JPH10256362A - Semiconductor substrate, and manufacture of semiconductor substrate and thin film semiconductor - Google Patents

Semiconductor substrate, and manufacture of semiconductor substrate and thin film semiconductor

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JPH10256362A
JPH10256362A JP6313597A JP6313597A JPH10256362A JP H10256362 A JPH10256362 A JP H10256362A JP 6313597 A JP6313597 A JP 6313597A JP 6313597 A JP6313597 A JP 6313597A JP H10256362 A JPH10256362 A JP H10256362A
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semiconductor
semiconductor substrate
single crystal
film
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optimum-strength structure according to the use and mode by forming a single crystal semiconductor layer and porous layer on a semiconductor substrate through a hollow layer having dispersed columnar pieces. SOLUTION: A multi-step anodic forming is applied to a single crystal Si semiconductor substrate 11 to form a porous layer 12 composed of a low- porosity porous surface layer 12S and higher medium-porosity layer 12M than the layer 12S on the substrate surface and heat-treated to make smooth the surface of the layer 12S and form a hollow layer 13 at the interface of the porous layer and substrate 11, extending along the layer 12 with a single crystal semiconductor layer 14 formed on the hollow layer 13, which has a plurality of dispersed and planted, hence the hollow layer 13 cracks for holding the separability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基体と、半
導体基体および薄膜半導体の製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor substrate and a method for manufacturing a semiconductor substrate and a thin film semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種単体半導体装置、例えばトランジス
タ、発光素子、太陽電池等の半導体素子、あるいは複数
の半導体素子が共通の基板に形成されてなる半導体集積
回路等の半導体装置を構成する場合において、例えばフ
レキシブル構成とするとか、あるいはいわゆるSOI(S
emiconductor on Insulator)構成とする場合等において
薄膜半導体の作製がなされる。
2. Description of the Related Art When a semiconductor device such as a semiconductor device such as a transistor, a light emitting device, or a solar cell, or a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit in which a plurality of semiconductor devices are formed on a common substrate is used, For example, a flexible configuration or a so-called SOI (S
For example, in the case of a semiconductor on insulator (insulator) configuration, a thin film semiconductor is manufactured.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、例えば特
願平9−53354号出願等において、先に半導体基体
に対して、その表面に陽極化成によって分離層を有する
多孔質層の形成を行い、これの上に半導体膜の成膜を行
い、この半導体膜を、多孔質層の分離層において分離し
て半導体膜による薄膜半導体を得る方法の提案をなし
た。この方法による場合、必要充分に薄い例えば単結晶
薄膜半導体を容易に得ることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The applicant of the present invention, for example, in Japanese Patent Application No. 9-53354, firstly formed a porous layer having a separation layer on the surface of a semiconductor substrate by anodization. Then, a method of obtaining a thin film semiconductor using a semiconductor film by separating a semiconductor film on a separation layer of a porous layer was performed. According to this method, it is possible to easily obtain, for example, a single crystal thin film semiconductor that is sufficiently thin as required.

【0004】本発明は、例えばこのような薄膜半導体等
を得る場合に適用して好適な半導体基体と、この半導体
基体、薄膜半導体を、より確実に得ることができるよう
にした半導体基体と、半導体基体および薄膜半導体の製
造方法を提供するものである。
The present invention relates to a semiconductor substrate suitable for, for example, obtaining such a thin film semiconductor or the like, a semiconductor substrate capable of obtaining the semiconductor substrate and the thin film semiconductor more reliably, and a semiconductor substrate. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate and a thin film semiconductor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基体上
に、複数の柱状体が分散して存在する空洞層を介して単
結晶半導体層が形成され、この単結晶半導体層上に多孔
質層が形成され、この多孔質層上に材料膜の成膜がなさ
れた半導体基体を構成する。
According to the present invention, a single-crystal semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate via a cavity layer in which a plurality of columnar bodies are dispersed, and a porous layer is formed on the single-crystal semiconductor layer. A layer is formed, and a semiconductor substrate in which a material film is formed on the porous layer is formed.

【0006】本発明による半導体基体の製造方法は、半
導体基体表面に、多段階陽極化成とアニールとによっ
て、複数の柱状体が分散して存在する空洞層と、この空
洞層上の単結晶半導体層と、この単結晶半導体層上の多
孔質層とを形成する工程とを取って半導体基体を得る。
A method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising the steps of: providing a plurality of columnar bodies dispersedly present on a surface of a semiconductor substrate by multi-step anodization and annealing; And a step of forming a porous layer on the single crystal semiconductor layer to obtain a semiconductor substrate.

【0007】また、本発明による薄膜半導体の製造方法
は、半導体基体表面に、多段階陽極化成とアニールとに
よって、複数の柱状体が分散して存在する空洞層と、こ
の空洞層上の単結晶半導体層と、この単結晶半導体層上
の多孔質層とを形成する工程と、多孔質層上に、半導体
膜を成膜する工程と、その後、空洞層において、半導体
基体からの半導体膜の分離を行う分離工程とを経て薄膜
半導体を得る。
Further, according to the method of manufacturing a thin film semiconductor according to the present invention, a cavity layer in which a plurality of columnar bodies are dispersed and present on a surface of a semiconductor substrate by multi-step anodization and annealing, and a single crystal on the cavity layer Forming a semiconductor layer and a porous layer on the single crystal semiconductor layer, forming a semiconductor film on the porous layer, and then separating the semiconductor film from the semiconductor substrate in the cavity layer And a separation step of performing the above.

【0008】また、本発明による薄膜半導体の製造方法
は、半導体基体表面に、多段階陽極化成とアニールとに
よって、複数の柱状体が分散して存在する空洞層と、こ
の空洞層上の単結晶半導体層と、この単結晶半導体層上
の多孔質層とを形成する工程と、多孔質層を除去する工
程と、多孔質層の除去によって露呈した単結晶半導体層
上に、半導体膜を成膜する工程と、この半導体膜が成膜
された単結晶半導体層を、空洞層における分離によって
半導体基体から分離する工程とを経て薄膜半導体を得
る。
Further, according to the method of manufacturing a thin film semiconductor according to the present invention, there is provided a cavity layer in which a plurality of columnar bodies are dispersed on a surface of a semiconductor substrate by multi-step anodization and annealing, and a single crystal on the cavity layer. Forming a semiconductor layer and a porous layer on the single crystal semiconductor layer, removing the porous layer, and forming a semiconductor film on the single crystal semiconductor layer exposed by removing the porous layer. And a step of separating the single crystal semiconductor layer on which the semiconductor film is formed from the semiconductor substrate by separation in the cavity layer to obtain a thin film semiconductor.

【0009】上述したように、本発明による半導体基体
は、半導体基体上に、空洞層を介して単結晶半導体層が
形成された構成、あるいは、この単結晶半導体層上に多
孔質層が形成された構成とするものであり、空洞層は、
複数の柱状体が分散して存在する構成とされていて半導
体基体に対して、単結晶半導体層が空洞層に存在する柱
状体によって適度に連結された状態とすることができる
ことから、単結晶半導体層もしくは多孔質層に対し、成
膜等の各種処理において、これらが分離することなく半
導体基体に対して一体化された構成とすることができ、
しかも、半導体基体からの分離においては、所要の外力
によって確実に分離(剥離)することができるものであ
る。
As described above, the semiconductor substrate according to the present invention has a structure in which a single crystal semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate via a cavity layer, or a structure in which a porous layer is formed on this single crystal semiconductor layer. The cavity layer is
Since a plurality of pillars are present in a dispersed state and the single crystal semiconductor layer can be appropriately connected to the semiconductor substrate by the pillars present in the cavity layer, the single crystal semiconductor For a layer or a porous layer, in various processes such as film formation, these can be integrated with the semiconductor substrate without separation,
Moreover, in the separation from the semiconductor substrate, the separation (peeling) can be reliably performed by a required external force.

【0010】そして、この半導体基体に対する空洞層の
形成は、単に半導体基体表面を多段陽極化成および熱処
理すなわちアニールによって形成することができること
からその製造は容易である。
The formation of the cavity layer in the semiconductor substrate is easy because the surface of the semiconductor substrate can be simply formed by multi-stage anodization and heat treatment, that is, annealing.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
本発明においては、半導体基体表面に、多段階陽極化成
とアニールすなわち熱処理とを経ることによって、半導
体基体上に、複数の柱状体が分散して存在する空洞層を
介して単結晶半導体層が形成され、この単結晶半導体層
上に多孔質層が形成された半導体基体を構成する。そし
て、1つの実施態様としては、この半導体基体を用い
て、その多孔質層上に更に各種の材料膜、例えば金属
膜、誘電体膜、あるいは半導体膜、例えばエピタキシャ
ル成長による単結晶膜、もしくは多結晶膜、非晶質膜に
よる例えば半導体膜を成膜する。
Embodiments of the present invention will be described.
In the present invention, a single-crystal semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate surface through a multi-stage anodization and annealing, that is, a heat treatment, through a cavity layer in which a plurality of columnar bodies are dispersedly present. Thus, a semiconductor substrate having a porous layer formed on the single crystal semiconductor layer is formed. In one embodiment, the semiconductor substrate is used to form various kinds of material films, for example, a metal film, a dielectric film, or a semiconductor film, for example, a single crystal film formed by epitaxial growth, or a polycrystal film on the porous layer. For example, a semiconductor film of a film or an amorphous film is formed.

【0012】この半導体基体を有する半導体基体におい
て、その材料膜例えば半導体膜を、上記空洞層におい
て、半導体基体から分離(剥離)することによって、す
なわち、いわば空洞層における柱状体の破砕によって半
導体基体から分離することによって薄膜半導体を構成す
ることができる。
In the semiconductor substrate having the semiconductor substrate, the material film, for example, the semiconductor film is separated (peeled) from the semiconductor substrate in the cavity layer, that is, the semiconductor substrate is broken by the columnar body in the cavity layer. By separating, a thin film semiconductor can be formed.

【0013】また、他の実施態様としては、上述した半
導体基体において、その多孔質層の除去を行い、残され
た単結晶半導体層上に、半導体膜の成膜、例えばエピタ
キシャル成長による半導体膜の成膜を行い、その後、上
述したと同様に、空洞層において半導体膜を単結晶半導
体層と共に、半導体基体から分離(剥離)して薄膜半導
体を構成することができる。
In another embodiment, the porous layer is removed from the above-described semiconductor substrate, and a semiconductor film is formed on the remaining single crystal semiconductor layer, for example, by epitaxial growth. The film is formed, and then the semiconductor film is separated (separated) from the semiconductor substrate together with the single crystal semiconductor layer in the cavity layer in the same manner as described above to form a thin film semiconductor.

【0014】陽極化成は、公知の方法、例えば伊藤らに
よる表面技術Vol.46,No.5,pp.8〜1
3,1995〔多孔質Siの陽極化成〕に示された方法
によることができる。すなわち、例えば図1にその概略
構成図を示す2重セル法で行うことができる。この方法
は、第1および第2の槽1Aおよび1Bを有する2槽構
造の電解溶液槽1が用いられる。そして、両槽1Aおよ
び1B間に多孔質層を形成すべき半導体基体11を配置
し、両槽1Aおよび1B内に、直流電源2が接続された
対の白金電極3Aおよび3Bの各一方が配置される。電
解溶液槽1の第1および第2の槽1Aおよび1B内に
は、それぞれ例えばフッ化水素HFとエタノールC2
5 OHとを含有する電解溶液4、あるいはフッ化水素H
FとメタノールCH3 OHとを含有する電解溶液4が収
容され、第1および第2の槽1Aおよび1Bにおいて電
解溶液4に半導体基体11の両面が接触するように配置
され、かつ両電極3Aおよび3Bが電解溶液4に浸漬配
置される。そして、半導体基体11の多孔質層を形成す
べき表面側の槽1A内の電解溶液4に浸漬されている電
極3A側を負極側として、直流電源2が接続されて両電
極3Aおよび3B間に通電がなされる。このようにする
と、半導体基体11側を陽極側、電極3Aを陰極側とす
る給電がなされ、これにより、半導体基体11の電極3
A側に対向する表面が侵蝕されて多孔質化する。
Anodization can be performed by a known method, for example, the surface technology Vol. 46, no. 5, pp. 8 to 1
3, 1995 [Anodic formation of porous Si]. That is, for example, it can be performed by a double cell method whose schematic configuration diagram is shown in FIG. In this method, an electrolytic solution tank 1 having a two-tank structure having first and second tanks 1A and 1B is used. Then, a semiconductor substrate 11 on which a porous layer is to be formed is disposed between the two tanks 1A and 1B, and one of the pair of platinum electrodes 3A and 3B to which the DC power supply 2 is connected is disposed in both the tanks 1A and 1B. Is done. In the first and second tanks 1A and 1B of the electrolytic solution tank 1, for example, hydrogen fluoride HF and ethanol C 2 H are respectively provided.
Electrolyte solution 4 containing 5 OH or hydrogen fluoride H
An electrolytic solution 4 containing F and methanol CH 3 OH is accommodated, arranged in the first and second tanks 1A and 1B so that both surfaces of the semiconductor substrate 11 are in contact with the electrolytic solution 4, and both electrodes 3A and 3B is immersed in the electrolytic solution 4. The DC power supply 2 is connected between the electrodes 3A and 3B with the electrode 3A side immersed in the electrolytic solution 4 in the tank 1A on the surface side of the semiconductor substrate 11 on which the porous layer is to be formed as the negative electrode side. Energization is performed. In this way, power is supplied with the semiconductor substrate 11 side being the anode side and the electrode 3A being the cathode side.
The surface facing the A side is eroded and becomes porous.

