JP2006032784A

JP2006032784A - 半導体装置の製造方法、半導体装置

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Publication number: JP2006032784A
Application number: JP2004211815A
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Inventors: Sunao Takahashi; 直高橋
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Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-20
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Abstract

【課題】
面積の大きな半導体層を高速にリフトオフすることができる半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板２上にエッチング層６を介して半導体層３を形成する工程と、半導体層３上にエッチングマスク１０を形成する工程と、エッチングマスク１０上に支持基板１１を接着する工程と、エッチング層６を除去することにより半導体層３をリフトオフする工程とを含み、エッチング層６を除去する際に、支持基板１１は、半導体基板２および半導体層３に対して引張応力を加えていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及びその製造方法により製造された半導体装置に関するものである。本発明の方法は、大面積化合物太陽電池セルの製造に好適に用いることができる。

従来の技術として、例えば特許文献１がある。この従来技術に基づいたエピタキシャルリフトオフ技術を用いた一製造過程を図１１に示す。この従来技術は、化合物半導体基板５１上にエッチング層５４を介してデバイスを構成する層を形成し、リフトオフすべき薄膜５２以外の部分（リフトオフされない薄膜５３）を覆うように保護層５５を形成し、リフトオフすべき薄膜５２上にワックスからなる応力付与膜５６を形成し、編目状のキャリアシート５７を接着する工程を備える。前記ワックスからなる応力付与膜５６はリフトオフ時に前記薄膜５２に反りを与え、エッチングによるリフトオフを促進している。
特開平６−１５１７２０号公報

しかしながら、大面積が必要な太陽電池セルでは従来の技術では製造困難な点があることが分かった。

第一点目は、リフトオフされる薄膜の寸法はせいぜい１−２ｃｍ程度でありながら、エッチング開始からエッチング・リフトオフ完了するまでに長時間を要する点である。これは応力を付与できる面積がリフトオフできる薄膜の大きさに制限を受けるためである。従来の技術によれば、応力を付与できるのはリフトオフすべき薄膜５２上のワックスからなる応力付与膜５６からだけである。そのため特にリフトオフすべき薄膜の寸法が小さくなった場合には、ワックスからなる応力付与膜５６の寸法も小さくなり、ワックスからなる応力付与膜５６から与えられる薄膜５２の反りも小さくなり、結果、エッチングにより発生した気泡を逃がすことが困難となり、エッチング液の循環も悪くなることにより、エッチング・リフトオフに要する時間も長時間化してしまう。

また我々の実験結果からすると、ワックスからなる応力付与膜５６を薄膜５２より大きくし、より大きな応力を得ようとした場合、ワックスからなる応力付与膜５６がエッチング面を覆ってしまいよりエッチングを阻害することが分かった。

第二点目は、支持基板に編目状のシートを用いているために、前記ワックスからなる応力付与膜５６の膜厚が編目状のシートの穴の部分とそれ以外の部分で微妙に異なり、ワックス５６から薄膜５２に伝わる応力が場所場所で異なる。非常に寸法の小さい薄膜５２をリフトオフする場合は無視できるかもしれないが、大面積をリフトオフする場合には薄膜５２は半導体基板５１完全に剥離し、エッチング・リフトオフされた瞬間から場所場所で異なる応力に耐えられず、薄膜が割れるという結果になる。

このように、従来の方法では、面積の大きな半導体層を高速にリフトオフすることは、困難であった。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、面積の大きな半導体層を高速にリフトオフすることができる半導体装置の製造方法を提供するものである。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程と、半導体層上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスク上に支持基板を接着する工程と、エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程とを含み、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えていることを特徴とする。

本発明によれば、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えている。このため、半導体基板および半導体層に対して容易に、強い引張応力を加えることができる。従って、本発明によれば、面積の大きな半導体層を高速にリフトオフすることができる。

１．第一の実施形態
本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程と、半導体層上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスク上に支持基板を接着する工程と、エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程とを含み、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えていることを特徴とする。

１−１．半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程
半導体基板は、Ｓｉなどの元素半導体基板又はＧａＡｓなどの化合物半導体基板などからなる。半導体基板は、好ましくは、単結晶半導体基板である。この場合、その上に容易にエピタキシャル層を形成することができるからである。

半導体基板上には、エッチング層を介して半導体層を形成する。エッチング層及び半導体層は、好ましくは、エピタキシャル成長させる。リフトオフにより、エピタキシャル成長された半導体層を得ることができるからである。また、エッチング層及び半導体層は、ＭＯＣＶＤ法などで形成することができる。

