JP2892321B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JP2892321B2 JP2892321B2 JP8332383A JP33238396A JP2892321B2 JP 2892321 B2 JP2892321 B2 JP 2892321B2 JP 8332383 A JP8332383 A JP 8332383A JP 33238396 A JP33238396 A JP 33238396A JP 2892321 B2 JP2892321 B2 JP 2892321B2
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＳＯＩ（Silico
n on Insulator）構造の結晶の半導体装置及びその製造
方法に関するものであり、特に、ＬＳＩデバイスや薄膜
太陽電池に利用される薄膜半導体結晶の高品質化を実現
する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
n on Insulator）構造の結晶の半導体装置及びその製造
方法に関するものであり、特に、ＬＳＩデバイスや薄膜
太陽電池に利用される薄膜半導体結晶の高品質化を実現
する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の結晶（半導体装置）の製造方法に
ついて図４を参照しながら説明する。図４は、例えば、
出口幹雄（M.Deguchi）外４名著「LARGE GRAIN THIN FI
LM POLYCRYSTALLINE SILICON SOLAR CELLS USING ZONE
MELTING RECRYSTALLIZATION」（THE CONFERENCE RECORD
OF THE TWENTY SECOND IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALIST
S CONFERENCE - 1991 VOLUME II Riviera Hotel Las Ve
gas,Nevada October 7-11,1991）第９８６頁〜第９９１
頁に示されたＳＯＩ構造、つまり絶縁膜上に形成された
半導体結晶を製造するための従来方法を断面で模式的に
示す図である。
ついて図４を参照しながら説明する。図４は、例えば、
出口幹雄（M.Deguchi）外４名著「LARGE GRAIN THIN FI
LM POLYCRYSTALLINE SILICON SOLAR CELLS USING ZONE
MELTING RECRYSTALLIZATION」（THE CONFERENCE RECORD
OF THE TWENTY SECOND IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALIST
S CONFERENCE - 1991 VOLUME II Riviera Hotel Las Ve
gas,Nevada October 7-11,1991）第９８６頁〜第９９１
頁に示されたＳＯＩ構造、つまり絶縁膜上に形成された
半導体結晶を製造するための従来方法を断面で模式的に
示す図である。
【０００３】図４において、１は使用されるサンプルの
代表的な断面構造、２はシリコンの基板、３は第１の絶
縁膜、４は溶融、再結晶化される薄膜半導体、５は薄膜
半導体４の溶融時の凝集を防ぐための第２の絶縁膜であ
る。これらは、例えば常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法により形成される。
代表的な断面構造、２はシリコンの基板、３は第１の絶
縁膜、４は溶融、再結晶化される薄膜半導体、５は薄膜
半導体４の溶融時の凝集を防ぐための第２の絶縁膜であ
る。これらは、例えば常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法により形成される。
【０００４】また、同図において、６は薄膜半導体４が
帯状に溶融している部分、７は薄膜半導体４が再結晶化
された部分、８は凝固界面、９は亜粒界である。
帯状に溶融している部分、７は薄膜半導体４が再結晶化
された部分、８は凝固界面、９は亜粒界である。
【０００５】さらに、同図において、１２はメルト加熱
源、１３は楕円ミラー、１４は石英製チャンバー、１５
はベース加熱源である。
源、１３は楕円ミラー、１４は石英製チャンバー、１５
はベース加熱源である。
【０００６】つぎに、前述した従来の製造方法について
説明する。
説明する。
【０００７】初めに、ベース加熱源１５を昇温させて、
サンプル１全体を融点以下で加熱する。その後、メルト
加熱源１２を昇温させ、発生した赤外光を楕円ミラー１
３により集光させて、薄膜半導体４を帯状に加熱、溶融
させる。ここで、メルト加熱源１２、楕円ミラー１３を
矢印の方向に走査させる。
サンプル１全体を融点以下で加熱する。その後、メルト
加熱源１２を昇温させ、発生した赤外光を楕円ミラー１
３により集光させて、薄膜半導体４を帯状に加熱、溶融
させる。ここで、メルト加熱源１２、楕円ミラー１３を
矢印の方向に走査させる。
【０００８】これにより、第１の絶縁膜３上に形成され
た薄膜半導体４は溶融し、順次、固化した部分をシード
として再結晶化された薄膜半導体７を得ることができ
る。
た薄膜半導体４は溶融し、順次、固化した部分をシード
として再結晶化された薄膜半導体７を得ることができ
る。
【０００９】一般に、基板２上に形成された第１の絶縁
