JP2003174151A

JP2003174151A - 半導体薄膜、薄膜半導体装置、及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2003174151A
Application number: JP2001371259A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhisa Yoshida; 哲久吉田; Michihiko Takase; 道彦高瀬
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス・プラスチック等の安価で耐熱性の低
い基板に、単結晶シリコン膜を形成し、特性・信頼性、
素子間のばらつきの少ない薄膜半導体装置を形成するこ
とは極めて困難であった。【解決手段】透光性の第１の結晶基板上に、単結晶シ
リコン膜，絶縁膜を形成し、絶縁膜とガラス・プラスチ
ック等の第２の基板を接着させ、第１の結晶基板の裏面
から、単結晶シリコンの光吸収係数の大きな波長領域の
光を照射して、単結晶シリコン膜の界面を溶融させて第
１の基板から分離し、第２の基板に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体工業におけ
る薄膜半導体素子、及びその製造方法に関するもので、
低温で溶融する基板の表面への、高性能半導体薄膜及び
それを用いた半導体素子の低温形成技術に関する。特
に、ガラス基板等の表面に作製される、アクティブマト
リックス方式の液晶ディスプレイ，ＥＬディスプレイ等
に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や光センサ、
太陽電池などの薄膜半導体素子及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリックス方式のディスプ
レイにおいて、用いられるＴＦＴとしては、各画素をス
イッチングするための画素トランジスタ、及び、表示す
る画像情報に基づく制御信号を各画素トランジスタに送
る周辺回路の高移動度制御トランジスタがある。従来、
この中で画素トランジスタについては、水素化非晶質シ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を活性層としたＴＦＴが用いら
れ、その製造方法としてはプラズマ化学的気相成長法
（ＰＣＶＤ）が適用されていた。このａ−Ｓｉ：ＨＴＦ
Ｔは、３００℃程度の基板温度で製造できるので、安価
な透光性ガラス基板が使用できる利点がある。しかしな
がら、ｎ型のＴＦＴの移動度が１ｃｍ²／Ｖｓ以下と小
さく、さらにｐ型のＴＦＴについては実用的な移動度が
得られず、周辺回路の制御トランジスタとして適用でき
ないという欠点があり、ＩＣチップとして作製したトラ
ンジスタを基板上に実装していた。

【０００３】一方、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）
を活性層とするＴＦＴは、ｎ型，ｐ型ともに移動度が大
きく、制御トランジスタにも適用できるという利点があ
る。しかし、通常ｐｏｌｙ−Ｓｉは、減圧ＣＶＤ法によ
る成膜など、６００℃以上の高温の工程が必要であり、
安価なガラス基板が適用できないという課題があった。

【０００４】この様な課題に対しては、低温作製ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉ（低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ）技術の研究開発が、近
年活発に行われ、実用化が進められている。その技術と
して、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜での吸収が極めて大きい紫外線領
域の波長のエキシマレーザー光を、パルス状にａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜に照射すること（ＥＬＡ：エキシマレーザーア
ニール法）により、急激に加熱溶融・冷却させることで
再結晶させて多結晶膜を製造する方法（特許第2725669
号公報等）が、一般的に用いられている。この方法は歪
点が７００℃程度のガラス基板が適用できる６００℃以
下の低温で高移動度のＴＦＴを形成することができる
が、レーザを使用するために大面積にかつ生産性よくｐ
ｏｌｙ−Ｓｉを形成することが困難である。また、レー
ザーの照射方法・条件により、結晶粒の大きさは０．１
〜１μｍ程度であるとともに、結晶粒の位置がランダム
であるため、それぞれのトランジスタを構成する領域で
の、多結晶シリコンの結晶粒の数・大きさや結晶粒界が
異なることにより、特性や信頼性のばらつきが生じると
いう課題があった。

