程 膜形成工程においては、シリコン系結晶基板に１又は２
以上の所定膜を形成する。
【００６５】膜形成工程は、イオン注入工程の後、且
つ、後述するボイド形成工程の前に行う。
つ、後述するボイド形成工程の前に行う。
【００６６】膜形成工程においては、シリコン系結晶基
板のイオン注入面上に所定膜を形成する。
板のイオン注入面上に所定膜を形成する。
【００６７】なお、イオン注入工程の前に（すなわち膜
形成工程の前に）、シリコン系結晶基板には熱酸化膜等
の膜を形成しておいてもよい。このようにイオン注入工
程及び膜形成工程前に、シリコン系結晶基板に既に膜形
成が行われている場合であっても、膜形成工程において
は上記のようにシリコン系結晶基板のイオン注入面上に
所定膜を形成する。この場合、イオン注入前にシリコン
系結晶基板に形成した膜（熱酸化膜等）側からイオン注
入を行ったときには、膜形成工程においては、イオン注
入面であるイオン注入工程前に形成した膜の上にさらに
所定膜を形成する。
形成工程の前に）、シリコン系結晶基板には熱酸化膜等
の膜を形成しておいてもよい。このようにイオン注入工
程及び膜形成工程前に、シリコン系結晶基板に既に膜形
成が行われている場合であっても、膜形成工程において
は上記のようにシリコン系結晶基板のイオン注入面上に
所定膜を形成する。この場合、イオン注入前にシリコン
系結晶基板に形成した膜（熱酸化膜等）側からイオン注
入を行ったときには、膜形成工程においては、イオン注
入面であるイオン注入工程前に形成した膜の上にさらに
所定膜を形成する。
【００６８】すなわち、膜形成工程で形成される所定膜
は、イオン注入工程の後に形成される膜であって、シリ
コン系結晶基板のイオン注入面上に形成される膜であ
る。
は、イオン注入工程の後に形成される膜であって、シリ
コン系結晶基板のイオン注入面上に形成される膜であ
る。
【００６９】膜形成工程においては、例えば、ＣＶＤ
法、ペースト塗布法などによって膜を形成すればよい。
法、ペースト塗布法などによって膜を形成すればよい。
【００７０】膜形成工程においては、例えば、絶縁膜を
シリコン系結晶基板上に形成すればよい。絶縁膜は、例
えば、ＳｉＯ2 膜とすればよい。
シリコン系結晶基板上に形成すればよい。絶縁膜は、例
えば、ＳｉＯ2 膜とすればよい。
【００７１】膜形成工程においては、導電性膜をシリコ
ン系結晶基板上に形成してもよい。導電性膜は、例え
ば、Ａｌを主成分とする膜とすればよい。導電性膜は、
例えば、電極として利用することができる。 （２−３）ボイド形成工程 ボイド形成工程においては、膜形成工程において膜を形
成したシリコン系結晶基板を加熱して、結晶基板のイオ
ン注入位置にボイドを形成する。
ン系結晶基板上に形成してもよい。導電性膜は、例え
ば、Ａｌを主成分とする膜とすればよい。導電性膜は、
例えば、電極として利用することができる。 （２−３）ボイド形成工程 ボイド形成工程においては、膜形成工程において膜を形
成したシリコン系結晶基板を加熱して、結晶基板のイオ
ン注入位置にボイドを形成する。
【００７２】前記（１−２）のボイド形成工程の説明の
中で述べたことは、第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法におけるボイド形成工程においても、同様のこ
とが言える。 （２−４）分離工程 分離工程においては、シリコン系結晶基板をボイド形成
位置で分離する。
中で述べたことは、第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法におけるボイド形成工程においても、同様のこ
とが言える。 （２−４）分離工程 分離工程においては、シリコン系結晶基板をボイド形成
位置で分離する。
【００７３】これにより、シリコン系結晶基板の一部で
あったシリコンを主成分とする結晶薄膜の上に、膜形成
工程で形成した膜が形成されたシリコン系結晶薄膜が得
られる。
あったシリコンを主成分とする結晶薄膜の上に、膜形成
工程で形成した膜が形成されたシリコン系結晶薄膜が得
られる。
【００７４】前記（１−４）の分離工程の説明の中で述
べたことは、第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方
法における分離工程においても、同様のことが言える。
（２−５） 本発明に係る第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法の膜形成工程においては、膜の表面から
イオン注入位置までの厚さが２μｍ以上となるように、
イオン注入面上に該膜を形成する。また、膜形成工程
は、前述のように、イオン注入工程の後であってボイド
形成工程の前に行う。
べたことは、第２タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方
法における分離工程においても、同様のことが言える。
（２−５） 本発明に係る第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法の膜形成工程においては、膜の表面から
イオン注入位置までの厚さが２μｍ以上となるように、
イオン注入面上に該膜を形成する。また、膜形成工程
は、前述のように、イオン注入工程の後であってボイド
形成工程の前に行う。
【００７５】これにより、ボイド形成工程においてシリ
コン系結晶基板にボイドを形成するとき、結晶基板のイ
オン注入面は膜形成工程においてイオン注入面上に形成
された膜によって加圧される。したがって、ボイド形成
時においてシリコン系結晶基板のイオン注入面側の表層
の部分的なミクロな剥離を抑制できる。シリコン系結晶
基板のイオン注入面を加圧するための手段を別途用意す
ることなく、部分的な剥離を抑制できる。膜形成工程に
おいて形成した膜を加圧手段として利用して、シリコン
系結晶基板のイオン注入面を加圧し、部分的な剥離を抑
制できる。
コン系結晶基板にボイドを形成するとき、結晶基板のイ
オン注入面は膜形成工程においてイオン注入面上に形成
された膜によって加圧される。したがって、ボイド形成
時においてシリコン系結晶基板のイオン注入面側の表層
の部分的なミクロな剥離を抑制できる。シリコン系結晶
基板のイオン注入面を加圧するための手段を別途用意す
ることなく、部分的な剥離を抑制できる。膜形成工程に
おいて形成した膜を加圧手段として利用して、シリコン
系結晶基板のイオン注入面を加圧し、部分的な剥離を抑
制できる。
【００７６】シリコン系結晶基板のイオン注入面上にた
とえパーティクルがあったときでも、本発明に係る第２
タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法によると、次に
述べるように、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥離
を抑制できる。
とえパーティクルがあったときでも、本発明に係る第２
タイプのシリコン系結晶薄膜の形成方法によると、次に
述べるように、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥離
を抑制できる。
【００７７】なお、本発明の第２タイプの方法とは異な
る次の手法を採用して、イオン注入面を加圧しながらボ
イドを形成するときには、結晶基板にミクロな剥離等が
生じやすい。すなわち、イオン注入面上に直接第２の基
板を載せて、その第２基板でイオン注入面を加圧しなが
らボイドを形成するときには、イオン注入面上にパーテ
ィクルがあると、換言すれば、結晶基板と第２基板の間
にパーティクルがあると、ミクロな剥離やクラックが生
じやすい。これは、結晶基板のイオン注入面側の表面か
らイオン注入位置までの距離（イオン注入深さ）が通常
１μｍ程度と小さいことや、パーティクルによってイオ
ン注入面に押圧されない部分ができてしまうことが原因
であると考えられる。
る次の手法を採用して、イオン注入面を加圧しながらボ
イドを形成するときには、結晶基板にミクロな剥離等が
生じやすい。すなわち、イオン注入面上に直接第２の基
板を載せて、その第２基板でイオン注入面を加圧しなが
らボイドを形成するときには、イオン注入面上にパーテ
ィクルがあると、換言すれば、結晶基板と第２基板の間
にパーティクルがあると、ミクロな剥離やクラックが生
じやすい。これは、結晶基板のイオン注入面側の表面か
らイオン注入位置までの距離（イオン注入深さ）が通常
１μｍ程度と小さいことや、パーティクルによってイオ
ン注入面に押圧されない部分ができてしまうことが原因
であると考えられる。
【００７８】これに対して、本発明の第２タイプのシリ
コン系結晶薄膜の形成方法においては、シリコン系結晶
基板のイオン注入面上にたとえパーティクルがあったと
しても、膜形成工程においてそのイオン注入面上にＣＶ
Ｄ法やペースト塗布法などによって膜を形成すること
で、その膜内にパーティクルを埋没させることができ
る。パーティクルがあると、膜表面に多少の凹凸が生じ
ることもあるが、膜表面からイオン注入位置までの距離