膜３と、溶融、再結晶化された薄膜半導体４と、薄膜半
導体４の溶融時の凝集を防ぐための第２の絶縁膜５の膜
厚、膜質及び密着性の不均一性あるいは加熱源の微小変
動等の理由により、帯状の溶融部分６と再結晶化される
薄膜半導体７の遷移領域である凝固界面８の近傍の温度
分布は不安定になる。
膜３と、溶融、再結晶化された薄膜半導体４と、薄膜半
導体４の溶融時の凝集を防ぐための第２の絶縁膜５の膜
厚、膜質及び密着性の不均一性あるいは加熱源の微小変
動等の理由により、帯状の溶融部分６と再結晶化される
薄膜半導体７の遷移領域である凝固界面８の近傍の温度
分布は不安定になる。
【００１０】そのために、図４に示すように、固化時に
発生する亜粒界９は非常に乱れた分布を呈することにな
る。このような乱れた亜粒界９は、ＬＳＩデバイスや薄
膜太陽電池に利用する場合、その特性劣化の要因にな
る。
発生する亜粒界９は非常に乱れた分布を呈することにな
る。このような乱れた亜粒界９は、ＬＳＩデバイスや薄
膜太陽電池に利用する場合、その特性劣化の要因にな
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
製造方法では、高品質な薄膜結晶を製造することが極め
て困難であるという問題点があった。
製造方法では、高品質な薄膜結晶を製造することが極め
て困難であるという問題点があった。
【００１２】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、高品質な薄膜半導体結晶を得るこ
とができる半導体装置及びその製造方法を得ることを目
的とする。
めになされたもので、高品質な薄膜半導体結晶を得るこ
とができる半導体装置及びその製造方法を得ることを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、基板と、前記基板の表裏両面に設けられた第１の
絶縁膜と、前記基板の表面側の前記第１の絶縁膜上に溶
融再結晶化法により再結晶化するために設けられた表面
側薄膜半導体と、前記基板の裏面側の前記第１の絶縁膜
上にパターニングされてストライプ形状に設けられた裏
面側薄膜半導体と、前記表面側及び裏面側薄膜半導体上
に設けられ、前記表裏両面側薄膜半導体の溶融時の凝集
を防ぐための第２の絶縁膜とを備えたものである。
置は、基板と、前記基板の表裏両面に設けられた第１の
絶縁膜と、前記基板の表面側の前記第１の絶縁膜上に溶
融再結晶化法により再結晶化するために設けられた表面
側薄膜半導体と、前記基板の裏面側の前記第１の絶縁膜
上にパターニングされてストライプ形状に設けられた裏
面側薄膜半導体と、前記表面側及び裏面側薄膜半導体上
に設けられ、前記表裏両面側薄膜半導体の溶融時の凝集
を防ぐための第２の絶縁膜とを備えたものである。
【００１４】また、この発明に係る半導体装置は、前記
基板をシリコンとし、前記表裏両面側の薄膜半導体をシ
リコンとし、前記第１及び第２の絶縁膜をシリコン酸化
膜としたものである。
基板をシリコンとし、前記表裏両面側の薄膜半導体をシ
リコンとし、前記第１及び第２の絶縁膜をシリコン酸化
膜としたものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体装置は、前記
基板を、前記表裏両面側の薄膜半導体の材料より融点が
高い材料としたものである。
基板を、前記表裏両面側の薄膜半導体の材料より融点が
高い材料としたものである。
【００１６】さらに、この発明に係る半導体装置は、前
記基板を炭化シリコンとし、前記表裏両面側の薄膜半導
体をシリコンとし、前記第１及び第２の絶縁膜をシリコ
ン酸化膜としたものである。
記基板を炭化シリコンとし、前記表裏両面側の薄膜半導
体をシリコンとし、前記第１及び第２の絶縁膜をシリコ
ン酸化膜としたものである。
【００１７】この発明に係る半導体装置の製造方法は、
表面側薄膜半導体を部分的に加熱、溶融させ、その溶融
された領域を移動させることにより、前記表面側薄膜半
導体を連続的に再結晶化させる半導体装置の製造方法に
おいて、基板の表裏両面に第１の絶縁膜を形成するステ
ップと、前記基板の表裏両面の前記第１の絶縁膜上に薄
膜半導体を形成するステップと、前記基板の裏面側の前
記第１の絶縁膜上にストライプ形状の裏面側薄膜半導体
をパターニングするステップと、前記表裏両面側の薄膜
半導体上に第２の絶縁膜を形成するステップと、前記基
板の表面側の前記第１の絶縁膜上に前記表面側薄膜半導
体を溶融再結晶化法により再結晶化させるステップとを
含むものである。
表面側薄膜半導体を部分的に加熱、溶融させ、その溶融
された領域を移動させることにより、前記表面側薄膜半
導体を連続的に再結晶化させる半導体装置の製造方法に
おいて、基板の表裏両面に第１の絶縁膜を形成するステ
ップと、前記基板の表裏両面の前記第１の絶縁膜上に薄
膜半導体を形成するステップと、前記基板の裏面側の前
記第１の絶縁膜上にストライプ形状の裏面側薄膜半導体
をパターニングするステップと、前記表裏両面側の薄膜
半導体上に第２の絶縁膜を形成するステップと、前記基
板の表面側の前記第１の絶縁膜上に前記表面側薄膜半導
体を溶融再結晶化法により再結晶化させるステップとを
含むものである。
【００１８】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、前記基板の表裏両面の前記第１の絶縁膜、前記薄
膜半導体、及び前記第２の絶縁膜からなる薄膜多層構造
を、減圧ＣＶＤ法により形成するものである。
法は、前記基板の表裏両面の前記第１の絶縁膜、前記薄
