JPH06333822A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH06333822A JPH06333822A JP5126248A JP12624893A JPH06333822A JP H06333822 A JPH06333822 A JP H06333822A JP 5126248 A JP5126248 A JP 5126248A JP 12624893 A JP12624893 A JP 12624893A JP H06333822 A JPH06333822 A JP H06333822A
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- JP
- Japan
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- film
- substrate
- amorphous silicon
- insulating film
- silicon film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 SPE層と単結晶半導体基板との間の絶縁効
果を高めること及びSPE時の結晶欠陥を改善するこ
と。 【構成】 単結晶Si基板の表面を一部を除いて絶縁膜
で覆い、この絶縁膜及び露出した単結晶Si基板の上に
a−Si膜を形成し、a−Si膜をSPEにより単結晶
化するものであって、絶縁膜を2層構造とし、上層の絶
縁膜としてSPE成長時の温度で軟化するBPSG膜を
用いたものである。即ち、上層の絶縁膜としてBPSG
膜を用いることにより、a−Si膜との結合力が弱まっ
て、単結晶化に影響を与えることが軽減される。しか
も、少なくとも最下層のSi酸化膜は、良好な絶縁効果
を有しているので、SOI構造としての機能を損なうこ
ともない。
果を高めること及びSPE時の結晶欠陥を改善するこ
と。 【構成】 単結晶Si基板の表面を一部を除いて絶縁膜
で覆い、この絶縁膜及び露出した単結晶Si基板の上に
a−Si膜を形成し、a−Si膜をSPEにより単結晶
化するものであって、絶縁膜を2層構造とし、上層の絶
縁膜としてSPE成長時の温度で軟化するBPSG膜を
用いたものである。即ち、上層の絶縁膜としてBPSG
膜を用いることにより、a−Si膜との結合力が弱まっ
て、単結晶化に影響を与えることが軽減される。しか
も、少なくとも最下層のSi酸化膜は、良好な絶縁効果
を有しているので、SOI構造としての機能を損なうこ
ともない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所謂SOI(Sili
con On Insulator)と称される半導体
装置及びその製造方法に関する。
con On Insulator)と称される半導体
装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SOI技術は、素子分離が容易で、高集
積化、信号伝達速度の高速化に優れていることから従来
より研究が行われ、種々提案されている。SOI技術に
おいては、固相エピタキシャル成長法(Solid P
haseEpitaxy、以下SPE法という)を用い
たものが一般的である。
積化、信号伝達速度の高速化に優れていることから従来
より研究が行われ、種々提案されている。SOI技術に
おいては、固相エピタキシャル成長法(Solid P
haseEpitaxy、以下SPE法という)を用い
たものが一般的である。
【0003】即ち、図3において、単結晶シリコン(S
i)基板1上にシリコン酸化膜(SiO2 )からなる絶
縁膜2をCVD法、熱酸化法等によって形成し(a)、
この絶縁膜2にリソグラフィ技術を用いて開口部2aを
形成し(b)、この開口部2aを介して露出した基板1
及び前記絶縁膜2上に非晶質のシリコン膜3(a−S
i)を堆積させ(c)、600℃程度でアニ−ル処理す
る。
i)基板1上にシリコン酸化膜(SiO2 )からなる絶
縁膜2をCVD法、熱酸化法等によって形成し(a)、
この絶縁膜2にリソグラフィ技術を用いて開口部2aを
形成し(b)、この開口部2aを介して露出した基板1
及び前記絶縁膜2上に非晶質のシリコン膜3(a−S
i)を堆積させ(c)、600℃程度でアニ−ル処理す
る。
【0004】すると、前記露出させた基板1を種結晶と
して、まず縦方向に固相成長(Vertical−SP
E)し、続いて横方向に固相成長(Lateral−S
PE)し、a−Si膜3が単結晶化する(以下、この単
結晶化したSi膜を単結晶Si薄膜4と称す)(d)。
しかしながら、斯かる従来例にあっては、a−Si膜3
が単結晶化する過程において、成長膜中に高密度(10
8〜1010個/cm2)の転位等の結晶欠陥が発生する問題
がある。
して、まず縦方向に固相成長(Vertical−SP
E)し、続いて横方向に固相成長(Lateral−S