を２μｍ以上にすることで、ミクロな剥離を抑制でき
る。イオン注入面上に形成した膜内にパーティクルを埋
没させることで、イオン注入面に押圧されない部分がで
きず、これによりミクロな剥離を抑制できるものと考え
られる。
コン系結晶薄膜の形成方法においては、シリコン系結晶
基板のイオン注入面上にたとえパーティクルがあったと
しても、膜形成工程においてそのイオン注入面上にＣＶ
Ｄ法やペースト塗布法などによって膜を形成すること
で、その膜内にパーティクルを埋没させることができ
る。パーティクルがあると、膜表面に多少の凹凸が生じ
ることもあるが、膜表面からイオン注入位置までの距離
を２μｍ以上にすることで、ミクロな剥離を抑制でき
る。イオン注入面上に形成した膜内にパーティクルを埋
没させることで、イオン注入面に押圧されない部分がで
きず、これによりミクロな剥離を抑制できるものと考え
られる。
【００７９】したがって、本発明の第２タイプのシリコ
ン系結晶薄膜の形成方法によると、結晶基板のイオン注
入面上にたとえパーティクルがあっても、勿論その量に
もよるが、従来のような不良が発生せず、十分に目的と
する機能を達成できるシリコン系結晶薄膜が得られる。
たとえパーティクルがイオン注入面上にあっても、従来
のように作製されたシリコン系結晶薄膜は不良品となら
ないので、それだけ生産性高く、安価にシリコン系結晶
薄膜を形成することができる。また、比較的クリーン度
の低い環境下（例えば、比較的クリーン度の低いクリー
ンルーム内）においても、目的とする機能を達成できる
シリコン系結晶薄膜を形成することができる。これによ
っても、それだけ安価にシリコン系結晶薄膜を形成する
ことができる。 （２−６） 本発明に係る第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、膜形成工程において形成し
た膜に支持基板を接着する接着工程をさらに行ってもよ
い。
ン系結晶薄膜の形成方法によると、結晶基板のイオン注
入面上にたとえパーティクルがあっても、勿論その量に
もよるが、従来のような不良が発生せず、十分に目的と
する機能を達成できるシリコン系結晶薄膜が得られる。
たとえパーティクルがイオン注入面上にあっても、従来
のように作製されたシリコン系結晶薄膜は不良品となら
ないので、それだけ生産性高く、安価にシリコン系結晶
薄膜を形成することができる。また、比較的クリーン度
の低い環境下（例えば、比較的クリーン度の低いクリー
ンルーム内）においても、目的とする機能を達成できる
シリコン系結晶薄膜を形成することができる。これによ
っても、それだけ安価にシリコン系結晶薄膜を形成する
ことができる。 （２−６） 本発明に係る第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、膜形成工程において形成し
た膜に支持基板を接着する接着工程をさらに行ってもよ
い。
【００８０】接着工程を行うことで、支持基板の上に、
膜形成工程において形成した所定膜、シリコン系結晶基
板の一部であった結晶薄膜が順に形成されたものを得る
ことができる。膜形成工程で絶縁膜（例えばＳｉＯ
2 膜）を形成していれば、支持基板上に絶縁膜、シリコ
ンを主成分とする膜が順に形成された、いわゆるＳＯＩ
（Silicon On Insulator）基板が得られる。また、膜形
成工程で電極として利用する導電性膜（例えばＡｌ膜）
を形成していれば、支持基板上に電極、シリコンを主成
分とする膜が順に形成されたものが得られる。
膜形成工程において形成した所定膜、シリコン系結晶基
板の一部であった結晶薄膜が順に形成されたものを得る
ことができる。膜形成工程で絶縁膜（例えばＳｉＯ
2 膜）を形成していれば、支持基板上に絶縁膜、シリコ
ンを主成分とする膜が順に形成された、いわゆるＳＯＩ
（Silicon On Insulator）基板が得られる。また、膜形
成工程で電極として利用する導電性膜（例えばＡｌ膜）
を形成していれば、支持基板上に電極、シリコンを主成
分とする膜が順に形成されたものが得られる。
【００８１】接着工程における膜と支持基板の接着は、
例えば、接着剤を用いて行えばよい。膜と支持基板の接
着は、これらを重ね合わせた後、これらを高温加熱する
ことで行ってもよい。
例えば、接着剤を用いて行えばよい。膜と支持基板の接
着は、これらを重ね合わせた後、これらを高温加熱する
ことで行ってもよい。
【００８２】接着工程は、例えば、分離工程の後に行え
ばよい。すなわち、分離工程においてシリコン系結晶薄
膜を得た後、その結晶薄膜を支持基板に接着してもよ
い。このとき、接着剤を用いて接着を行えば、支持基板
は高温に曝されないため、軟化点が低い基板も採用で
き、比較的広い範囲の中から支持基板を選択することが
できる。例えば、支持基板としてソーダガラスのような
軟化点の低い安価なガラス基板も採用できる。
ばよい。すなわち、分離工程においてシリコン系結晶薄
膜を得た後、その結晶薄膜を支持基板に接着してもよ
い。このとき、接着剤を用いて接着を行えば、支持基板
は高温に曝されないため、軟化点が低い基板も採用で
き、比較的広い範囲の中から支持基板を選択することが
できる。例えば、支持基板としてソーダガラスのような
軟化点の低い安価なガラス基板も採用できる。
【００８３】接着工程は、ボイド形成工程の後であっ
て、分離工程の前に行ってもよい。このとき、接着剤を
用いて接着を行えば、上記と同様に、比較的広い範囲の
中から支持基板を選択することができる。
て、分離工程の前に行ってもよい。このとき、接着剤を
用いて接着を行えば、上記と同様に、比較的広い範囲の
中から支持基板を選択することができる。
【００８４】接着工程は、膜形成工程の後であって、ボ
イド形成工程の前に行ってもよい。この場合、支持基板
も結晶基板とともに、ボイド形成のために高温に曝され
ることになるので、その高温に耐えうる支持基板を採用
すればよい。 （２−７） 本発明に係る第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、膜形成工程において形成す
る膜は前述のように例えば導電性膜とすればよい。この
導電性膜をアルミニウムを主成分とする膜とし、この導
電性膜が形成されたシリコン系結晶基板を５００°Ｃ以
上で１時間以上加熱する加熱工程をさらに行ってもよ
い。この加熱工程を行うことで、結晶基板として例えば
ｐ型シリコン基板を採用しているときには、アルミニウ
ムの熱拡散によりｐ+ 層を形成することができる。これ
によりｐｐ+ 、電極層の構造の薄膜ができる。分離工程
の後シリコン系結晶基板の分離面（剥離面）側からリン
などを拡散させることでｎ層を形成すれば、ｎｐｐ+ 、
電極層の構造の薄膜ができる。
イド形成工程の前に行ってもよい。この場合、支持基板
も結晶基板とともに、ボイド形成のために高温に曝され
ることになるので、その高温に耐えうる支持基板を採用
すればよい。 （２−７） 本発明に係る第２タイプのシリコン系結晶
薄膜の形成方法においては、膜形成工程において形成す
る膜は前述のように例えば導電性膜とすればよい。この
導電性膜をアルミニウムを主成分とする膜とし、この導
電性膜が形成されたシリコン系結晶基板を５００°Ｃ以
上で１時間以上加熱する加熱工程をさらに行ってもよ
い。この加熱工程を行うことで、結晶基板として例えば
ｐ型シリコン基板を採用しているときには、アルミニウ
ムの熱拡散によりｐ+ 層を形成することができる。これ
によりｐｐ+ 、電極層の構造の薄膜ができる。分離工程
の後シリコン系結晶基板の分離面（剥離面）側からリン
などを拡散させることでｎ層を形成すれば、ｎｐｐ+ 、
電極層の構造の薄膜ができる。
【００８５】なお、シリコン系結晶基板を５００°Ｃ以
上で１時間以上加熱すれば、シリコンへのアルミニウム
の拡散を行えるとともに、ボイドも形成することができ
る。したがって、加熱工程における加熱と、ボイド形成
工程におけるボイド形成のための加熱は、同時に、一つ
の工程で行ってもよい。
上で１時間以上加熱すれば、シリコンへのアルミニウム
の拡散を行えるとともに、ボイドも形成することができ
る。したがって、加熱工程における加熱と、ボイド形成
工程におけるボイド形成のための加熱は、同時に、一つ
の工程で行ってもよい。
【００８６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （１） 図１（Ａ）に、本発明に係るシリコン系結晶薄
膜の形成方法（前記第１タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法）により形成できるシリコン系結晶薄膜の一例
の概略断面図を示す。
を参照して説明する。 （１） 図１（Ａ）に、本発明に係るシリコン系結晶薄
膜の形成方法（前記第１タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法）により形成できるシリコン系結晶薄膜の一例
の概略断面図を示す。
【００８７】図１（Ａ）に示すシリコン系結晶薄膜Ｆ１
は、シリコン単結晶薄膜１１とシリコン単結晶薄膜２１