【０００５】以上の課題については、粒界のない単結晶
シリコン膜を用いることにより、解決される。単結晶膜
を、ディスプレイや太陽電池で用いられるガラス基板等
の、単結晶シリコン膜を成長させることが困難な基板上
に形成する方法として、サファイア基板上に単結晶シリ
コン膜をエピタキシャル成長させた基板表面と、絶縁基
板表面を接触させ、加熱して絶縁基板上に単結晶シリコ
ン膜を貼り付ける方法（特許第2857456号公報）や、シ
リコンがエピタキシャル成長するサファイア等の基板上
に単結晶シリコン膜を形成し、金属薄膜が形成された絶
縁基板表面と接触させ、金属薄膜と単結晶シリコン膜を
合金化して絶縁基板上に単結晶シリコン膜を転写する方
法（特開2000-21697号公報）、絶縁基板上にサファイア
膜を形成し、その上にエピタキシャル成長させる方法
（特開2000-21790号公報）などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の技術を採用した
場合、ガラス基板等の絶縁基板上に、単結晶膜を形成す
ることは可能であるが、以下のような課題があった。

【０００７】サファイア基板上に単結晶シリコン膜をエ
ピタキシャル成長させた基板表面と、絶縁基板を接触さ
せ、加熱して単結晶シリコン膜を貼り付ける方法は、９
００〜１０００℃，３０〜６０分の熱処理が必要であ
り、そのため、貼り付ける基板は、表面を酸化したシリ
コン基板や、石英基板など、基板材料が限定される、高
価な基板を使わざるを得ない、という課題があった。

【０００８】サファイア等の基板上に単結晶シリコン膜
を形成し、Ａｌ等の金属薄膜が形成された絶縁基板表面
と接触させ、金属薄膜と単結晶シリコン膜を合金化して
絶縁基板上に合金及び単結晶シリコン膜を転写する方法
は、転写した単結晶シリコン膜と絶縁基板の間に、Ａｌ
等とＳｉの低抵抗の合金が介在するため、単結晶シリコ
ン膜中を流れる電流を制御して動作させるトランジスタ
を形成すると、ゲート電圧の制御と無関係に合金層を流
れる電流が生じるため、トランジスタとしての特性や信
頼性を下げる、という課題があった。

【０００９】絶縁基板上にサファイア膜を形成し、その
上にエピタキシャル成長させる方法は、サファイアを構
成するα−Ａｌ₂Ｏ₃を膜状に形成する場合、通常多結晶
膜であり、単結晶のサファイア膜を形成することは極め
て困難であるという課題があった。

【００１０】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決し、ガラス等の安価であるが低温での処理が必要な
基板の上に、単結晶シリコン膜を形成し、特性・信頼性
の優れたＴＦＴを生産性よく安価に作成することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体薄膜及び薄膜半導体装置の構成
は、第１の基板上に形成した単結晶シリコン膜を、７０
０℃以下の融点あるいは歪点を有する第２の基板上に転
写し、前記シリコン膜を主構成要素とするものである。
その製造方法としては、透光性の第１の結晶基板上に、
単結晶シリコン膜，絶縁膜を形成し、絶縁膜と第２の支
持基板を接着させ、第１の結晶基板の裏面から、光を照
射して、単結晶シリコン膜の界面を溶融させて第１の基
板から分離する、という手段を用いる。

【００１２】分離する前の単結晶シリコン膜上に、導体
膜の形成、ドーピング層の形成を予め行うことは、製造
する薄膜半導体装置の構造や、転写する第２の基板の種
類に応じて用いる。

【００１３】透光性の第１の結晶基板上に形成された単
結晶シリコン膜の表層に、絶縁膜，導電体膜を形成し、
第１の基板の表面に第２の基板を接着させ、第１の基板
の裏面から光を照射して、単結晶シリコン膜を第一の基
板から分離させるという手段は、第２の基板上にボトム
ゲート型ＴＦＴを形成する上で好ましい。

