JP2003017726A - Soi基板の製造方法および半導体素子の製造方法 - Google Patents

Soi基板の製造方法および半導体素子の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高変換効率の薄膜太陽電池などの高性能の薄
膜素子を低コストで製造する。 【解決手段】 単結晶Si基板1上に多孔質Si層2を
形成し、その上に太陽電池層となるp+ 型Si層3、p
型Si層4およびn+ 型Si層5を形成する。n+ 型S
i層5上に保護膜6を形成した後、単結晶Si基板1の
裏面を治具10に接着するとともに、保護膜6の表面に
治具12を接着する。次に、治具10、12を互いに反
対方向に引っ張ることにより多孔質Si層2を機械的に
破断し、太陽電池層を単結晶Si基板1から分離する。
この太陽電池層を二枚のプラスチック基板の間にはさん
でフレキシブルな薄膜太陽電池を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、SOI基板の製
造方法および半導体素子の製造方法に関し、例えば、薄
膜太陽電池の製造に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】太陽電池が発明されてから約40年が経
過した。太陽電池は一部実用化されてはいるものの、本
格的に使用されるためには、特に低コスト化が重要であ
る。また、地球環境の温暖化を防ぐという意味において
は、エネルギー回収年数が例えば1年以下になる必要が
ある。したがって、太陽電池の製造に要するエネルギー
を極力低減するため、製造に多くのエネルギーを要する
厚膜太陽電池よりも薄膜太陽電池の方が望ましいことに
なる。
【0003】一方、薄膜太陽電池はある程度折り曲げる
ことが可能であるため、例えば自動車のボディーの曲面
部やポータブル電気製品の外部の曲面部に搭載して発電
を行うことができる。あるいは、この薄膜太陽電池をソ
ーラー充電器に応用した場合には、薄膜太陽電池を使用
するときは広げ、使用しないときは折り畳むということ
も可能になる。
【0004】従来、このような薄膜太陽電池として、プ
ラスチック基板上に形成したアモルファスシリコン太陽
電池がある。ところが、このアモルファスシリコン太陽
電池は、光電変換の変換効率が低い上に使用中に変換効
率が低下するという問題がある。このため、アモルファ
スシリコンに比べて変換効率が高い単結晶シリコンまた
は多結晶シリコンを用いた薄膜太陽電池の実現が望まれ
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
シリコンまたは多結晶シリコンを形成するプロセス温度
はかなり高いため、プラスチック基板やガラス基板上に
形成することは困難であった。
【0006】この発明は、従来技術が有する上述の問題
を解決するものである。
【0007】すなわち、この発明の目的は、高変換効率
の薄膜太陽電池などの高性能の薄膜素子を低コストで製
造することができる半導体素子の製造方法およびSOI
基板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によるSOI基板の製造方法は、基体内に
多孔質層を形成する工程と、前記基体表面上に半導体層
を形成する工程と、前記基体から前記半導体層を分離す
る工程とを有し、前記基体から前記半導体層を分離する
工程は前記多孔質層の内部および/または前記多孔質層
と前記基体および前記半導体層との界面で機械的に破断
を起こさせることにより行われることを特徴とするもの
である。
【0009】更なるこの発明によるSOI基板の製造方
法は、基体内に多孔質層を形成する工程と、前記基体表
面上に半導体層を形成する工程と、前記基体の側面の傷
または楔状の間隙を起点として破断する工程とを有する
ことを特徴とするものである。
【0010】この発明による半導体素子の製造方法は、
基体内に多孔質層を形成する工程と、前記基体表面上に
半導体層を形成する工程と、前記基体の側面の傷または
楔状の間隙を起点として破断する工程とを有することを
特徴とするものである。
【0011】この発明において、典型的には、分離層の
機械的強度は基体および素子形成層の機械的強度よりも
弱い。この発明において、分離層は、例えば多孔質、多
結晶または非晶質である。この発明において、典型的に
は、分離層は半導体からなる。この半導体は、元素半導
体であっても、化合物半導体であってもよい。前者の一
例はシリコン(Si)であり、後者の一例はヒ化ガリウ
ム(GaAs)である。
【0012】この発明において、好適には、基体は単結
晶であるが、多結晶でもよい。この発明において、好適
には、基体は単結晶シリコンからなるが、例えばキャス
ト多結晶シリコンからなるものでもよい。この発明にお
いて、典型的には、素子形成層は半導体からなる。この
