JPH04253323A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04253323A
JPH04253323A JP3031799A JP3179991A JPH04253323A JP H04253323 A JPH04253323 A JP H04253323A JP 3031799 A JP3031799 A JP 3031799A JP 3179991 A JP3179991 A JP 3179991A JP H04253323 A JPH04253323 A JP H04253323A
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semiconductor film
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体膜を用いた機
能素子の製造技術に関し、特に融点または軟化点が、半
導体膜を構成する半導体材料の融点よりも低い材質から
なる母材と、該母材上に設けられた上記半導体膜とを備
えた半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は半導体膜を用いた機能素子の従来
の製造方法の一例を説明するための断面概略図である。 図において、１は半導体膜、３は基板、１０は分離膜、
１１はキャップ膜である。上記半導体膜１は、例えば多
結晶シリコンや非晶質シリコンからなり、シランやジク
ロルシラン等の、シリコンを含む半導体材料ガスの、熱
分解，還元，プラズマによる分解等の方法によって形成
される。基板３は、半導体膜１と同じ材質か、または半
導体膜１の融点よりも融点または軟化点の高い材質から
なる。例えば、結晶シリコンウェハやサファイア，石英
，セラミックス等が用いられる。半導体膜１がシリコン
からなり、基板３もシリコンからなる場合には、半導体
膜１を基板３から構造的に分割，電気的に絶縁，熱的に
分離するために、半導体膜１は基板３の間に分離膜１０
を挿入する。分離膜１０にはシリコン酸化膜が多くの場
合用いられる。基板３が半導体膜１と異なる材質からな
る場合でも、セラミックスのように熱伝導性の高いもの
を用いる場合には、半導体膜１と基板３の熱的な分離の
ために、シリコン酸化膜のように熱伝導性の低い分離膜
１０を挿入するのが一般的である。また、分離膜１０は
基板３の構成元素や、基板３に含まれる不純物が、半導
体膜１中に拡散し半導体装置としての性能を低下させる
のを防止する役割を持っている。キャップ膜１１にも分
離膜１０と同様に、シリコン酸化膜が一般的に用いられ
る。キャップ膜１１は半導体膜１の表面の雰囲気からの
保護と、半導体膜１の形状の機械的保持の役割を持つ。
【０００３】次に動作について説明する。この構造の試
料全体を、半導体膜１の融点に近い温度、例えば半導体
膜１がシリコンからなる場合には、シリコンの融点は１
４１４℃であるので、約１２００〜１３００℃まで加熱
する。加熱の手段は図示していないが、赤外線ランプや
カーボンヒータによる加熱，高周波誘導加熱等が多くの
場合用いられる。この状態において、さらに試料の一部
分を局部的に加熱し半導体膜１の一部を部分的に溶解す
る。局部加熱の手段も赤外線ランプやカーボンヒータ等
が一般的である。続いて、この局部加熱部分を移動させ
、試料の一端から半導体膜１を順次溶融させて、局部加
熱部分の通過した後方から再び固化すなわち再結晶化さ
せる。固化の際には、既に固化して結晶となっている部
分の結晶方位に引き込まれるようにして固化が起こるの
で、溶融前の半導体膜１の結晶性の如何にかかわらず、
また溶融前の半導体膜１が非結晶であっても、再結晶化
後の半導体膜１は結晶方位が揃った部分の大きな良質の
半導体膜１が得られる。さらに半導体膜１の一部を半導
体膜１と同じ材質の半導体単結晶に接触させ、半導体膜
１の再結晶化時に、この半導体単結晶の結晶方位に引き
込まれるように固化させれば、単結晶の半導体膜１を得
ることができる。
【０００４】また分離膜１０とキャップ膜１１は、半導
体膜１を上下から挟み、局部加熱の手段によって半導体
膜１に与えられた熱エネルギーを半導体膜１内に閉じ込
めるための役割を持っている。これによって半導体膜１
に与えられた熱エネルギーをこれを溶融するために有効
に用い、基板３が加熱されるのを防止する。また、半導