エッチング層は、後工程で除去されて、上層をリフトオフさせるための層である。エッチング層は、好ましくは、ＡｌＡｓ層を含む。この場合、フッ酸系のエッチング液を使用して容易に除去することができ、安定にエッチング・リフトオフすることが可能となるからである。また、エッチング層は、ＧａＩｎＰ層を含むものであってもよい。ＡｌＡｓ層のエッチング層ではエピタキシャル成長の問題で、数十ｎｍ以下の厚さである必要があったが、エッチング層にＧａＩｎＰ層を用いることによりエッチング層の膜厚の制限を受けなくなり、エッチング層を厚膜化することにより、高速なエッチング・リフトオフが可能となるからである。
半導体層は、ＧａＡｓ層などからなる。半導体層は、単層であっても多層であってもよい。

また、半導体層上に主面電極を形成する工程をさらに備えてもよい。主面電極は、例えば、金などの導電性材料からなる。主面電極は、好ましくは、櫛形電極である。例えば、本発明の方法で太陽電池を製造する場合、半導体層に光を導く必要があるが、主面電極を櫛形電極とすると、非透光性の材料で主面電極を形成しても、半導体層に光を導くことができる。

１−２．半導体層上にエッチングマスクを形成する工程
エッチングマスクは、半導体層上に形成される。「半導体層上に」には、「他の層又は電極などを介して半導体層上に」という概念が含まれる（なお、このことは、「半導体基板上に」又は「エッチングマスク上に」などについても同様である。）。例えば、半導体層上に主面電極が形成されている場合には、エッチングマスクが主面電極を介して半導体層上に形成される場合も本発明の範囲に含まれる。エッチングマスクは、例えば、石油系樹脂からなり、好ましくは、フェノール系樹脂からなる。また、フェノール系樹脂は、好ましくは、テルペンフェノール樹脂からなる。このような材料でエッチングマスクを形成すると、支持基板からの応力を効果的に半導体層などに伝えることができる。

エッチングマスクは、例えば、石油系樹脂を所定の溶媒（例えば、イソプロピルアルコール、シクロヘキサンなど）に溶解させたものをスピンコート法で基板全面に塗布し、不要な部分を拭き取ることによって、形成することができる。

また、エッチングマスクは、アピエゾンワックスなどの乾燥時に収縮するワックスを用いて形成してもよい。このようなワックスが収縮すると、ワックスは、半導体基板及び半導体層に対して引張応力を加えることになる。そのため、支持基板が与える引張応力と合わさって、強い引張応力が半導体基板及び半導体層に加わり、高速のリフトオフが可能となる。

１−３．エッチングマスク上に支持基板を接着する工程
支持基板は、エッチングマスク上に接着される。「接着」は、溶着を含む。また、支持基板は、好ましくは、エッチングマスク上面の実質的全面に接着される。これは、例えば、穴の空いていない支持基板をエッチングマスク上面に接着することにより、達成される。従来の穴の空いた支持基板（キャリアシート）では、穴部とその他の部分とで半導体層に加わる力が異なり、半導体層を損傷させるという問題があったが、支持基板をエッチングマスク上面の実質的全面に接着すると、支持基板からの応力が半導体層に均一に伝わり、半導体層を損傷させない。

支持基板は、接着剤を用いてエッチングマスク上に接着してもよく、エッチングマスクに熱を加えてエッチングマスク上に溶着してもよい。

支持基板は、好ましくは、半導体基板及び半導体層より熱線膨張係数の大きい材料からなる。この場合、支持基板は、好ましくは、支持基板が熱膨張した状態でエッチングマスク上に接着される。例えば、支持基板は、加熱されたエッチングマスクからの熱により熱膨張した状態でエッチングマスク上に溶着される。接着された状態で温度が下がると、支持基板は、半導体基板及び半導体層より大きく縮むので、支持基板は、半導体基板及び半導体層に対して引張応力を加えることになる。この引張応力は、後のリフトオフ工程において、半導体基板及び半導体層に対して作用し、高速なリフトオフを可能とする。なお、エッチングマスクに熱を加えてエッチングマスク上に溶着する代わりに、支持基板に熱を直接加えて支持基板を膨張させた状態で、支持基板をエッチングマスク上に接着してもよい。この場合でも、熱線膨張係数の差異により、支持基板は、半導体基板及び半導体層に対して引張応力を加えることになる。