が積層されたものである。
は、シリコン単結晶薄膜１１とシリコン単結晶薄膜２１
が積層されたものである。
【００８８】本発明のシリコン系結晶薄膜の形成方法に
よると、図１（Ｂ）に示すように、シリコン系結晶薄膜
Ｆ１を支持基板５上に形成することもできる。支持基板
５としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板などが
採用できる。
よると、図１（Ｂ）に示すように、シリコン系結晶薄膜
Ｆ１を支持基板５上に形成することもできる。支持基板
５としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板などが
採用できる。
【００８９】以下、シリコン系結晶薄膜Ｆ１を形成する
ときの本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方法につ
いて、図２の工程図を参照して説明する。
ときの本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方法につ
いて、図２の工程図を参照して説明する。
【００９０】まず、シリコン単結晶基板１を用意する。
本例では、ウェハ状の結晶基板１を用意した。
本例では、ウェハ状の結晶基板１を用意した。
【００９１】次いで、シリコン単結晶基板１の両面から
水素イオンを注入する（図２（Ａ）参照）。本例では、
加速電圧２０ｋＶで水素負イオンを結晶基板１に注入し
た。これにより、結晶基板１の両表面からそれぞれ約
０．２μｍの深さの位置に水素イオンは注入される。本
例では、水素負イオンを注入するので、質量分離を行わ
なくても、イオン注入深さを揃えることができる。結晶
基板１の両面から水素イオンを注入するのは、最終的に
二つのシリコン系結晶薄膜Ｆ１を一度に得るためであ
る。水素イオンは、後の工程において結晶基板１の分離
を容易にするために、注入密度５×１０16個／ｃｍ2 程
度以上注入する。
水素イオンを注入する（図２（Ａ）参照）。本例では、
加速電圧２０ｋＶで水素負イオンを結晶基板１に注入し
た。これにより、結晶基板１の両表面からそれぞれ約
０．２μｍの深さの位置に水素イオンは注入される。本
例では、水素負イオンを注入するので、質量分離を行わ
なくても、イオン注入深さを揃えることができる。結晶
基板１の両面から水素イオンを注入するのは、最終的に
二つのシリコン系結晶薄膜Ｆ１を一度に得るためであ
る。水素イオンは、後の工程において結晶基板１の分離
を容易にするために、注入密度５×１０16個／ｃｍ2 程
度以上注入する。
【００９２】なお、同じ深さに注入するには加速電圧を
水素イオンを注入するときに比べて大きくする必要はあ
るが、水素イオンに代えてヘリウムイオンを結晶基板に
注入してもよい。
水素イオンを注入するときに比べて大きくする必要はあ
るが、水素イオンに代えてヘリウムイオンを結晶基板に
注入してもよい。
【００９３】次いで、カーボンボート８１内に、イオン
注入されたシリコン単結晶基板１、インジウム微粉末及
びシリコン微粉末を入れて、これらを加熱する。インジ
ウムの融点（約１５７°Ｃ）を超えると、インジウム粉
末は徐々に溶融し、結晶基板１の全面を融液が覆うよう
になる（図２（Ｂ）参照）。さらに温度を上げると、イ
ンジウム融液中にシリコンが徐々に溶けはじめる。シリ
コンの融点は１４００°Ｃ以上であるので、シリコンだ
けを加熱しても１０００°Ｃ以下ではシリコンは溶けな
いが、このようにインジウム等の金属とともにシリコン
を加熱することで、比較的低温でシリコンを溶かすこと
ができる。８００°Ｃ〜１０００°Ｃ程度まで融液を加
熱して、シリコンを飽和状態まで溶かす。これらによ
り、結晶基板１全体をシリコン及びインジウムを含む融
液中に浸し、結晶基板１を加熱する。この後、０．１°
Ｃ／ｍｉｎ〜５°Ｃ／ｍｉｎ程度の割合で、シリコン及
びインジウムを含む融液を冷却する。
注入されたシリコン単結晶基板１、インジウム微粉末及
びシリコン微粉末を入れて、これらを加熱する。インジ
ウムの融点（約１５７°Ｃ）を超えると、インジウム粉
末は徐々に溶融し、結晶基板１の全面を融液が覆うよう
になる（図２（Ｂ）参照）。さらに温度を上げると、イ
ンジウム融液中にシリコンが徐々に溶けはじめる。シリ
コンの融点は１４００°Ｃ以上であるので、シリコンだ
けを加熱しても１０００°Ｃ以下ではシリコンは溶けな
いが、このようにインジウム等の金属とともにシリコン
を加熱することで、比較的低温でシリコンを溶かすこと
ができる。８００°Ｃ〜１０００°Ｃ程度まで融液を加
熱して、シリコンを飽和状態まで溶かす。これらによ
り、結晶基板１全体をシリコン及びインジウムを含む融
液中に浸し、結晶基板１を加熱する。この後、０．１°
Ｃ／ｍｉｎ〜５°Ｃ／ｍｉｎ程度の割合で、シリコン及
びインジウムを含む融液を冷却する。
【００９４】この加熱及び冷却を行っている間に、イオ
ン注入されたシリコン単結晶基板１には、３５０°Ｃ〜
６００°Ｃ程度の熱が数分間は加わる。これにより結晶
基板１のイオン注入位置１３、１４には、多数のボイド
（空孔）１５が層状に形成される図２（Ｃ）参照）。結
晶基板１に注入された水素が加熱により、ガス化してボ
イド１５は形成される。結晶基板１にボイド１５が形成
されたことで、結晶基板１のボイド形成位置は強度が弱
くなる。
ン注入されたシリコン単結晶基板１には、３５０°Ｃ〜
６００°Ｃ程度の熱が数分間は加わる。これにより結晶
基板１のイオン注入位置１３、１４には、多数のボイド
（空孔）１５が層状に形成される図２（Ｃ）参照）。結
晶基板１に注入された水素が加熱により、ガス化してボ
イド１５は形成される。結晶基板１にボイド１５が形成
されたことで、結晶基板１のボイド形成位置は強度が弱
くなる。
【００９５】また、飽和状態まで溶かしたシリコンを含
む融液を冷却することで、シリコン単結晶基板１の表面
上には過飽和となったシリコンが析出する。これによ
り、シリコン単結晶基板１のイオン注入面を含む表面に
は、シリコン単結晶膜４が形成される。シリコン単結晶
膜４は、シリコン単結晶からなる基板１上にシリコン単
結晶がエピタキシャル成長することで形成される。すな
わち、シリコン単結晶膜４は、エピタキシャル成長法の
一種である液相成長法によって形成される。
む融液を冷却することで、シリコン単結晶基板１の表面
上には過飽和となったシリコンが析出する。これによ
り、シリコン単結晶基板１のイオン注入面を含む表面に
は、シリコン単結晶膜４が形成される。シリコン単結晶
膜４は、シリコン単結晶からなる基板１上にシリコン単
結晶がエピタキシャル成長することで形成される。すな
わち、シリコン単結晶膜４は、エピタキシャル成長法の
一種である液相成長法によって形成される。
【００９６】なお、本例では、インジウム及びシリコン
が溶けていないときから、これらを収納したカーボンボ
ート８１内に結晶基板１を入れておいたが、例えば、イ
ンジウムが融液状態になってから、結晶基板１をその融
液に浸してもよい。
が溶けていないときから、これらを収納したカーボンボ
ート８１内に結晶基板１を入れておいたが、例えば、イ
ンジウムが融液状態になってから、結晶基板１をその融
液に浸してもよい。
【００９７】前述のように融液を０．１°Ｃ／ｍｉｎ〜
５°Ｃ／ｍｉｎ程度の割合で冷却することで、結晶性の
良好なシリコン単結晶膜４を形成することができる。
５°Ｃ／ｍｉｎ程度の割合で冷却することで、結晶性の
良好なシリコン単結晶膜４を形成することができる。
【００９８】次いで、インジウムが固まらないうちにシ
リコン単結晶膜４が形成された結晶基板１を融液から取
り出す。結晶基板１を融液から取り出すタイミングなど
によって、エピタキシャル成長により形成するシリコン
単結晶膜４の膜厚を調整できる。エピタキシャル成長に
より、シリコン単結晶膜４の膜厚は、数十μｍ程度にま
で厚くすることができる。一回のエピタキシャル成長に
よって、さらに言うと、一回の融液冷却によるシリコン
析出によって、必要なシリコン単結晶膜４の膜厚が得ら
れないときには、２回以上このようなエピタキシャル成
長工程を行ってもよい。
リコン単結晶膜４が形成された結晶基板１を融液から取
り出す。結晶基板１を融液から取り出すタイミングなど
によって、エピタキシャル成長により形成するシリコン
単結晶膜４の膜厚を調整できる。エピタキシャル成長に
より、シリコン単結晶膜４の膜厚は、数十μｍ程度にま
で厚くすることができる。一回のエピタキシャル成長に
よって、さらに言うと、一回の融液冷却によるシリコン
析出によって、必要なシリコン単結晶膜４の膜厚が得ら
れないときには、２回以上このようなエピタキシャル成
長工程を行ってもよい。
【００９９】次いで、シリコン単結晶膜４の表面上の不
要なインジウムをエッチングにより除去する。
要なインジウムをエッチングにより除去する。
【０１００】次いで、シリコン単結晶膜４が形成された
結晶基板１をその両面から面法線方向に引っ張る（図２
（Ｄ）参照）。本例では、静電チャック８２１、８２２
を用いて結晶基板１をその両面から引っ張った。これに