体膜１が溶融し液体になると、表面張力により露のよう
に水滴状になろうとするが、キャップ膜１１は半導体膜
１を上から押さえて、溶融時に膜の形状が変化すること
を防止する。半導体膜１がシリコンの場合、キャップ膜
１１にはシリコン酸化膜が一般的に用いられるが、シリ
コン酸化膜と溶融したシリコンの界面エネルギーは大き
く、しかもシリコンの溶融温度においてはシリコン酸化
膜は軟化するため、シリコン酸化膜だけでは半導体膜１
の形状の変化を完全には抑制できない場合がある。この
場合には、シリコン窒化膜をシリコン酸化膜に積層した
ものをキャップ膜１１として用いる方法が用いられてい
る。シリコン窒化膜を用いることによって、溶融シリコ
ンとキャップ膜１１との濡れ性が改善されて水滴状にな
ろうとする力が弱められるとともに、キャップ膜１１の
機械的強度が補強され、半導体膜１の形状変化を抑制す
る能力が高められる。
【０００５】しかしながら、このように従来の半導体装
置の製造方法においては、基板３として半導体膜１の融
点と同じか、またはより高い融点あるいは軟化点を持つ
材質のものを用いていたので、半導体膜１が溶融再結晶
化する際には基板３は固形物であり、このため半導体膜
１が固化する瞬間の温度において、半導体膜１中に蓄え
られた熱歪がそのまま半導体膜１の結晶中に残存し、こ
れが半導体膜１を用いて製造した半導体装置の特性に影
響を与えるという問題点がある。即ち、基板３の材質が
半導体膜１の材質と異なる材質からなる場合には、半導
体膜１の（平均）熱膨張係数（αｓとする）と基板３の
（平均）熱膨張係数（αｂとする）の差によって、半導
体膜１が溶融再結晶化する温度（Ｔｍ，ｓとする）にお
ける、半導体膜１と基板３の熱膨張の相違により、室温
をＴｒとして、（αｓ−αｂ）×（Ｔｍ，ｓ−Ｔｒ）の
歪に相当する応力が半導体膜１中に残ることになる。
【０００６】また、基板３が半導体膜１と同じ材質から
なる場合においても、半導体膜１と基板３とは通常、分
離膜１０によって熱的に分離断熱されているので、半導
体膜１が溶融固化する瞬間には、基板３は半導体膜１の
融点Ｔｍ，ｓよりも低い温度（Ｔａとする）になってい
る。従って、この場合にも半導体膜１にはαｓ×（Ｔｍ
，ｓ−Ｔａ）だけの歪に相当する応力が残ることになる
。さらに、半導体膜１がシリコンからなる場合には、シ
リコンは溶融状態における体積よりも、固化によって約
９％の体積膨張を示すため，固形物の基板３あるいはそ
れに密着した分離膜１０の上においてシリコンが固化す
る場合、固化時の膨張による歪に相当する応力の発生は
避けることができない。
【０００７】これに対して、図４は特開昭６３−８８８
１９号公報に開示された半導体装置の製造方法を説明す
るための図である。図において、１００は基板３の表面
に設けられたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の材料
からなる絶縁膜、２２は半導体膜１より融点の低いＧｅ
等からなる厚さ４００ｎｍ〜８００ｎｍの薄膜、１１１
および１１２はキャップ膜１１の上の一部に、半導体膜
１に照射されるエネルギービームを減衰させるために設
けられた被膜である。この例においては、半導体膜１と
基板３との間に半導体膜１よりも融点の低い薄膜２２を
４００〜８００ｎｍの厚さに設けており、電子ビーム等
のエネルギービームの照射等の加熱手段により半導体膜
１を局部的に加熱して溶融再結晶化する時、半導体膜１
の溶融と薄膜２２を溶融することによって、溶融状態の
薄膜２２の上で半導体膜１を固化せしめ、半導体膜１中
に熱歪に起因する応力が発生することを抑えている。即
ち、薄膜２２の融点をＴｍ，ｂとすると、半導体膜１の
再結晶化時に温度Ｔｍ，ｓにて固化してからＴｍ，ｂに
降温するまでは、薄膜２２は溶融状態にあって流動性を
持っているので、半導体膜１の固化時の体積変化による
応力は解放されるとともに、Ｔｍ，ｓからＴｍ，ｂまで
の間の半導体膜１の熱膨張に起因する応力の発生もなく
なり、半導体膜１に残る応力は（αｓ−αｂ）×（Ｔｍ
，ｂ−Ｔｒ）の歪に相当する分にまで低減される（Ｔｍ
，ｂ＜Ｔｍ，ｓ）。
【０００８】しかしながら、この従来例においては、低
融点の薄膜２２の溶融を、半導体膜１の溶融のためのエ
ネルギービームの照射による加熱と兼ねて行っているの
で、薄膜２２の溶融する部分は、半導体膜１の溶融部分