支持基板は、さらに好ましくは、線状構造プラスティック（例えば、ポリエチレンテレフタラートなど）からなる。この場合、上記温度低下時の収縮による引張応力が水平方向に発生するので、支持基板は、さらに効果的に、半導体基板及び半導体層に対して引張応力を加えることになる。

支持基板は、サファイアからなってもよい。この場合、熱線膨張係数の差異により支持基板が半導体基板及び半導体層に対して引張応力を加えることはないが、リフトオフ工程において、支持基板の支持方法を工夫することで、支持基板は、半導体基板及び半導体層に対して引張応力を加える。サファイア基板は、ほとんどのエッチャント液に侵されないので、エッチング液の選択の幅を広げることができる。

支持基板は、好ましくは、半導体基板より面積が大きい。この場合、より大面積の支持基板に蓄積された応力がリフトオフされるべき薄膜に伝わることとなり、リフトオフされるべき薄膜にかかる単位面積当りの応力を大きくすることができ、リフトオフすべき薄膜をより大きく湾曲させることができ、より高速にエッチング・リフトオフすることができる。

１−４．エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程
エッチング層の除去は、例えば、エッチング層を溶解すると共に半導体層又は半導体基板を溶解しないエッチング液を用いて行うことができる。具体的には、例えば、エッチング層がＡｌＡｓ層からなる場合、フッ酸水溶液を用いてエッチング層の除去を行うことができる。また、エッチング層がＧａＩｎＰ層からなる場合、塩酸水溶液を用いてエッチング層の除去を行うことができる。

エッチングの除去は、例えば、半導体層が積層された半導体基板全体をエッチング液の入った容器に浸すことによって行うことができる。このとき、基板を容器の底に向けて、エッチング層の除去と共に基板が容器の底に沈むようにする。また、このとき、好ましくは、支持基板外周部近傍で半導体基板の重量を支持するように配置する。このように配置することで、支持基板に応力が加わり、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えていることとなる。また、半導体基板及び半導体層より熱線膨張係数の大きい材料からなる支持基板を用いた場合のように、支持基板自体に引張応力が内在している場合には、上記方法で半導体層が積層された半導体基板を支持すると、支持基板に内在する引張応力と基板支持方法により生じる引張応力とが合わさって強い引張応力が半導体基板及び半導体層に加わり、高速のリフトオフが可能となる。なお、支持基板自体に引張応力が内在している場合には、上記配置以外の方法で、半導体層が積層された半導体基板を支持するようにしてもよい。例えば、支持基板の裏面全体を真空パッドなどで支持してもよい。

１−５．その他
リフトオフされた半導体層の裏面に裏面電極を形成する工程をさらに備えてもよい。また、リフトオフされた半導体層を別の半導体基板に貼り付ける工程をさらに備えてもよい。この半導体基板の裏面に裏面電極を形成する工程を備えてもよい。また、エッチングマスクを除去して支持基板を取り外す工程をさらに備えてもよい。エッチングマスクの除去は、例えば、炭化水素系の有機溶媒中に浸漬させることにより、行うことができる。支持基板の取り外しは、好ましくは、裏面電極を形成した後、又はリフトオフされた半導体層を別の半導体基板に貼り付けた後に行うことが好ましい。

２．第二の実施形態
本発明の第二の実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程と、半導体層に凸状のメサを形成する工程と、半導体層上及びメサ側面にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスク上に支持基板を接着する工程と、エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程とを含み、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えていることを特徴とする。

この製造方法により製造することにより、メサ外周部はメサ中心付近と比較しより薄い薄膜で形成されているため、より小さい引張応力においても、メサ外周部のより薄い薄膜に対し大きな反りの力を与えることができ、エッチング初期段階においてリフトオフすべき薄膜を湾曲させることができ、より高速にエッチング・リフトオフすることができる。

第一の実施形態についての説明は、その趣旨に反しない限り、第二の実施形態についても当てはまる。

２−１．半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程
この工程は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

２−２．半導体層に凸状のメサを形成する工程
凸状のメサは、例えば、半導体層の外周部の半導体層の厚さが半導体層の中心部の厚さよりも薄くなるように、半導体層の外周部をエッチングすることによって形成することができる。半導体層の外周部のエッチングは、例えば、半導体層の中心部を覆うエッチングマスクを用いて行う。