【００１４】透光性の第１の結晶基板上に形成された単
結晶シリコン膜の表層に、絶縁膜，導電体膜，絶縁膜，
ドーピング層を形成し、第１の基板の表面に第２の基板
を接着させ、第１の基板の裏面から光を照射して、単結
晶シリコン膜を第１の基板から分離させるという手段
は、第２の基板の融点或いは歪点が、ドーピングまでの
最高処理温度以下である場合に好ましい。

【００１５】透光性の第１の結晶基板がサファイア（コ
ランダム，単結晶Ａｌ₂Ｏ₃）基板であることは、可視〜
紫外光に対して透過性であり、さらに、基板上にシリコ
ン単結晶薄膜が成長するため、好ましい。

【００１６】単結晶シリコン膜を第１の基板から分離す
るため、第１の結晶基板の裏面から照射する光の波長
を、６００ｎｍ以下とすることは、単結晶シリコンの光
吸収係数が大きく、薄膜の薄い領域で光が吸収されるた
め、効率よく第１の基板との界面付近を溶融・分離する
ことができ、好ましい。

【００１７】第１の基板上の第２の基板との接着面に、
絶縁膜が形成されていることは、第２の基板や接着層か
らの不純物等の拡散や汚染を抑制する上で好ましい。

【００１８】透光性の第１の基板の裏面から光を照射し
て、単結晶シリコン膜を第１の基板から分離させる工程
を、酸化雰囲気中で行う手段は、分離後の単結晶シリコ
ン膜の表面を、シリコン酸化膜で安定化させるため好ま
しい。

【００１９】透光性の第１の結晶基板の裏面から光を照
射して、単結晶シリコン膜を第１の基板から分離させる
工程において、光の照射によりドーピングされた領域の
活性化を行うことは、工程の簡略化を行う上で好まし
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、実施例を用いて本発明をさ
らに具体的に説明する。

【００２１】図１は本発明に係る半導体薄膜の製造方法
の第１実施例の工程概略図である。まず、サファイア等
の基板１上に、ＣＶＤ法により、例えば、原料ガスとし
てＳｉＨＣｌ₃，ＳｉＨ₄，Ｈ₂等を用い、基板温度：１
０００〜１２００℃で、単結晶シリコン膜２を５０〜５
００ｎｍの膜厚で形成する（図１−ａ）。なお、この薄
膜２の形成方法は、ＭＢＥ法，プラズマＣＶＤ法，蒸着
法，減圧ＣＶＤ法、スパッタ法等，他の手段でもよい。
また、単結晶シリコン膜２の膜厚は、後の溶融・分離工
程で照射する光の波長やパワーに拠るが、少なくとも１
０ｎｍ以上であることが好ましい。さらに、第１の透光
性結晶基板としては、フッ化カルシウムや、ＭｇＡｌ₂
Ｏ₄等のスピネル構造体を用いてもよい。

【００２２】この単結晶シリコン膜２の表面を、例えば
９００〜１２００℃の基板温度で、酸素雰囲気或いは水
蒸気雰囲気中で熱酸化することにより、酸化シリコン層
３を１０〜２００ｎｍの厚さで形成する（図１−ｂ）。
酸化シリコン３は、プラズマ酸化によって形成する酸化
シリコン層や、ＣＶＤ法，プラズマＣＶＤ法，スパッタ
法などによる酸化シリコン膜でもよい。また、酸化シリ
コン膜以外に、窒化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜，
酸化アルミニウム膜等、他の絶縁膜でもよく、酸化シリ
コン層と絶縁膜との多層膜でもよい。絶縁膜を形成する
場合には、絶縁膜の膜厚として、１０〜５００ｎｍとす
る。