近傍に限定され、半導体膜１の溶融固化に従って下地と
なる薄膜２２も溶融固化するため、これに伴って生じる
薄膜２２自身の熱歪が半導体膜１に応力を及ぼすという
問題点がある。
【０００９】これは主に、シリコン基板３の上に絶縁膜
１００を介して設けたシリコン薄膜２２を再結晶化し、
薄膜状の結晶シリコンをシリコン基板３上に形成するこ
とを主眼として発案されたものである。このような構造
はＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ
）と称され、表面に集積回路の形成されたシリコン基板
３の上に、結晶シリコン薄膜２２を設けて、これにさら
に集積回路を形成し、それぞれの集積回路をお互いに電
気配線で結び、平面状集積回路を多段に積み重ねた構造
の素子、即ち三次元集積回路を実現するための基本構造
として、各分野にて活発に研究が行われている。しかし
ながら、この例の場合は基板３の上に半導体膜１との間
に、Ｇｅ等の融点の低い材質を薄膜２２状に設けており
、この薄膜２２は半導体膜１を再結晶化した後にも半導
体膜１と基板３との間に残るので、これを用いて上記の
三次元集積回路を形成しようとする時には、半導体膜１
と基板３との間の薄膜２２を貫通して配線する必要があ
るが、薄膜２２としてＧｅ等の導電性の材料を用いると
、これによって配線が短絡されてしまうため、半導体膜
１と基板３との電気接続ができず、三次元集積回路の実
現は困難である。また、薄膜２２の融点が低いため、半
導体膜１に集積回路を形成する工程において薄膜２２の
融点以上の温度の工程を経ると薄膜２２は溶融するので
、半導体膜１を基板３に固定する力が失われ、半導体膜
１の基板３上の位置がずれてしまうことがあり、半導体
膜１と基板３の間の正常な配線が不可能となって、この
場合にも三次元集積回路の形成は困難となる。即ち、こ
こに示した従来例は、半導体膜１の再結晶化に関する限
り、原理的には有効な技術であるが、実際に製造技術と
して応用するためには上記のように解決すべき課題が多
い。
【００１０】また、上記の従来例においてはいずれも基
板３の上に半導体膜１を設けていたので、半導体膜１の
溶融再結晶化によって発生した応力が原因となって、基
板３が歪み、反りが発生して半導体膜１の平坦性が損な
われるという問題があった。さらに、半導体膜１の溶融
再結晶化は基板３ごとに独立して行われるために、半導
体膜１の大きさは基板の大きさに制限され、大面積の半
導体膜１を再結晶化することができないという欠点があ
った。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は以上のように構成されているので、溶融再結晶
化によって半導体膜中に発生する応力を避けることがで
きず、応力によって基板が歪み、反りが発生して半導体
膜の平坦性が失われる、あるいは応力の発生を低減でき
る場合においてもそれによって実際の半導体装置を製造
することは困難である。また、半導体膜の大きさが基板
の大きさに制限され、大面積の半導体膜を再結晶化する
ことができない等の問題点があった。
【００１２】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、半導体膜中の応力の発生を抑
制し、軽減することができるとともに、半導体膜を平坦
性を失うことなく溶融再結晶化し、大面積にわたってこ
れを行うことの可能な実用的な半導体装置の製造方法を
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
置の製造方法は、融点または軟化点が、半導体膜を構成
する半導体材料の融点よりも低い材質からなる母材の上
に、該半導体材料からなる半導体層を形成し、該母材を
第１の加熱手段により溶融状態にし、この溶融状態の母
材の上において半導体層を第２の加熱手段により溶融再
結晶するようにしたものである。また母材の構成物質や
不純物の混入を防止するための分離膜を用いて上記半導
体層を形成したものである。また上記半導体層の形状の
乱れを防止するために押え板を用いて上記半導体膜を形
成したものである。
【００１４】
【作用】この発明における半導体装置の製造方法におい
ては、半導体層が、溶融状態の母材の上で溶融再結晶化
されるため、半導体層の平坦性を保ち、半導体層中の応
力の発生を抑制し、軽減することができるとともに、再