２−３．半導体層上及びメサ側面にエッチングマスクを形成する工程
エッチングマスクは、例えば、石油系樹脂を所定の溶媒（例えば、イソプロピルアルコール、シクロヘキサンなど）に溶解させたものをスピンコート法で基板全面に塗布し、不要な部分を拭き取ることによって、形成することができる。その他の点については、第一の実施形態と同様である。

また、エッチングマスクをマスクとして半導体層をエッチングすることによりエッチング層の主面を露出させる工程をさらに備えてもよい。

このようにして不要な半導体層を除去しておくことにより、エッチングマスク又は半導体層がエッチング開口面を完全に塞ぐことがなく、エッチング・リフトオフを阻害することがない。

２−４．エッチングマスク上に支持基板を接着する工程
２−５．エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程
これらの工程は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

３．第３の実施形態
本発明の第３の実施形態の半導体装置は、上記記載の半導体装置の製造方法により製造される。

上記製造方法によって製造されることにより、より高速に、より大面積の薄膜をリフトオフすることができ、半導体装置の低コスト化・軽量化に寄与することができる。

図１（ａ）は、エピタキシャルリフトオフ技術を用いて薄膜化した太陽電池セルの断面図を示す。図１（ｂ）は、主面電極４のみを示す平面図である。太陽電池セル１は、半導体基板上にエピタキシャル成長されると共にリフトオフされた多層半導体層３からなり、電気的な接続を得るために太陽光を受光する主面の多層半導体層３上には主面電極４、主面とは反対の面上には裏面電極５が形成されている。主面電極４は、図１（ｂ）に示すように、櫛形の電極である。

次に、図２〜５を用いて、本発明の実施例１に係る太陽電池の製造方法に関して詳細に説明する。

図２において、半絶縁性ＧａＡｓ基板２上に例えば有機金属気相積層（ＭＯＣＶＤ）法等により、膜厚１０ｎｍのＡｌＡｓエッチング層６、多層半導体層３がエピタキシャル成長される。また、前記多層膜半導体層３は、膜厚１μｍのｐ型ＧａＡｓ層７、膜厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ層８からなっている。また、従来知られている、フォト工程と蒸着工程を組み合わせで金（Ａｕ）からなる主面電極４が多層半導体層３上には主面上にリフトオフ法を用いて形成される。

図３において、多層半導体層３上には主面上の必要な部分に、従来知られているフォト工程によりエッチングマスク（図示せず）を形成し、不必要な多層半導体層３をウェットエッチング法を用いてエッチングし、メサ９を形成する。エッチング液には、例えばクエン酸と過酸化水素水の混合液を用いることができる。

図４において、メサ９を形成した多層半導体層３上に特定の溶媒（例えば鉱油など）に溶解した石油系レジン（商品名：プロテクトリキッド（日化精工株式会社製）等）を例えばスピンコート法で塗布し、必要以外の部分は炭化水素系の溶剤（例えば芳香族炭化水素）で拭き取ることにより、必要な部分のみにエッチングマスク１０を形成することができる。続いて、必要な部分のみにエッチングマスク１０を形成した半導体基板２を約１４０℃程度に加熱したホットプレート上に乗せる。エッチングマスク１０が十分軟化した後、ポリエチレンテレフタレート製支持基板１１をエッチングマスク１０上に置く。ポリエチレンテレフタレート製支持基板１１が十分にホットプレートの熱が伝わり膨張したのを確認し、ポリエチレンテレフタレート製支持基板１１上から一定の圧力をかけエッチングマスク１０とポリエチレンテレフタレート製支持基板１１を接着する。その後、冷却することにより膨張したポリエチレンテレフタレート製支持基板１１は収縮し、支持基板１１は、前記半導体基板２および多層半導体層３に対し引張応力を蓄積する。

また、同様の方法で熱可塑性プラスティック材料あるいは半導体基板より熱線膨張係数の大きい材料を使用することにより実現することができる。特に線状構造プラスティックの場合、支持基板の厚さ方向ではなく、平面方向に引張応力を蓄積させることができる。
支持基板１１は応力を水平方向に均一に蓄積する必要があるため、水平方向に均一な材料を用いる必要があり、それを多層半導体層３に伝播する必要からエッチングマスク１０上には支持基板１１が存在することが必要である。この時支持基板の厚さは、引張応力の蓄積により支持基板が折れるのを防止する必要があるため、２−３０μｍ以上の厚さであることが望ましい。