PE)し、a−Si膜3が単結晶化する(以下、この単
結晶化したSi膜を単結晶Si薄膜4と称す)(d)。
しかしながら、斯かる従来例にあっては、a−Si膜3
が単結晶化する過程において、成長膜中に高密度(10
8〜1010個/cm2)の転位等の結晶欠陥が発生する問題
がある。
【0005】これは、a−Si膜3が単結晶化する際、
結晶構造が変化するためにその密度が変化する(体積が
収縮する)ので、a−Si膜3と絶縁膜2との境界付近
に歪みが生じるためと考えられる。SPE時に結晶欠陥
が発生すると、a−Si膜の横方向の成長距離(L−S
PE距離)にも影響を与え(実験では約5μmが限
度)、デバイスとしての有効面積を増大させることを妨
げることになる。
結晶構造が変化するためにその密度が変化する(体積が
収縮する)ので、a−Si膜3と絶縁膜2との境界付近
に歪みが生じるためと考えられる。SPE時に結晶欠陥
が発生すると、a−Si膜の横方向の成長距離(L−S
PE距離)にも影響を与え(実験では約5μmが限
度)、デバイスとしての有効面積を増大させることを妨
げることになる。
【0006】そこで、a−Si膜と絶縁膜との境界付近
の結合力を緩和するために、前記絶縁膜2として、ポリ
イミド酸ワニスを使用することが特開平1−12004
7号公報(H01L27/00)に示されている。前記
ポリイミド酸ワニスは、SPE成長時の温度で粘性流動
化し、a−Si膜との界面の結合力が弱まって、a−S
i膜の単結晶化に与える影響が小さくなり、結果、結晶
欠陥を低減するものである。
の結合力を緩和するために、前記絶縁膜2として、ポリ
イミド酸ワニスを使用することが特開平1−12004
7号公報(H01L27/00)に示されている。前記
ポリイミド酸ワニスは、SPE成長時の温度で粘性流動
化し、a−Si膜との界面の結合力が弱まって、a−S
i膜の単結晶化に与える影響が小さくなり、結果、結晶
欠陥を低減するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例のように、SP
E時の温度で軟化する物質を用いた場合、絶縁効果が劣
ることがよくあり、SOI構造としての下層デバイスと
上層デバイス間の絶縁不良が生じる問題がある。本発明
は、半導体装置の改良に関し、斯かる問題点を解消する
ものである。
E時の温度で軟化する物質を用いた場合、絶縁効果が劣
ることがよくあり、SOI構造としての下層デバイスと
上層デバイス間の絶縁不良が生じる問題がある。本発明
は、半導体装置の改良に関し、斯かる問題点を解消する
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶半導体
基板の表面を一部を除いて絶縁膜で覆い、この絶縁膜及
び露出した単結晶半導体基板の上に非晶質半導体膜を形
成し、前記非晶質半導体膜を固相エピタキシャル成長法
により単結晶化する半導体装置であって、前記絶縁膜を
少なくとも2層構造とし、最上層の絶縁膜として前記固
相エピタキシャル成長時の温度で軟化する材料を用いた
ものである。
基板の表面を一部を除いて絶縁膜で覆い、この絶縁膜及
び露出した単結晶半導体基板の上に非晶質半導体膜を形
成し、前記非晶質半導体膜を固相エピタキシャル成長法
により単結晶化する半導体装置であって、前記絶縁膜を
少なくとも2層構造とし、最上層の絶縁膜として前記固
相エピタキシャル成長時の温度で軟化する材料を用いた
ものである。
【0009】固相エピタキシャル成長時のような高温ア
ニールで流動軟化する材料としてはシリケートガラス材
にリン(P)やボロン(B)等の不純物が混入されてい
るもの、例えば、BPSG膜が代表的であるが、これに
限定するものではない。また、絶縁膜は、2層構造に限
らず、要は、非晶質半導体膜と接する層、即ち、最上層
の絶縁膜が流動軟化性を有するものであればよい。
ニールで流動軟化する材料としてはシリケートガラス材
にリン(P)やボロン(B)等の不純物が混入されてい
るもの、例えば、BPSG膜が代表的であるが、これに
限定するものではない。また、絶縁膜は、2層構造に限
らず、要は、非晶質半導体膜と接する層、即ち、最上層
の絶縁膜が流動軟化性を有するものであればよい。
【0010】
【作用】即ち、最上層の絶縁膜として前記固相エピタキ
シャル成長時の温度で軟化する材料を用いることによ
り、a−Si膜との結合力が弱まって、単結晶化に影響
を与えることが軽減される。しかも、少なくとも最下層
の絶縁膜は、良好な絶縁効果を有しているので、SOI
構造としての機能を損なうこともない。
シャル成長時の温度で軟化する材料を用いることによ
り、a−Si膜との結合力が弱まって、単結晶化に影響
を与えることが軽減される。しかも、少なくとも最下層
の絶縁膜は、良好な絶縁効果を有しているので、SOI
構造としての機能を損なうこともない。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を各図面に基づいて説明す