結晶化時の温度の均一性が良く、優れた結晶性の再結晶
化膜を得ることができる。また、大面積の半導体膜の溶
融再結晶化を行うことができる。また母材と半導体膜と
の間に分離膜を用いることにより母材の構成物質や不純
物の混入を防止することができる。また半導体膜上に押
え板を設けることにより、より平坦性を向上することが
できる。
【００１５】
【実施例】図１（ａ）　〜（ｃ）　は、本発明の一実施
例による半導体装置の製造方法を説明するための断面概
略図である。図において、１ａは溶融再結晶半導体膜、
１は半導体層、２は母材、１０は分離膜、１１はキャッ
プ膜である。半導体層１は従来の技術について記したと
同様に、例えば多結晶シリコンや非晶質シリコンからな
り、シランやジクロルシラン等の、シリコンを含む半導
体材料ガスの熱分解，還元，プラズマによる分解等の方
法によって形成される。母材２は融点または軟化点が半
導体層１のそれよりも低い材質からなる。但し、半導体
層１の溶融する温度において、沸騰したりガスを発生し
たりするものであってはならない。例えば半導体層１が
シリコン（融点１４１４℃）からなる場合には、母材２
として、例えばアルミニウム（融点６６０℃，沸点２４
６７℃），アンチモン（融点６３０℃，沸点１６３５℃
），ガリウム（融点３０℃，沸点２４０３℃），金（融
点１０６４℃，沸点２９６６℃），銀（融点９６２℃，
沸点２２１２℃），ゲルマニウム（融点９５８℃，沸点
２７００℃），錫（融点２３２℃，沸点２２７０℃），
銅（融点１０８４℃，沸点２５９５℃），鉛（融点３２
７℃，沸点１７４４℃）等の金属やこれらの合金類，塩
化カルシウム（融点７７２℃，沸点１６００℃以上）、
塩化カリウム（融点７７６℃，沸点１５００℃）等の化
合物，ガラス（軟化点約５００℃〜８００℃）等を用い
ることができる。
【００１６】半導体層１は母材２の上に直接形成しても
よいが、半導体層１と母材２の熱的な分離のために、図
のように分離膜１０を半導体層１と母材２の間に設けて
もよい。母材２の構成物質やこれに含まれる不純物が、
半導体層１中に混入することが好ましくない場合にも、
分離膜１０を設けてこれを防止することができる。また
、分離膜１０は半導体層１を溶融した際の形状の変形を
抑える働きも持っている。分離膜１０には、例えばシリ
コン酸化膜等を用いることができる。キャップ膜１１に
も分離膜１０と同様に、シリコン酸化膜を用いることが
できる。キャップ膜１１は半導体層１表面の雰囲気から
の保護と、半導体層１の形状の機械的保持の役割を持つ
。
【００１７】次に動作について説明する。先ず、図１ｂ
に示すように例えば一般的な抵抗加熱ヒータや高周波誘
導加熱等の第１の加熱手段６により、母材２を融点また
は軟化点以上に加熱し、半導体層１の形成されている領
域全面にわたって溶融状態とする。第１の加熱手段６に
よる加熱を母材２の半導体層１と反対側から行う場合は
、母材２全体が溶融または軟化する温度にまで加熱され
、母材２全体が流動性を帯びた状態となるので、母材２
が流れて半導体層１の形状を崩さないように、流出を防
止する容器その他の手段（図示せず）が必要である。 第１の加熱手段６による加熱を半導体層１の側から行う
場合には、母材２の融解または軟化する部分は、母材２
の半導体層１に近い部分のみとすることが可能である。 いずれの場合においても半導体層１直下の母材２は、半
導体層１の形成されている領域全面が溶融状態となるよ
うに加熱を行う。続いて、図１ｂに示すように例えばカ
ーボンヒータや赤外線ランプ等の第２の加熱手段７によ
り、半導体層１を加熱して溶融再結晶化を行う。
【００１８】この時母材２の少なくとも半導体層１また
は分離膜１０に近い領域の部分は、融解あるいは軟化し
て、液状または粘体状となって流動性を帯びているので
、図３の従来例について記したと同様の原理でもって、
半導体層１が例えばシリコンからなる場合のように、固
化の際に体積が変化する材質の場合においても、半導体
層１は妨げられることもなくその体積を変化させること
ができ、これによる応力は解放され、半導体層１中に残
らない。この時母材２は、第２の加熱手段７によって加
熱されている半導体層１の溶融部分近傍のみではなく、
半導体層１の形成されている領域全面にわたって溶融し
ているので、従来例に見られたように半導体層１の下地
が溶融固化することによる応力の発生はない。分離膜１