図５において、ポリエチレンテレフタレート製支持基板１１と接着した半導体基板２をフッ酸（ＨＦ）水溶液１２の中に浸漬する。また、ポリエチレンテレフタレート製支持基板１１外周部で半導体基板２の重量を支持できるように設置する。このとき、支持基板とフッ酸水溶液の入った容器との接点で、支持基板を固定している。支持基板１１は半導体基板２の重量をその外周部のみで支持しているため、さらに引張応力を蓄積させることができる。このとき、フッ酸水溶液１２はエッチングマスク１０に被覆されていないＡｌＡｓエッチング層６をエッチングする。さらにメサ９側面にエッチングにより剥き出したエッチングマスク１０の被覆した多層半導体膜３下のＡｌＡｓエッチング層でも反応が始まる。多層半導体層３はエッチングマスク１０を介し、支持基板１１より引張応力の作用を受け、ＡｌＡｓエッチング層がエッチングされ多層半導体層３に反りが生じる。多層半導体層３が反り湾曲することにより、反応により発生した気泡が、フッ酸水溶液１２を介し外部に放出されると共に新鮮なフッ酸水溶液１２が剥き出しになったＡｌＡｓエッチング層６の外周部に供給されやすくなる。この結果、より高速に大面積の多層半導体層３の薄膜がリフトオフされる。

エッチングが終了すると共に、半導体基板２は、重力により、フッ酸水溶液１２の底に落ちる。エッチングが終了した後に、多層半導体層３の裏面に蒸着法により、金（Ａｕ）からなる裏面電極５を形成し、炭化水素系の有機溶剤（例えば芳香族炭化水素）に浸漬することにより、エッチングマスク１０を溶解させることにより支持基板１１と多層半導体膜３を分離し、図１に示すエピタキシャルリフトオフ技術を用いて薄膜化した太陽電池セルが得られる。この太陽電池セルは、例えば、宇宙用太陽電池（人工衛星搭載用）に用いられる。

エピタキシャルリフトオフ技術を用いて薄膜化した太陽電池セルの断面図を図６に示す。太陽電池セル２１は、半導体基板上にエピタキシャル成長されると共にリフトオフされた多層半導体層２３からなり、電気的な接続を得るために太陽光を受光する主面の多層半導体層２３上には主面電極２４、主面とは反対の面上には裏面電極２５が形成されている。主面電極２４の形状は、実施例１と同様に櫛形である。本実施例の太陽電池セル２１の断面には、第一のメサ２９ａと第二のメサ２９ｂが存在し、凸状の形状を有している。

次に、図７〜１０を用い、本発明の一実施例の詳細な製造方法に関して説明する。

図７において、半絶縁性ＧａＡｓ基板２２上に例えば有機金属気相積層（ＭＯＣＶＤ）法等により、膜厚１００ｎｍのＧａＩｎＰエッチング層２６、多層半導体層２３がエピタキシャル成長される。また、前記多層膜半導体層２３は、膜厚１μｍのｐ型ＧａＡｓ層２７、膜厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ層２８からなっている。また、従来知られている、フォト工程と蒸着工程を組み合わせで金（Ａｕ）からなる主面電極２４が多層半導体層２３上には主面上にリフトオフ法を用いて形成される。

図８において、多層半導体層２３上には主面上の必要な部分に、従来知られているフォト工程により第一のエッチングマスク（図示せず）を形成し、不必要な多層半導体層２３中のｐ型ＧａＡｓ層２７中までをウェットエッチング法を用いてエッチングし、第一メサ２９ａを形成する。例えばエッチング液はアンモニア水（ＮＨ₄ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）の水溶液を用いることができる。

図９において、第一メサ２９ａを形成した多層半導体層２３上に特定の溶媒（例えばイソプロピルアルコール、シクロヘキサンなど）に溶解したテルペンフェノール樹脂（商品名：スカイリキッド（日化精工株式会社製）等）を塗布し、必要以外の部分は炭化水素系の溶剤（例えば脂肪族/脂環式炭化水素、グリコールエーテール）で拭き取ることにより、必要な部分のみにエッチングマスク３０を形成することができる。続いて、アンモニア水（ＮＨ₄ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）の水溶液を用い、ＧａＩｎＰエッチング層２６が露出するまでエッチングし第二のメサ２９ｂを形成する。エッチングマスク３０を形成した半導体基板２２を約１４０℃程度に加熱したホットプレート上に乗せる。エッチングマスク３０が十分軟化した後、サファイア製支持基板３１をエッチングマスク３０上に置き、サファイア製支持基板３１上から一定の圧力をかけ、エッチングマスク３０とサファイア製支持基板３１を接着する。