る。但し、従来例と同様の構成には同符号を用い説明を
省略する。図2は本実施例においてa−Si膜3を堆積
するために使用するロ−ドロック方式の超高真空CVD
装置の概略図である。図において、5は常時超高真空状
態(約5×10-8Torr)に保持された成長室、6は
準備室、7は前記成長室5と準備室6との間を開閉する
ゲ−トバルブ、8は前記成長室5内に配設されたサセプ
タホルダ、9は前記準備室6内に配設されたトランスフ
ァロッドであり、同じくサセプタ10を有している。前
記トランスファロッド9は前記ゲ−トバルブ7が開放さ
れた状態で試料(基板)を前記成長室5内のサセプタホ
ルダ8上に移送し、また、前記サセプタホルダ8から試
料を取り出して準備室6側に取り出せるように構成され
ている。
る。但し、従来例と同様の構成には同符号を用い説明を
省略する。図2は本実施例においてa−Si膜3を堆積
するために使用するロ−ドロック方式の超高真空CVD
装置の概略図である。図において、5は常時超高真空状
態(約5×10-8Torr)に保持された成長室、6は
準備室、7は前記成長室5と準備室6との間を開閉する
ゲ−トバルブ、8は前記成長室5内に配設されたサセプ
タホルダ、9は前記準備室6内に配設されたトランスフ
ァロッドであり、同じくサセプタ10を有している。前
記トランスファロッド9は前記ゲ−トバルブ7が開放さ
れた状態で試料(基板)を前記成長室5内のサセプタホ
ルダ8上に移送し、また、前記サセプタホルダ8から試
料を取り出して準備室6側に取り出せるように構成され
ている。
【0012】11は前記サセプタホルダ8の外周囲に対
向配置された赤外線ランプ、12はこの赤外線ランプ1
1や前記サセプタホルダ8の印加電圧等の制御を行うコ
ントロ−ラ、13は前記成長室5に対するガス供給経
路、14は前記準備室6に対するガス(N2 )供給経
路、15は前記成長室からのガス排出経路であり、タ−
ボ分子ポンプ16及びロ−タリポンプ17を有してい
る。18は前記準備室6からのガス排出経路であり、タ
−ボ分子ポンプ19及びロ−タリポンプ20を有してい
る。
向配置された赤外線ランプ、12はこの赤外線ランプ1
1や前記サセプタホルダ8の印加電圧等の制御を行うコ
ントロ−ラ、13は前記成長室5に対するガス供給経
路、14は前記準備室6に対するガス(N2 )供給経
路、15は前記成長室からのガス排出経路であり、タ−
ボ分子ポンプ16及びロ−タリポンプ17を有してい
る。18は前記準備室6からのガス排出経路であり、タ
−ボ分子ポンプ19及びロ−タリポンプ20を有してい
る。
【0013】図1は本発明の実施例による半導体装置の
製造プロセスを示す断面図である。まず、(100)の
面方位をもつ単結晶シリコン基板1(p型、非抵抗23
〜30Ω)上に減圧CVD法(または熱酸化法)により
シリコン酸化膜(SiO2膜)2を500Å堆積し、更
に、TEOS−O3系常圧CVD法によりBPSG膜2
1を0.1μm堆積させる。このBPSG膜21の堆積
においては、堆積温度を400℃、また、リン(P)の
ソースにはTMP(Tri-Methyl Phosphate)を用い、ボ
ロン(B)のソースにはTMB(Tri-Methyl Borate)
を用い、BPSG膜21中のB2O3およびP2O5の濃度
は夫々18mol%および3.8mol%とした(図1A)。
製造プロセスを示す断面図である。まず、(100)の
面方位をもつ単結晶シリコン基板1(p型、非抵抗23
〜30Ω)上に減圧CVD法(または熱酸化法)により
シリコン酸化膜(SiO2膜)2を500Å堆積し、更
に、TEOS−O3系常圧CVD法によりBPSG膜2
1を0.1μm堆積させる。このBPSG膜21の堆積
においては、堆積温度を400℃、また、リン(P)の
ソースにはTMP(Tri-Methyl Phosphate)を用い、ボ
ロン(B)のソースにはTMB(Tri-Methyl Borate)
を用い、BPSG膜21中のB2O3およびP2O5の濃度
は夫々18mol%および3.8mol%とした(図1A)。
【0014】更にこのシリコン酸化膜2及びBPSG膜
21をリソグラフィ技術により選択的にエッチングし
て、シリコン基板1の[010]方向にライン状の開口
部23を形成し、この開口部23を介して基板1を一部
露出させる(図1B)。次に、NH4OH:H2O2:H2
O=1:1:5及びHCl:H2O2:H2O=1:1:
5を用いた化学的洗浄法によって前記基板1を洗浄し、
更にUV−O3照射により基板表面のカ−ボン系の汚染
物を除去した後、前記CVD装置の準備室6内のサセプ
タ10上にセットする。前記準備室6内を前記タ−ボ分
子ポンプ19及びロ−タリポンプ20により10-7To
rr台にまで真空排気した後、前記ゲ−トバルブ7を開
放し、トランスファ−ロッド9によって前記成長室5内
に搬送し、サセプタホルダ8にセットする。この間、前
記成長室5は前記タ−ボ分子ポンプ16及びロ−タリポ
ンプ17によって常時排気されている。