場合、素子は半導体素子である。この発明の好適な一実
施形態においては、素子形成層は単結晶シリコンからな
る。
【0013】この発明においては、典型的には、基体と
素子形成層とを互いに反対方向に引っ張ることにより分
離層の内部および/または分離層と素子形成層および基
体との界面で機械的に破断を起こさせる。より実際的に
は、基体の分離層と反対側の主面を第1の治具に接着す
るとともに、素子形成層の分離層と反対側の主面を第2
の治具に接着し、第1の治具および第2の治具を互いに
反対方向に引っ張ることにより分離層の内部および/ま
たは分離層と素子形成層および基体との界面で機械的に
破断を起こさせる。
【0014】この発明の典型的な一実施形態において
は、単結晶シリコンからなる基体を陽極化成することに
より多孔質シリコンからなる分離層を形成し、分離層上
に単結晶シリコンからなる素子形成層を形成する。
【0015】この発明においては、典型的には、分離層
の機械的な破断を行った後に基体上に残された分離層は
研磨および/またはエッチングにより除去し、素子形成
層の裏面に残された分離層も同様に研磨および/または
エッチングにより除去する。このようにして分離された
基体は再び使用される。ここで、例えば、陽極化成など
のような基体の厚さが減少するプロセスを用いて分離層
を形成する場合には、その厚さの減少を補うために、基
体上にこの基体と同一の物質を成長させて元の厚さに復
元するようにすればよい。この発明において、素子形成
層は各種の素子に用いられるものであってよく、その一
例を挙げると、薄膜太陽電池における太陽電池層であ
る。
【0016】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、分離層の内部および/または分離層と素子形成層お
よび基体との界面で機械的に破断を起こさせることによ
り基体から素子形成層を分離するようにしているので、
この素子形成層を薄膜に形成しておくことにより、この
薄膜の素子形成層を用いて薄膜素子、例えば薄膜太陽電
池を製造することができる。この場合、素子形成層が薄
膜であることや、素子形成層を分離するために基体の研
磨やエッチングなどを行わないので基体を繰り返し使用
することができることなどにより、薄膜素子、例えば薄
膜太陽電池を低コストで製造することができる。さら
に、素子形成層を単結晶または多結晶に形成することに
より、高性能の薄膜素子、特に薄膜太陽電池にあっては
高変換効率のものを得ることができる。また、この薄膜
素子、例えば薄膜太陽電池はある程度折り曲げることが
可能であるので、フレキシブルな薄膜素子、例えばフレ
キシブルな薄膜太陽電池を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。図1〜図10はこの発明の第1の実施形態による薄
膜太陽電池の製造方法を工程順に示す断面図である。
【0018】この第1の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法においては、まず、図1に示すように、単結晶
Si基板1を陽極化成(陽極酸化)することにより多孔
質Si層2を形成する。この陽極化成法による多孔質S
i層2の形成方法はよく知られており(例えば、応用物
理第57巻、第11号、第1710頁(1988))、
例えば、電流密度を30mAとし、陽極化成溶液として
HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1を用いた場
合、得られる多孔質Si層2の厚さは5〜50μm、多
孔度(porosity)は10〜50%である。この多孔質S
i層2の厚さは、単結晶Si基板1を繰り返し使用する
観点からは、この単結晶Si基板1の厚さの減少を少な
くし、使用可能回数を多くするために、可能な限り薄く
することが望ましく、好適には5〜15μm、例えば約
10μmに選ばれる。また、単結晶Si基板1は、陽極
化成によりその上に多孔質Si層2を形成する観点から
はp型であることが望ましいが、n型であっても、条件
設定によっては多孔質Si層2を形成することが可能で
ある。
【0019】次に、図2に示すように、多孔質Si層2
上に例えばCVD法により例えば700〜1100℃の
温度でp+ 型Si層3、p型Si層4およびn+ 型Si
層5を順次エピタキシャル成長させた後、n+ 型Si層
5上に例えばCVD法により例えば単層のSiO2 膜や
SiN膜あるいはそれらの積層膜からなる保護膜6を形
成する。ここで、p+ 型Si層3、p型Si層4および
+ 型Si層5は太陽電池層を構成し、それらの合計の
厚さは典型的には1〜50μm、例えば5μmである。
また、この場合、太陽電池層を構成するこれらのp+
Si層3、p型Si層4およびn+ 型Si層5の結晶性
を良好にするため、それらのエピタキシャル成長前に、
多孔質Si層2を例えば400〜600℃の温度で短時