膜半導体、及び前記第２の絶縁膜からなる薄膜多層構造
を、減圧ＣＶＤ法により形成するものである。
【００１９】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、前記ストライプ形状の裏面側薄膜半導体をパター
ニングするステップが、前記裏面側の薄膜半導体上に印
刷技術または写真製版技術により前記溶融された領域を
移動させる方向と平行なストライプ状のパターンを形成
するステップと、前記パターンに対応した薄膜半導体を
エッチング技術により除去するステップとを含むもので
ある。
法は、前記ストライプ形状の裏面側薄膜半導体をパター
ニングするステップが、前記裏面側の薄膜半導体上に印
刷技術または写真製版技術により前記溶融された領域を
移動させる方向と平行なストライプ状のパターンを形成
するステップと、前記パターンに対応した薄膜半導体を
エッチング技術により除去するステップとを含むもので
ある。
【００２０】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、前記基板をシリコンとし、前記表裏両面側の薄膜
半導体をシリコンとし、前記第１及び第２の絶縁膜をシ
リコン酸化膜としたものである。
法は、前記基板をシリコンとし、前記表裏両面側の薄膜
半導体をシリコンとし、前記第１及び第２の絶縁膜をシ
リコン酸化膜としたものである。
【００２１】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、前記基板を、前記表裏両面側の薄膜半導体の材料
より融点が高い材料としたものである。
法は、前記基板を、前記表裏両面側の薄膜半導体の材料
より融点が高い材料としたものである。
【００２２】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、前記基板を炭化シリコンとし、前記表裏両面側
の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１及び第２の絶縁
膜をシリコン酸化膜としたものである。また、この発明
に係る半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法のい
ずれかを用いて製造されるものである。
方法は、前記基板を炭化シリコンとし、前記表裏両面側
の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１及び第２の絶縁
膜をシリコン酸化膜としたものである。また、この発明
に係る半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法のい
ずれかを用いて製造されるものである。
【００２３】
実施の形態１．この発明の実施の形態１に係る結晶の製
造方法について図１〜図３を参照しながら説明する。図
１は、この発明の実施の形態１に係るパターニングされ
たサンプル（ウエハ）を模式的に示す図であり、同図
（ａ）はサンプルの略中付近の断面図、同図（ｂ）はサ
ンプルの裏面図である。図２は、この発明の実施の形態
１に係る亜粒界の発生メカニズムを上面からみた図であ
り、同図（ａ）は従来方法によるもの、同図（ｂ）は裏
面に形成されたストライプ状の薄膜半導体に沿って高温
部が制御されている図である。図３は、この発明の実施
の形態１に係る薄膜半導体の形成方法を模式的に示す図
であり、同図（ａ）はサンプルの断面の一部を示す図で
あり、同図（ｂ）はサンプルの一部を上面からみた斜視
図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
造方法について図１〜図３を参照しながら説明する。図
１は、この発明の実施の形態１に係るパターニングされ
たサンプル（ウエハ）を模式的に示す図であり、同図
（ａ）はサンプルの略中付近の断面図、同図（ｂ）はサ
ンプルの裏面図である。図２は、この発明の実施の形態
１に係る亜粒界の発生メカニズムを上面からみた図であ
り、同図（ａ）は従来方法によるもの、同図（ｂ）は裏
面に形成されたストライプ状の薄膜半導体に沿って高温
部が制御されている図である。図３は、この発明の実施
の形態１に係る薄膜半導体の形成方法を模式的に示す図
であり、同図（ａ）はサンプルの断面の一部を示す図で
あり、同図（ｂ）はサンプルの一部を上面からみた斜視
図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
【００２４】図１（ａ）において、溶融再結晶化される
断面の薄膜多層構造は、図４で示した従来例のものと同
じである。具体的には、例えば、基板２としては膜厚６
２５μｍのシリコンと、第１の絶縁膜３としては膜厚１
μｍ程度のシリコン酸化膜、薄膜半導体４としては厚さ
数μｍのpoly-Si膜、第２の絶縁膜５としては膜厚１〜
２μｍ程度のシリコン酸化膜等を用いる。
断面の薄膜多層構造は、図４で示した従来例のものと同
じである。具体的には、例えば、基板２としては膜厚６
２５μｍのシリコンと、第１の絶縁膜３としては膜厚１
μｍ程度のシリコン酸化膜、薄膜半導体４としては厚さ
数μｍのpoly-Si膜、第２の絶縁膜５としては膜厚１〜
２μｍ程度のシリコン酸化膜等を用いる。
【００２５】この実施の形態１では、従来例に示す同様
の薄膜多層構造を基板２の表裏の両面に形成しており、
この裏面側を図１（ｂ）に示すように、パターニングし
ている点が異なる。なお、この様なパターンは、溶融再
結晶化させる前に形成しておく。
の薄膜多層構造を基板２の表裏の両面に形成しており、