０を用いる場合においても、分離膜１０の機械的強度を
半導体層１に応力を発生しない程度のものにすれば、分
離膜１０の挿入が，流動性の母材２の応力緩和作用を損
なわないようにすることが可能である。そのためには、
半導体層１の厚さに対して、分離膜１０の厚さを十分に
薄くするか、あるいは、例えば半導体層１がシリコンか
らなり、分離膜１０がシリコン酸化膜からなる場合など
には、シリコンが溶融する温度においては、シリコン酸
化膜は、母材２のように流動性を持つまでには至らない
が、可塑性を示すので、シリコンの固化時の体積膨張を
吸収する程度には変形が可能であり、応力緩和作用を損
じることはない。
【００１９】また、半導体層１の下の母材２が流動性を
帯びた状態であるため、半導体層１は母材２の自由液面
の上に載っているので常に平坦に保たれており、半導体
層１の溶融再結晶化によって発生した応力が原因となっ
て、基板が歪み、反りが発生して半導体層１の平坦性が
損なわれるという、従来例において見られた問題点がな
い。半導体層１を溶融するために第２の加熱手段７によ
って半導体層１を加熱した時、これによってその下部の
母材２も一部加熱されるので、溶融した母材２内に対流
８が生じる。この対流８は半導体層１の加熱部分あるい
はその下の分離膜１０を引っ張る向きに生じるため、こ
れによる張力によって半導体層１の平坦性が向上すると
ともに、この対流８によって母材２の半導体層１または
分離膜１０との界面の温度の均一性が向上し、温度ムラ
が原因となって再結晶化時に発生する結晶欠陥が減少し
、再結晶化された溶融再結晶半導体膜１ａの結晶性が向
上する利点がある。上記のような溶融再結晶後の半導体
装置を図１ｃに示す。
【００２０】このように上記第１の実施例では、半導体
層１を構成する半導体材料よりも融点または軟化点の低
い材質からなる母材２の上で、この半導体層１が溶融再
結晶化されるため、半導体層中の応力の発生が抑制、軽
減されるとともに、基板の歪み，反り等により再結晶化
された半導体層１の平坦性が失われることなく、再結晶
化時の温度の均一性が良く、優れた結晶性の再結晶化膜
１ａを得ることができる。また、大面積の半導体層一の
溶融再結晶化を行うことができる。
【００２１】次にこの発明の他の実施例について説明す
る。図２は本発明の他の実施例による半導体装置の製造
方法の断面概略図である。図において、１２は押え板で
ある。
【００２２】次に動作について説明する。半導体層１の
再結晶時に流動性を帯びた母材２の自由液面が、機械的
に振動などの外部擾乱によって揺らぎや波立ちを生じ、
半導体層１の形状に乱れを与える場合、これを抑制する
ために例えば第３図に示すように、半導体層１を押え板
１２で押さえて形状の乱れを抑制するようにしてもよい
。例えば、押え板１２を石英やサファイア、透光性アル
ミナ等の透明の材料で構成し、半導体層１の加熱に赤外
線ランプ等の光学的な手段による加熱を用いれば、半導
体層１を押え板１２で覆っても、有効に半導体層１を加
熱することができる。また、押え板１２の表面形状に凹
凸を設け、半導体層１の溶融時に押え板１２で半導体層
１を成形するようにしてもよい。溶融再結晶化により半
導体層１が押え板１２と癒着してしまう場合には、図に
示しているようにキャップ膜１１の上から押え板１２で
押さえるか、癒着を防止するための剥離剤を押え板１２
との界面に層状に設けるようにすればよい。剥離剤とし
ては窒化シリコンや炭化シリコン等の粉末を用いること
ができる。
【００２３】このように上記の他の実施例では、半導体
層１の再結晶時に流動性を帯びた母材２の自由液面が、
機械的に振動などの外部擾乱によって揺らぎや波立ちを
生じ、半導体層１の形状に乱れを与える場合において、
半導体層１を押え板１２で押さえて形状の乱れを抑制す
ることができる。
【００２４】また、上記２つの実施例による半導体装置
の製造方法においては、既に記したように半導体層１は
母材２の上に設けられており、従来例のように基板を用
いていないので、半導体層１の大きさは基板の大きさに
制限されることがなく、母材２の広がりに従って大面積
の半導体層１の再結晶化が可能となる。
【００２５】なお上記各実施例においては、半導体層１
の材質として主にシリコン、分離膜１０、キャップ膜１
１として主にシリコン酸化膜を用いた場合について記し
たが、各部の材質はこれに限らず、同様の性状の材質で