間酸化することによりその内部の孔の内壁に薄い酸化膜
を形成してその強度を高めるとともに、例えば真空中に
おいて例えば950〜1000℃の温度でH2 アニール
することにより多孔質Si層2の表面の孔を極力埋めて
おき、エピタキシャル成長が良好に行われるようにする
のが好ましい。このようにすることにより、単結晶のp
+ 型Si層3、p型Si層4およびn+ 型Si層5を得
ることができる(例えば、日経マイクロデバイス、19
94年7月号、第76頁)。
【0020】次に、図3に示すように、上述のように多
孔質Si層2、p+ 型Si層3、p型Si層4、n+
Si層5および保護膜6が形成された単結晶Si基板1
の全体を熱酸化することにより、その表面全体に例えば
膜厚が50〜500nmのSiO2 膜からなる酸化膜7
を形成する。この熱酸化時には、多孔質Si層2の酸化
速度が単結晶Si基板1の酸化速度よりも速く、また、
多孔質Si層2の体積が膨張するため、エッジ部におけ
る多孔質Si層2とp+ 型Si層3との界面に酸化膜7
がバーズビーク状に形成され、エッジ部におけるp+
Si層3、p型Si層4、n+ 型Si層5および保護膜
6の全体が持ち上がった構造となる。
【0021】次に、酸化膜7をエッチング除去する。こ
れによって、図4に示すように、エッジ部における多孔
質Si層2とp+ 型Si層3との間に楔状の間隙8が形
成される。この楔状の間隙8は、後の工程で多孔質Si
層2の引っ張りによる破断を容易に行うことができるよ
うにするためのものである。
【0022】次に、図5に示すように、単結晶Si基板
1の裏面を接着剤9により治具10に接着するととも
に、保護膜6の表面に接着剤11によりもう一つの治具
12を接着する。これらの治具10、12は、後の工程
で行われる引っ張りに耐えられるだけの十分な強度を有
するものが用いられ、例えば金属や石英などからなるも
のが用いられる。また、接着剤9、11は、後の工程で
行われる引っ張りに耐えられるだけの十分な接着強度を
有するものが用いられ、例えば瞬間接着剤などが用いら
れる。さらに、この場合、後の工程で多孔質Si層2の
引っ張りによる破断をより容易に行うことができるよう
にするため、多孔質Si層2のエッジ部の側壁にあらか
じめ傷13を付けておく。この傷13は、機械的な方法
で付けることができるほか、レーザービームの照射など
によって付けることもできる。
【0023】次に、図5に示すように、治具10、12
に十分に大きな外力Pを加えて引っ張る。このとき、こ
の外力Pは、単結晶Si基板1の中心から多孔質Si層
2の傷13が付いているエッジ部側にずれた位置に加
え、多孔質Si層2のエッジ部に応力集中が起きるよう
にする。この結果、多孔質Si層2はそれ自身機械的強
度が低いことに加えて、多孔質Si層2のエッジ部の側
壁にあらかじめ傷13が付いていることやエッジ部にお
ける多孔質Si層2とp+ 型Si層3との間に楔状の間
隙8が形成されていることによりこれらの場所で応力集
中が極めて顕著に起き、図6に示すように、多孔質Si
層2の内部や多孔質Si層2とp+ 型Si層3との界面
で破断が起きる。これによって、単結晶Si基板1と、
+ 型Si層3、p型Si層4、n+ 型Si層5および
保護膜6とが互いに分離される。
【0024】次に、図7に示すように、上述の破断後に
単結晶Si基板1の表面およびp+型Si層3の表面に
それぞれ残された多孔質Si層2を例えばHF/H2
2 のようなエッチング液を用いてエッチング除去する。
単結晶Si基板1は、接着剤9を除去し、治具10を取
り外した後、その表面を研磨して再び薄膜太陽電池製造
用の基板として用いられる。ここで、例えば、多孔質S
i層2の厚さを10μm、単結晶Si基板1を再使用す
るための研磨により除去される厚さが3μm程度である
とすると、薄膜太陽電池の製造の1サイクルで減少する
単結晶Si基板1の厚さは13μmである。したがっ
て、単結晶Si基板1を10回使用しても、単結晶Si
基板1の厚さの減少は130μmに過ぎないため、通常
は単結晶Si基板1を少なくとも10回は使用すること
が可能である。
【0025】次に、図8に示すように、p+ 型Si層3
の露出した表面を例えばガラス基板14の表面に接着剤
15により接着する。この接着剤15としては例えばエ
ポキシ樹脂系のものが用いられる。
【0026】次に、接着剤11を除去して保護膜6から
治具12を取り外した後、図9に示すように、保護膜6
の所定部分をエッチング除去して開口6aを形成し、こ
の開口6aを通じてn+ 型Si層5上に受光面電極16
を形成する。この受光面電極16は、例えば印刷法によ
り形成する。この後、この受光面電極16に対応する部
分にこの受光面電極16と同一形状の金属層16があら
かじめ形成されたプラスチック基板18を用意し、これ
らの受光面電極16および金属層17同士を接続する。
このとき、保護膜6とプラスチック基板18との間には