【0015】この2槽セル法によるときは、オーミック
電極を半導体基体に被着形成することが不要となり、こ
のオーミック電極から不純物が半導体基体に導入するこ
とが回避される。
According to the two-tank cell method, it is not necessary to form an ohmic electrode on the semiconductor substrate, and the introduction of impurities from the ohmic electrode into the semiconductor substrate is avoided.

【0016】しかしながら、陽極化成は、上述した2槽
セル法による場合に限られるものではなく、例えば図2
に概略構成図を示す単槽セル法によることもできる。こ
の例では単槽の電解溶液槽1が設けられ、その例えば底
面に設けた開口1Hに対向して、陽極化成を行う半導体
基体11が、Oリング5を介して液密に衝合して配置さ
れる。電解溶液槽1内には電解溶液4が収容されて、底
部に配置された半導体基体11の陽極構成を行う面に電
解溶液4が接触するようになされる。槽1内の電解溶液
4中には、例えはPt電極板より成る一方の電極3Aが
浸漬される。半導体基体11の裏面には例えばカーボン
電極より成る他方の電極3Bが、できるだけ陽極化成を
行う面の全域に亘って対向するように面接触して配置さ
れる。そして、電解溶液4中に浸漬された電極3A側を
負極側として、両電極3Aおよび3B間に直流電源2が
挿入されて、通電がなされる。このようにする場合にお
いても、半導体基体11の電極3Aと対向する側の面が
陽極化成される。
However, the anodization is not limited to the above-described two-tank cell method.
The single tank cell method shown in FIG. In this example, a single electrolytic solution tank 1 is provided, and a semiconductor substrate 11 to be anodized is arranged in a liquid-tight manner via an O-ring 5 so as to face, for example, an opening 1H provided on the bottom surface. Is done. The electrolytic solution 4 is accommodated in the electrolytic solution tank 1 so that the electrolytic solution 4 comes into contact with the surface of the semiconductor substrate 11 disposed at the bottom, on which the anode is formed. One electrode 3A made of, for example, a Pt electrode plate is immersed in the electrolytic solution 4 in the tank 1. On the back surface of the semiconductor substrate 11, the other electrode 3B made of, for example, a carbon electrode is placed in surface contact so as to face as much as possible over the entire surface on which anodization is performed. Then, the DC power supply 2 is inserted between the electrodes 3A and 3B with the electrode 3A immersed in the electrolytic solution 4 serving as the negative electrode side, and electricity is supplied. Also in this case, the surface of the semiconductor substrate 11 on the side facing the electrode 3A is anodized.

【0017】そしてこの陽極化成における条件の選定に
より、形成される多孔質層、空洞層単結晶半導体層の構
造、厚さ等が変化し、分離(剥離)性すなわち分離(剥
離)強度が変化する。
The selection of the conditions for the anodization changes the structure, thickness and the like of the formed porous layer and cavity single crystal semiconductor layer, and changes the separation (peeling) property, that is, the separation (peeling) strength. .

【0018】半導体基体に対する陽極化成は、少くとも
電流密度を異にする2段階以上とする。すなわち、少く
とも半導体基体表面を低電流密度で陽極化成する工程
と、その後、これより高い電流密度で陽極化成する工程
とを採る。この陽極化成は、例えば低電流密度での陽極
化成工程と、更にこの低電流密度よりも高い電流密度で
の陽極化成工程と、更にこれより高い電流密度での陽極
化成工程とを採ることができる。また、陽極化成におい
て、その高電流密度での陽極化成は、その通電を間欠的
に行うようにすることができる。また、多孔質層を形成
する陽極化成における、中間高電流密度での陽極化成に
おいて、その電流密度を漸次もしくは階段的に大きくす
ることができる。
The anodization of the semiconductor substrate is performed in at least two steps with different current densities. That is, at least a step of anodizing the surface of the semiconductor substrate with a low current density and a step of subsequently anodizing with a higher current density are employed. This anodization can take, for example, an anodization step at a low current density, an anodization step at a higher current density than the low current density, and an anodization step at a higher current density. . In the anodization, the anodization at a high current density can be performed intermittently. Further, in the anodization at an intermediate high current density in the anodization for forming the porous layer, the current density can be increased gradually or stepwise.

【0019】また、陽極化成工程において、電流密度を
変更するに際して、電解溶液の組成も変更することがで
きる。
In the anodization step, when the current density is changed, the composition of the electrolytic solution can also be changed.

【0020】半導体基体は、シリコンSiの単結晶基
体、或る場合はSi多結晶基体、あるいはGaAs,G
aP,GaN,SiGe単結晶等の化合物半導体基体な
ど種々の半導体基体によって構成することができるが、
格子整合の上から、例えばSi単結晶薄膜半導体や、S
i単結晶薄膜による太陽電池などの製造には、Si単結
晶基体を用いることが好ましい。
The semiconductor substrate may be a single crystal substrate of silicon Si, a polycrystalline substrate of Si in some cases, or GaAs, G
Although it can be constituted by various semiconductor substrates such as a compound semiconductor substrate such as aP, GaN, and SiGe single crystal,
From the lattice matching, for example, a Si single crystal thin film semiconductor, S
It is preferable to use a Si single crystal substrate for manufacturing a solar cell or the like using the i single crystal thin film.

【0021】化合物半導体による薄膜半導体を形成する
場合においては、半導体基体として化合物半導体基体を
用いることができ、この場合においてもこれに陽極化成
を行えば、同様に表面に多孔質層を有する半導体基体を
構成することができる。
In the case of forming a thin film semiconductor using a compound semiconductor, a compound semiconductor substrate can be used as a semiconductor substrate. In this case, too, if anodization is performed on the semiconductor substrate, a semiconductor substrate having a porous layer on the surface is similarly formed. Can be configured.

【0022】また、半導体基体は、n型もしくはp型の
不純物がドープされた半導体基体あるいは、不純物を含
まない半導体基体によって構成することができる。しか
し、陽極化成を行う場合は、p型の不純物が高濃度にド
ープされた低比抵抗の半導体基体いわゆるp+ Si基体
を用いることが望ましい。この半導体基体としてp+
Si基体を用いるときは、p型不純物の例えばボロンB
が、約1019atoms/cm3 程度にドープされ、その抵抗が
0.01〜0.02Ωcm程度のSi基板を用いること
が望ましい。そして、このp+ 型Si基体を陽極化成す
ると、基板表面とほぼ垂直方向に細長く伸びた微細孔が
形成され、結晶性を維持したまま多孔質するため、望ま
しい多孔質層が形成される。したがって、この多孔質層
上に、半導体膜のエピタキシャル成長を行うこができ
る。
Further, the semiconductor substrate can be constituted by a semiconductor substrate doped with n-type or p-type impurities or a semiconductor substrate containing no impurities. However, in the case of performing anodization, it is desirable to use a so-called p + Si substrate, which is a low-resistivity semiconductor substrate doped with p-type impurities at a high concentration. When ap + -type Si substrate is used as the semiconductor substrate, a p-type impurity such as boron B
However, it is desirable to use a Si substrate doped with about 10 19 atoms / cm 3 and having a resistance of about 0.01 to 0.02 Ωcm. Then, when the p + -type Si substrate is anodized, fine pores elongated in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate are formed, and the p + -type Si substrate becomes porous while maintaining the crystallinity. Thus, a desirable porous layer is formed. Therefore, the epitaxial growth of the semiconductor film can be performed on this porous layer.

【0023】半導体基体の形状は、種々の構成を採るこ
ができる。例えば円板状等のウェファ状、あるいは単結
晶引上げによる円柱体状インゴットを用いてその周面を
基体表面とするなど、種々の形状とすることができる。
The shape of the semiconductor substrate can take various configurations. For example, it can be formed into various shapes such as a wafer shape such as a disk shape, or a cylindrical ingot obtained by pulling a single crystal, and a peripheral surface thereof serving as a substrate surface.

【0024】半導体基体表面に、多孔質層を形成した後
は、常圧あるいは減圧における水素ガス雰囲気中あるい
は真空中で加熱するとか、He,Ne,Ar,Kr等の
周期律表において第8族の希ガス元素雰囲気中で高温ア
ニール例えば700℃〜1200℃でアニールする。こ
のようにすると、上述したように、半導体基体表面に上
述した空洞層と、この空洞層を介して単結晶半導体層と
これの上に多孔質層の形成がなされる。
After the porous layer is formed on the surface of the semiconductor substrate, it may be heated in a hydrogen gas atmosphere at normal pressure or reduced pressure or in a vacuum, or may be made of Group 8 of the periodic table such as He, Ne, Ar, and Kr. In a rare gas element atmosphere, for example, at 700 ° C. to 1200 ° C. Thus, as described above, the above-described cavity layer is formed on the surface of the semiconductor substrate, the single-crystal semiconductor layer is formed via the cavity layer, and the porous layer is formed thereon.

【0025】多孔質層上、もしくはこの多孔質層が除去
された単結晶半導体層上への成膜は、MOCVD(有機
金属化学的気相成長法)、CVD(化学的気相成長)
法、MBE(分子線エピタキシー)法、スパッタリング
等によることができ、単結晶、多結晶、非晶質の各膜と
して形成することができるし、更に、例えば非晶質膜と
して形成して後、アニールによって、多結晶もしくは単
結晶化することができる。
Film formation on the porous layer or on the single crystal semiconductor layer from which the porous layer has been removed is performed by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition).
Method, MBE (molecular beam epitaxy) method, sputtering, etc., and can be formed as a single crystal, polycrystalline, or amorphous film. By annealing, polycrystal or single crystal can be obtained.

【0026】上述した陽極化成後にアニールによって空
洞層および単結晶半導体層を形成して後の多孔質層表面
もしくは単結晶半導体層への半導体膜等のエピタキシャ
ル成長は、例えばCVD法により、700℃〜1200
℃の温度で行うことができるものであり、この場合アニ
ール温度より低い温度によって成膜を行うことによっ
て、アニール条件の選定によって選定された空洞層およ
び単結晶半導体層の厚さ、空洞層における柱状体の太
さ、密度等の空孔率が、半導体膜等の成膜によって変動
することを回避できる。
The cavity layer and the single-crystal semiconductor layer are formed by annealing after the above-described anodization, and the epitaxial growth of the semiconductor film or the like on the surface of the porous layer or the single-crystal semiconductor layer after the formation is performed, for example, by a CVD method at 700 ° C. to 1200 ° C.
C. In this case, by forming the film at a temperature lower than the annealing temperature, the thickness of the hollow layer and the single crystal semiconductor layer selected by selecting the annealing conditions, the columnar shape in the hollow layer The porosity, such as the thickness and density of the body, can be prevented from fluctuating due to the formation of the semiconductor film or the like.