この裏面側を図１（ｂ）に示すように、パターニングし
ている点が異なる。なお、この様なパターンは、溶融再
結晶化させる前に形成しておく。
【００２６】同一の薄膜多層構造を基板２の両面に形成
する場合、一度の工程で片面のみ成膜できる常圧ＣＶＤ
法などでは、２回に分けて形成する必要がある。しか
し、この実施の形態１で示した薄膜多層構造は、一度の
工程で両面が成膜できる減圧ＣＶＤ法を用いることによ
り工程数を減らすことができる。
する場合、一度の工程で片面のみ成膜できる常圧ＣＶＤ
法などでは、２回に分けて形成する必要がある。しか
し、この実施の形態１で示した薄膜多層構造は、一度の
工程で両面が成膜できる減圧ＣＶＤ法を用いることによ
り工程数を減らすことができる。
【００２７】上記の減圧ＣＶＤ法とは、例えば０．１ト
ル（torr）オーダーの減圧雰囲気中に基板を両面が曝さ
れるように置き、化学反応で生じた生成物を基板の表裏
全面に堆積させることにより均一な薄膜を得る技術であ
る。
ル（torr）オーダーの減圧雰囲気中に基板を両面が曝さ
れるように置き、化学反応で生じた生成物を基板の表裏
全面に堆積させることにより均一な薄膜を得る技術であ
る。
【００２８】サンプル１の裏面側におけるストライプ状
のパターニングは、第２の絶縁膜５を成膜する前に、裏
面側の薄膜半導体４上に、例えば、印刷技術もしくは写
真製版技術によりパターンを形成させ、エッチング技術
でそのパターンに対応した薄膜半導体４を除去すること
により容易に実現できる。パターンを形成させた後、例
えば減圧ＣＶＤ法で第２の絶縁膜５を成膜して、図１
（ａ）に示すサンプル１を得る。
のパターニングは、第２の絶縁膜５を成膜する前に、裏
面側の薄膜半導体４上に、例えば、印刷技術もしくは写
真製版技術によりパターンを形成させ、エッチング技術
でそのパターンに対応した薄膜半導体４を除去すること
により容易に実現できる。パターンを形成させた後、例
えば減圧ＣＶＤ法で第２の絶縁膜５を成膜して、図１
（ａ）に示すサンプル１を得る。
【００２９】ここで、亜粒界９の発生メカニズムについ
て図２を参照しながら説明する。一般に、図２（ａ）に
示すように、溶融している薄膜半導体６が固化する凝固
界面８に微小な凹凸が発生する。同図において、左に凸
の先端部分で単結晶化が衝突し、結晶方位の不一致によ
り亜粒界９が発生する。凝固界面８の近傍の温度分布が
不安定である場合、この微小な凹凸の形状も不定形にな
る。そのため、図２（ａ）に示されるように、亜粒界９
は非常に乱れた分布を呈することになる。
て図２を参照しながら説明する。一般に、図２（ａ）に
示すように、溶融している薄膜半導体６が固化する凝固
界面８に微小な凹凸が発生する。同図において、左に凸
の先端部分で単結晶化が衝突し、結晶方位の不一致によ
り亜粒界９が発生する。凝固界面８の近傍の温度分布が
不安定である場合、この微小な凹凸の形状も不定形にな
る。そのため、図２（ａ）に示されるように、亜粒界９
は非常に乱れた分布を呈することになる。
【００３０】そこで、該温度分布を意図的に制御するこ
とで、凝固界面８の凹凸の形状を安定化させて、亜粒界
９の分布を整然とさせることができる。例えば、図２
（ｂ）に示すように、高温部１０を周期的に与えること
により、左に凸の先端部分を該高温部１０に必然的に集
中させ、亜粒界９を限定領域に固定させるものである。
とで、凝固界面８の凹凸の形状を安定化させて、亜粒界
９の分布を整然とさせることができる。例えば、図２
（ｂ）に示すように、高温部１０を周期的に与えること
により、左に凸の先端部分を該高温部１０に必然的に集
中させ、亜粒界９を限定領域に固定させるものである。
【００３１】次に、この実施の形態１における温度分布
の制御方法について図３を参照しながら説明する。図３
（ａ）に示すように、帯状の溶融部分６の裏面側で、ス
トライプ状にパターニングされた薄膜半導体４も溶融さ
せ、赤外光に対して高反射率を有するシリコン融液のパ
ターンを形成する。基板２を透過する赤外光の中で裏面
側のシリコン融液層で反射された赤外光は表面側の薄膜
半導体４の高温化に寄与する。
の制御方法について図３を参照しながら説明する。図３
（ａ）に示すように、帯状の溶融部分６の裏面側で、ス
トライプ状にパターニングされた薄膜半導体４も溶融さ
せ、赤外光に対して高反射率を有するシリコン融液のパ
ターンを形成する。基板２を透過する赤外光の中で裏面
側のシリコン融液層で反射された赤外光は表面側の薄膜
半導体４の高温化に寄与する。
【００３２】パターンの形状を、図１（ｂ）に示すよう
に、例えば、メルト加熱源１２、楕円ミラー１３の走査
方向に平行な数十〜数百μｍ間隔のストライプとした場
合、帯状の溶融部分６と再結晶化される薄膜半導体７の
遷移領域である凝固界面８近傍において温度分布１１が
周期的に変化する。この周期的な温度分布が連続的に制
御されることにより、亜粒界９の位置が安定化し、均一
な結晶品質の薄膜半導体７を得ることができる。図３
（ｂ）は、このときに発生する亜粒界９の分布を模式的
に表したものである。
に、例えば、メルト加熱源１２、楕円ミラー１３の走査
方向に平行な数十〜数百μｍ間隔のストライプとした場
合、帯状の溶融部分６と再結晶化される薄膜半導体７の
遷移領域である凝固界面８近傍において温度分布１１が
周期的に変化する。この周期的な温度分布が連続的に制
御されることにより、亜粒界９の位置が安定化し、均一
な結晶品質の薄膜半導体７を得ることができる。図３
（ｂ）は、このときに発生する亜粒界９の分布を模式的
に表したものである。
【００３３】また、薄膜半導体４を溶融させるために楕