より、結晶基板１のボイド１５の形成位置で、結晶基板
１を分離する（図２（Ｅ）参照）。本例では、前述のよ
うに結晶基板１の両面から水素イオンを注入したため、
結晶基板１の二つの位置で層状にボイド１５が形成され
ており、結晶基板１を三つに分離することができる。
結晶基板１をその両面から面法線方向に引っ張る（図２
（Ｄ）参照）。本例では、静電チャック８２１、８２２
を用いて結晶基板１をその両面から引っ張った。これに
より、結晶基板１のボイド１５の形成位置で、結晶基板
１を分離する（図２（Ｅ）参照）。本例では、前述のよ
うに結晶基板１の両面から水素イオンを注入したため、
結晶基板１の二つの位置で層状にボイド１５が形成され
ており、結晶基板１を三つに分離することができる。
【０１０１】これにより、シリコン単結晶基板１の一部
であったシリコン単結晶膜１１と、シリコン単結晶膜４
１が積層されたシリコン単結晶膜Ｆ１が得られる。ま
た、シリコン単結晶基板１の一部であったシリコン単結
晶膜１２と、シリコン単結晶膜４２が積層されたシリコ
ン単結晶膜Ｆ１も得られる。結晶基板１の両面にイオン
注入を行ったため、このように一度に二つのシリコン単
結晶膜Ｆ１が得られる。シリコン単結晶膜Ｆ１中のシリ
コン単結晶基板１の一部であった単結晶膜部分１１、１
２の膜厚は、イオン注入時のイオン注入深さにほぼ相当
する。なお、残りのシリコン単結晶基板部分１６は、次
のシリコン単結晶膜Ｆ１の形成に利用することができ
る。
であったシリコン単結晶膜１１と、シリコン単結晶膜４
１が積層されたシリコン単結晶膜Ｆ１が得られる。ま
た、シリコン単結晶基板１の一部であったシリコン単結
晶膜１２と、シリコン単結晶膜４２が積層されたシリコ
ン単結晶膜Ｆ１も得られる。結晶基板１の両面にイオン
注入を行ったため、このように一度に二つのシリコン単
結晶膜Ｆ１が得られる。シリコン単結晶膜Ｆ１中のシリ
コン単結晶基板１の一部であった単結晶膜部分１１、１
２の膜厚は、イオン注入時のイオン注入深さにほぼ相当
する。なお、残りのシリコン単結晶基板部分１６は、次
のシリコン単結晶膜Ｆ１の形成に利用することができ
る。
【０１０２】シリコン単結晶膜Ｆ１を得た後、支持基板
５上に膜Ｆ１を接着することで、シリコン単結晶膜Ｆ１
を支持基板５上に形成することもできる（図２（Ｆ）参
照）。シリコン単結晶膜Ｆ１は例えば接着剤によって支
持基板５に接着すればよい。シリコン単結晶膜Ｆ１と支
持基板５を重ね合わせた後、これらを高温に加熱するこ
とでも、これらを接着することができる。接着剤を用い
てシリコン単結晶膜Ｆ１と支持基板５を接着するときに
は、支持基板５として比較的耐熱性の低い、それだけ安
価な基板（例えばソーダガラス基板等）を採用すること
ができる。加熱によりシリコン単結晶基板Ｆ１と支持基
板５を接着するときには、支持基板５としては接着のた
めの加熱に耐えうる基板（例えば、シリコン基板等）を
採用すればよい。
５上に膜Ｆ１を接着することで、シリコン単結晶膜Ｆ１
を支持基板５上に形成することもできる（図２（Ｆ）参
照）。シリコン単結晶膜Ｆ１は例えば接着剤によって支
持基板５に接着すればよい。シリコン単結晶膜Ｆ１と支
持基板５を重ね合わせた後、これらを高温に加熱するこ
とでも、これらを接着することができる。接着剤を用い
てシリコン単結晶膜Ｆ１と支持基板５を接着するときに
は、支持基板５として比較的耐熱性の低い、それだけ安
価な基板（例えばソーダガラス基板等）を採用すること
ができる。加熱によりシリコン単結晶基板Ｆ１と支持基
板５を接着するときには、支持基板５としては接着のた
めの加熱に耐えうる基板（例えば、シリコン基板等）を
採用すればよい。
【０１０３】次のようにしても、支持基板５上にシリコ
ン単結晶膜Ｆ１を形成することができる。シリコン単結
晶膜４が形成されたシリコン単結晶基板１を融液から取
り出し、シリコン単結晶膜４表面上のインジウムを除去
した後、支持基板５をシリコン単結晶膜４１、４２表面
上に接着する（図２（Ｇ）参照）。この後、結晶基板１
をボイド形成位置で分離することで、支持基板５上にシ
リコン単結晶膜Ｆ１が形成されたものが得られる（図２
（Ｈ）参照）。
ン単結晶膜Ｆ１を形成することができる。シリコン単結
晶膜４が形成されたシリコン単結晶基板１を融液から取
り出し、シリコン単結晶膜４表面上のインジウムを除去
した後、支持基板５をシリコン単結晶膜４１、４２表面
上に接着する（図２（Ｇ）参照）。この後、結晶基板１
をボイド形成位置で分離することで、支持基板５上にシ
リコン単結晶膜Ｆ１が形成されたものが得られる（図２
（Ｈ）参照）。
【０１０４】なお、シリコン単結晶膜１１、１２の分離
面を、必要に応じて、研磨等により平坦化してもよい。
また、シリコン単結晶膜Ｆ１を支持基板５に接着した後
などにおいて、シリコン単結晶基板の一部であったシリ
コン単結晶膜１１（１２）部分をエッチング等により除
去してもよい。このように、シリコン単結晶膜１１（１
２）部分を除去しても、支持基板５上にはエピタキシャ
ル成長工程において形成したシリコン単結晶膜４１（４
２）が残る。さらに言うと、支持基板５上にはイオン注
入欠陥のない高品質のシリコン単結晶膜４１（４２）だ
けが残る。
面を、必要に応じて、研磨等により平坦化してもよい。
また、シリコン単結晶膜Ｆ１を支持基板５に接着した後
などにおいて、シリコン単結晶基板の一部であったシリ
コン単結晶膜１１（１２）部分をエッチング等により除
去してもよい。このように、シリコン単結晶膜１１（１
２）部分を除去しても、支持基板５上にはエピタキシャ
ル成長工程において形成したシリコン単結晶膜４１（４
２）が残る。さらに言うと、支持基板５上にはイオン注
入欠陥のない高品質のシリコン単結晶膜４１（４２）だ
けが残る。
【０１０５】以上説明した本発明のシリコン系結晶薄膜
の形成方法（前記第１タイプのシリコン系結晶薄膜の形
成方法）によると、イオン注入工程において深い位置に
水素イオンを注入しなくても、エピタキシャル成長工程
においてシリコン単結晶膜４を形成するため、比較的厚
いシリコン単結晶膜Ｆ１が得られる。したがって、イオ
ン注入時の加速電圧をそれほど大きくする必要がなく、
大がかりでない普通のイオン加速装置でイオン注入を行
うことができる。また、加速電圧を大きくする必要がな
いため、イオン注入時の結晶基板１の過昇温も抑制でき
る。また、加速電圧を大きくする必要がないので、イオ
ンビーム電流をそれほど制限する必要もなく、効率的に
必要な密度までイオンを注入することができる。
の形成方法（前記第１タイプのシリコン系結晶薄膜の形
成方法）によると、イオン注入工程において深い位置に
水素イオンを注入しなくても、エピタキシャル成長工程
においてシリコン単結晶膜４を形成するため、比較的厚
いシリコン単結晶膜Ｆ１が得られる。したがって、イオ
ン注入時の加速電圧をそれほど大きくする必要がなく、
大がかりでない普通のイオン加速装置でイオン注入を行
うことができる。また、加速電圧を大きくする必要がな
いため、イオン注入時の結晶基板１の過昇温も抑制でき
る。また、加速電圧を大きくする必要がないので、イオ
ンビーム電流をそれほど制限する必要もなく、効率的に
必要な密度までイオンを注入することができる。
【０１０６】また、本発明のシリコン系結晶薄膜の形成
方法によると、結晶基板１にボイド１５を形成するボイ
ド形成工程とシリコン単結晶薄膜を形成するエピタキシ
ャル成長工程を並行して行うことができる。ボイド形成
だけに用いる加熱装置を別途必要としない。したがっ
て、時間及び工数少なく、さらに言うと、効率よく比較
的厚いシリコン単結晶膜Ｆ１が得られる。それだけ、シ
リコン単結晶薄膜Ｆ１の製造コストを安くすることがで
きる。
方法によると、結晶基板１にボイド１５を形成するボイ
ド形成工程とシリコン単結晶薄膜を形成するエピタキシ
ャル成長工程を並行して行うことができる。ボイド形成
だけに用いる加熱装置を別途必要としない。したがっ
て、時間及び工数少なく、さらに言うと、効率よく比較
的厚いシリコン単結晶膜Ｆ１が得られる。それだけ、シ
リコン単結晶薄膜Ｆ１の製造コストを安くすることがで
きる。
【０１０７】シリコンボート８１内のシリコン及びイン
ジウムを含む融液を次のシリコン単結晶薄膜の形成に利
用するときには、冷却した融液を、十分な量のシリコン
を溶かすために８００°Ｃ〜１０００°Ｃ程度まで再度
加熱する必要がある。シリコンを十分溶かすための融液
の加熱中に、次の結晶基板をボイド形成のために加熱す
ることもできる。連続してシリコン単結晶膜Ｆ１を形成
するときにも、このように効率的に膜形成を行うことが
できる。
ジウムを含む融液を次のシリコン単結晶薄膜の形成に利
用するときには、冷却した融液を、十分な量のシリコン
を溶かすために８００°Ｃ〜１０００°Ｃ程度まで再度
加熱する必要がある。シリコンを十分溶かすための融液
の加熱中に、次の結晶基板をボイド形成のために加熱す
ることもできる。連続してシリコン単結晶膜Ｆ１を形成
するときにも、このように効率的に膜形成を行うことが
できる。
【０１０８】また、本発明のシリコン系結晶薄膜の形成