【００２３】第１の基板１上の酸化シリコン層３上に、
エポキシ系の熱硬化性樹脂或いは光硬化性樹脂等の接着
層４を塗布し、コーニング１７３７（歪点：６６６
℃），ＡＮ６３５（歪点：６３５℃），ＮＡ３５（歪
点：６５０℃）等の第２の基板５に重ね合わせ、加熱、
或いは光の照射により、接着層４を硬化させる（図１−
ｃ）。この接着層は、第１の基板ではなく、第２の基板
５上に塗布しても良い。

【００２４】この後、第１の基板１の裏面から、Ｋｒ
Ｆ，ＸｅＣｌ等のエキシマレーザーや、窒素レーザー，
Ａｒレーザー，Ｎｄ−ＹＡＧレーザー，半導体レーザー
の第２高調波、エキシマランプ等の強光６を照射する
（図１−ｄ）。この場合、照射する光は、単結晶シリコ
ン膜２の光吸収係数が大きい波長として、少なくとも６
００ｎｍ以下（光子エネルギー：約２ｅＶ以上）である
ことが好ましい。本実施例において、ＸｅＣｌレーザー
を用い、照射パワー：１５０〜３００ｍＪ／ｃｍの強度
で、強光６を照射し、単結晶シリコン膜２の基板１側の
界面付近を溶融させて、第１の基板１から分離したする
（図１−ｅ）。この溶融・分離の条件や、作製する薄膜
半導体装置の構成に応じて、必要な場合は、化学的機械
研磨（ＣＭＰ）法等により、単結晶シリコン膜２の表面
を平坦化させる。なお、単結晶シリコン膜を分離した第
１の基板１は、シリコン膜の残さの除去や洗浄を行った
後、新たな単結晶シリコン膜形成の基板として、再利用
することができる。

【００２５】以上の様に第２の基板５へ単結晶シリコン
膜２を転写した後、プラズマＣＶＤ等によるゲート絶縁
膜７の形成，単結晶シリコン膜２のパターニング，スパ
ッタ蒸着等によるゲート電極８の形成，イオンドーピン
グ等によるソース／ドレイン領域９へのドーピング，熱
処理あるいはレーザーアニール等による活性化，プラズ
マＣＶＤ等による保護膜１０の形成，スパッタ蒸着等に
よるソース／ドレイン電極・配線１１の形成を行うこと
により、トップゲート型のトランジスタを完成させる
（図１−ｆ）。

【００２６】図２は本発明に係る半導体薄膜及び薄膜半
導体装置の製造方法の第２実施例の工程概略図である。
まず、サファイア等の第１の基板１２上に、ＣＶＤ法等
により、単結晶シリコン膜１３を５０〜５００ｎｍの膜
厚で形成し、この単結晶シリコン膜１３の表面を、例え
ば９００〜１２００℃の基板温度で、酸素雰囲気或いは
水蒸気雰囲気中で熱酸化することにより、酸化シリコン
層１４を形成する（図２−ａ）。

【００２７】次に導体膜１５として、Ｐをドープした多
結晶シリコン膜を、減圧ＣＶＤ法により形成し、必要な
領域以外をエッチング・除去する（図２−ｂ）。導体膜
１５は、成膜時にドープした多結晶シリコン膜に限ら
ず、成膜後にイオン注入や熱拡散により不純物をドープ
して低抵抗化した多結晶シリコン膜や、Ｗ，Ｔｉ，Ｍ
ｏ，Ｔａ等の金属、ＷＳｉ₂，ＴｉＳｉ₂，ＭｏＳｉ₂，
ＣｏＳｉ₂，ＮｉＳｉ₂等の珪素化物、及びこれらの複合
多層膜でもよい。