円ミラー１３により帯状に集光させた赤外光を用いた
が、棒状のカーボンもしくはタングステンのような高融
点材料をメルト加熱源１２とし、直接、サンプル１に数
ｍｍ程度まで接近させるか、もしくは接触させてもよ
い。
円ミラー１３により帯状に集光させた赤外光を用いた
が、棒状のカーボンもしくはタングステンのような高融
点材料をメルト加熱源１２とし、直接、サンプル１に数
ｍｍ程度まで接近させるか、もしくは接触させてもよ
い。
【００３４】この実施の形態１は、ＬＳＩデバイスや薄
膜太陽電池に利用する場合において、ＳＯＩ形成技術の
一つである帯域溶融再結晶化法によって得られる薄膜半
導体の結晶品質の向上を目的とするものである。つま
り、サンプル１の裏面側構造の一部をストライプ状のパ
ターニングすることで、帯状の溶融部分６と再結晶化さ
れる薄膜半導体７の遷移領域である固液界面近傍におけ
る温度分布１１を意図的に制御し、該溶融部分６が再結
晶化するときに生じる亜粒界９の位置を安定化させ、均
一な優れた結晶品質を得ることができる。その結果、帯
域溶融再結晶化法によって得られる薄膜半導体の結晶品
質及びそのプロセスにおける安定性に対して大きな改善
がなされるものである。
膜太陽電池に利用する場合において、ＳＯＩ形成技術の
一つである帯域溶融再結晶化法によって得られる薄膜半
導体の結晶品質の向上を目的とするものである。つま
り、サンプル１の裏面側構造の一部をストライプ状のパ
ターニングすることで、帯状の溶融部分６と再結晶化さ
れる薄膜半導体７の遷移領域である固液界面近傍におけ
る温度分布１１を意図的に制御し、該溶融部分６が再結
晶化するときに生じる亜粒界９の位置を安定化させ、均
一な優れた結晶品質を得ることができる。その結果、帯
域溶融再結晶化法によって得られる薄膜半導体の結晶品
質及びそのプロセスにおける安定性に対して大きな改善
がなされるものである。
【００３５】この実施の形態１では、基板２の裏面側を
ストライプ状にパターニングすることにより高品質な薄
膜半導体結晶を製造することができる。つまり、ストラ
イプ形状のパターンを施すことにより、均一で高品質な
薄膜半導体結晶を製造することができる。基板２はあら
ゆる材料が対象になり、フレキシブルな製造が可能であ
る。また、薄膜半導体４をシリコンとすることにより、
得られた結晶を太陽電池を含め幅広く製品に応用でき、
基板２がシリコンであることにより、入手し易く、コス
トの低減を図ることができる。さらに、減圧ＣＶＤ法を
適用することにより、少ない工程数で基板の表裏全面に
高品質高均一な薄膜を形成することができる。従って、
高均一で高品質な薄膜半導体結晶を利用することで、Ｌ
ＳＩデバイス、もしくは薄膜太陽電池の特性に対して大
きな改善がなされるものである。
ストライプ状にパターニングすることにより高品質な薄
膜半導体結晶を製造することができる。つまり、ストラ
イプ形状のパターンを施すことにより、均一で高品質な
薄膜半導体結晶を製造することができる。基板２はあら
ゆる材料が対象になり、フレキシブルな製造が可能であ
る。また、薄膜半導体４をシリコンとすることにより、
得られた結晶を太陽電池を含め幅広く製品に応用でき、
基板２がシリコンであることにより、入手し易く、コス
トの低減を図ることができる。さらに、減圧ＣＶＤ法を
適用することにより、少ない工程数で基板の表裏全面に
高品質高均一な薄膜を形成することができる。従って、
高均一で高品質な薄膜半導体結晶を利用することで、Ｌ
ＳＩデバイス、もしくは薄膜太陽電池の特性に対して大
きな改善がなされるものである。
【００３６】実施の形態２．上記実施の形態１では基板
２がシリコンである場合について説明したが、さらに安
定して高品質な結晶を得るに当たっては基板２を融点の
高い材料にすることが有効である。そこで、この実施の
形態２では、基板２として融点の高い材料である炭化シ
リコンを用いるものである。
２がシリコンである場合について説明したが、さらに安
定して高品質な結晶を得るに当たっては基板２を融点の
高い材料にすることが有効である。そこで、この実施の
形態２では、基板２として融点の高い材料である炭化シ
リコンを用いるものである。
【００３７】この炭化シリコンの融点は、シリコンに比
べておよそ１１００℃ほど高いため、poly-Si膜である
薄膜半導体４を溶融するときに基板２の溶融が発生せ
ず、歩留まりが向上する。そのため、メルト加熱源１２
の出力に対するマージンも広く、非常に安定して均一な
結晶品質を得ることができる。また、基板２に耐薬品性
に優れた炭化シリコンを適用することにより、自由度の
高い薬品処理を施すことが可能となる。
べておよそ１１００℃ほど高いため、poly-Si膜である
薄膜半導体４を溶融するときに基板２の溶融が発生せ
ず、歩留まりが向上する。そのため、メルト加熱源１２
の出力に対するマージンも広く、非常に安定して均一な
結晶品質を得ることができる。また、基板２に耐薬品性
に優れた炭化シリコンを適用することにより、自由度の
高い薬品処理を施すことが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】この発明に係る半導体装置は、以上説明
したとおり、基板と、前記基板の表裏両面に設けられた
第１の絶縁膜と、前記基板の表面側の前記第１の絶縁膜
上に溶融再結晶化法により再結晶化するために設けられ
た表面側薄膜半導体と、前記基板の裏面側の前記第１の
絶縁膜上にパターニングされてストライプ形状に設けら
れた裏面側薄膜半導体と、前記表面側及び裏面側薄膜半
導体上に設けられ、前記表裏両面側薄膜半導体の溶融時