21をリソグラフィ技術により選択的にエッチングし
て、シリコン基板1の[010]方向にライン状の開口
部23を形成し、この開口部23を介して基板1を一部
露出させる(図1B)。次に、NH4OH:H2O2:H2
O=1:1:5及びHCl:H2O2:H2O=1:1:
5を用いた化学的洗浄法によって前記基板1を洗浄し、
更にUV−O3照射により基板表面のカ−ボン系の汚染
物を除去した後、前記CVD装置の準備室6内のサセプ
タ10上にセットする。前記準備室6内を前記タ−ボ分
子ポンプ19及びロ−タリポンプ20により10-7To
rr台にまで真空排気した後、前記ゲ−トバルブ7を開
放し、トランスファ−ロッド9によって前記成長室5内
に搬送し、サセプタホルダ8にセットする。この間、前
記成長室5は前記タ−ボ分子ポンプ16及びロ−タリポ
ンプ17によって常時排気されている。
【0015】そして、前記赤外線ランプ11をコントロ
−ラ12で制御して、基板温度を500℃まで上げ、ジ
シラン(Si2H6)ガスを100ccmで約10分間導
入すると、500Å/minの速度でa−Si膜3が前
記シリコン酸化膜2、BPSG膜21および露出した基
板1上に1.5μm堆積する。その後、アルゴン(A
r)ガスを100ccmで5分間導入して、残留してい
るSi2H6ガスのパージを行い、基板温度を150℃に
まで下げた後、セット時と逆の手順で基板1を準備室6
から取り出す(図1C)。
−ラ12で制御して、基板温度を500℃まで上げ、ジ
シラン(Si2H6)ガスを100ccmで約10分間導
入すると、500Å/minの速度でa−Si膜3が前
記シリコン酸化膜2、BPSG膜21および露出した基
板1上に1.5μm堆積する。その後、アルゴン(A
r)ガスを100ccmで5分間導入して、残留してい
るSi2H6ガスのパージを行い、基板温度を150℃に
まで下げた後、セット時と逆の手順で基板1を準備室6
から取り出す(図1C)。
【0016】最後に、基板1を電気炉内に入れ、N2 雰
囲気中、常圧、590℃でアニ−ル処理を行って、V−
SPE、L−SPEを起こさせ、a−Si膜3を単結晶
シリコン薄膜4として、単結晶化する(図1D)。この
とき、前記BPSG膜21が流動軟化し、a−Si膜3
との結合力が弱まるので、a−Si膜3の単結晶化が円
滑に行われる。
囲気中、常圧、590℃でアニ−ル処理を行って、V−
SPE、L−SPEを起こさせ、a−Si膜3を単結晶
シリコン薄膜4として、単結晶化する(図1D)。この
とき、前記BPSG膜21が流動軟化し、a−Si膜3
との結合力が弱まるので、a−Si膜3の単結晶化が円
滑に行われる。
【0017】
【発明の効果】本発明の半導体装置にあっては、最上層
の絶縁膜としてSPE時の温度で軟化する材料を用いる
ことにより、a−Si膜との結合力が弱まって、単結晶
化に影響を与えることが軽減されるので、単結晶化の際
に、転位等の結晶不良の発生を防止し、デバイスとして
優れた機能を発揮させることができると共に、単結晶化
の成長距離を伸し、装置の有効面積を増大させることが
できる。
の絶縁膜としてSPE時の温度で軟化する材料を用いる
ことにより、a−Si膜との結合力が弱まって、単結晶
化に影響を与えることが軽減されるので、単結晶化の際
に、転位等の結晶不良の発生を防止し、デバイスとして
優れた機能を発揮させることができると共に、単結晶化
の成長距離を伸し、装置の有効面積を増大させることが
できる。
【0018】しかも、少なくとも最下層の絶縁膜は、良
好な絶縁効果を有しているので、SOI構造としての機
能を損なうこともない。
好な絶縁効果を有しているので、SOI構造としての機
能を損なうこともない。
【図1】本発明の実施例における半導体装置の製造プロ
セスを示す断面図である。
セスを示す断面図である。
【図2】本発明の実施例におけるCVD装置の概略図で
ある。
ある。
【図3】従来例における半導体装置の製造プロセスを示
す断面図である。
す断面図である。
1 単結晶Si基板 2 シリコン酸化膜(絶縁膜) 3 a−Si膜(非晶質半導体膜) 4 単結晶Si薄膜(単結晶半導体薄膜) 21 BPSG膜(SPE時に軟化する絶縁膜)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるSOI(Si
licon On Insulator)と称される半
導体装置に関する。
licon On Insulator)と称される半
導体装置に関する。
Claims (1)
- 【請求項1】 単結晶半導体基板の表面を一部を除いて
絶縁膜で覆い、この絶縁膜及び露出した単結晶半導体基
板の上に非晶質半導体膜を形成し、前記非晶質半導体膜
を固相エピタキシャル成長法により単結晶化するもので
あって、前記絶縁膜を少なくとも2層構造とし、最上層
の絶縁膜として前記固相エピタキシャル成長時の温度で