【0027】また、この成膜は、半導体基体と同じ物質
でもよいし、異なる物質でもよい。例えば、単結晶Si
半導体基体を用い、その表面に形成した多孔質層にS
i、あるいはGaAs等の化合物半導体、またはSi化
合物、例えばSi1-y Gey をエピタキシャル成長する
とか、これらを適宜組み合わせ積層する等、種々のエピ
タキシャル成長を行うことができる。
The film may be formed of the same material as the semiconductor substrate or a different material. For example, single crystal Si
Using a semiconductor substrate, the porous layer formed on the surface of the
Various epitaxial growths can be performed, such as epitaxial growth of i or a compound semiconductor such as GaAs, or a Si compound, for example, Si 1-y Ge y , or an appropriate combination of these.

【0028】例えば太陽電池を構成する場合は、半導体
膜としては、例えば多孔質層側から順に、例えばp型の
高不純物濃度のp+ 半導体層、p型の低不純物濃度のp
- 半導体層、およびn型の高不純物濃度のn+ 半導体層
の順にエピタキシャル成長させた複層半導体膜とするこ
とができる。これらの層の不純物濃度、膜厚は特に制限
されないが、例えばp+ 型半導体層は、膜厚が0〜1μ
mの範囲、典型的には0.5μm程度、ボロンBの濃度
が1018〜1020atoms/cm3 の範囲、典型的には約10
19atoms/cm3 程度、p型半導体層は、膜厚が1〜30μ
mの範囲、典型的には5μm程度、ボロン濃度が1014
〜1017atoms/cm3 の範囲、典型的には約1016atoms/
cm3 程度、n+ 型半導体層は、膜厚が0.1〜1μmの
範囲、典型的には0.5μm程度、リンPまたは砒素A
sの濃度が1018〜1020atoms/cm3 の範囲、典型的に
は約1019atoms/cm3 程度とすることが好ましい。
For example, when a solar cell is constructed, the semiconductor films may be, for example, a p-type high impurity concentration p + semiconductor layer and a p-type low impurity concentration p
- it can be a semiconductor layer, and in the order of n + semiconductor layer of n-type high impurity concentration is epitaxially grown multi-layer semiconductor film. Although the impurity concentration and the film thickness of these layers are not particularly limited, for example, the p + type semiconductor layer has a film thickness of 0 to 1 μm.
m, typically about 0.5 μm, and the concentration of boron B is in the range of 10 18 to 10 20 atoms / cm 3 , typically about 10 μm.
About 19 atoms / cm 3 , the p-type semiconductor layer has a thickness of 1 to 30 μm.
m, typically about 5 μm, and a boron concentration of 10 14
-10 17 atoms / cm 3 , typically about 10 16 atoms / cm 3
cm 3 , the thickness of the n + type semiconductor layer is in the range of 0.1 to 1 μm, typically about 0.5 μm, and phosphorus P or arsenic A
The concentration of s is preferably in the range of 10 18 to 10 20 atoms / cm 3 , typically about 10 19 atoms / cm 3 .

【0029】また、半導体膜を、多孔質層側からp+
Si層、p型Si1-x Gex グレーディッド層、アンド
ープのSi1-y Gey 層、n型Si1-x Gex グレーデ
ィッド層、およびn+ 型シリコン層の順にエピタキシャ
ル成長させた半導体膜とし、これによってダブルヘテロ
構造の太陽電池を作製することができる。このダブルヘ
テロ構造を構成する各層の典型的な例示としては、p+
型Si層としては、不純物濃度が1019atoms/cm3
度、膜厚が0.5μm程度、p型Si1-x Gexグレー
ディッド層としては、不純物濃度が1016atoms/cm3
度、膜厚が1μm程度、アンドープのSi1-y Gey
としては、yが0.7、膜厚が1μm程度、n型Si
1-x Gex グレーディッド層としては、不純物濃度が1
16atoms/cm3 程度、膜厚が1μm程度、およびn+
Si層としては、不純物濃度が1010cm-3程度、膜厚
が0.5μm程度とすることが好ましい。なお、p型、
n型Si1-x Gex グレーディッド層中のGeの組成比
xは、それぞれ両側に存する層のx=0からアンドープ
のSi1-y Gey のyまで、漸次増大するようにするこ
とが好ましい。これにより、各界面において格子定数が
整合することから、良好な結晶性を得ることができる。
因みに、このようなダブルヘテロ構造の太陽電池では、
その中央のアンドープのSi1-y Gey 層にキャリアお
よび光を有効に閉じこめることができるため、高い変換
効率を得ることができる。
Further, a semiconductor film, p + -type Si layer from the porous layer side, p-type Si 1-x Ge x graded layers, Si 1-y Ge y layer of undoped, n-type Si 1-x Ge x A semiconductor film is formed by epitaxially growing a graded layer and an n + -type silicon layer in this order, whereby a double heterostructure solar cell can be manufactured. A typical example of each layer constituting the double hetero structure is p +
The type Si layer, about impurity concentration 10 19 atoms / cm 3, thickness of 0.5μm or so, as the p-type Si 1-x Ge x graded layers, the impurity concentration is 10 16 atoms / cm 3 or so, The thickness of the undoped Si 1-y Ge y layer is about 0.7 μm, the thickness is about 1 μm, and the thickness of the n-type Si
1-x Ge as the x graded layer, an impurity concentration of 1
0 16 atoms / cm 3 or so, the thickness is 1μm or so, as the and n + -type Si layer, an impurity concentration of 10 10 cm -3 or so, it is preferable that the film thickness is set to about 0.5 [mu] m. In addition, p-type,
The composition ratio x of Ge in the n-type Si 1-x Ge x graded layer may be gradually increased from x = 0 of each of the layers present on both sides to y of undoped Si 1-y Ge y. preferable. Thereby, since lattice constants are matched at each interface, good crystallinity can be obtained.
Incidentally, in such a double heterostructure solar cell,
Since carriers and light can be effectively confined in the central undoped Si 1-y Ge y layer, high conversion efficiency can be obtained.

【0030】また、上述した半導体膜におけるn型もし
くはp型の不純物の導入は、その成膜時、例えばエピタ
キシャル成長時にドーピングすることができる。あるい
は、半導体膜の成膜後に、イオン注入、拡散等によって
不純物の導入を全面もしくは選択的に行うこともでき
る。この場合、その使用目的に応じて、導電型、不純物
の濃度、種類の選択がなされる。
The n-type or p-type impurities can be introduced into the semiconductor film at the time of film formation, for example, at the time of epitaxial growth. Alternatively, after the semiconductor film is formed, the introduction of impurities can be performed entirely or selectively by ion implantation, diffusion, or the like. In this case, the conductivity type, impurity concentration, and type are selected according to the purpose of use.

【0031】多孔質層を除去して、単結晶半導体層上
に、半導体膜の成膜を行う場合の、多孔質層の除去は、
半導体基体がSiである場合、上述した高温アニールに
より形成された多孔質層をエッチングする機能を持つガ
ス、例えば液化塩化水素(化学式:HCl)ガスを少量
流すことによってエッチング除去する。このように、高
温アニールのなされた多孔質層に対しHClガスによる
エッチングを行うときは、このエッチングによって多孔
質層が除去されて露呈した単結晶半導体層の表面は、き
わめて清浄となる。そして、このように清浄化された単
結晶半導体層に対して例えばSiの成膜例えばエピタキ
シャル成長を行うときは、上述した高温アニールと、H
Clガスによるエッチングと、エピタキシャル成長と
は、同一エピタキシャル成長炉内において連続的に行う
ことができることから、単結晶半導体層のエピタキシャ
ル成長面が酸化されるとか、異物が介入するとかの不都
合が回避されることから、すぐれた成膜例えば特性のよ
いエピタキシャル成長膜を形成することができる。そし
て、その作業工程も簡易化される。
When the semiconductor layer is formed on the single crystal semiconductor layer by removing the porous layer, the removal of the porous layer is performed as follows.
When the semiconductor substrate is Si, the gas is removed by etching by flowing a small amount of a gas having a function of etching the porous layer formed by the high-temperature annealing described above, for example, a liquefied hydrogen chloride (chemical formula: HCl) gas. As described above, when etching the porous layer that has been subjected to the high-temperature annealing with the HCl gas, the surface of the single crystal semiconductor layer exposed by removing the porous layer by this etching becomes extremely clean. When the single crystal semiconductor layer thus cleaned is subjected to, for example, Si film formation, for example, epitaxial growth, the above-described high-temperature annealing and H
Since the etching with Cl gas and the epitaxial growth can be performed continuously in the same epitaxial growth furnace, it is possible to avoid the disadvantage that the epitaxial growth surface of the single crystal semiconductor layer is oxidized or foreign substances are interposed. Excellent film formation, for example, an epitaxially grown film having good characteristics can be formed. And the work process is also simplified.

【0032】しかしながら、多孔質層の除去は、上述し
たアニールの後に、炉から取出して例えばRIE(反応
性イオンエッチング)、化学的ウエットエッチング、機
械的化学的エッチングいわゆるCMP(Chemical Mecha
nical Polishing)等によって除去する方法を採ることも
できる。
However, the porous layer is removed from the furnace after the above-described annealing and removed, for example, by RIE (reactive ion etching), chemical wet etching, mechanical chemical etching, so-called CMP (Chemical Mecha).
nical polishing) or the like.

【0033】また、半導体膜の成膜において、Siをエ
ピタキシャル成長する場合、この半導体膜を、例えば半
導体集積回路等の薄膜半導体とする場合におけるよう
に、表面が平滑性を有する半導体膜として成膜すること
が望まれる場合においては、このSiのエピタキシャル
成長は、塩素ガス系の原料ガス例えばSi22
2、SiHCl3 、SiCl4 等を用いることが望ま
しい。そして、例えば太陽電池におけるように、受光効
率を高めるように、その表面に微細凹凸を形成すること
が望まれる場合は、エピタキシャル成長面に対し塩酸に
よるエッチングを行って表面に微細凹凸を形成し、その
後、シラン系原料ガス例えばSiH4 、Si26 、S
3 8 等を用いたエピタキシャル成長を行うことによ
って微細凹凸の形成が可能となる。
In the case of epitaxially growing Si in forming a semiconductor film, this semiconductor film is formed as a semiconductor film having a smooth surface as in the case of forming a thin film semiconductor such as a semiconductor integrated circuit. If it is desired that the epitaxial growth of Si be performed using a chlorine gas-based source gas such as Si 2 H 2 C
It is desirable to use l 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 or the like. Then, when it is desired to form fine irregularities on the surface so as to enhance the light receiving efficiency, for example, in a solar cell, the epitaxial growth surface is etched with hydrochloric acid to form fine irregularities on the surface, and thereafter, , Silane-based source gas such as SiH 4 , Si 2 H 6 , S
By performing epitaxial growth using i 3 H 8 or the like, fine irregularities can be formed.

【0034】また、上述した単層もしくは複数層の成膜
を、半導体基体から分離するに当たっては、この成膜上
に、高分子シート等のフレキシブル基板もしくは剛性に
富んだガラス基板、樹脂基板あるいは例えば所要のプリ
ント配線がなされたフレキシブル等の担持基板を接合し
て、この担持基板と共に、空洞層において半導体基体か
らの分離を行うようにすることができる。この場合、そ
の成膜が半導体膜であり、その担持基板が絶縁基板であ
るとか、その接合面に絶縁層が形成された半導体基板、
あるいは導電性基板等によって構成するときは、SOI
構成の薄膜半導体を作製することができる。
When separating the above-described single-layer or multiple-layer film from the semiconductor substrate, a flexible substrate such as a polymer sheet or a rigid glass substrate, a resin substrate or A flexible substrate or the like on which required printed wiring has been formed can be joined to separate the semiconductor substrate from the semiconductor substrate in the cavity layer together with the substrate. In this case, the film is a semiconductor film, the carrier substrate is an insulating substrate, or a semiconductor substrate having an insulating layer formed on its bonding surface,
Alternatively, when it is configured by a conductive substrate or the like, the SOI
A thin film semiconductor having the above structure can be manufactured.

【0035】また、空洞層における分離は、例えば、超
音波印加によって分離させるとか、真空吸着によって分
離することができる。
The separation in the cavity layer can be performed, for example, by applying ultrasonic waves or by vacuum suction.