あれば上記実施例と同様の効果を奏する。
【００２６】また、半導体層１を溶融再結晶化するため
の加熱手段も、半導体層１を溶融するに足る熱エネルギ
ーを供給し得るものであれば何でも良く、これに限るも
のではない。
【００２７】また溶融再結晶化の方法においても、部分
的に溶融して溶融部を移動させる方法について記述した
が、例えば、半導体層１全面を同時に溶融させる方法等
、他の方法であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置の製造方法によれば、半導体膜を構成する半導体材料
よりも融点または軟化点の低い材質からなる母材の上で
、この半導体層が溶融再結晶化されるため、半導体層中
の応力の発生が抑制、軽減されるとともに、基板の歪み
，反り等により再結晶化された半導体層の平坦性が失わ
れることなく、再結晶化時の温度の均一性が良く、優れ
た結晶性の再結晶化膜を得ることができる。また、大面
積の半導体層の溶融再結晶化を行うことができる効果が
ある。また母材と半導体層との間に分離膜を用いること
により母材の構成物質や不純物が半導体層に混入するこ
とを防止でき、半導体層上に押え板を用いることにより
、より平坦性を向上することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造方法を示す断面概略図である。
【図２】この発明の他の実施例による半導体装置の製造
方法を示す断面概略図である。
【図３】従来例による半導体装置の製造方法を示す断面
概略図である。
【図４】従来例による半導体装置の製造方法を示す断面
概略図である。
【符号の説明】
１　　　　　　半導体層 １ａ　　　　溶融再結晶半導体膜 ２　　　　　　母材 ３　　　　　　支持体 １０　　　　分離膜 １１　　　　キャップ膜 １２　　　　押え板 １３　　　　第１の加熱手段 １４　　　　第２の加熱手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　半導体材料を溶融再結晶化することに
    より半導体膜を形成する半導体装置の製造方法において
    、融点または軟化点が、上記半導体膜を構成する半導体
    材料の融点よりも低い材質からなる母材上に、上記半導
    体材料からなる多結晶または非晶質の半導体層を形成す
    る工程と、上記母材を第１の加熱手段により溶融状態に
    加熱する工程と、上記母材の溶融状態において、上記半
    導体層を第２の加熱手段により溶融再結晶化する工程と
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】　　上記半導体層は、上記母材上に、上記
    母材の構成物質およびこれに含まれる不純物の混入を防
    止するための分離膜を介して形成することを特徴とする
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】　　上記半導体層の上に該半導体層の形状
    の乱れを抑制するための押え板を設けて該半導体層を溶
    融再結晶化することを特徴とする請求項１または２記載
    の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532570A (ja) * 2007-06-26 2010-10-07 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 薄膜カプセル内の半導体ウェハの再結晶化およびその関連工程
JP2016119461A (ja) * 2014-12-23 2016-06-30 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ シリコン・フォトニクスの集積方法及び構造体

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2704694B1 (fr) * 1993-03-16 1998-05-22 Mitsubishi Electric Corp Procédé et dispositif de production d'un substrat semi-conducteur et procédé de production d'un dispositf semi-conducteur.