の凝集を防ぐための第２の絶縁膜とを備えたので、高均
一で高品質な薄膜半導体結晶を得ることができ、ＬＳＩ
デバイスもしくは薄膜太陽電池の特性を改善できるとい
う効果を奏する。
したとおり、基板と、前記基板の表裏両面に設けられた
第１の絶縁膜と、前記基板の表面側の前記第１の絶縁膜
上に溶融再結晶化法により再結晶化するために設けられ
た表面側薄膜半導体と、前記基板の裏面側の前記第１の
絶縁膜上にパターニングされてストライプ形状に設けら
れた裏面側薄膜半導体と、前記表面側及び裏面側薄膜半
導体上に設けられ、前記表裏両面側薄膜半導体の溶融時
の凝集を防ぐための第２の絶縁膜とを備えたので、高均
一で高品質な薄膜半導体結晶を得ることができ、ＬＳＩ
デバイスもしくは薄膜太陽電池の特性を改善できるとい
う効果を奏する。
【００３９】また、この発明に係る半導体装置は、以上
説明したとおり、前記基板をシリコンとし、前記表裏両
面側の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１及び第２の
絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、入手し易く、コス
トの低減を図ることができ、また、得られた結晶を太陽
電池を含め幅広く製品に応用できるという効果を奏す
る。
説明したとおり、前記基板をシリコンとし、前記表裏両
面側の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１及び第２の
絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、入手し易く、コス
トの低減を図ることができ、また、得られた結晶を太陽
電池を含め幅広く製品に応用できるという効果を奏す
る。
【００４０】また、この発明に係る半導体装置は、以上
説明したとおり、前記基板を、前記表裏両面側の薄膜半
導体の材料より融点が高い材料としたので、基板の溶融
を避けることができ、歩留まりが向上するという効果を
奏する。
説明したとおり、前記基板を、前記表裏両面側の薄膜半
導体の材料より融点が高い材料としたので、基板の溶融
を避けることができ、歩留まりが向上するという効果を
奏する。
【００４１】さらに、この発明に係る半導体装置は、以
上説明したとおり、前記基板を炭化シリコンとし、前記
表裏両面側の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１及び
第２の絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、自由度の高
い薬品処理を施すことができるという効果を奏する。
上説明したとおり、前記基板を炭化シリコンとし、前記
表裏両面側の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１及び
第２の絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、自由度の高
い薬品処理を施すことができるという効果を奏する。
【００４２】この発明に係る半導体装置の製造方法は、
以上説明したとおり、表面側薄膜半導体を部分的に加
熱、溶融させ、その溶融された領域を移動させることに
より、前記表面側薄膜半導体を連続的に再結晶化させる
半導体装置の製造方法において、基板の表裏両面に第１
の絶縁膜を形成するステップと、前記基板の表裏両面の
前記第１の絶縁膜上に薄膜半導体を形成するステップ
と、前記基板の裏面側の前記第１の絶縁膜上にストライ
プ形状の裏面側薄膜半導体をパターニングするステップ
と、前記表裏両面側の薄膜半導体上に第２の絶縁膜を形
成するステップと、前記基板の表面側の前記第１の絶縁
膜上に前記表面側薄膜半導体を溶融再結晶化法により再
結晶化させるステップとを含むので、高品質な薄膜半導
体結晶を製造することができるという効果を奏する。
以上説明したとおり、表面側薄膜半導体を部分的に加
熱、溶融させ、その溶融された領域を移動させることに
より、前記表面側薄膜半導体を連続的に再結晶化させる
半導体装置の製造方法において、基板の表裏両面に第１
の絶縁膜を形成するステップと、前記基板の表裏両面の
前記第１の絶縁膜上に薄膜半導体を形成するステップ
と、前記基板の裏面側の前記第１の絶縁膜上にストライ
プ形状の裏面側薄膜半導体をパターニングするステップ
と、前記表裏両面側の薄膜半導体上に第２の絶縁膜を形
成するステップと、前記基板の表面側の前記第１の絶縁
膜上に前記表面側薄膜半導体を溶融再結晶化法により再
結晶化させるステップとを含むので、高品質な薄膜半導
体結晶を製造することができるという効果を奏する。
【００４３】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、以上説明したとおり、前記基板の表裏両面の前記
第１の絶縁膜、前記薄膜半導体、及び前記第２の絶縁膜
からなる薄膜多層構造を、減圧ＣＶＤ法により形成する
ので、少ない工程数で基板の表裏全面に高品質高均一な
薄膜を形成することできるという効果を奏する。
法は、以上説明したとおり、前記基板の表裏両面の前記
第１の絶縁膜、前記薄膜半導体、及び前記第２の絶縁膜
からなる薄膜多層構造を、減圧ＣＶＤ法により形成する
ので、少ない工程数で基板の表裏全面に高品質高均一な
薄膜を形成することできるという効果を奏する。
【００４４】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、以上説明したとおり、前記ストライプ形状の裏面