【0036】一方、残された半導体基体は、再び上述し
た薄膜半導体の製造に繰り返して使用するとか、上述し
たSOIの担持基板として用いるとか、あるいは上述し
た繰り返し使用によって薄くなった半導体基体は、これ
自体を薄膜半導体として用いることができる。
On the other hand, the remaining semiconductor substrate may be used again in the above-mentioned thin film semiconductor manufacturing process, may be used as the above-mentioned SOI carrier substrate, or the semiconductor substrate thinned by the above-mentioned repeated use may be It can itself be used as a thin film semiconductor.

【0037】上述したアニール、および半導体膜の成膜
時のいずれにおいても、半導体基体を所定の基体温度に
加熱する方法としては、いわゆるサセプタ加熱方式によ
ることもできるし、半導体基体自体に直接電流を流して
加熱する通電加熱方式等を採ることができる。
In any of the above-described annealing and the formation of the semiconductor film, the semiconductor substrate may be heated to a predetermined substrate temperature by a so-called susceptor heating method, or by applying a current directly to the semiconductor substrate itself. An electric heating method of flowing and heating can be employed.

【0038】次に、本発明の実施例を挙げて説明する。
しかしながら、本発明は、この実施例に限定されるもの
ではない。まず、本発明による半導体基体とその製造方
法の実施例について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
However, the invention is not limited to this embodiment. First, embodiments of a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described.

【0039】〔実施例1〕図3は、この実施例1の製造
工程図を示す。先ず、半導体基体、例えば高濃度にボロ
ンBがドープされて、比抵抗例えば0.01〜0.02
Ωcmとされた単結晶Siによるウエファ状半導体基体
11を用意した(図3A)。
[Embodiment 1] FIG. 3 shows a manufacturing process diagram of the embodiment 1. First, a semiconductor substrate, for example, doped with boron B at a high concentration, has a specific resistance of, for example, 0.01 to 0.02.
A wafer-like semiconductor substrate 11 made of single-crystal Si having an Ωcm was prepared (FIG. 3A).

【0040】そして、この半導体基体11に対して多段
階陽極化成を行って半導体基体11の表面に多孔質層を
形成した。この実施例においては、図2で説明した1槽
構造の陽極化成装置を用いて陽極化成を暗所で行った。
この場合、電解溶液は、HF:C2 5 OH=1:1を
用いた。そして、両電極3Aおよび3B間に直流電流を
通電した。
Then, the semiconductor substrate 11 was subjected to multi-stage anodization to form a porous layer on the surface of the semiconductor substrate 11. In this embodiment, the anodization was performed in a dark place using the anodizing apparatus having the one-tank structure described with reference to FIG.
In this case, the electrolytic solution used was HF: C 2 H 5 OH = 1: 1. Then, a direct current was applied between the electrodes 3A and 3B.

【0041】先ず、電流密度を、0mA/cm2 から1
mA/cm2 へと約1分掛けて傾斜的に増加させて行
き、この1mA/cm2 の低電流で8分間通電する低電
流通電を行った。これにより多孔率が低い多孔質の表面
層12Sが形成された(図3B)。
First, the current density was changed from 0 mA / cm 2 to 1
The current was gradually increased to mA / cm 2 over about 1 minute, and a low current was applied at a low current of 1 mA / cm 2 for 8 minutes. As a result, a porous surface layer 12S having a low porosity was formed (FIG. 3B).

【0042】次に、電流密度を、1mA/cm2 から7
mA/cm2 へと約30秒掛けて傾斜的に増加させて行
き、この7mA/cm2 の中電流で8分間通電する中電
流通電を行った。これにより多孔率が表面層12Sに比
しては高い中間多孔率層12Mが形成された多孔質層1
2が形成された(図3C)。
Next, the current density was changed from 1 mA / cm 2 to 7
The current was gradually increased to mA / cm 2 for about 30 seconds, and the medium current was applied for 8 minutes at the medium current of 7 mA / cm 2 . Thereby, the porous layer 1 on which the intermediate porosity layer 12M having a higher porosity than the surface layer 12S is formed.
2 was formed (FIG. 3C).

【0043】次に、電流密度を、先の両通電電流密度よ
り高い80mA/cm2 に高めて0.3秒間通電し、そ
の後通電を停止して1分間経過して後、再び80mA/
cm2 に高めて0.3秒間通電し、更にその後通電を停
止して1分間経過して後、更に80mA/cm2 に高め
て0.3秒間の通電する間欠的高電流通電を行った。そ
の後、この半導体基体を常圧Siエピタキシャル成長装
置によって、H2 雰囲気中で熱処理すなわちアニールし
た。このアニールは、室温から1120℃に約20分間
掛けて昇温し、この温度で約50分間保持した。このよ
うにすると、多孔質層12の表面層12Sの表面が平坦
で滑らかになり、多孔質層12内の、多孔質層と半導体
基体11との界面(この界面とは、半導体基体11の陽
極化成前における初期の表面から所要の深さ位置の多孔
質層12が生成されずに残された半導体基体11の表面
を指称するものであり、以下同様である。)側に位置し
て、多孔質層12の面に沿って広がる空洞層13が発生
するとともに、空洞層13上に単結晶半導体層14が生
じた(図3D)。この空洞層13には、複数の柱状体1
5が、分散して植立するように発生していわば半導体基
体11の界面に対して単結晶半導体層14を半導体基体
11に対して連結する連結柱として機能すると共に、空
洞層13に所要の分離性を保持する亀裂を形成する。
Next, the current density was increased to 80 mA / cm 2, which was higher than the above-mentioned two current supply densities, and the current was supplied for 0.3 seconds.
After increasing the current to 0.3 cm 2 for 0.3 seconds, and then stopping the current supply for 1 minute, an intermittent high-current application was performed to increase the current to 80 mA / cm 2 for 0.3 seconds. Thereafter, the semiconductor substrate was heat-treated, that is, annealed in a H 2 atmosphere by a normal pressure Si epitaxial growth apparatus. In this annealing, the temperature was raised from room temperature to 1120 ° C. over about 20 minutes and held at this temperature for about 50 minutes. By doing so, the surface of the surface layer 12S of the porous layer 12 becomes flat and smooth, and the interface between the porous layer and the semiconductor substrate 11 in the porous layer 12 (this interface is defined as the anode of the semiconductor substrate 11). This refers to the surface of the semiconductor substrate 11 where the porous layer 12 at a required depth from the initial surface before chemical formation is left without being generated. The same applies to the following.) A cavity layer 13 extending along the surface of the porous layer 12 was generated, and a single crystal semiconductor layer 14 was formed on the cavity layer 13 (FIG. 3D). This hollow layer 13 includes a plurality of columnar bodies 1.
5 function as connecting columns for connecting the single-crystal semiconductor layer 14 to the semiconductor substrate 11 at the interface of the semiconductor substrate 11 so as to be dispersed and planted. Form cracks that maintain separation.

【0044】このようにして多孔質層12下に単結晶半
導体層14が形成され、これと半導体基体11との間
に、空洞層13による亀裂が発生して機械的に脆弱化さ
れた半導体基体この例では半導体基板16が構成され
る。
In this manner, the single-crystal semiconductor layer 14 is formed under the porous layer 12, and a crack is generated between the single-crystal semiconductor layer 14 and the semiconductor substrate 11 by the cavity layer 13 and the semiconductor substrate is mechanically weakened. In this example, a semiconductor substrate 16 is configured.

【0045】〔実施例2〕この実施例においては、アニ
ール条件が実施例1と相違する以外は、図3で説明した
実施例1と同様の工程によって、半導体基板16を作製
した。すなわち、この実施例2においては、図3A〜図
3Cで説明した工程によって多孔質層12を形成した半
導体基体を、常圧Siエピタキシャル成長装置によっ
て、H2 雰囲気中で室温から1120℃に約20分間掛
けて昇温し、この温度で、この実施例2においては、実
施例1に比し長時間の約8時間のアニールを行った。こ
の場合においても、多孔質層12の表面層12Sの表面
が平坦で滑らかになり、図3Dに示すように、多孔質層
12下、すなわち多孔質層と半導体基体11のとの界面
に空洞層13が発生するとともに、空洞層13上に単結
晶半導体層14が生じた。そして、この空洞層13に
は、複数の柱状体15が、分散発生する。この柱状体
は、アニール時間を、実施例1に比して長くした、この
実施例2による場合、その幅、すなわち太さが大とな
り、また単結晶半導体層14の厚さが増した。
[Embodiment 2] In this embodiment, a semiconductor substrate 16 was manufactured by the same steps as in Embodiment 1 described with reference to FIG. 3, except that the annealing conditions were different from those in Embodiment 1. That is, in Example 2, the semiconductor substrate on which the porous layer 12 was formed by the steps described with reference to FIGS. 3A to 3C was heated from room temperature to 1120 ° C. for about 20 minutes in a H 2 atmosphere by a normal pressure Si epitaxial growth apparatus. In this Example 2, annealing was performed at this temperature for about 8 hours, which was longer than in Example 1. Also in this case, the surface of the surface layer 12S of the porous layer 12 becomes flat and smooth, and as shown in FIG. 3D, a hollow layer is formed below the porous layer 12, ie, at the interface between the porous layer and the semiconductor substrate 11. 13 and the single crystal semiconductor layer 14 was formed on the cavity layer 13. Then, a plurality of columnar bodies 15 are dispersedly generated in the hollow layer 13. In this columnar body, the annealing time was made longer than that in Example 1. In the case of Example 2, the width, that is, the thickness was large, and the thickness of the single crystal semiconductor layer 14 was increased.

【0046】〔実施例3〕この実施例においては、実施
例1によって得た半導体基板16上に半導体膜の成膜を
行った場合である。すなわち、この実施例3において
も、図3A〜図3Dで示した実施例1と同様の工程を採
って半導体基板16を構成した。そして、この半導体基
板16上に、図4にその概略断面図を示すように、この
半導体基板16の、多孔質層12上に材料膜17の成膜
を行った。この実施例においては、Si半導体膜17を
エピタキシャル成長した。このエピタキシャル成長は、
上述した1120℃の50分間のアニールの後、106
0℃に降温して、SiH4 およびB26 ガスによる高
濃度ボロンドープのCVD(化学的気相成長)を10分
間行い、その後、これより低い濃度のボロンドープのC
VDを40分間行ってp型の厚さ約10μmのSi半導
体膜17をエピタキシャル成長した。図4において、図
3Dと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。
[Embodiment 3] In this embodiment, a semiconductor film is formed on the semiconductor substrate 16 obtained in the embodiment 1. That is, also in the third embodiment, the semiconductor substrate 16 was configured by performing the same steps as those in the first embodiment shown in FIGS. 3A to 3D. Then, a material film 17 was formed on the porous layer 12 of the semiconductor substrate 16 as shown in a schematic sectional view of FIG. In this example, the Si semiconductor film 17 was epitaxially grown. This epitaxial growth
After the above-described annealing at 1120 ° C. for 50 minutes, 106
The temperature was lowered to 0 ° C., and a high-concentration boron-doped CVD (chemical vapor deposition) using SiH 4 and B 2 H 6 gas was performed for 10 minutes, and then a lower-concentration boron-doped C
VD was performed for 40 minutes to epitaxially grow a p-type Si semiconductor film 17 having a thickness of about 10 μm. 4, parts corresponding to those in FIG. 3D are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0047】〔実施例4〕この実施例においては、実施
例2によって得た半導体基板16上に半導体膜の成膜を
行った場合である。すなわち、この実施例4において
は、実施例3とは半導体基板16を製造するに際しての
アニール時間が、約8時間とされ、実施例3における半
導体基板16を製造するに際してのアニール時間50分
に比して長時間とした以外は、実施例3と同様の工程を
採った。すなわち、この実施例4においては、実施例2
で得た半導体基板16上に、実施例3と同様に、図4に
示すように、多孔質層12上に材料膜17として、Si
半導体膜17を上述した1120℃のアニールの後、1
060℃に降温して、SiH4 およびB26 ガスによ
る高濃度ボロンドープのCVD(化学的気相成長)を1
0分間行い、その後、これより低い濃度のボロンドープ
のCVDを40分間行ってp型の厚さ約10μmのSi
半導体膜17をエピタキシャル成長した。
[Embodiment 4] In this embodiment, a semiconductor film is formed on the semiconductor substrate 16 obtained in Embodiment 2. That is, in the fourth embodiment, the annealing time in manufacturing the semiconductor substrate 16 is about 8 hours, which is different from that in the third embodiment, compared with the annealing time of 50 minutes in manufacturing the semiconductor substrate 16 in the third embodiment. The same steps as in Example 3 were performed except that the time was extended. That is, in Embodiment 4, Embodiment 2
As shown in FIG. 4, as shown in FIG.
After annealing the semiconductor film 17 at 1120 ° C. as described above, 1
The temperature was lowered to 060 ° C., and high-concentration boron-doped CVD (chemical vapor deposition) using SiH 4 and B 2 H 6 gases was performed for 1 hour.
0 minutes, and then a lower concentration of boron-doped CVD is performed for 40 minutes to form a p-type Si about 10 μm thick.
The semiconductor film 17 was epitaxially grown.