方法によると、融液に結晶基板１の全体を浸してボイド
１５を形成するため、ボイド１５の形成のための結晶基
板１の加熱時に、結晶基板１のイオン注入面に圧力を加
えておくことができる。これにより、ボイド形成時の結
晶基板１のイオン注入面にクレータ状のミクロな剥離が
発生することを抑制することができる。結晶基板１のイ
オン注入面を押圧するための加圧手段を別途用意するこ
となく、ミクロな剥離を抑制することができる。 （２） 図３（Ａ）に、本発明に係るシリコン系結晶薄
膜の形成方法（前記第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法）により形成できるシリコン系結晶薄膜の一例
の概略断面図を示す。
方法によると、融液に結晶基板１の全体を浸してボイド
１５を形成するため、ボイド１５の形成のための結晶基
板１の加熱時に、結晶基板１のイオン注入面に圧力を加
えておくことができる。これにより、ボイド形成時の結
晶基板１のイオン注入面にクレータ状のミクロな剥離が
発生することを抑制することができる。結晶基板１のイ
オン注入面を押圧するための加圧手段を別途用意するこ
となく、ミクロな剥離を抑制することができる。 （２） 図３（Ａ）に、本発明に係るシリコン系結晶薄
膜の形成方法（前記第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法）により形成できるシリコン系結晶薄膜の一例
の概略断面図を示す。
【０１０９】図３（Ａ）に示すシリコン系結晶薄膜Ｆ２
は、シリコン単結晶膜２２１、絶縁性のＳｉＯ2 膜２
１、絶縁性のＳｉＯ2 膜６が積層されたものである。す
なわち、シリコン系結晶薄膜Ｆ２は、シリコン単結晶膜
２２１と、絶縁膜であるＳｉＯ 2 膜２１、６が積層され
たものである。
は、シリコン単結晶膜２２１、絶縁性のＳｉＯ2 膜２
１、絶縁性のＳｉＯ2 膜６が積層されたものである。す
なわち、シリコン系結晶薄膜Ｆ２は、シリコン単結晶膜
２２１と、絶縁膜であるＳｉＯ 2 膜２１、６が積層され
たものである。
【０１１０】本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方
法によると、図３（Ｂ）に示すように、シリコン系結晶
薄膜Ｆ２を支持基板５上に形成することもできる。すな
わち、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を
形成することもできる。
法によると、図３（Ｂ）に示すように、シリコン系結晶
薄膜Ｆ２を支持基板５上に形成することもできる。すな
わち、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を
形成することもできる。
【０１１１】以下、シリコン系結晶薄膜Ｆ２を形成する
ときの本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方法につ
いて、図４の工程図を参照して説明する。
ときの本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方法につ
いて、図４の工程図を参照して説明する。
【０１１２】まず、シリコン単結晶基板２を用意する
（図４（Ａ）参照）。本例では、ウェハ状の結晶基板２
を用意した。
（図４（Ａ）参照）。本例では、ウェハ状の結晶基板２
を用意した。
【０１１３】次いで、シリコン単結晶基板２の片面の表
層部分に熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２１を形成する（図４
（Ｂ）参照）。本例では、膜厚０．９μｍのＳｉＯ2 膜
２１を形成した。これにより、ＳｉＯ2 膜２１、シリコ
ン単結晶膜２２が積層されたものを得る。
層部分に熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２１を形成する（図４
（Ｂ）参照）。本例では、膜厚０．９μｍのＳｉＯ2 膜
２１を形成した。これにより、ＳｉＯ2 膜２１、シリコ
ン単結晶膜２２が積層されたものを得る。
【０１１４】次いで、シリコン単結晶基板２のＳｉＯ2
膜２１側から水素イオンを注入する（図４（Ｃ）参
照）。本例では、加速電圧１００ｋＶで、水素負イオン
を注入した。これにより、ＳｉＯ2 膜２１表面から約
１．０μｍの位置に水素イオンを注入した。水素イオン
は、注入密度５×１０16個／ｃｍ2 程度以上注入した。
膜２１側から水素イオンを注入する（図４（Ｃ）参
照）。本例では、加速電圧１００ｋＶで、水素負イオン
を注入した。これにより、ＳｉＯ2 膜２１表面から約
１．０μｍの位置に水素イオンを注入した。水素イオン
は、注入密度５×１０16個／ｃｍ2 程度以上注入した。
【０１１５】次いで、基板２のイオン注入面上に、すな
わち、熱酸化により形成したＳｉＯ 2 膜２１上に、さら
にＳｉＯ2 膜６を形成する（図４（Ｄ）参照）。本例で
は、ＳｉＯ2 膜６は、ＣＶＤ法で３５０°Ｃ以下の環境
下において形成した。本例では、ＳｉＯ2 膜６の膜厚
は、１．０μｍとした。すなわち、結晶基板２上に、膜
表面からイオン注入位置２３までの距離が２μｍ以上と
なるように、ＳｉＯ2 膜６を形成した（図５参照）。こ
のような膜厚にＳｉＯ2 膜６を形成した理由については
後述する。
わち、熱酸化により形成したＳｉＯ 2 膜２１上に、さら
にＳｉＯ2 膜６を形成する（図４（Ｄ）参照）。本例で
は、ＳｉＯ2 膜６は、ＣＶＤ法で３５０°Ｃ以下の環境
下において形成した。本例では、ＳｉＯ2 膜６の膜厚
は、１．０μｍとした。すなわち、結晶基板２上に、膜
表面からイオン注入位置２３までの距離が２μｍ以上と
なるように、ＳｉＯ2 膜６を形成した（図５参照）。こ
のような膜厚にＳｉＯ2 膜６を形成した理由については
後述する。
【０１１６】次いで、ＳｉＯ2 膜６が形成された結晶基
板２を加熱して、結晶基板２のイオン注入位置にボイド
２４を形成する（図４（Ｅ）参照）。本例では、結晶基
板２を３５０°Ｃで１０分間以上加熱することで、ボイ
ド２４を形成した。
板２を加熱して、結晶基板２のイオン注入位置にボイド
２４を形成する（図４（Ｅ）参照）。本例では、結晶基
板２を３５０°Ｃで１０分間以上加熱することで、ボイ
ド２４を形成した。
【０１１７】この後、結晶基板２をボイド２４の形成位
置で分離することで、シリコン系結晶薄膜Ｆ２を得た。
シリコン系結晶薄膜Ｆ２は、シリコン単結晶基板２の一
部であったシリコン単結晶膜２２１、熱酸化により形成
したＳｉＯ2 膜２１、ＣＶＤ法によって形成したＳｉＯ
2 膜６が順に積層されたものである。
置で分離することで、シリコン系結晶薄膜Ｆ２を得た。
シリコン系結晶薄膜Ｆ２は、シリコン単結晶基板２の一
部であったシリコン単結晶膜２２１、熱酸化により形成
したＳｉＯ2 膜２１、ＣＶＤ法によって形成したＳｉＯ
2 膜６が順に積層されたものである。
【０１１８】シリコン系結晶薄膜Ｆ２を得た後、この薄
膜Ｆ２のＳｉＯ2 膜６に支持基板５を接着することで、
薄膜Ｆ２を支持基板５上に形成することができる（図４
（Ｇ）参照）。これにより、シリコン単結晶膜２２１、
絶縁膜であるＳｉＯ2 膜２１、６が支持基板５上に形成
されたいわゆるＳＯＩ基板が得られる。支持基板５と薄
膜Ｆ２（ＳｉＯ2 膜６）は、接着剤を用いて接着しても
よく、加熱することで接着してもよい。支持基板５と薄
膜Ｆ２は、これらを重ね合わせた後、例えば、１１００
°Ｃ程度で１時間以上加熱することで、接着することが
できる。前述と同様に、接着剤を用いて支持基板と薄膜
Ｆ２を接着すれば、支持基板として耐熱性の低い、安価
な基板も採用することができる。
膜Ｆ２のＳｉＯ2 膜６に支持基板５を接着することで、
薄膜Ｆ２を支持基板５上に形成することができる（図４
（Ｇ）参照）。これにより、シリコン単結晶膜２２１、
絶縁膜であるＳｉＯ2 膜２１、６が支持基板５上に形成
されたいわゆるＳＯＩ基板が得られる。支持基板５と薄
膜Ｆ２（ＳｉＯ2 膜６）は、接着剤を用いて接着しても
よく、加熱することで接着してもよい。支持基板５と薄
膜Ｆ２は、これらを重ね合わせた後、例えば、１１００
°Ｃ程度で１時間以上加熱することで、接着することが
できる。前述と同様に、接着剤を用いて支持基板と薄膜
Ｆ２を接着すれば、支持基板として耐熱性の低い、安価
な基板も採用することができる。
【０１１９】シリコン系結晶薄膜Ｆ２を得た後、この薄
膜Ｆ２を支持基板５に接着することに代えて、次のよう
にしても、支持基板５上に薄膜Ｆ２を形成することがで
きる。
膜Ｆ２を支持基板５に接着することに代えて、次のよう
にしても、支持基板５上に薄膜Ｆ２を形成することがで
きる。
【０１２０】例えば、結晶基板２にボイド２４を形成し
た後、ボイド形成位置で結晶基板２を分離する前に支持
基板５を接着し（図４（Ｈ）参照）、その後結晶基板２
を分離すればよい（図４（Ｉ）参照）。この場合も、接
着剤を用いて支持基板５を接着すれば、支持基板５とし
て比較的耐熱性の低い基板が採用できる。
た後、ボイド形成位置で結晶基板２を分離する前に支持