側薄膜半導体をパターニングするステップが、前記裏面
側の薄膜半導体上に印刷技術または写真製版技術により
前記溶融された領域を移動させる方向と平行なストライ
プ状のパターンを形成するステップと、前記パターンに
対応した薄膜半導体をエッチング技術により除去するス
テップとを含むので、高品質な薄膜半導体結晶を製造す
ることができるという効果を奏する。
法は、以上説明したとおり、前記ストライプ形状の裏面
側薄膜半導体をパターニングするステップが、前記裏面
側の薄膜半導体上に印刷技術または写真製版技術により
前記溶融された領域を移動させる方向と平行なストライ
プ状のパターンを形成するステップと、前記パターンに
対応した薄膜半導体をエッチング技術により除去するス
テップとを含むので、高品質な薄膜半導体結晶を製造す
ることができるという効果を奏する。
【００４５】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、以上説明したとおり、前記基板をシリコンとし、
前記表裏両面側の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１
及び第２の絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、入手し
易く、コストの低減を図ることができ、また、得られた
結晶を太陽電池を含め幅広く製品に応用できるという効
果を奏する。
法は、以上説明したとおり、前記基板をシリコンとし、
前記表裏両面側の薄膜半導体をシリコンとし、前記第１
及び第２の絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、入手し
易く、コストの低減を図ることができ、また、得られた
結晶を太陽電池を含め幅広く製品に応用できるという効
果を奏する。
【００４６】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、以上説明したとおり、前記基板を、前記表裏両面
側の薄膜半導体の材料より融点が高い材料としたので、
基板の溶融を避けることができ、歩留まりが向上すると
いう効果を奏する。
法は、以上説明したとおり、前記基板を、前記表裏両面
側の薄膜半導体の材料より融点が高い材料としたので、
基板の溶融を避けることができ、歩留まりが向上すると
いう効果を奏する。
【００４７】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、以上説明したとおり、前記基板を炭化シリコン
とし、前記表裏両面側の薄膜半導体をシリコンとし、前
記第１及び第２の絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、
自由度の高い薬品処理を施すことができるという効果を
奏する。また、この発明に係る半導体装置は、以上説明
したとおり、上記の半導体装置の製造方法のいずれかを
用いて製造されるので、高均一で高品質な薄膜半導体結
晶を得ることができ、ＬＳＩデバイスもしくは薄膜太陽
電池の特性を改善できるという効果を奏する。
方法は、以上説明したとおり、前記基板を炭化シリコン
とし、前記表裏両面側の薄膜半導体をシリコンとし、前
記第１及び第２の絶縁膜をシリコン酸化膜としたので、
自由度の高い薬品処理を施すことができるという効果を
奏する。また、この発明に係る半導体装置は、以上説明
したとおり、上記の半導体装置の製造方法のいずれかを
用いて製造されるので、高均一で高品質な薄膜半導体結
晶を得ることができ、ＬＳＩデバイスもしくは薄膜太陽
電池の特性を改善できるという効果を奏する。
【図１】 この発明の実施の形態１に係るパターニング
されたサンプルを示す図である。
されたサンプルを示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る亜粒界の発生
メカニズムを示す図である。
メカニズムを示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る薄膜半導体の
形成方法を示す図である。
形成方法を示す図である。
【図４】 ＳＯＩ構造、つまり絶縁膜上に形成された半
導体結晶を製造するための従来方法を示す図である。
導体結晶を製造するための従来方法を示す図である。
１ サンプル、２ 基板、３ 第１の絶縁膜、４ 薄膜
半導体、５ 第２の絶縁膜、６ 薄膜半導体４が帯状に
溶融している部分、７ 薄膜半導体４が再結晶化された
部分、８ 凝固界面、９ 亜粒界、１０ 周期的に制御
された高温部、１１ サンプル１の表面側温度分布、１
２ メルト加熱源、１３ 楕円ミラー、１４ 石英製チ
ャンバー、１５ ベース加熱源。
半導体、５ 第２の絶縁膜、６ 薄膜半導体４が帯状に
溶融している部分、７ 薄膜半導体４が再結晶化された
部分、８ 凝固界面、９ 亜粒界、１０ 周期的に制御
された高温部、１１ サンプル１の表面側温度分布、１
２ メルト加熱源、１３ 楕円ミラー、１４ 石英製チ
ャンバー、１５ ベース加熱源。
Claims (11)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板の表裏両面に設けられた第１の絶縁膜と、 前記基板の表面側の前記第１の絶縁膜上に溶融再結晶化
法により再結晶化するために設けられた表面側薄膜半導
体と、 前記基板の裏面側の前記第１の絶縁膜上にパターニング
されてストライプ形状に設けられた裏面側薄膜半導体
と、前記表面側及び裏面側薄膜半導体上に設けられ、前記表