【0048】上述の実施例3と実施例4によって作製し
たそれぞれSi半導体膜17を有する半導体基板16各
断面像を高分解能SEM(Secondary Electron Microsc
opy)で観察した。実施例3によるサンプルAと、実施例
4によるサンプルBによるSEMによる断面像を、図5
および図6に示す。これらサンプルAおよびBは、断面
が(110)面で、上部方向が<001>方位である。
A cross-sectional image of each of the semiconductor substrates 16 having the Si semiconductor films 17 manufactured by the above-described Embodiments 3 and 4 is obtained by a high-resolution SEM (Secondary Electron Microsc
opy). The cross-sectional images of the sample A according to the third embodiment and the sample B according to the fourth embodiment by SEM are shown in FIG.
And FIG. These samples A and B have a (110) cross section and a <001> orientation in the upper direction.

【0049】これら、サンプルAとサンプルBとを比較
すると、上述した陽極化成処理における低電流通電と中
電流通電とで形成された多孔質層の各層の、穴形状が、
上述の各アニールによる再結晶化によって、それぞれ図
7および図8に、サンプルAおよびBのそれぞれの断面
拡大SEM像を示すように、その断面が四角形、五角
形、六角形の形状で、それらの各頂点が若干丸みを帯て
いることがわかった。そして、この詳細を調べたとこ
ろ、基本的には、図9に示すように、全ての穴が、面方
位<111>を各面とした6つの頂点を持つ8面体であ
り、これらの頂点の内のいくつかが、図10に示すよう
に、面方位<001>の面となるようにSi原子が埋め
られることがわかった。
Comparing Sample A and Sample B, the hole shape of each of the porous layers formed by the low-current application and the medium-current application in the above-described anodizing treatment is as follows.
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the cross-sectional enlarged SEM images of Samples A and B, the cross-sections are square, pentagonal, and hexagonal, respectively. The vertex was found to be slightly rounded. When the details were examined, basically, as shown in FIG. 9, all the holes were octahedrons having six vertices each having a plane orientation of <111>. It was found that some of them were filled with Si atoms so as to have a plane with the plane orientation <001> as shown in FIG.

【0050】一方、単結晶半導体層14の膜厚は、H2
アニール時間を50分としたサンプルAにおいては、約
2μmとなり、H2 アニール時間を約8時間としたサン
プルBにおいては、約3.5〜4μmとなった。すなわ
ち、アニール時間を長くする程、単結晶半導体層14の
膜厚は大となった。よって、これは多孔質Si層が固相
エピタキシャル成長したものと考えられる。
On the other hand, the thickness of the single crystal semiconductor layer 14 is H 2
Sample A with an annealing time of 50 minutes had a thickness of about 2 μm, and Sample B with an H 2 annealing time of about 8 hours had a thickness of about 3.5 to 4 μm. That is, the longer the annealing time, the larger the thickness of the single crystal semiconductor layer 14. Therefore, it is considered that the porous Si layer was grown by solid phase epitaxial growth.

【0051】また、空洞層13については、その半導体
基体11と単結晶Si半導体層14とを連結する柱状体
15の太さは、H2 アニール時間を50分としたサンプ
ルAでは約6μm以下のものが混在して発生し、これに
比し、H2 アニール時間を長くした、すなわち約8時間
としたサンプルBにおいては、太さが約15μm以下の
柱状体が混在して発生した。すなわち、アニール時間を
長くする程、空洞層13における柱状体15が太くな
る。
In the hollow layer 13, the thickness of the columnar body 15 connecting the semiconductor substrate 11 and the single-crystal Si semiconductor layer 14 is about 6 μm or less in the sample A in which the H 2 annealing time is 50 minutes. In the sample B in which the H 2 annealing time was prolonged, that is, about 8 hours, columnar bodies having a thickness of about 15 μm or less were generated in a mixed manner. That is, the longer the annealing time is, the thicker the columnar body 15 in the cavity layer 13 is.

【0052】これらの事柄から、単結晶半導体層14の
膜厚を大とするには、アニール時間を長くすればよい
が、このとき、空洞層13における柱状体15が太くな
ることから、分離強度が大、すなわち分離しにくくなる
ことから、これらの兼ね合いを考慮してアニール時間の
選定を行う。
From these facts, in order to increase the thickness of the single crystal semiconductor layer 14, the annealing time may be increased, but at this time, since the columnar body 15 in the cavity layer 13 becomes thicker, the separation strength is increased. Is large, that is, it is difficult to separate, so that the annealing time is selected in consideration of these balances.

【0053】そして、上述した実施例3および4による
半導体基体を用いて、その半導体膜17を、空洞層13
において柱状体15の破壊によって、半導体基体11か
ら分離して、半導体膜17による薄膜半導体を得ること
ができる。この半導体膜17の、半導体基体11からの
分離に先立って、半導体膜17上に絶縁層を有する担持
基板もしくは絶縁性を有する担持基板を接合して、この
担持基板と共に半導体膜17を、半導体基体11から分
離することによってSOI基板を得ることもできる。こ
の場合の実施例を実施例5として図11を参照して説明
する。
Then, using the semiconductor substrate according to the third and fourth embodiments, the semiconductor film 17 is replaced with the cavity layer 13.
In this case, the columnar body 15 can be separated from the semiconductor substrate 11 by destruction, and a thin film semiconductor using the semiconductor film 17 can be obtained. Prior to separation of the semiconductor film 17 from the semiconductor substrate 11, a carrier substrate having an insulating layer or an insulating carrier substrate is bonded to the semiconductor film 17, and the semiconductor film 17 together with the carrier substrate is separated from the semiconductor substrate 17. By separating from the SOI substrate 11, an SOI substrate can also be obtained. An embodiment in this case will be described as a fifth embodiment with reference to FIG.

【0054】〔実施例5〕この実施例では、実施例3ま
たは実施例4における図4に示した材料膜17のSiの
エピタキシャル半導体膜17上に、例えばSiO2 によ
る絶縁層18が被着形成されたSi基板による担持基板
19を接合する(図11A)。この接合は、接着剤によ
る接着もしくは表面の親水性化して接合する方法、それ
ぞれの基板をはりあわせて後に熱アニーリングする方法
(いわゆるウエファボンディング方法)等によることが
できる。その後、空洞層13における破断によって、半
導体膜17を、担持基板19と共に、半導体基体11よ
り分離する。このとき、半導体基体11から分離、すな
わち剥離された半導体膜17には、多孔質層12が残存
するので、これを必要に応じてエッチング除去する。こ
のようにすると、担持基板19に絶縁層18を介して半
導体膜17による薄膜半導体27が形成されたSOI基
板20が得られる(図11B)。
Embodiment 5 In this embodiment, an insulating layer 18 made of, for example, SiO 2 is formed on the Si epitaxial semiconductor film 17 of the material film 17 shown in FIG. 4 in the embodiment 3 or 4. The carrier substrate 19 formed by the Si substrate is bonded (FIG. 11A). This bonding can be performed by a method of bonding by bonding with an adhesive or making the surface hydrophilic, a method of bonding the substrates together, and then performing thermal annealing (a so-called wafer bonding method), or the like. After that, the semiconductor film 17 is separated from the semiconductor substrate 11 together with the carrier substrate 19 by breaking in the cavity layer 13. At this time, since the porous layer 12 remains in the semiconductor film 17 separated from the semiconductor substrate 11, that is, separated from the semiconductor substrate 11, the porous layer 12 is removed by etching as necessary. Thus, an SOI substrate 20 in which the thin film semiconductor 27 of the semiconductor film 17 is formed on the carrier substrate 19 with the insulating layer 18 interposed therebetween (FIG. 11B).

【0055】実施例3〜5においては、多孔質層12上
に、材料膜17の成膜、上述の実施例ではSi半導体膜
をエピタキシャル成長した場合であるが、上述した多孔
質層12の形成を行って後に、アニールによる空洞層1
3および単結晶半導体層14の形成を行い、その後に、
多孔質層12をエッチング除去して単結晶半導体層14
を外部に露呈し、この露呈された単結晶半導体層14上
に、半導体膜17の成膜を行うことができる。この場合
の実施例を、実施例6として図12を参照して説明す
る。
In the third to fifth embodiments, the material film 17 is formed on the porous layer 12, and in the above embodiment, the Si semiconductor film is epitaxially grown. After performing, the cavity layer 1 by annealing
3 and the single crystal semiconductor layer 14 are formed, and thereafter,
The porous layer 12 is removed by etching to form the single crystal semiconductor layer 14.
Is exposed to the outside, and the semiconductor film 17 can be formed on the exposed single crystal semiconductor layer 14. An embodiment in this case will be described as a sixth embodiment with reference to FIG.

【0056】〔実施例6〕この実施例においては、実施
例2で説明した方法によって、半導体基体11の表面
に、多段の陽極化成を行うことによって多孔質層12を
形成し、その後、常圧Siエピタキシャル成長装置にお
いて、H2 雰囲気中で室温から1120℃まで約20分
間で昇温し、この1120℃で約8時間のアニールを行
って多孔質層12に空洞層13の生成と、これの上に単
結晶半導体層14を生成する処理を行う(図12A)。
[Embodiment 6] In this embodiment, the porous layer 12 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by performing multi-stage anodization by the method described in Embodiment 2, In a Si epitaxial growth apparatus, the temperature is increased from room temperature to 1120 ° C. in an H 2 atmosphere in about 20 minutes, and annealing is performed at 1120 ° C. for about 8 hours to form a cavity layer 13 in the porous layer 12 and to form a Next, a process of generating a single crystal semiconductor layer 14 is performed (FIG. 12A).

【0057】続いて、エピタキシャル成長装置内に、ア
ニール温度と同程度の温度すなわち1120℃で液化塩
化水素(化学式:HCl)によるHClガスを導入す
る。このようにすると、多孔質層12すなわち多孔質S
i層がエッチング除去され、これの下の単結晶半導体層
14が外部に露呈する(図12B)。続いてその後、1
060℃に降温してSiH4 ガスを用いた高濃度ボロン
ドープのSiエピタキシャル成長を30分間行って、半
導体膜17の成膜を行った(図12C)。この成膜によ
って形成された半導体膜17の厚さは8μmであった。
Subsequently, an HCl gas of liquefied hydrogen chloride (chemical formula: HCl) is introduced into the epitaxial growth apparatus at a temperature substantially equal to the annealing temperature, that is, 1120 ° C. By doing so, the porous layer 12, that is, the porous S
The i layer is removed by etching, and the single crystal semiconductor layer 14 under the i layer is exposed to the outside (FIG. 12B). Then then 1
The semiconductor film 17 was formed by lowering the temperature to 060 ° C. and performing high concentration boron-doped Si epitaxial growth using SiH 4 gas for 30 minutes (FIG. 12C). The thickness of the semiconductor film 17 formed by this film formation was 8 μm.