隙間が形成されるので、この隙間に例えばエポキシ樹脂
系の透明な接着剤19を充填して保護膜6とプラスチッ
ク基板18とを接着する。
【0027】次に、接着剤15を除去してp+ 型Si層
3からガラス基板14を取り外した後、図10に示すよ
うに、例えば印刷法によりp+ 型Si層3上に裏面電極
20を形成し、この裏面電極20に接着剤21によりプ
ラスチック基板22を接着する。ここで、この裏面電極
20は、薄膜太陽電池に対する入射光の反射板ともな
り、高変換効率化に寄与する。
【0028】以上により、太陽電池層を構成するp+
Si層3、p型Si層4およびn+型Si層5と保護膜
6とが二枚のプラスチック基板18、22間にはさまれ
た構造の目的とする薄膜太陽電池が完成する。
【0029】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、単結晶Si基板1上に多孔質Si層2を介して太陽
電池層を構成する単結晶のp+ 型Si層3、p型Si層
4およびn+ 型Si層5を順次エピタキシャル成長させ
た後、多孔質Si層2を引っ張りにより機械的に破断し
てこの太陽電池層を単結晶Si基板1から分離し、この
太陽電池層を二枚のプラスチック基板18、22間には
さむことにより薄膜太陽電池を製造している。この場
合、太陽電池層が単結晶であることにより、この薄膜太
陽電池は高変換効率であり、信頼性にも優れている。ま
た、単結晶Si基板1を繰り返し使用することができる
こと、単結晶Si基板1からの太陽電池層の分離に機械
的な方法を用いていること、安価なプラスチック基板1
8、22を用いていることなどにより、この薄膜太陽電
池は低コストで製造することができる。また、この薄膜
太陽電池は、太陽電池層が薄くてそれ自身ある程度曲げ
ることができることやフレキシブルなプラスチック基板
18、22を用いていることなどにより、全体としてあ
る程度折り曲げ可能であることから、例えば自動車のボ
ディーの曲面部やポータブル電気製品の外部の曲面部に
搭載することができ、応用範囲が広い。
【0030】すなわち、この第1の実施形態によれば、
高変換効率かつ高信頼性のフレキシブルな薄膜太陽電池
を低コストで製造することができる。
【0031】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。上述の第1の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法においては、多孔質Si層2の破断により単結
晶Si基板1とp+ 型Si層3、p型Si層4、n+
Si層5および絶縁膜6とを分離する際に治具10、1
2に図5に示すように外力Pを加えたのに対して、この
第2の実施形態による薄膜太陽電池の製造方法において
は、図11に示すように治具10、12に外力Pを加え
ることにより多孔質Si層2の破断を行い、単結晶Si
基板1とp+ 型Si層3、p型Si層4、n + 型Si層
5および絶縁膜6とを分離する。この第2の実施形態に
よる薄膜太陽電池の製造方法のその他のことは、第1の
実施形態による薄膜太陽電池の製造方法と同様であるの
で、説明を省略する。
【0032】この第2の実施形態によっても、第1の実
施形態と同様に、高変換効率かつ高信頼性のフレキシブ
ルな薄膜太陽電池を低コストで製造することができる。
【0033】次に、この発明の第3の実施形態について
説明する。上述の第1の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法においては、図10に示すように、p+ 型Si
層3の全面が裏面電極20と接触しているため、このp
+型Si層3と裏面電極20との界面において光入射に
より発生した電子−正孔対の再結合が起きやすく、それ
が変換効率を低下させるおそれがある。そこで、この第
3の実施形態による薄膜太陽電池の製造方法において
は、図12に示すように、p+ 型Si層3上に単層のS
iO2 膜やSiN膜あるいはそれらの積層膜からなる保
護膜23を形成し、この絶縁膜23に開口23aを形成
し、この開口23aを通じて例えば印刷法により裏面電
極24を形成し、この裏面電極24をプラスチック基板
22上にあらかじめ形成された金属層25と接続する。
このとき、保護膜23と金属層25との間には隙間が形
成されるので、この隙間に例えばエポキシ樹脂系の透明
な接着剤26を充填して保護膜23と金属層25とを接
着する。この第3の実施形態による薄膜太陽電池の製造
方法のその他のことは、第1の実施形態による薄膜太陽
電池の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【0034】この第3の実施形態によれば、p+ 型Si
層3と裏面電極24との界面における電子−正孔対の再
結合を大幅に減少させることができることにより、薄膜
太陽電池の変換効率を第1の実施形態に比べてより高く