裏両面側薄膜半導体の 溶融時の凝集を防ぐための第２の
絶縁膜とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記基板はシリコンであり、 前記表裏両面側の薄膜半導体はシリコンであり、 前記第１及び第２の絶縁膜はシリコン酸化膜であること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記基板は、前記表裏両面側の薄膜半導
体の材料より融点が高い材料であることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記基板は炭化シリコンであり、 前記表裏両面側の薄膜半導体はシリコンであり、 前記第１及び第２の絶縁膜はシリコン酸化膜であること
を特徴とする請求項３記載の半導体装置。 - 【請求項５】 表面側薄膜半導体を部分的に加熱、溶融
させ、その溶融された領域を移動させることにより、前
記表面側薄膜半導体を連続的に再結晶化させる半導体装
置の製造方法において、 基板の表裏両面に第１の絶縁膜を形成するステップと、 前記基板の表裏両面の前記第１の絶縁膜上に薄膜半導体
を形成するステップと、 前記基板の裏面側の前記第１の絶縁膜上にストライプ形
状の裏面側薄膜半導体をパターニングするステップと、
前記表裏両面側の薄膜半導体上に第２の絶縁膜を形成す
るステップと、 前記基板の表面側の前記第１の絶縁膜上に前記表面側薄
膜半導体を溶融再結晶化法により再結晶化させるステッ
プとを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記基板の表裏両面の前記第１の絶縁
膜、前記薄膜半導体、及び前記第２の絶縁膜からなる薄
膜多層構造は、減圧ＣＶＤ法により形成することを特徴
とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記ストライプ形状の裏面側薄膜半導体
をパターニングするステップは、 前記裏面側の薄膜半導体上に印刷技術または写真製版技
術により前記溶融された領域を移動させる方向と平行な
ストライプ状のパターンを形成するステップと、 前記パターンに対応した薄膜半導体をエッチング技術に
より除去するステップとを含むことを特徴とする請求項
６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記基板はシリコンであり、 前記表裏両面側の薄膜半導体はシリコンであり、 前記第１及び第２の絶縁膜はシリコン酸化膜であること
を特徴とする請求項５から請求項７までのいずれかに記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記基板は、前記表裏両面側の薄膜半導
体の材料より融点が高い材料であることを特徴とする請
求項５から請求項７までのいずれかに記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１０】 前記基板は炭化シリコンであり、 前記表裏両面側の薄膜半導体はシリコンであり、 前記第１及び第２の絶縁膜はシリコン酸化膜であること
を特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項５から請求項１０までのいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法を用いて製造されるこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8332383A JP2892321B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8332383A JP2892321B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172909A JPH10172909A (ja) | 1998-06-26 |
| JP2892321B2 true JP2892321B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18254359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8332383A Expired - Fee Related JP2892321B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892321B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101606372B1 (ko) | 2013-07-25 | 2016-03-25 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 제조방법 |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP8332383A patent/JP2892321B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101606372B1 (ko) | 2013-07-25 | 2016-03-25 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10172909A (ja) | 1998-06-26 |
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