【0058】この半導体膜17上に、接着剤21を介し
て、例えばフレキシブル性を有する樹脂基板による担持
基板19を接合する(図12D)。この担持基板19に
接合された半導体膜17を、空洞層13における破断に
よって、担持基板19と共に、半導体基体11より分離
して、担持基板19によって保持された半導体膜17に
よる薄膜半導体27を有するSOI基板20が得られる
(図12E)。このとき、半導体基体11から分離され
た、すなわち剥離された半導体膜17の表面が、空洞層
13における破壊によって凹凸面とされていることか
ら、表面平滑化を必要とするときは、この剥離面の平滑
化のエッチング処理等を行う。
A carrier substrate 19 made of, for example, a flexible resin substrate is bonded to the semiconductor film 17 via an adhesive 21 (FIG. 12D). The semiconductor film 17 bonded to the carrier substrate 19 is separated from the semiconductor substrate 11 together with the carrier substrate 19 by a break in the cavity layer 13, and an SOI having a thin film semiconductor 27 of the semiconductor film 17 held by the carrier substrate 19 is provided. The substrate 20 is obtained (FIG. 12E). At this time, since the surface of the semiconductor film 17 separated from the semiconductor substrate 11, that is, peeled, is made uneven by the destruction of the cavity layer 13, if the surface needs to be smoothed, Etching process for smoothing is performed.

【0059】この実施例6によって形成されたSOI基
板20は、その担持基板19としてフレキシブル性を有
する場合は、フレキシブルSOI基板20として構成す
ることができる。しかしながら、担持基板19として、
例えば剛性を有する絶縁基板あるいは実施例5と同様に
絶縁層を有する半導体基板等を用いることによって、剛
性を有するSOIを形成することができる。
The SOI substrate 20 formed according to the sixth embodiment can be configured as a flexible SOI substrate 20 when the carrier substrate 19 has flexibility. However, as the carrier substrate 19,
For example, a rigid SOI can be formed by using a rigid insulating substrate or a semiconductor substrate having an insulating layer as in Embodiment 5.

【0060】また、本発明は、その薄膜半導体に、各種
半導体素子を形成することによって半導体集積回路装置
を構成することができる。この場合の実施例を、実施例
7として挙げ、図13を参照して説明する。
According to the present invention, a semiconductor integrated circuit device can be formed by forming various semiconductor elements on the thin film semiconductor. An example in this case will be described as Example 7 and will be described with reference to FIG.

【0061】〔実施例7〕この例においては、実施例6
と同様の工程を採って、図12Cで示すように半導体基
板11上の空洞層13を介して形成された単結晶半導体
層14上に、エピタキシャル成長した半導体膜17が形
成された半導体基体を用意する(図13A)。
[Embodiment 7] In this embodiment, Embodiment 6
12C, a semiconductor substrate having an epitaxially grown semiconductor film 17 formed on a single crystal semiconductor layer 14 formed via a cavity layer 13 on a semiconductor substrate 11 as shown in FIG. 12C is prepared. (FIG. 13A).

【0062】エピタキシャル成長された半導体膜17
に、通常の半導体製造プロセスによって、回路素子を形
成する。この実施例では、MOS−FET(絶縁ゲート
電界効果型トランジスタ)によるCMOS(Complement
ary MOS) を有する集積回路を形成した場合で、この
場合、半導体膜17の素子間分離を行うべき部分に、局
部的酸化いわゆる LOCOS(Local Oxidation of Silico
n)によって分離絶縁層51を形成した。そして、MO
S−FETの形成部に、例えば半導体膜17の表面熱酸
化によってゲート絶縁膜52を形成し、これの上にゲー
ト電極53を形成する。このゲート電極53の形成は、
例えばCVD(化学的気相成長)法によって多結晶Si
を全面的に形成し、フォトリソグラフィによるパターン
エッチングによってこれを所要のパターンとしてゲート
電極53を形成する。次に、半導体膜17のゲート電極
53下の両側に、このゲート電極53をマスクとして比
較的低濃度にp型もしくはn型の不純物をイオン注入し
て低濃度のソースおよびドレイン領域を形成する。その
後、ゲート電極53の側面に例えばSiO2 によるサイ
ドウオール54を周知の方法で形成する。そして、この
サイドウオール54を含んでゲート電極53をマスクに
その両側に同様のp型もしくはn型の不純物を高濃度に
イオン注入して、これによって形成した高濃度のソース
およびドレイン領域と、先に形成した低濃度のソースお
よびドレイン領域とによって、ソースおよびドレイン領
域とする半導体領域55を形成する。このようにしてL
DD(Lightly Doped Drain)型MOS−FETを形成す
る。
Semiconductor film 17 epitaxially grown
Then, a circuit element is formed by a normal semiconductor manufacturing process. In this embodiment, a CMOS (Complement) using a MOS-FET (insulated gate field effect transistor) is used.
In this case, an integrated circuit having an ary MOS (ary MOS) is formed. In this case, local oxidation, so-called LOCOS (Local Oxidation of Silico)
The isolation insulating layer 51 was formed by n). And MO
A gate insulating film 52 is formed in the formation portion of the S-FET by, for example, surface thermal oxidation of the semiconductor film 17, and a gate electrode 53 is formed thereon. The formation of this gate electrode 53
For example, polycrystalline Si is formed by a CVD (chemical vapor deposition) method.
Is formed over the entire surface, and the gate electrode 53 is formed by using this as a required pattern by pattern etching by photolithography. Next, p-type or n-type impurities are ion-implanted at a relatively low concentration on both sides of the semiconductor film 17 below the gate electrode 53 using the gate electrode 53 as a mask to form low-concentration source and drain regions. Thereafter, a sidewall 54 of, for example, SiO 2 is formed on the side surface of the gate electrode 53 by a known method. Then, the same p-type or n-type impurities are ion-implanted into both sides of the gate electrode 53 at a high concentration using the gate electrode 53 as a mask, including the sidewalls 54. The semiconductor regions 55 to be source and drain regions are formed by the low-concentration source and drain regions formed in step (a). Thus, L
A DD (Lightly Doped Drain) MOS-FET is formed.

【0063】その後、全面的に例えばSiO2 による第
1の層間絶縁層56を堆積し、平坦化した後、これの上
に第1の配線層57を形成する。この第1の配線層57
は、第1の層間絶縁層56に穿設したコンタクトホール
を通じて、回路素子の所定の半導体領域55に電気的に
コンタクトする。さらに、全面的に、例えばSiO2
よる第2の層間絶縁層58を形成し、これの上に第2の
配線層59を形成する。この第2の配線層59は、第2
の層間絶縁層58に穿設したコンタクトホールを通じ
て、例えば下層の第1の配線層の所定部に電気的にコン
タクトする(図13B)。
After that, a first interlayer insulating layer 56 made of, for example, SiO 2 is deposited on the entire surface, flattened, and a first wiring layer 57 is formed thereon. This first wiring layer 57
Electrically contacts a predetermined semiconductor region 55 of the circuit element through a contact hole formed in the first interlayer insulating layer 56. Further, a second interlayer insulating layer 58 of, for example, SiO 2 is formed on the entire surface, and a second wiring layer 59 is formed thereon. The second wiring layer 59 has a
Electrically contact, for example, a predetermined portion of the lower first wiring layer through a contact hole formed in the interlayer insulating layer 58 (FIG. 13B).

【0064】このように、半導体膜17に形成した集積
回路を、半導体基体11から分離する。まず、接着剤2
1を介して例えばフレキシブル樹脂基板よりなる担持基
板19を集積回路が形成された半導体膜17上、したが
って、第2の配線層59が形成された第2の層間絶縁層
58上に接合すなわち貼着する(図13C)。このとき
の担持基板19の接着強度は、多孔質層12による半導
体基体11からの分離強度よりも強い強度、すなわち分
離に際して担持基板19に剥離が生じない程度の接着強
度とする。
As described above, the integrated circuit formed on the semiconductor film 17 is separated from the semiconductor substrate 11. First, adhesive 2
1, a bonding substrate 19 made of, for example, a flexible resin substrate is bonded or adhered on the semiconductor film 17 on which the integrated circuit is formed, and thus on the second interlayer insulating layer 58 on which the second wiring layer 59 is formed. (FIG. 13C). At this time, the bonding strength of the carrier substrate 19 is set to a strength higher than the separation strength of the porous layer 12 from the semiconductor substrate 11, that is, an adhesion strength at which the carrier substrate 19 does not peel off during separation.

【0065】次に、半導体基体11と担持基板19との
間に両者を引き離す方向の外力を与える。このようにす
ると、前述したように脆弱化された空洞層13におい
て、柱状体15の破壊が生じ、半導体膜17が単結晶半
導体層14と共に半導体基体11から分離される。この
ようにして分離され、集積回路が構成された半導体膜1
7が形成された単結晶半導体層14の表面、すなわち半
導体基体11からの分離面に例えば樹脂膜を塗布して、
この面の保護を行う保護膜62を形成する(図13
D)。
Next, an external force is applied between the semiconductor substrate 11 and the carrier substrate 19 in a direction to separate them. As a result, the columnar body 15 is broken in the weakened cavity layer 13 as described above, and the semiconductor film 17 is separated from the semiconductor substrate 11 together with the single crystal semiconductor layer 14. The semiconductor film 1 thus separated to form an integrated circuit
For example, a resin film is applied to the surface of the single crystal semiconductor layer 14 on which the semiconductor substrate 7 is formed, that is, a separation surface from the semiconductor substrate 11,
A protective film 62 for protecting this surface is formed.
D).

【0066】このようにすると、担持基板19に、回路
素子が形成された半導体膜17による薄膜半導体が形成
された集積回路装置が構成される。この集積回路装置
は、担持基板19が、フレキシブルな基板である場合
は、フレキシブルな集積回路装置として構成することが
できる。しかしながら、担持基板19が剛性を有するす
なわちリジッドな基板とするときはリジッドな集積回路
装置を構成することができる。
In this way, an integrated circuit device in which a thin film semiconductor is formed on the carrier substrate 19 by the semiconductor film 17 on which circuit elements are formed. This integrated circuit device can be configured as a flexible integrated circuit device when the carrier substrate 19 is a flexible substrate. However, when the supporting substrate 19 has rigidity, that is, is a rigid substrate, a rigid integrated circuit device can be configured.

【0067】上述した集積回路装置においては、回路素
子がCMOSである場合を例示したが、言うまでもな
く、回路素子としては、CMOSに限られず、種々の回
路素子によることができ、種々の集積回路装置に適用す
ることができる。
In the above-described integrated circuit device, the case where the circuit element is a CMOS has been exemplified. Needless to say, the circuit element is not limited to the CMOS, but can be various circuit elements. Can be applied to

【0068】更に、本発明は、太陽電池を得る場合に適
用することができる。この場合の一実施例を、実施例8
として図14および図15を参照して説明する。
Further, the present invention can be applied to a case where a solar cell is obtained. An example of this case is described in Example 8
14 and FIG.