することができるほか、第1の実施形態と同様な利点が
ある。
【0035】次に、この発明の第4の実施形態について
説明する。上述の第1の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法においては、図8に示す工程において一旦太陽
電池層の裏面をガラス基板14に接着し、その後このガ
ラス基板14を取り外してから、図10に示す工程にお
いてこの太陽電池層をプラスチック基板22に接着する
ようにしているが、この第4の実施形態による薄膜太陽
電池の製造方法においては、太陽電池層をガラス基板1
4に接着せず、p+型Si層3に印刷法により直接裏面
電極20を形成し、この裏面電極20を接着剤21によ
りプラスチック基板22に接着する。この後、接着剤1
1を除去して治具12を取り外し、保護膜6に開口6a
を形成するとともに、受光面電極16を形成し、この受
光面電極16とプラスチック基板18上の金属層17と
を接続し、さらに保護膜6とプラスチック基板18との
間の隙間に接着剤19を充填して接着する。この第4の
実施形態による薄膜太陽電池の製造方法のその他のこと
は、第1の実施形態による薄膜太陽電池の製造方法と同
様であるので、説明を省略する。
【0036】この第4の実施形態によれば、第1の実施
形態に比べて製造工程の簡略化を図ることができ、した
がってより低コストで薄膜太陽電池を製造することがで
きるという利点がある。
【0037】次に、この発明の第5の実施形態について
説明する。上述の第1の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法においては、図9に示す工程において受光面電
極16を形成したが、この第5の実施形態による薄膜太
陽電池の製造方法においては、図3に示す工程において
保護膜6に開口6aを形成するとともに、受光面電極1
6を形成する。この第5の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法のその他のことは、第1の実施形態による薄
膜太陽電池の製造方法と同様であるので、説明を省略す
る。
【0038】この第5の実施形態によっても、第1の実
施形態と同様な利点を得ることができる。
【0039】次に、この発明の第6の実施形態について
説明する。この第6の実施形態による薄膜太陽電池の製
造方法においては、太陽電池層をダブルヘテロ構造とす
る。すなわち、この第6の実施形態においては、図13
に示すように、多孔質Si層2上にp+ 型Si層31、
p型Si1-x Gex グレーディッド層32、例えばアン
ドープのSi1-y Gey 層33、n型Si1-x Ge x
レーディッド層34およびn+ 型Si層35を順次エピ
タキシャル成長させ、ダブルヘテロ構造の太陽電池層を
形成する。この場合、p型Si1-x Gex グレーディッ
ド層32のGe組成比xは、このp型Si1-x Gex
レーディッド層32の厚さ方向に、p+ 型Si層31と
このp型Si1-x Gex グレーディッド層32との界面
における0の値からSi1-y Gey 層33とこのp型S
1-xGex グレーディッド層32との界面におけるy
の値まで単調に増加している。また、n型Si1-x Ge
x グレーディッド層34のGe組成比xは、このn型S
1-x Gex グレーディッド層34の厚さ方向に、n+
型Si層35とこのn型Si1-x Gex グレーディッド
層34との界面における0の値からSi1-y Ge y 層3
3とこのp型Si1-x Gex グレーディッド層34との
界面におけるyの値まで単調に増加している。これによ
って、これらのp+ 型Si層31、p型Si1-x Gex
グレーディッド層32、Si1-y Gey 層33、n型S
1-x Ge x グレーディッド層34およびn+ 型Si層
35間の各界面において格子が整合することから、良好
な結晶性を得ることができる。この第6の実施形態によ
る薄膜太陽電池の製造方法のその他のことは第1の実施
形態による薄膜太陽電池の製造方法と同様であるので、
説明を省略する。
【0040】この第6の実施形態によれば、太陽電池層
がダブルヘテロ構造であり、その中央のSi1-y Gey
層33にキャリアおよび光を有効に閉じ込めることがで
きることにより高い変換効率を得ることができるほか、
第1の実施形態と同様な種々の利点がある。
【0041】次に、この発明の第7の実施形態について
説明する。この第7の実施形態は、CMOS型半導体装
置の製造にこの発明を適用した実施形態である。この第
7の実施形態によるCMOS型半導体装置の製造方法に
おいては、まず、図14に示すように、単結晶Si基板
1上に多孔質Si層2を形成した後、この多孔質Si層
2上に例えばCVD法により単結晶のp型Si層41を
エピタキシャル成長させる。このp型Si層41の厚さ
は必要に応じて選ばれるが、例えば5μmとする。ま