JP3841866B2 (ja) * 1996-03-04 2006-11-08 三菱電機株式会社 再結晶化材料の製法、その製造装置および加熱方法
DE102012012088A1 (de) * 2012-06-18 2013-12-19 Jean-Paul Theis Verfahren zum Herstellen von Halbleiterdünnschichten auf Fremdsubstraten
US9171971B2 (en) 2013-10-31 2015-10-27 Globalfoundries U.S. 2 Llc Encapsulated sensors
US9691812B2 (en) 2015-04-29 2017-06-27 Globalfoundries Inc. Photodetector and methods of manufacture

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4321099A (en) * 1979-11-13 1982-03-23 Nasa Method of fabricating Schottky barrier solar cell
JPS58176929A (ja) * 1982-04-09 1983-10-17 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS59119829A (ja) * 1982-12-27 1984-07-11 Hitachi Ltd 半導体基板のＳｉ層の帯域溶融法
EP0235819B1 (en) * 1986-03-07 1992-06-10 Iizuka, Kozo Process for producing single crystal semiconductor layer
JPS6388819A (ja) * 1986-10-01 1988-04-19 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
JPH0283915A (ja) * 1988-09-20 1990-03-26 Ricoh Co Ltd 半導体単結晶薄膜の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532570A (ja) * 2007-06-26 2010-10-07 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 薄膜カプセル内の半導体ウェハの再結晶化およびその関連工程
US8633483B2 (en) 2007-06-26 2014-01-21 Massachusetts Institute Of Technology Recrystallization of semiconductor wafers in a thin film capsule and related processes
US9932689B2 (en) 2007-06-26 2018-04-03 Massachusetts Institute Of Technology Semiconductor wafers recrystallized in a partially surrounding thin film capsule
JP2016119461A (ja) * 2014-12-23 2016-06-30 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ シリコン・フォトニクスの集積方法及び構造体
US10546962B2 (en) 2014-12-23 2020-01-28 International Business Machines Corporation Silicon photonics integration method and structure
US11164980B2 (en) 2014-12-23 2021-11-02 International Business Machines Corporation Silicon photonics integration method and structure

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