【0069】〔実施例8〕この実施例においては、受光
面側電極からの端子導出、すなわち導電線の導出を、容
易に行うことができるようにしたものである。この実施
例においても、Si単結晶半導体基体11を用意し、そ
の表面を実施例1で説明したと同様の方法による陽極化
成を行って表面層12Sと、これに菱高い多孔率を有す
る中間多孔率層12Mが形成された多孔質層12を形成
する。そして、この半導体基体11を、常圧Siエピタ
キシャル成長装置によって、H2 雰囲気中で熱処理すな
わちアニールした。このアニールは、室温から1120
℃に約20分間掛けて昇温し、この温度で約30分間保
持した。このようにすると、多孔質層12の表面層12
Sの表面が平坦で滑らかになり、多孔質層12内の、多
孔質層と半導体基体11との界面側に、単結晶半導体層
14が発生すると共に、複数の柱状体15が、分散して
植立する空洞層13が発生する(図14A)。その後、
多孔質層12を、HClによってエッチングして単結晶
半導体層14を外部に露呈し、これの上に、常圧Siエ
ピタキシャル成長装置に、SiH4 ガスとB2 6 ガス
とを用いたエピタキシャル成長を3分間行って、ボロン
Bが1019atoms/cm3 にドープされたp+ Siによる第
1の半導体層171を形成し、次に、B2 6 ガスの流
量を変更して、Siエピタキシャル成長を20分間行っ
て、ボロンBが1016atoms/cm3 にドープされた低濃度
のp- Siによる第2の半導体層172を形成し、更に
2 6 ガスに換えてPH3 ガスを供給して、エピタキ
シャル成長を4分間行って、第2の半導体膜132上
に、リンPが1019atoms/cm3 の高濃度にドープされた
+ Siによる第3の半導体層173を形成して、第1
〜第3の半導体層171〜173よりなるp+ −p-
+ 構造の半導体膜17を形成した(図14B)。
[Embodiment 8] In this embodiment, the terminals can be easily derived from the light-receiving surface side electrode, that is, the conductive wires can be easily derived. Also in this embodiment, a Si single crystal semiconductor substrate 11 is prepared, and its surface is anodized in the same manner as described in Embodiment 1 to form a surface layer 12S and an intermediate porous material having a high porosity. The porous layer 12 on which the rate layer 12M is formed is formed. Then, the semiconductor substrate 11 was heat-treated, that is, annealed in a H 2 atmosphere by a normal-pressure Si epitaxial growth apparatus. This annealing is carried out from room temperature to 1120.
The temperature was raised to ° C. over about 20 minutes and maintained at this temperature for about 30 minutes. By doing so, the surface layer 12 of the porous layer 12
The surface of S becomes flat and smooth, and a single crystal semiconductor layer 14 is generated on the interface side between the porous layer and the semiconductor substrate 11 in the porous layer 12, and a plurality of columnar bodies 15 are dispersed. A cavity layer 13 to be planted is generated (FIG. 14A). afterwards,
The porous layer 12 is etched with HCl to expose the single-crystal semiconductor layer 14 to the outside, and an epitaxial growth using an SiH 4 gas and a B 2 H 6 gas is performed thereon by using a normal pressure Si epitaxial growth apparatus. For 1 minute to form a first semiconductor layer 171 of p + Si doped with boron B at 10 19 atoms / cm 3 , and then changing the flow rate of B 2 H 6 gas to perform Si epitaxial growth for 20 minutes. For 2 minutes to form a second semiconductor layer 172 of low concentration p - Si doped with boron B at 10 16 atoms / cm 3 , and further supplying PH 3 gas instead of B 2 H 6 gas. The epitaxial growth is performed for 4 minutes to form a third semiconductor layer 173 of n + Si doped with phosphorus P at a high concentration of 10 19 atoms / cm 3 on the second semiconductor film 132,
~ P + -p -- composed of third semiconductor layers 171 to 173
A semiconductor film 17 having an n + structure was formed (FIG. 14B).

【0070】次に、この実施例においては、エピタキシ
ャル半導体膜13上に表面熱酸化によってSiO2 膜す
なわち透明の絶縁膜26を形成し、フォトリソグラフィ
によるパターンエッチングを行って電極ないしは配線と
のコンタクトを行う開口26Wを形成する。この開口1
6Wは、所要の間隔を保持して図において紙面と直交す
る方向に延びるストライプ状に平行配列して形成するこ
とができる。このように形成したSiO2 膜により、界
面でのキャリア発生や再結合を極力少なくすることが可
能である。そして、全面的に金属膜の蒸着を行い、フォ
トリソグラフィによるパターンエッチングを行って所要
のパターン、この例では、ストライプ状の開口16Wに
沿ってストライプ状の電極ないしは配線37を形成する
(図14B)。この電極ないしは配線37を形成する金
属膜は、例えば厚さ30nmのTi膜、厚さ50nmの
Pd、厚さ100nmのAgを順次蒸着し、さらにこれ
の上にAgメッキを行って形成した多層構造膜によって
構成し得る。その後、400℃で20〜30分間のアニ
ールを行った。
Next, in this embodiment, an SiO 2 film, that is, a transparent insulating film 26 is formed on the epitaxial semiconductor film 13 by surface thermal oxidation, and pattern etching is performed by photolithography to make contact with an electrode or a wiring. An opening 26W is formed. This opening 1
The 6Ws can be formed in parallel with each other in a stripe shape extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing while maintaining a required interval. With the SiO 2 film formed in this way, it is possible to minimize carrier generation and recombination at the interface. Then, a metal film is vapor-deposited on the entire surface, and pattern etching is performed by photolithography to form a desired pattern, in this example, a striped electrode or wiring 37 along the striped opening 16W (FIG. 14B). . The metal film for forming the electrode or the wiring 37 is, for example, a 30 nm-thick Ti film, a 50 nm-thick Pd, and a 100 nm-thick Ag, which are sequentially deposited, and further subjected to Ag plating to form a multilayer structure. It can be constituted by a membrane. Thereafter, annealing was performed at 400 ° C. for 20 to 30 minutes.

【0071】次に、この実施例においては、ストライプ
状の電極ないしは配線37上に、それぞれこれらに沿っ
て導電線41、この実施例では金属ワイヤを接合し、こ
れの上に透明の接着剤21によって、透明基板42を接
合する(図14C)。電極ないしは配線37への導電線
41の接合は、半田付けによることができる。そして、
これら導電線41は、その一端もしくは両端を、電極な
いしは配線37よりそれぞれ長くして外方に導出する。
Next, in this embodiment, a conductive wire 41, in this embodiment, a metal wire is bonded on the striped electrodes or wirings 37 along these, respectively, and a transparent adhesive 21 is placed thereon. Thus, the transparent substrate 42 is joined (FIG. 14C). The connection of the conductive line 41 to the electrode or the wiring 37 can be performed by soldering. And
These conductive wires 41 have one end or both ends longer than the electrode or the wiring 37 and are led out.

【0072】その後、半導体基体11と透明基板42と
に、互いに引き離す外力を与える。このようにすると、
脆弱な空洞層13において、半導体膜17および単結晶
半導体層14が半導体基体11より、剥離(分離)さ
れ、透明基板42上に、半導体膜17が接合された薄膜
半導体23が得られる(図15D)。
Thereafter, an external force for separating the semiconductor substrate 11 and the transparent substrate 42 from each other is applied. This way,
In the fragile cavity layer 13, the semiconductor film 17 and the single crystal semiconductor layer 14 are separated (separated) from the semiconductor substrate 11, and the thin film semiconductor 23 with the semiconductor film 17 bonded to the transparent substrate 42 is obtained (FIG. 15D). ).

【0073】この場合、薄膜半導体23の裏面には、多
孔質層12が残存するが、これの上に銀ペーストを塗布
し、更に金属板を接合して他方の裏面電極24を構成す
る。このようにして、プリント基板20にp+ −p-
+ 構造の薄膜半導体23が形成された太陽電池が構成
される(図15E)。この金属電極24は、太陽電池裏
面の保護膜としても機能する。
In this case, the porous layer 12 remains on the back surface of the thin-film semiconductor 23, and a silver paste is applied on the porous layer 12, and a metal plate is further joined to form the other back electrode 24. In this manner, the printed circuit board 20 p + -p - -
A solar cell on which the thin film semiconductor 23 having the n + structure is formed (FIG. 15E). This metal electrode 24 also functions as a protective film on the back surface of the solar cell.

【0074】このようにして形成した太陽電池は、受光
側電極ないしは配線37が、透明基板42によって覆わ
れているにもかかわらず、これからの電気的外部導出が
導電線41によってなされていることから、外部との電
気的接続が容易になされる。また、例えば上述の実施例
におけるように、エピタキシャル半導体膜13に対し、
すなわち太陽電池の活性部に対しそれぞれコンタクトさ
れた複数の各電極ないしは配線37からそれぞれ導電線
41の導出を行うようにしたことから、太陽電池の直列
抵抗を充分小とすることができる。
In the solar cell thus formed, since the light-receiving-side electrode or the wiring 37 is covered by the transparent substrate 42, the electrical external lead out therefrom is made by the conductive wire 41. The electrical connection with the outside is easily made. Further, for example, as in the above-described embodiment,
That is, since the conductive line 41 is led out from each of the plurality of electrodes or wirings 37 that are in contact with the active portion of the solar cell, the series resistance of the solar cell can be sufficiently reduced.

【0075】また、このように導電線41を外部に導出
したことから、複数の太陽電池を相互に接続する場合、
この接続を容易に行うことができる。
In addition, since the conductive wire 41 is led out to the outside, when a plurality of solar cells are connected to each other,
This connection can be easily made.

【0076】上述の各実施例3〜8において、空洞層1
3における分離後に残された半導体基体11は、再びそ
れぞれの薄膜半導体、半導体集積回路装置、太陽電池等
を構成する陽極化成を行う半導体基体11として繰り返
し利用を行うことができる。また、この繰りえ返し利用
によってその厚さが薄くなった半導体基体11は、これ
自体に回路素子もしくは集積回路を形成する薄膜半導体
もしくは半導体集積回路装置を構成することができる。
In each of Embodiments 3 to 8 described above, the cavity layer 1
The semiconductor substrate 11 left after the separation in Step 3 can be repeatedly used as the semiconductor substrate 11 for anodizing which constitutes each thin film semiconductor, semiconductor integrated circuit device, solar cell and the like. Further, the semiconductor substrate 11 whose thickness is reduced by the repeated use can constitute a thin film semiconductor or a semiconductor integrated circuit device which itself forms a circuit element or an integrated circuit.

【0077】また、あるいは、上述のようにして分離に
よって残された半導体基体11を、例えば薄膜半導体の
担持基板19として用いることができる。この場合の一
実施例を実施例9として図16を参照して説明する。
Alternatively, the semiconductor substrate 11 left by the separation as described above can be used as, for example, a thin film semiconductor supporting substrate 19. An embodiment in this case will be described as a ninth embodiment with reference to FIG.

【0078】〔実施例9〕この実施例においても、実施
例1で用いたと同様のSi単結晶半導体基体11を用意
した(図16A)。この半導体基体11の表面を実施例
1で説明したと同様の方法によって陽極化成を行って表
面層12Sと、これに比し高い多孔率を有する中間多孔
率層12Mが形成された多孔質層12を形成した(図1
6B)。そして、この半導体基体11を、常圧Siエピ
タキシャル成長装置によって、H2 雰囲気中で熱処理す
なわちアニールした。このアニールは、室温から112
0℃に約20分間掛けて昇温し、この温度で約30分間
保持した。このようにすると、多孔質層12内の、多孔
質層と半導体基体11との界面側に、単結晶半導体層1
4が発生すると共に、複数の柱状体15が、分散して植
立する空洞層13が発生する(図16C)。このように
して初期の半導体基体11の表面に、空洞層13、単結
晶半導体層14、多孔質層12の形成がなされ、これよ
り下層においては、半導体基体11S1 として残る。
[Embodiment 9] In this embodiment, the same Si single crystal semiconductor substrate 11 as used in Embodiment 1 was prepared (FIG. 16A). The surface of the semiconductor substrate 11 is anodized in the same manner as described in Example 1 to form a surface layer 12S and a porous layer 12 on which an intermediate porosity layer 12M having a higher porosity is formed. (FIG. 1)
6B). Then, the semiconductor substrate 11 was heat-treated, that is, annealed in a H 2 atmosphere by a normal-pressure Si epitaxial growth apparatus. This anneal is performed from room temperature to 112.
The temperature was raised to 0 ° C. over about 20 minutes and maintained at this temperature for about 30 minutes. By doing so, the single-crystal semiconductor layer 1 is located on the interface side between the porous layer and the semiconductor substrate 11 in the porous layer 12.
4 and the cavity layer 13 in which the plurality of columnar bodies 15 are dispersed and planted occurs (FIG. 16C). On the surface of the initial semiconductor substrate 11 in this manner, the cavity layer 13, the single-crystal semiconductor layer 14, formation of the porous layer 12 is made, in the lower layer than this remains as the semiconductor substrate 11S 1.

【0079】その後、多孔質層12を、HClによって
エッチングして単結晶半導体層14を外部に露呈する
(図16D)。このように外部に露呈した単結晶半導体
層14上に、例えばSiによる半導体膜17をエピタキ
シャル成長する。そして、このSi半導体膜17の表面
に、絶縁層18を、例えばSi半導体膜17の表面熱酸
化によって形成する。(図16E)。そして、この絶縁
層18上にSi担持基板19の接合を行う(図16
F)。この接合は、例えば予めSi担持基板19をアル
カリ洗浄して表面を親水性としておき、これを絶縁層1
8が形成された半導体膜17上に合致させ、この状態
で、例えば拡散炉において、H2 雰囲気中で1000
℃、30分のアニールを行うことによって接合すること
ができる。
Thereafter, the porous layer 12 is etched with HCl to expose the single crystal semiconductor layer 14 to the outside (FIG. 16D). On the single crystal semiconductor layer 14 exposed to the outside as described above, a semiconductor film 17 of, for example, Si is epitaxially grown. Then, an insulating layer 18 is formed on the surface of the Si semiconductor film 17 by, for example, thermal oxidation of the surface of the Si semiconductor film 17. (FIG. 16E). Then, bonding of the Si supporting substrate 19 is performed on the insulating layer 18 (FIG. 16).
F). This bonding is performed, for example, by preliminarily washing the Si-carrying substrate 19 with an alkali to make the surface hydrophilic.
8 is matched over the semiconductor film 17 formed, in this state, for example, in the diffusion furnace, in an H 2 atmosphere 1000
Bonding can be performed by annealing at 30 ° C. for 30 minutes.