た、このp型Si層41の不純物濃度は例えば1015
-3程度とする。
【0042】次に、図15に示すように、このp型Si
層41中にイオン注入法や熱拡散法によりn型不純物を
選択的にドープしてnウエル42を形成する。次に、p
型Si層41上に例えば熱酸化法により例えばSiO2
膜のようなゲート絶縁膜43を形成した後、このゲート
絶縁膜43上にゲート電極44、45を形成する。ここ
で、これらのゲート電極44、45は、例えば、ゲート
絶縁膜43上に例えばCVD法により多結晶Si膜を形
成し、この多結晶Si膜に不純物をドープして低抵抗化
した後、この不純物がドープされた多結晶Si膜をエッ
チングによりパターニングすることにより形成する。
【0043】次に、nウエル42の部分の表面をマスク
で覆った状態でゲート電極44をマスクとしてp型Si
層41中にn型不純物をイオン注入することにより、ソ
ース領域またはドレイン領域として用いられるn+ 型領
域46、47をゲート電極44に対して自己整合的に形
成する。次に、このn型不純物のイオン注入に用いたマ
スクを除去した後、nウエル42の部分を除いた部分の
表面を覆う別のマスクを形成した状態で、ゲート電極4
5をマスクとしてnウエル42中にp型不純物をイオン
注入することにより、ソース領域またはドレイン領域と
して用いられるp+ 型領域48、49をゲート電極45
に対して自己整合的に形成する。
【0044】次に、例えばCVD法により全面に例えば
SiO2 膜のような層間絶縁膜50を形成した後、この
層間絶縁膜50の所定部分をエッチング除去してコンタ
クトホール50a、50b、50c、50dを形成す
る。次に、例えばスパッタリング法や真空蒸着法により
全面に例えばAl膜を形成した後、このAl膜をエッチ
ングによりパターニングして電極51、52、53、5
4を形成する。この場合、ゲート電極44とn+ 型領域
46、47とによりnチャネルMOSトランジスタが形
成され、ゲート電極45とp+ 型領域48、49とによ
りpチャネルMOSトランジスタが形成される。そし
て、これらのnチャネルMOSトランジスタおよびpチ
ャネルMOSトランジスタによりCMOSが形成され
る。
【0045】次に、第1の実施形態の図5に示すと同様
にして、単結晶Si基板1の裏面を接着剤9により治具
10に接着するとともに、CMOS型半導体装置の表面
に接着剤11により治具12を接着する。次に、これら
の治具10、12に外力Pを加えて互いに反対方向に引
っ張ることにより多孔質Si層2の破断を行い、単結晶
Si基板1からCMOS型半導体装置を分離する。
【0046】次に、p型Si層41の裏面から残りの多
孔質Si層2を除去し、さらに治具10、12を取り外
した後、図16に示すように、このp型Si層41の裏
面を例えば銀ペーストなどにより金属からなるヒートシ
ンク55とはり合わせる。この後、必要に応じてチップ
化(ペレタイズ)を行う。以上により、p型Si層41
の裏面にヒートシンク55を有するCMOS型半導体装
置が製造される。
【0047】この第7の実施形態によれば、活性層を構
成するp型Si層41が単結晶であることによりバルク
SiによるCMOSに匹敵する高い性能を有するCMO
S型半導体装置を低コストで製造することができる。ま
た、このCMOS型半導体装置のp型Si層41の裏面
にはヒートシンク55が設けられていることにより、動
作時の温度上昇を少なくすることができ、温度上昇に伴
う性能劣化や不良を防止することができる。
【0048】次に、この発明の第8の実施形態について
説明する。この第8の実施形態は、ダブルヘテロ構造の
半導体レーザーの製造にこの発明を適用した実施形態で
ある。
【0049】この第8の実施形態による半導体レーザー
の製造方法においては、図17に示すように、まず、単
結晶GaAs基板61上に多孔質GaAs層62を形成
する。次に、この多孔質GaAs層62上にn型GaA
s層63をエピタキシャル成長させ、このn型GaAs
層63上にn型クラッド層としてのn型AlGaAs層
64、GaAsからなる活性層65およびp型クラッド
層としてのp型AlGaAs層66を順次エピタキシャ
ル成長させてレーザー構造を形成する。なお、n型Ga
As層63の厚さは必要に応じて選ばれるが、例えば5
μmとする。
【0050】次に、第1の実施形態の図5に示すと同様
にして、単結晶GaAs基板61の裏面を接着剤9によ
り治具10に接着するとともに、p型AlGaAs層6
6の表面に接着剤11により治具12を接着する。次
に、これらの治具10、12に外力Pを加えて互いに反
対方向に引っ張ることにより多孔質GaAs層62の破
断を行い、単結晶GaAs基板61からn型GaAs層
63、n型AlGaAs層64、活性層65およびp型
AlGaAs層66を分離する。
【0051】次に、n型GaAs層63の裏面に残され
た多孔質GaAs層62を除去し、さらに治具10、1