軟化する材料を用いたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12624893A JP3213437B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12624893A JP3213437B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06333822A true JPH06333822A (ja) | 1994-12-02 |
JP3213437B2 JP3213437B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=14930475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12624893A Expired - Fee Related JP3213437B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3213437B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5681760A (en) * | 1995-01-03 | 1997-10-28 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method for manufacturing thin film transistor |
US6130120A (en) * | 1995-01-03 | 2000-10-10 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method and structure for crystallizing a film |
KR100372640B1 (ko) * | 2000-06-28 | 2003-02-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 선택적 에피택셜 성장을 이용한 콘택 플러그 형성방법 |
US7651930B2 (en) | 2007-06-26 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor storage device |
US7842564B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device manufacturing method and semiconductor memory device |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP12624893A patent/JP3213437B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5681760A (en) * | 1995-01-03 | 1997-10-28 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method for manufacturing thin film transistor |
US6130120A (en) * | 1995-01-03 | 2000-10-10 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method and structure for crystallizing a film |
US6610998B1 (en) | 1995-01-03 | 2003-08-26 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method and structure for crystallizing a film |
KR100372640B1 (ko) * | 2000-06-28 | 2003-02-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 선택적 에피택셜 성장을 이용한 콘택 플러그 형성방법 |
US7651930B2 (en) | 2007-06-26 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor storage device |
US7842564B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device manufacturing method and semiconductor memory device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3213437B2 (ja) | 2001-10-02 |
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