図１０において、サファイア製支持基板３１と接着した半導体基板２２を塩酸（ＨＣｌ）水溶液３２の中に浸漬する。また、サファイア製支持基板３１外周部で半導体基板２２の重量を支持できるように設置する。

サファイア支持基板３１は半導体基板２２の重量をその外周部のみで支持しているため、反らせることができる。この時サファイア基板の厚さは１００μｍ以下であることが好ましい。サファイア支持基板３１の厚さが１００μｍ以下であれば、半導体基板２２の重量のみで十分にサファイア支持基板３１を反らせることができる。

この時塩酸水溶液３２は、エッチングマスク３０に被覆されていない、ＧａＩｎＰエッチング層２６をエッチングする。さらに第二のメサ２９ｂ側面にエッチングにより剥き出したエッチングマスク３０の被覆した多層半導体膜２３下のＧａＩｎＰエッチング層２６でも反応が始まる。多層半導体層２３はエッチングマスク３０を介し、支持基板３１の反りの作用を受け、ＧａＩｎＰエッチング層２６がエッチングされ多層半導体層２３に反り湾曲が生じる。多層半導体層２３が反ることにより、反応により発生した気泡が、塩酸水溶液３２を介し外部に放出されると共に新鮮な塩酸水溶液３２が剥き出しになったＧａＩｎＰエッチング層２６の外周部に供給されやすくなる。特に多層半導体層２３の外周部は、その中心部よりも厚さが薄いので、多層半導体層２３の外周部には、容易に反りが生じることとなり、特にエピタキシャルリフトオフによるエッチング初期段階において、より高速にＧａＩｎＰエッチング層２６がエッチングされる。エッチングの初期段階において、より大きく多層半導体層２３を反らすことが可能なため、初期段階から反りの絶対量が大きいので、気泡の離脱・エッチング液の循環がより良いためにより高速に多層半導体層２３をリフトオフすることが可能となる。

エッチングが終了すると共に、半導体基板２２は、重力により、塩酸水溶液３２の底に落ちる。エッチングが終了した後に、多層半導体層２３の裏面に蒸着法により、金（Ａｕ）からなる裏面電極２５を形成し、炭化水素系の有機溶剤（例えば脂肪族/脂環式炭化水素、グリコールエーテール）に浸漬することにより、エッチングマスク３０を溶解させることにより支持基板３１と多層半導体膜２３を分離し、図６に示すエピタキシャルリフトオフ技術を用いて薄膜化した太陽電池セルが得られる。

（ａ）本発明の実施例１に係る半導体装置の構造を示す断面図である。（ｂ）主面電極を示す平面図である。本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例２に係る半導体装置の構造を示す断面図である。本発明の実施例２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の実施例２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。従来の半導体装置の製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１，１１太陽電池セル、２，２２半導体基板、３，２３多層半導体層、４，２４主面電極、５，２５裏面電極、６，２６エッチング層、７，２７ｐ型ＧａＡｓ層、８，２８ｎ型ＧａＡｓ層、９，２９ａ，２９ｂメサ部、１０，３０エッチングマスク、１１，３１支持基板、１２，３２エッチング液

Claims

半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程と、半導体層上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスク上に支持基板を接着する工程と、エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程とを含み、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程と、半導体層に凸状のメサを形成する工程と、半導体層上及びメサ側面にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスク上に支持基板を接着する工程と、エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程とを含み、エッチング層を除去する際に、支持基板は、半導体基板および半導体層に対して引張応力を加えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
支持基板は、エッチングマスク上面の実質的全面に接着される請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
支持基板は、半導体基板及び半導体層より熱線膨張係数の大きい材料からなり、支持基板は、支持基板が熱膨張した状態でエッチングマスク上に接着されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
支持基板は、線状構造プラスティックからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
支持基板は半導体基板より面積が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
エッチング層を除去することにより半導体層をリフトオフする工程では、支持基板外周部近傍で半導体基板の重量を支持するように配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
エッチングマスクをマスクとして半導体層をエッチングすることによりエッチング層の主面を露出させる工程をさらに備える請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
エッチング層は、ＡｌＡｓ層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
エッチング層は、ＧａＩｎＰ層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
エッチングマスクはフェノール系樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
フェノール系樹脂は、テルペンフェノール樹脂からなることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
支持基板はサファイアからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１乃至１３の何れか１つに記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置。