2を取り外した後、図示は省略するが、このn型GaA
s層63の裏面にn側電極を形成するとともに、p型A
lGaAs層66上にp側電極を形成し、目的とするダ
ブルヘテロ構造の半導体レーザーを製造する。
【0052】この第8の実施形態によれば、ダブルヘテ
ロ構造の半導体レーザーを低コストで製造することがで
きる。また、この半導体レーザーにおいては、n型Ga
As層63が基板の役割を果たすが、このn型GaAs
層63は半導体レーザーにおいて通常用いられるn型G
aAs基板に比べて非常に薄いので、基板による直列抵
抗を極めて小さくすることができ、その分だけ半導体レ
ーザーの動作電圧の低減を図ることができる。
【0053】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【0054】例えば、上述の第1の実施形態において
は、多孔質Si層2上にCVD法によってp+ 型Si層
3、p型Si層4およびn+ 型Si層5をエピタキシャ
ル成長させているが、多孔質Si層2上にプラズマCV
D法などにより非晶質Si層を形成し、その後例えば6
00〜800℃の温度でアニールを行うことによりこの
非晶質Si層を固相成長させて結晶化させるようにして
もよい。この場合、多孔質Si層2が種結晶となること
により、高品質な固相エピタキシャル層の形成が可能で
ある。
【0055】また、上述の第6の実施形態におけるSi
1-y Gey 層33の代わりに、Ge層を用いてもよい。
さらに、この発明は、例えばSOI(silicon on insul
ator)基板の製造に適用することも可能である。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、分離層の内部および/または分離層と素子形成層お
よび基体との界面で機械的に破断を起こさせることによ
り基体から素子形成層を分離するようにしているので、
例えば高変換効率の薄膜太陽電池などの高性能の薄膜素
子を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図4】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図5】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図6】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図7】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図8】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図9】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電池
の製造方法を説明するための断面図である。
【図10】この発明の第1の実施形態による薄膜太陽電
池の製造方法を説明するための断面図である。
【図11】この発明の第2の実施形態による薄膜太陽電
池の製造方法を説明するための断面図である。
【図12】この発明の第3の実施形態による薄膜太陽電
池の製造方法を説明するための断面図である。
【図13】この発明の第6の実施形態による薄膜太陽電
池の製造方法を説明するための断面図である。
【図14】この発明の第7の実施形態によるCMOS型
半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図15】この発明の第7の実施形態によるCMOS型
半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図16】この発明の第7の実施形態によるCMOS型
半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図17】この発明の第8の実施形態による半導体レー
ザーの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1・・・単結晶Si基板、2・・・多孔質Si層、3・
・・p+ 型Si層、4、41・・・p型Si層、5・・
・n+ 型Si層、6、23・・・保護膜、7・・・酸化
膜、9、11、15、19、21・・・接着剤、10、
12・・・治具、14・・・ガラス基板、16・・・受
光面電極、18、22・・・プラスチック基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F043 AA02 AA03 BB02 DD14 FF10 GG10 5F045 AA04 AA06 AA08 AB01 AB02 AB04 AB05 AB10 AB17 AF02 AF03 AF04 AF05 AF12 CA13 5F051 AA02 AA08 BA15 CB12 CB21 CB30 DA03 GA04 GA05 GA15