基板５を接着し（図４（Ｈ）参照）、その後結晶基板２
を分離すればよい（図４（Ｉ）参照）。この場合も、接
着剤を用いて支持基板５を接着すれば、支持基板５とし
て比較的耐熱性の低い基板が採用できる。
【０１２１】或いは、結晶基板２上にＳｉＯ2 膜６を形
成した後、このＳｉＯ2 膜６上に支持基板５を載置し
（図４（Ｊ）参照）、加熱によりボイド２４を形成する
とともい、ＳｉＯ2 膜６と支持基板５を接着し（図４
（Ｋ）参照）、結晶基板２をボイド形成位置で分離して
もよい（図４（Ｌ）参照）。この場合、ボイド形成及び
接着のための加熱は、例えば、次のように行えばよい。
例えば、まず、ボイド２４の形成のために、３５０°Ｃ
以上で１０分間以上加熱し、その後、１１００°Ｃ程度
で１時間以上加熱すればよい。この場合、支持基板５と
しては、１１００°Ｃ程度の熱に耐えうる例えばシリコ
ン基板を採用すればよい。
成した後、このＳｉＯ2 膜６上に支持基板５を載置し
（図４（Ｊ）参照）、加熱によりボイド２４を形成する
とともい、ＳｉＯ2 膜６と支持基板５を接着し（図４
（Ｋ）参照）、結晶基板２をボイド形成位置で分離して
もよい（図４（Ｌ）参照）。この場合、ボイド形成及び
接着のための加熱は、例えば、次のように行えばよい。
例えば、まず、ボイド２４の形成のために、３５０°Ｃ
以上で１０分間以上加熱し、その後、１１００°Ｃ程度
で１時間以上加熱すればよい。この場合、支持基板５と
しては、１１００°Ｃ程度の熱に耐えうる例えばシリコ
ン基板を採用すればよい。
【０１２２】以上説明した本発明に係るシリコン系結晶
薄膜Ｆ２の形成方法においては、前述のように、シリコ
ン単結晶基板２のイオン注入面（本例では、ＳｉＯ2 膜
２１の面）上にＳｉＯ2 膜６を形成した後、加熱による
ボイド２４の形成が行われる。また、ＳｉＯ2 膜６の表
面からイオン注入位置までの距離が、２μｍ以上となる
ように、ＳｉＯ2 膜６は形成される。
薄膜Ｆ２の形成方法においては、前述のように、シリコ
ン単結晶基板２のイオン注入面（本例では、ＳｉＯ2 膜
２１の面）上にＳｉＯ2 膜６を形成した後、加熱による
ボイド２４の形成が行われる。また、ＳｉＯ2 膜６の表
面からイオン注入位置までの距離が、２μｍ以上となる
ように、ＳｉＯ2 膜６は形成される。
【０１２３】そのため、ボイド形成のための加熱時に、
結晶基板２のイオン注入面をＳｉＯ 2 膜６によって加圧
することができる。したがって、ボイド形成時において
結晶基板２のイオン注入面側の表層が部分的にクレータ
状に剥離してしまうことを抑制できる。膜形成工程にお
いて形成したＳｉＯ2 膜６を加圧手段として利用して、
イオン注入面を加圧し、ミクロな剥離を抑制できる。１
μｍ程度の膜厚のＳｉＯ2 膜６によっても、十分にイオ
ン注入面を加圧して、ミクロな剥離を抑制できる。イオ
ン注入面を加圧するための加圧手段を別途用意すること
なく、ミクロな剥離を抑制できる。
結晶基板２のイオン注入面をＳｉＯ 2 膜６によって加圧
することができる。したがって、ボイド形成時において
結晶基板２のイオン注入面側の表層が部分的にクレータ
状に剥離してしまうことを抑制できる。膜形成工程にお
いて形成したＳｉＯ2 膜６を加圧手段として利用して、
イオン注入面を加圧し、ミクロな剥離を抑制できる。１
μｍ程度の膜厚のＳｉＯ2 膜６によっても、十分にイオ
ン注入面を加圧して、ミクロな剥離を抑制できる。イオ
ン注入面を加圧するための加圧手段を別途用意すること
なく、ミクロな剥離を抑制できる。
【０１２４】また、前述のようにＳｉＯ2 膜６表面か
ら、イオン注入位置までの距離が２μｍ以上となるよう
に、ＳｉＯ2 膜６を形成することで、たとえイオン注入
面上にパーティクルが存在していたとしても、図１０に
示すようなミクロな剥離や、クラックの発生を抑制でき
ることを確認した。次に述べる理由により、ミクロな剥
離等が抑制できるものと考えられる。イオン注入面（本
例では、熱酸化により形成したＳｉＯ2 膜２１）上に、
パーティクル９３があったとしても、このイオン注入面
上にさらにＣＶＤ法によってＳｉＯ2 膜６を形成するこ
とで、図６（Ａ）に示すように、ＳｉＯ2 膜６中にパー
ティクル９３を埋没させることができる。ＳｉＯ2 膜６
中にパーティクル９３を埋没させることで、イオン注入
面に図１０に示すような押圧されない部分ができず、ミ
クロな剥離等を抑制できると考えられる。 （３） 図７（Ａ）に、本発明に係るシリコン系結晶薄
膜の形成方法（前記第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法）により形成できるシリコン系結晶薄膜の他の
例の概略断面図を示す。
ら、イオン注入位置までの距離が２μｍ以上となるよう
に、ＳｉＯ2 膜６を形成することで、たとえイオン注入
面上にパーティクルが存在していたとしても、図１０に
示すようなミクロな剥離や、クラックの発生を抑制でき
ることを確認した。次に述べる理由により、ミクロな剥
離等が抑制できるものと考えられる。イオン注入面（本
例では、熱酸化により形成したＳｉＯ2 膜２１）上に、
パーティクル９３があったとしても、このイオン注入面
上にさらにＣＶＤ法によってＳｉＯ2 膜６を形成するこ
とで、図６（Ａ）に示すように、ＳｉＯ2 膜６中にパー
ティクル９３を埋没させることができる。ＳｉＯ2 膜６
中にパーティクル９３を埋没させることで、イオン注入
面に図１０に示すような押圧されない部分ができず、ミ
クロな剥離等を抑制できると考えられる。 （３） 図７（Ａ）に、本発明に係るシリコン系結晶薄
膜の形成方法（前記第２タイプのシリコン系結晶薄膜の
形成方法）により形成できるシリコン系結晶薄膜の他の
例の概略断面図を示す。
【０１２５】図７（Ａ）に示すシリコン系結晶薄膜Ｆ３
は、ｎ型シリコン単結晶膜３４１２、ｐ型シリコン単結
晶膜３４１１、ｐ+ 型シリコン単結晶膜３３及びＡｌ膜
７が順に積層されたものである。
は、ｎ型シリコン単結晶膜３４１２、ｐ型シリコン単結
晶膜３４１１、ｐ+ 型シリコン単結晶膜３３及びＡｌ膜
７が順に積層されたものである。
【０１２６】本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方
法によると、図７（Ｂ）に示すように、薄膜Ｆ３を支持
基板５上に形成することもできる。図７（Ｂ）に示す薄
膜Ｆ３付きの支持基板５は、電極として利用できるＡｌ
膜７上にｎｐｐ+ 構造が形成されており、例えば、太陽
電池等の作製に利用できる。
法によると、図７（Ｂ）に示すように、薄膜Ｆ３を支持
基板５上に形成することもできる。図７（Ｂ）に示す薄
膜Ｆ３付きの支持基板５は、電極として利用できるＡｌ
膜７上にｎｐｐ+ 構造が形成されており、例えば、太陽
電池等の作製に利用できる。
【０１２７】以下、シリコン系結晶薄膜Ｆ３を形成する
ときの本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方法につ
いて、図８の工程図を参照して説明する。
ときの本発明に係るシリコン系結晶薄膜の形成方法につ
いて、図８の工程図を参照して説明する。
【０１２８】まず、ｐ型シリコン単結晶基板３を用意す
る（図８（Ａ）参照）。本例では、ウェハ状の結晶基板
３を用意した。
る（図８（Ａ）参照）。本例では、ウェハ状の結晶基板
３を用意した。
【０１２９】次いで、結晶基板３に水素イオンを注入す
る（図８（Ｂ）参照）。本例では、加速電圧１００ｋＶ
で、水素負イオンを注入した。これにより、結晶基板３
の表面から約１．０μｍの位置に水素イオンを注入し
た。水素イオンは、５×１０16個／ｃｍ2 程度以上の密
度で注入した。
る（図８（Ｂ）参照）。本例では、加速電圧１００ｋＶ
で、水素負イオンを注入した。これにより、結晶基板３
の表面から約１．０μｍの位置に水素イオンを注入し
た。水素イオンは、５×１０16個／ｃｍ2 程度以上の密
度で注入した。
【０１３０】次いで、結晶基板３のイオン注入面上にＡ
ｌ膜７を形成する（図８（Ｃ）参照）。ペースト状のア
ルミニウムを塗布することで、簡単に、且つ、安価にＡ
ｌ膜７を形成することができる。本例では、Ａｌ膜７の
膜厚は、１μｍとした。すなわち、Ａｌ膜７の表面から
イオン注入位置までの距離が２μｍ以上となるように、
Ａｌ膜７は形成した。このような膜厚でＡｌ膜７を形成
した理由は、前記シリコン系結晶薄膜Ｆ２を形成すると
きに、ＳｉＯ2 膜６を同様な膜厚にした理由と同じであ
る。
ｌ膜７を形成する（図８（Ｃ）参照）。ペースト状のア
ルミニウムを塗布することで、簡単に、且つ、安価にＡ
ｌ膜７を形成することができる。本例では、Ａｌ膜７の
膜厚は、１μｍとした。すなわち、Ａｌ膜７の表面から
イオン注入位置までの距離が２μｍ以上となるように、
Ａｌ膜７は形成した。このような膜厚でＡｌ膜７を形成
した理由は、前記シリコン系結晶薄膜Ｆ２を形成すると
きに、ＳｉＯ2 膜６を同様な膜厚にした理由と同じであ
る。
【０１３１】次いで、Ａｌ膜７が形成された結晶基板３
を３５０°Ｃ〜６００°Ｃ程度で数分間以上加熱するこ
とで、イオン注入位置３１にボイド３２を形成する（図