【００２８】第１の基板１２の表面に、エポキシ系の熱
硬化性樹脂或いは光硬化性樹脂等の接着層１６を塗布
し、コーニング７０５９ガラス（歪点：５９３℃）等の
第２の基板１７に重ね合わせ、加熱、或いは光の照射に
より、接着層１６を硬化させる（図２−ｃ）。この接着
層１６は、第１の基板１２ではなく、第２の基板１７の
表面に塗布しても良い。なお、接着層１６に接する、導
体膜１５，単結晶シリコン膜１３の表面や側面に、酸化
シリコン膜や窒化シリコン膜等の絶縁膜を予め形成する
ことにより、接着層１６や第２の基板１７からの水分・
不純物等の拡散・汚染を抑制し、作製する半導体素子の
特性・信頼性をより向上させることができる。

【００２９】この後、第１の基板１２の裏面から、Ｋｒ
Ｆ，ＸｅＣｌ等のエキシマレーザーや、窒素レーザー，
Ａｒレーザー，Ｎｄ−ＹＡＧレーザー，半導体レーザー
の第２高調波、エキシマランプ等の強光１８を照射す
る。この場合、照射する光は、単結晶シリコン膜１３の
光吸収係数が大きい波長として、少なくとも６００ｎｍ
以下であることが好ましい。強光１８の照射により、単
結晶シリコン膜１３の基板１２側の界面付近を溶融させ
て、第１の基板１２から分離する。

【００３０】図３は本発明に係る半導体薄膜の製造方法
の第３実施例の工程概略図である。まず、サファイア等
の基板１９上に、ＣＶＤ法等により、単結晶シリコン膜
２０を形成し、この単結晶シリコン膜２０の表面を熱酸
化して、酸化シリコン層２１を形成した後、導体膜とし
て、後にイオン注入を行う多結晶シリコン膜２２を、減
圧ＣＶＤ法により形成し、必要な領域以外をエッチング
・除去する（図３−ａ）。

【００３１】次に、イオンドーピング法により、単結晶
薄膜２０及び多結晶シリコン膜２２に対して、不純物の
注入を行う。イオンドーピングの他に、イオン注入法や
プラズマドーピング法を行ってもよい。イオンドーピン
グの条件としては、水素希釈ＰＨ₃を用い、加速電圧：
７０ｋＶ，イオンの照射量：２×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。
なお、ドーピングのマスク、注入するイオン種や注入
量，加速電圧は、素子の構造によって、適宜選択する。
例えば、低不純物濃度のＬＤＤ構造を付与する場合に
は、１０¹³ｃｍ^-2程度の注入量での照射を行った後に絶
縁膜を形成し、多結晶シリコン膜２２の側壁に絶縁膜を
残す様に、注入領域表面の絶縁膜を除去して、１０¹⁵ｃ
ｍ^-2台の注入を行う。また、ｐ型の領域を形成する場合
には、Ｂ₂Ｈ₆を用いる。以上の様に不純物を必要な箇所
に注入した後、例えばＡｒ中で９００℃，３０分の熱処
理を行って、不純物を活性化させて、ドーピング層２３
を形成する（図３−ｂ）。この活性化処理は、ランプ加
熱や、レーザー加熱、さらに、後の基板からの分離処理
で用いる、裏面からの強光照射の工程と兼用させる等の
手段を用いてもよい。また、イオン注入に拠らず、熱拡
散法やレーザードーピング法により不純物の導入・活性
化を行ってもよい。

【００３２】ドーピングの後、第１の基板１９の表面
に、反応硬化樹脂やエポキシ系の熱硬化性樹脂，光硬化
性樹脂等の接着層２４を塗布し、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）からなる第２の基板２５に重ね合わ
せ、乾燥、加熱、或いは光の照射により、接着層２４を
硬化させる（図３−ｃ）。ＰＥＴの融点は約２５０℃で
あるが、基板の重ね合わせ以降のプロセスとしては、１
５０℃以下とした。ＰＥＴ以外に、ポリカーボネート樹
脂，アクリル樹脂等を用いても良い。この接着層は、第
１の基板１９ではなく、第２の基板２５の表面に塗布し
ても良い。なお、接着層に接する面に、酸化シリコン膜
や窒化シリコン膜等の絶縁膜２６を予め形成することに
より、接着層２４や第２の基板２５からの水分・不純物
等の拡散・汚染を抑制し、作製する半導体素子の特性・
信頼性をより向上させることができる。