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体内に多孔質層を形成する工程と、 前記基体表面上に半導体層を形成する工程と、 前記基体から前記半導体層を分離する工程とを有し、 前記基体から前記半導体層を分離する工程は前記多孔質
    層の内部および/または前記多孔質層と前記基体および
    前記半導体層との界面で機械的に破断を起こさせること
    により行われることを特徴とするSOI基板の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記多孔質層は陽極化成により形成する
    ことを特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記基体は単結晶からなることを特徴と
    する請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記基体は多結晶からなることを特徴と
    する請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記基体は単結晶シリコンからなること
    を特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記基体は単結晶GaAsからなること
    を特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記半導体層はシリコン層からなること
    を特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記半導体層はGaAs層からなること
    を特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記半導体層はSi1-x Gex (0<x
    ≦1)層からなることを特徴とする請求項1記載のSO
    I基板の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記半導体層を分離する工程の前に前
    記基体を熱酸化することにより前記基体側面にバーズビ
    ークを形成する工程を更に有することを特徴とする請求
    項1記載のSOI基板の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記半導体層を分離する工程の前に前
    記半導体層の前記基体と反対側の表面上にプラスチック
    基板を接着する工程を更に有することを特徴とする請求
    項1記載のSOI基板の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記半導体層を形成する工程の後に前
    記半導体層上に保護膜を形成する工程を更に有すること
    を特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記基体から半導体層を分離する工程
    の後に前記半導体層に残された前記多孔質層を除去する
    工程を更に有することを特徴とする請求項1記載のSO
    I基板の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記基体から半導体層を分離する工程
    の後に前記基体に残された前記多孔質層を除去する工程
    を更に有することを特徴とする請求項1記載のSOI基
    板の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記基体から半導体層を分離する工程
    の前に前記多孔質層の側面にレーザービームにより傷を
    つける工程を更に有することを特徴とする請求項1記載
    のSOI基板の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記多孔質層の多孔度は10〜50%
    であることを特徴とする請求項1記載のSOI基板の製
    造方法。
  17. 【請求項17】 前記多孔質層の厚さは5〜50μmで
    あることを特徴とする請求項1記載のSOI基板の製造
    方法。
  18. 【請求項18】 基体内に多孔質層を形成する工程と、 前記基体表面上に半導体層を形成する工程と、 前記基体の側面の傷または楔状の間隙を起点として破断
    する工程とを有することを特徴とするSOI基板の製造
    方法。
  19. 【請求項19】 基体内に多孔質層を形成する工程と、 前記基体表面上に半導体層を形成する工程と、 前記基体の側面の傷または楔状の間隙を起点として破断
    する工程とを有することを特徴とする半導体素子の製造
    方法。
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