８（Ｄ）参照）。
を３５０°Ｃ〜６００°Ｃ程度で数分間以上加熱するこ
とで、イオン注入位置３１にボイド３２を形成する（図
８（Ｄ）参照）。
【０１３２】このとき、５００°Ｃ以上で１時間以上結
晶基板３を加熱することで、Ａｌ膜７中のアルミニウム
をｐ型シリコン単結晶基板３中に熱拡散させることがで
きる。これにより、結晶基板３のＡｌ膜７の近傍部分を
ｐ+ 層（ｐ+ 型シリコン単結晶膜）３３に変えることが
できる（図８（Ｄ）参照）。結晶基板３の残りの部分３
４は、元のｐ型特性のままである。
晶基板３を加熱することで、Ａｌ膜７中のアルミニウム
をｐ型シリコン単結晶基板３中に熱拡散させることがで
きる。これにより、結晶基板３のＡｌ膜７の近傍部分を
ｐ+ 層（ｐ+ 型シリコン単結晶膜）３３に変えることが
できる（図８（Ｄ）参照）。結晶基板３の残りの部分３
４は、元のｐ型特性のままである。
【０１３３】次いで、結晶基板３をボイド３２の形成位
置で分離する（図８（Ｅ）参照）。これにより、Ａｌ膜
７、ｐ+ 型シリコン単結晶膜３３、ｐ型シリコン単結晶
膜３４１が順に積層されたものを得る。
置で分離する（図８（Ｅ）参照）。これにより、Ａｌ膜
７、ｐ+ 型シリコン単結晶膜３３、ｐ型シリコン単結晶
膜３４１が順に積層されたものを得る。
【０１３４】次いで、ｐ型シリコン単結晶膜３４１の分
離面側から、リンなどを拡散させることで、膜３４１の
表層部分にｎ層（ｎ型シリコン単結晶膜）３４１２を形
成することができる（図８（Ｆ）参照）。膜３４１の残
りの部分３４１１は、元のｐ型特性のままである。
離面側から、リンなどを拡散させることで、膜３４１の
表層部分にｎ層（ｎ型シリコン単結晶膜）３４１２を形
成することができる（図８（Ｆ）参照）。膜３４１の残
りの部分３４１１は、元のｐ型特性のままである。
【０１３５】これらにより、シリコン系結晶薄膜Ｆ３が
得られる。シリコン系結晶薄膜Ｆ３は、Ａｌ膜７上に、
アルミニウムの熱拡散により形成したｐ+ 型シリコン単
結晶膜３３、結晶基板３の一部であったｐ型シリコン単
結晶膜３４１１、リン等の拡散により形成したｎ型シリ
コン単結晶膜３４１２が順に形成されたものである。さ
らに言えば、薄膜Ｆ３は、ｎｐｐ+ 構造の薄膜が、電極
として利用できるＡｌ膜７上に形成されたものである。
得られる。シリコン系結晶薄膜Ｆ３は、Ａｌ膜７上に、
アルミニウムの熱拡散により形成したｐ+ 型シリコン単
結晶膜３３、結晶基板３の一部であったｐ型シリコン単
結晶膜３４１１、リン等の拡散により形成したｎ型シリ
コン単結晶膜３４１２が順に形成されたものである。さ
らに言えば、薄膜Ｆ３は、ｎｐｐ+ 構造の薄膜が、電極
として利用できるＡｌ膜７上に形成されたものである。
【０１３６】シリコン系結晶薄膜Ｆ３を得た後、この薄
膜Ｆ３のＡｌ膜７に支持基板５を接着することで、薄膜
Ｆ３を支持基板５上に形成することができる（図８
（Ｇ）参照）。この薄膜Ｆ３付きの基板５は、例えば、
太陽電池の作製に利用することができる。電極として利
用するＡｌ膜７上に、ｎｐｐ+ 構造の薄膜が形成されて
いるため、光電変換効率の良い太陽電池を作製すること
ができる。
膜Ｆ３のＡｌ膜７に支持基板５を接着することで、薄膜
Ｆ３を支持基板５上に形成することができる（図８
（Ｇ）参照）。この薄膜Ｆ３付きの基板５は、例えば、
太陽電池の作製に利用することができる。電極として利
用するＡｌ膜７上に、ｎｐｐ+ 構造の薄膜が形成されて
いるため、光電変換効率の良い太陽電池を作製すること
ができる。
【０１３７】支持基板５と薄膜Ｆ３（Ａｌ膜７）は、接
着剤を用いて接着してもよく、加熱することで接着して
もよい。なお、支持基板５をＡｌ膜に接着した後、ボイ
ド形成位置で基板３を分離しても、薄膜Ｆ３を支持基板
５上に形成することができる。
着剤を用いて接着してもよく、加熱することで接着して
もよい。なお、支持基板５をＡｌ膜に接着した後、ボイ
ド形成位置で基板３を分離しても、薄膜Ｆ３を支持基板
５上に形成することができる。
【０１３８】薄膜Ｆ３を形成する場合も、前記薄膜Ｆ２
を形成するときと同様に、ボイド形成のための加熱する
ときにおいて、イオン注入面上にＡｌ膜７が形成されて
いるため、Ａｌ膜７によりイオン注入面を加圧して、ミ
クロな剥離を抑制できる。また、Ａｌ膜７の表面からイ
オン注入位置までの距離が２μｍ以上となるように、Ａ
ｌ膜７を形成するので、たとえイオン注入面上にパーテ
ィクルがあったとしても、図１０に示すようなミクロな
剥離や、クラックの発生を抑制できる。
を形成するときと同様に、ボイド形成のための加熱する
ときにおいて、イオン注入面上にＡｌ膜７が形成されて
いるため、Ａｌ膜７によりイオン注入面を加圧して、ミ
クロな剥離を抑制できる。また、Ａｌ膜７の表面からイ
オン注入位置までの距離が２μｍ以上となるように、Ａ
ｌ膜７を形成するので、たとえイオン注入面上にパーテ
ィクルがあったとしても、図１０に示すようなミクロな
剥離や、クラックの発生を抑制できる。
【０１３９】
【発明の効果】本発明は、生産性よく、できるだけ安価
にシリコンを含む結晶薄膜を形成することができるシリ
コン系結晶薄膜の形成方法を提供することができる。
にシリコンを含む結晶薄膜を形成することができるシリ
コン系結晶薄膜の形成方法を提供することができる。
【０１４０】本発明は、シリコンを含む結晶薄膜の形成
方法であって、比較的厚みのある結晶薄膜を効率よく形
成することができるシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供することができる。
方法であって、比較的厚みのある結晶薄膜を効率よく形
成することができるシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供することができる。
【０１４１】また、本発明は、支持基板上にシリコンを
含む結晶薄膜を形成する方法であって、比較的厚みのあ
る結晶薄膜を効率よく形成することができるシリコン系
結晶薄膜の形成方法を提供することができる。
含む結晶薄膜を形成する方法であって、比較的厚みのあ
る結晶薄膜を効率よく形成することができるシリコン系
結晶薄膜の形成方法を提供することができる。
【０１４２】また、本発明は、シリコンを含む結晶基板
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、シリコン
を含む結晶薄膜を形成する方法であって、シリコン系結
晶基板のイオン注入面上にパーティクルがあったとして
も、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥離やクラック
の発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供することができる。
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、シリコン
を含む結晶薄膜を形成する方法であって、シリコン系結
晶基板のイオン注入面上にパーティクルがあったとして
も、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥離やクラック
の発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の形成方法を提
供することができる。
【０１４３】また、本発明は、シリコンを含む結晶基板
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、支持基板
上にシリコンを含む結晶薄膜を形成する方法であって、
シリコン系結晶基板のイオン注入面上にパーティクルが
あったとしても、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥
離やクラックの発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の
形成方法を提供することができる。
にイオン注入し、ボイドを形成するなどして、支持基板
上にシリコンを含む結晶薄膜を形成する方法であって、
シリコン系結晶基板のイオン注入面上にパーティクルが
あったとしても、ボイド形成時の結晶基板のミクロな剥
離やクラックの発生を抑制できるシリコン系結晶薄膜の
形成方法を提供することができる。
【図１】図１（Ａ）は本発明に係るシリコン系結晶薄膜
の形成方法により形成できるシリコン系結晶薄膜の一例
の概略断面図であり、図１（Ｂ）は本発明に係るシリコ
ン系結晶薄膜の形成方法により形成できる支持基板上に
シリコン系結晶薄膜が形成されたものの一例の概略断面
図である。
の形成方法により形成できるシリコン系結晶薄膜の一例
の概略断面図であり、図１（Ｂ）は本発明に係るシリコ
ン系結晶薄膜の形成方法により形成できる支持基板上に
シリコン系結晶薄膜が形成されたものの一例の概略断面
図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｈ）は、図１（Ａ）及び（Ｂ）