【００３３】第２の基板２５との接着後、第１の基板１
９の裏面から、ＸｅＣｌエキシマレーザー等の強光２７
の照射により、単結晶シリコン膜２０の第１の基板１９
側の界面付近を溶融させて、第１の基板１９から分離す
る（図３−ｄ）。なお、第１の基板との界面付近の溶融
・分離を酸化雰囲気中で行うことにより、分離後の単結
晶シリコン膜２０の表面に酸化層を形成され、分離され
た表面の安定化を行うができる。以上の様な溶融・分離
の条件や、作製する薄膜半導体装置の構成に応じて、必
要な場合は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等による単結
晶シリコン膜２０の表面を平坦化や、洗浄を行う。な
お、単結晶シリコン膜を分離した基板１９は、シリコン
膜の残さの除去や洗浄を行った後、新たな単結晶シリコ
ン膜形成の基板として、再利用する。

【００３４】第２の基板に転写された単結晶シリコン膜
や導体膜に対し、単結晶シリコン膜２０のパターニング
や層間絶縁膜２８の形成及び電極・配線２９の形成とパ
ターニングを行い、導体膜２２をゲート電極とした、ボ
トムゲート型トランジスタを完成させる（図３−ｅ）。

【００３５】以上の様にして、プラスチックやガラス
等、耐熱性の低い安価な基板に対しても、特性が優れ、
多結晶シリコンにおける粒界の存在に影響される様な素
子間の特性・信頼性のばらつきのない、単結晶シリコン
膜及びそれを主構成材料とするＴＦＴ等の薄膜半導体素
子を製造することができる。また、第２の基板に対し
て、単結晶シリコン膜を形成した複数枚の第１の基板を
接着し、単結晶シリコン膜を転写することにより、第１
の基板の大きさの制約を受けることなく、任意の大きさ
の基板に対して、単結晶シリコン膜を転写することがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、前記本発明の構成
によれば、特性の優れ、結晶粒界に起因する素子間の特
性や信頼性のばらつきのない、単結晶薄膜及びそれを用
いた薄膜半導体装置を、ガラスやプラスチック等の安価
で軽く耐熱性の低い基板上に、作製することができる。
従って、アクティブマトリックス方式の高精度液晶ディ
スプレイやＥＬディスプレイ，ガラス基板やプラスチッ
ク基板を用いたシステムディスプレイ等、特性の優れ、
素子間の特性・信頼性のばらつきの小さいＴＦＴが必要
とされる製品を製造することが可能となる。

【００３７】分離する前の単結晶シリコン膜上に、導体
膜の形成、ドーピング層の形成を予め行うことは、製造
する薄膜半導体装置の構造や、転写する第２の基板の種
類に応じて用い、例えば、透光性の第１の基板上に形成
された単結晶シリコン膜の表層に、絶縁膜，導電体膜を
形成し、絶縁膜と第２の支持基板を接着させ、第１の基
板の裏面から光を照射して、単結晶シリコン膜を第一の
基板から分離させるという手段は、第２の基板上にボト
ムゲート型ＴＦＴを形成する上で好ましい。また、透光
性の第１の基板上に形成された単結晶シリコン膜の表層
に、絶縁膜，導電体膜，絶縁膜，ドーピング層を形成
し、絶縁膜と第２の支持基板を接着させ、第１の基板の
裏面から光を照射して、単結晶シリコン膜を第一の基板
から分離させるという手段は、第２の基板の融点或いは
歪点が、ドーピングまでの最高処理温度以下である場合
に好ましい。

【００３８】透光性の第１の基板がサファイア（コラン
ダム，単結晶Ａｌ₂Ｏ₃）基板であることは、サファイア
基板が可視〜紫外光に対して透過性があり、さらに、基
板上にシリコン単結晶薄膜が成長するため、好ましい。

【００３９】単結晶シリコン膜を第１の基板から分離す
るため、第１の結晶基板の裏面から照射する光の波長
を、６００ｎｍ以下とすることは、単結晶シリコンの光
吸収係数が大きく、薄膜の薄い領域で光が吸収されるた
め、効率よく第１の基板との界面付近を溶融・分離する
ことができ、好ましい。

【００４０】第１の基板上の第２の基板との接着面に、
絶縁膜が形成されていることは、第２の基板や接着層か
らの不純物等の拡散や汚染を抑制する上で好ましい。

【００４１】透光性の第１の基板の裏面から光を照射し
て、単結晶シリコン膜を第一の基板から分離させる工程
を、酸化雰囲気中で行う手段は、分離後の単結晶シリコ
ン膜の表面を、シリコン酸化膜で安定化させるため好ま
しい。

【００４２】透光性の第１の基板の裏面から光を照射し
て、単結晶シリコン膜を第一の基板から分離させる工程
において、光の照射によりドーピングされた領域の活性
化を行うことは、工程の簡略化を行う上で好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体薄膜及び薄膜半導体装置の
製造方法の第１実施例の工程概略図

【図２】本発明に係る半導体薄膜及び薄膜半導体装置の
製造方法の第２実施例の工程概略図

【図３】本発明に係る半導体薄膜及び薄膜半導体装置の
製造方法の第３実施例の工程概略図

【符号の説明】

１第１の基板（サファイア基板）２単結晶シリコン膜３絶縁膜４接着層５第２の基板（ガラス基板）６レーザー光７結晶性のシリコン膜８導体膜９ドーピング層１０絶縁膜１１電極・配線１２第１の基板１３単結晶シリコン膜１４酸化シリコン層１５導体膜（多結晶シリコン膜）１６接着層１７第２の基板１８レーザー光１９第１の基板２０単結晶シリコン膜２１熱酸化膜２２導体膜（多結晶シリコン膜）２３ドーピング層２４接着層２５第２の基板２６絶縁膜２７レーザー光２８絶縁膜２９電極・配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｄ 29/786 ６２６ＣＦターム(参考） 5F052 DA01 DB01 DB02 DB03 DB04 DB06 DB07 GC06 KA01 KA05 5F110 AA17 BB01 BB09 BB20 CC02 CC08 DD01 DD02 DD07 DD12 DD13 DD14 DD17 DD30 EE04 EE05 EE09 EE14 EE44 EE45 FF02 FF23 FF30 GG02 GG13 GG25 GG42 GG43 GG44 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ15 HJ18 HJ23 HL23 HM15 NN35 QQ11 QQ16 QQ17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の第１の結晶基板上に形成した単
結晶シリコン膜を、７００℃以下の融点あるいは歪点を
有する第２の基板の所定の領域に転写することを特長と
する半導体薄膜。
【請求項２】透光性の第１の結晶基板上に単結晶シリ
コン膜を形成する工程、前記単結晶シリコン膜上に絶縁
膜を形成する工程、前記第１の結晶基板と第２の基板を
接着する工程を経た後に、前記第１の結晶基板の裏面か
ら光を照射し、前記単結晶シリコン膜と前記第１の結晶
基板とを分離する工程を含むことを特長とする半導体薄
膜の製造方法。
【請求項３】透光性の第１の結晶基板上に単結晶シリ
コン膜を形成する工程、前記単結晶シリコン膜の表層に
絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜上に導電体膜を形成
する工程、前記第１の結晶基板と第２の基板を接着する
工程を経た後に、前記第１の結晶基板の裏面から光を照
射し、前記単結晶シリコン膜と前記第１の結晶基板とを
分離する工程を含むことを特長とする半導体薄膜の製造
方法。
【請求項４】透光性の第１の結晶基板上に単結晶シリ
コン膜を形成する工程、前記結晶性シリコン膜の表層に
絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜上に導電体膜を形成
する工程、前記単結晶シリコン膜に不純物の導入を行う
工程、前記第１の結晶基板と第２の基板を接着する工程
を経た後に、前記第１の結晶基板の裏面から光を照射