に示すシリコン系結晶薄膜を形成するときの本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の工程図であ
る。
に示すシリコン系結晶薄膜を形成するときの本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の工程図であ
る。
【図３】図３（Ａ）は本発明に係るシリコン系結晶薄膜
の形成方法により形成できるシリコン系結晶薄膜の他の
例の概略断面図であり、図３（Ｂ）は本発明に係るシリ
コン系結晶薄膜の形成方法により形成できる支持基板上
にシリコン系結晶薄膜が形成されたものの他の例の概略
断面図である。
の形成方法により形成できるシリコン系結晶薄膜の他の
例の概略断面図であり、図３（Ｂ）は本発明に係るシリ
コン系結晶薄膜の形成方法により形成できる支持基板上
にシリコン系結晶薄膜が形成されたものの他の例の概略
断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｌ）は、図３（Ａ）及び（Ｂ）
に示すシリコン系結晶薄膜を形成するときの本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の工程図であ
る。
に示すシリコン系結晶薄膜を形成するときの本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の工程図であ
る。
【図５】膜形成工程において、イオン注入面上に形成す
る膜の膜厚を示す図である。
る膜の膜厚を示す図である。
【図６】図６（Ａ）及び（Ｂ）は、結晶基板のイオン注
入面上にパーティクルがあったときに、ボイドを形成す
る様子を示す図である。
入面上にパーティクルがあったときに、ボイドを形成す
る様子を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明に係るシリコン系結晶薄膜
の形成方法により形成できるシリコン系結晶薄膜のさら
に他の例の概略断面図であり、図７（Ｂ）は本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法により形成できる支持
基板上にシリコン系結晶薄膜が形成されたもののさらに
他の例の概略断面図である。
の形成方法により形成できるシリコン系結晶薄膜のさら
に他の例の概略断面図であり、図７（Ｂ）は本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法により形成できる支持
基板上にシリコン系結晶薄膜が形成されたもののさらに
他の例の概略断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｇ）は、図７（Ａ）及び（Ｂ）
に示すシリコン系結晶薄膜を形成するときの本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の工程図であ
る。
に示すシリコン系結晶薄膜を形成するときの本発明に係
るシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の工程図であ
る。
【図９】従来のシリコン系結晶薄膜の形成方法の一例の
工程図である。
工程図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、図９の従来のシ
リコン系結晶薄膜の形成方法によりシリコン系結晶薄膜
を形成する場合において、イオン注入面にパーティクル
があったときにミクロな剥離やクラックが生じる様子を
示している。
リコン系結晶薄膜の形成方法によりシリコン系結晶薄膜
を形成する場合において、イオン注入面にパーティクル
があったときにミクロな剥離やクラックが生じる様子を
示している。
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ シリコン系結晶薄膜 １ シリコン単結晶基板 １１、１２ シリコン単結晶薄膜 １３、１４ イオン注入位置 １５ ボイド ２ シリコン単結晶基板 ２１ 熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜） ２３ シリコン注入位置 ２４ ボイド ２２１ シリコン単結晶膜 ３ シリコン単結晶基板（ｐ型） ３１ イオン注入位置 ３２ ボイド ３３ シリコン単結晶膜（ｐ+ 型） ３４１、３４１１ シリコン単結晶膜（ｐ型） ３４１２ シリコン単結晶膜（ｎ型） ４、４１、４２ エピタキシャル成長により形成された
Ｓｉ膜 ５ 支持基板 ６ ＳｉＯ2 膜 ７ Ａｌ膜 ９３ パーティクル ９１ シリコン結晶基板 ９１１ 熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜） ９１３ イオン注入位置 ９１４ ボイド ９１５ イオン注入面 ９１２１ シリコン結晶薄膜 ９２ 支持基板
Ｓｉ膜 ５ 支持基板 ６ ＳｉＯ2 膜 ７ Ａｌ膜 ９３ パーティクル ９１ シリコン結晶基板 ９１１ 熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜） ９１３ イオン注入位置 ９１４ ボイド ９１５ イオン注入面 ９１２１ シリコン結晶薄膜 ９２ 支持基板
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月１６日（２０００．１０．
１６）
１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BA10 CG02 CG07 ED06 FE09 FE11 FF01 FF07 FJ02 5F053 AA26 AA47 BB24 DD01 FF01 GG01 HH01 HH04 JJ01 LL05 LL10 PP06 RR13
Claims (9)
- 【請求項１】シリコンを１０ｗｔ％以上含有するシリコ
ン系結晶基板に水素イオン又はヘリウムイオンを注入す
るイオン注入工程と、 イオン注入された結晶基板を加熱して、該基板のイオン
注入位置にボイドを形成するボイド形成工程と、 イオン注入された結晶基板をシリコンを含有する金属融
液に浸し、該融液を冷却してゆくことで、エピタキシャ
ル成長によってシリコンを主成分とする単結晶薄膜又は
多結晶薄膜を該基板のイオン注入面上に形成するエピタ
キシャル成長工程と、 結晶薄膜が形成された結晶基板をボイド形成位置で分離
する分離工程とを含み、 前記ボイド形成工程におけるボイド形成のための前記結
晶基板の加熱が、該結晶基板の少なくともイオン注入面
を前記エピタキシャル成長工程で用いる金属融液に浸す
ことで行われることを特徴とするシリコン系結晶薄膜の
形成方法。 - 【請求項２】前記ボイド形成工程における前記結晶基板
の加熱が、前記エピタキシャル成長工程で用いる金属融
液を所定温度にまで加熱する間に行われる請求項１記載
のシリコン系結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項３】前記金属融液が、シリコンの他に、Ｉｎ、
Ｇａ、Ａｌ、Ｃｕのうちの少なくとも１種以上を１０ｗ
ｔ％以上含有している請求項１又は２記載のシリコン系
結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項４】前記エピタキシャル成長工程において形成
した結晶薄膜に支持基板を接着する接着工程をさらに含
んでいる請求項１から３のいずれかに記載のシリコン系
結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項５】シリコンを主成分とするシリコン系結晶基
板に水素イオン又はヘリウムイオンを注入するイオン注
入工程と、 前記シリコン系結晶基板のイオン注入面上に所定膜を形
成する膜形成工程と、 前記膜が形成された結晶基板を加熱して、該基板のイオ
ン注入位置にボイドを形成するボイド形成工程と、 前記結晶基板をボイド形成位置で分離する分離工程とを
含み、 前記膜形成工程において、前記所定膜の表面からイオン
注入位置までの厚さが２μｍ以上となるように、該膜を
形成することを特徴とするシリコン系結晶薄膜の形成方
法。 - 【請求項６】前記膜形成工程において形成する膜が絶縁
膜である請求項５記載のシリコン系結晶薄膜の形成方
法。 - 【請求項７】前記膜形成工程において形成する膜が導電
性膜である請求項５記載のシリコン系結晶薄膜の形成方
法。 - 【請求項８】前記導電性膜がアルミニウムを主成分とす
る膜であり、 該導電性膜が形成された結晶基板を５００°Ｃ以上で１
時間以上加熱する加熱工程をさらに含んでいる請求項７
記載のシリコン系結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項９】前記膜形成工程において形成された膜に支
持基板を接着する接着工程をさらに含んでいる請求項５
から８のいずれかに記載のシリコン系結晶薄膜の形成方
法。
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