し、前記単結晶シリコン膜と前記第１の結晶基板とを分
離する工程を含むことを特長とする半導体薄膜の製造方
法。
【請求項５】透光性の第１の結晶基板がサファイア基
板であることを特長とする請求項２から４のいずれかに
記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項６】第１の結晶基板の裏面から照射する光の
波長を、６００ｎｍ以下とすることを特長とする、請求
項２から４のいずれかに記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項７】透光性の第１の結晶基板の裏面から光を
照射して単結晶シリコン膜と第１の結晶基板とを分離す
る工程を、酸化雰囲気中で行うことを特長とする請求項
２から４のいずれかに記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項８】第１の基板上の第２の基板との接着面
に、絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項３
または４に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項９】第１の結晶基板の裏面から光を照射して
単結晶シリコン膜と第１の基板とを分離する工程におい
て、導入された不純物の活性化を含むことを特長とする
請求項４に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項１０】透光性の第１の結晶基板上に形成した
単結晶シリコン膜を、７００℃以下の融点あるいは歪点
を有する第２の基板の所定の領域に転写することを特長
とする薄膜半導体装置。
【請求項１１】透光性の第１の結晶基板上に単結晶シ
リコン膜を形成する工程、前記単結晶シリコン膜上に絶
縁膜を形成する工程、前記第１の結晶基板と第２の基板
を接着する工程を経た後に、前記第１の結晶基板の裏面
から光を照射し、前記単結晶シリコン膜と前記第１の結
晶基板とを分離する工程を含むことを特長とする薄膜半
導体装置の製造方法。
【請求項１２】透光性の第１の結晶基板上に単結晶シ
リコン膜を形成する工程、前記単結晶シリコン膜の表層
に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜上に導電体膜を形
成する工程、前記第１の結晶基板と第２の基板を接着す
る工程を経た後に、前記第１の結晶基板の裏面から光を
照射し、前記単結晶シリコン膜と前記第１の結晶基板と
を分離する工程を含むことを特長とする薄膜半導体装置
の製造方法。
【請求項１３】透光性の第１の結晶基板上に単結晶シ
リコン膜を形成する工程、前記結晶性シリコン膜の表層
に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜上に導電体膜を形
成する工程、前記単結晶シリコン膜に不純物の導入を行
う工程、前記第１の結晶基板と第２の基板を接着する工
程を経た後に、前記第１の結晶基板の裏面から光を照射
し、前記単結晶シリコン膜と前記第１の結晶基板とを分
離する工程を含むことを特長とする薄膜半導体装置の製
造方法。
【請求項１４】透光性の第１の結晶基板がサファイア
基板であることを特長とする請求項１１から１３のいず
れかに記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１５】第１の結晶基板の裏面から照射する光
の波長を、６００ｎｍ以下とすることを特長とする、請
求項１１から１３のいずれかに記載の薄膜半導体装置の
製造方法。
【請求項１６】透光性の第１の結晶基板の裏面から光
を照射して単結晶シリコン膜と第１の結晶基板とを分離
する工程を、酸化雰囲気中で行うことを特長とする請求
項１１から１３のいずれかに記載の薄膜半導体装置の製
造方法。
【請求項１７】第１の基板上の第２の基板との接着面
に、絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１
２または１３に記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１８】第１の結晶基板の裏面から光を照射し
て単結晶シリコン膜と第１の基板とを分離する工程にお
いて、導入された不純物の活性化を含むことを特長とす
る請求項１３に記載の薄膜半導体装置の製造方法。