【0080】その後、担持基板19に接合された半導体
膜17を単結晶半導体層14と共に、脆弱な空洞層13
の破壊によって半導体基体11から分離する(図16
G)。このようにすると、担持基板19に絶縁層18を
介して半導体膜17および単結晶半導体層14が接合さ
れた薄膜半導体を有するSOI基板20が形成されると
ともに、これと文例された上述の空洞層13より下層の
半導体基体11S1 が分離される。
Thereafter, the semiconductor film 17 bonded to the carrier substrate 19 is removed together with the single crystal semiconductor layer 14 together with the fragile cavity layer 13.
Is separated from the semiconductor substrate 11 by the destruction of the
G). In this manner, the SOI substrate 20 having the thin film semiconductor in which the semiconductor film 17 and the single crystal semiconductor layer 14 are bonded to the carrier substrate 19 via the insulating layer 18 is formed, and the above-described cavity layer described above is described. 13 semiconductor body 11S 1 of the lower layer is separated from.

【0081】このようにして、図16A〜図16Gで説
明した一連の工程による作業の複数を、順次直列的に、
あるいは並列的に行う。つまり、図16A〜図16Gで
説明した一連の工程による第1の作業と、同様に図16
A〜図16Gで説明した一連の工程による他の第2の作
業、更に同様に図16A〜図16Gで説明した一連の工
程による他の第3の作業・・・を行うものであり、この
場合、第1の作業おける図16Fで示した担持基板19
を、これより前、あるいは一部並行して行った他の上述
したと同様の一例の作業で分離された半導体基体11s
0 によって構成する。そして、第2の作業おける図16
Fで示した担持基板19を、これより前、あるいは平行
して行った第1の作業で分離された半導体基体11s1
によって構成する。
In this manner, a plurality of operations in the series of steps described with reference to FIGS.
Alternatively, they are performed in parallel. That is, the first operation by the series of steps described with reference to FIGS.
16A to 16G, and other third operations by the series of steps described in FIGS. 16A to 16G... In this case. The carrier substrate 19 shown in FIG. 16F in the first operation
Is separated from the semiconductor substrate 11s separated by another example of the same operation as described above, which was performed before or partially in parallel with this.
It is composed of 0 . FIG. 16 in the second operation.
The semiconductor substrate 11s 1 separated from the carrier substrate 19 indicated by F in the first operation performed before or in parallel with the semiconductor substrate 11s 1
It is constituted by.

【0082】このようにして、例えばSOI基板の製造
において、他の作業で生じた半導体基体11の残された
すなわち分離によって生じた半導体基体11s(11s
0 ,11s1 ・・・)を、担持基板19として利用する
ものである。
Thus, for example, in the manufacture of an SOI substrate, the semiconductor substrate 11s (11s
0 , 11 s 1 ...) Are used as the carrier substrate 19.

【0083】尚、この場合の担持基板19として用いる
半導体基体11sは、上述したような1回の図16A〜
図16Gで説明した一連の工程によって発生した半導体
基体を用いる場合に限られるものではなく、分離された
半導体基体11sを再び初期の半導体基体11として用
いて複数回の上述の一連の作業を行って所要の厚さに減
少した半導体基体11sに関して担持基板19として利
用することもできる。
The semiconductor substrate 11s used as the carrier substrate 19 in this case is the same as the one described above with reference to FIGS.
The present invention is not limited to the case where the semiconductor substrate generated by the series of steps described with reference to FIG. 16G is used, and the above-described series of operations is performed a plurality of times using the separated semiconductor substrate 11s as the initial semiconductor substrate 11 again. The semiconductor substrate 11s reduced to a required thickness can be used as the support substrate 19.

【0084】尚、本発明における空洞層13および単結
晶半導体層14の形成のアニールは、常圧あるいは減圧
におけるH2 ガス雰囲気中でのアニールのみならず、前
述したように、真空中、あるいはHe,Ne,Ar,K
r等の周期律表において第8族元素ガス中でのアニール
によることができる。
The annealing for forming the cavity layer 13 and the single crystal semiconductor layer 14 in the present invention is not limited to annealing in a H 2 gas atmosphere at normal pressure or reduced pressure, but also in vacuum or He, as described above. , Ne, Ar, K
In the periodic table such as r, annealing can be performed in a Group 8 element gas.

【0085】また、上述した各例では陽極化成を行う装
置としては、図2の単槽構造を用いた場合であるが、図
1で説明した2槽構造の陽極化成装置を用いることがで
きる。
In each of the examples described above, the anodizing apparatus uses the single-tank structure shown in FIG. 2, but the anodizing apparatus having the two-tank structure described in FIG. 1 can be used.

【0086】上述の陽極化成において、大電流通電、長
時間通電等によって半導体例えばSiの基体側からの剥
離が生じ、このSiくずが電解液槽に付着する場合があ
る。この場合は、基体11をとり出して後、電解液に換
えて槽内にフッ硝酸を注入することによって不要なSi
等の半導体くずをエッチング除去することができる。ま
た、上述した各例においては半導体膜17および単結晶
半導体層14の半導体基体11からの分離を、互いに引
き離す外力を与えて剥離した場合であり、この場合前述
したように真空吸着によって行うことができる。また、
あるいは超音波振動によって空洞層の破壊によって分離
することができる。
In the above-described anodization, a semiconductor, for example, Si may be separated from the substrate side due to the application of a large current or a long period of time, and this Si scrap may adhere to the electrolytic solution tank. In this case, after the substrate 11 is taken out, unnecessary Si is injected by injecting hydrofluoric nitric acid into the tank instead of the electrolytic solution.
And the like can be removed by etching. In each of the above-described examples, the semiconductor film 17 and the single-crystal semiconductor layer 14 are separated from the semiconductor substrate 11 by applying an external force that separates them from each other. In this case, the semiconductor film 17 and the single-crystal semiconductor layer 14 may be separated by vacuum suction as described above. it can. Also,
Alternatively, they can be separated by breaking the cavity layer by ultrasonic vibration.

【0087】また、陽極化成を、フッ化水素とエタノー
ルを含有する電解溶液、あるいは、フッ化水素とメタノ
ールの混合液中で行うことにより、多孔質層を容易に形
成することができる。この場合、陽極化成の電流密度を
変える際に、この電解溶液の組成も変えることにより、
多孔率の調整範囲が更に大きくなる。
The porous layer can be easily formed by performing the anodization in an electrolytic solution containing hydrogen fluoride and ethanol or a mixed solution of hydrogen fluoride and methanol. In this case, when changing the current density of anodization, by changing the composition of this electrolytic solution,
The adjustment range of the porosity is further increased.

【0088】また、陽極化成中に光を照射することによ
る、多孔質層の表面の凹凸の発生が著しくなり、エピタ
キシャル半導体膜の結晶性が悪くなるが、上述の実施例
におけるように、陽極化成を暗所で行うことにより、こ
の凹凸を軽減ないしは回避できて、良好な結晶性を有す
るエピタキシャル半導体膜を形成することができる。
Further, when light is irradiated during the anodization, unevenness on the surface of the porous layer is remarkably generated, and the crystallinity of the epitaxial semiconductor film is deteriorated. In a dark place, the unevenness can be reduced or avoided, and an epitaxial semiconductor film having good crystallinity can be formed.

【0089】また、上述したように、本発明において
は、単結晶半導体層14、もしくはこの単結晶半導体層
14とこれの上に形成した半導体膜17、あるいは多孔
質層12上に形成した半導体膜17によって、例えば薄
膜半導体の形成を行うものであり、各半導体膜17は、
エピタキシャル成長によって形成した場合であるが、特
にこの半導体膜17を単結晶半導体層14上にエピタキ
シャル成長するときは、結晶性にすぐれた半導体膜17
を形成することができる。しかしながら、半導体膜17
としてはエピタキシャル成長膜に限られるものではな
く、前述したように、多結晶層、非晶質層、さらにある
いはこれらの混在によって形成することもできるもので
ある。
As described above, in the present invention, the single crystal semiconductor layer 14, the single crystal semiconductor layer 14 and the semiconductor film 17 formed thereon, or the semiconductor film formed on the porous layer 12 17, for example, a thin film semiconductor is formed.
In the case where the semiconductor film 17 is formed by epitaxial growth, particularly when the semiconductor film 17 is epitaxially grown on the single crystal semiconductor layer 14, the semiconductor film 17 having excellent crystallinity is formed.
Can be formed. However, the semiconductor film 17
Is not limited to an epitaxially grown film, but may be a polycrystalline layer, an amorphous layer, or a mixture of these, as described above.

【0090】また、半導体膜17として、シリコンSi
膜を成膜する場合、表面平滑性にすぐれたSi膜を得る
にはSi供給の原料ガスとしては塩素系ガスのSiCl
4 ,SiHCl3 ,Si2 2 Cl2 等による成膜が好
ましく、例えば太陽電池におけるよう受光効率を高める
ために表面に微細凹凸を発生させるには、半導体膜の成
膜に先立ってHClによるエッチングを行って後、シラ
ン系ガスSiH4 ,S2 6 等による成膜を行うことが
好ましい。
The semiconductor film 17 is made of silicon Si
When forming a film, in order to obtain a Si film having excellent surface smoothness, a chlorine-based gas such as SiCl
4 , SiHCl 3 , Si 2 H 2 Cl 2 or the like is preferable. For example, in order to generate fine irregularities on the surface in order to increase the light receiving efficiency as in a solar cell, etching with HCl is performed prior to the formation of the semiconductor film. After that, it is preferable to form a film using a silane-based gas such as SiH 4 or S 2 H 6 .

【0091】上述した本発明による半導体基体(半導体
基板16)においては、半導体基体11に、柱状体15
が、いわば支持柱として存在する空洞層13を介して単
結晶半導体層14が形成された構造を有するものである
が、この空洞層13の強度は、その連結柱状体15の太
さ等の選定によって確実に設定できることから、或る場
合は、この空洞層13もしくは柱状体15自体の各種使
用態様が可能となり、またこの空洞層13を例えば単結
晶半導体層14との剥離分離層として用いる場合におい
ても、例えばハンドリングにおいて、この空洞層13が
不用意に破壊するような不都合を効果的い回避でき、ま
た、分離を必要とするに際してはこの空洞層13の全域
に渡って確実にその分離を行うことができるという過不
足のない強度に選定することができるものである。した
がって、この半導体基板16を用いて薄膜半導体や、こ
れによるSOI、太陽電池、集積回路等の半導体装置
を、容易かつ確実に、したがって、高い歩留りをもって
構成することができる。
In the semiconductor substrate (semiconductor substrate 16) according to the present invention described above, the semiconductor substrate 11 is
However, it has a structure in which a single-crystal semiconductor layer 14 is formed via a hollow layer 13 existing as a supporting column, so to say, the strength of the hollow layer 13 depends on the thickness of the connecting columnar body 15 and the like. In some cases, the cavity layer 13 or the columnar body 15 itself can be used in various ways, and when the cavity layer 13 is used as a separation separation layer from the single crystal semiconductor layer 14, for example. In addition, for example, in handling, it is possible to effectively avoid inconvenience such that the cavity layer 13 is inadvertently broken, and when separation is required, the separation is reliably performed over the entire area of the cavity layer 13. The strength can be selected so that there is no excess or shortage. Therefore, a semiconductor device such as a thin-film semiconductor and an SOI, a solar cell, an integrated circuit, and the like using the semiconductor substrate 16 can be easily and reliably formed with a high yield.

【0092】また、本発明製造方法によれば、多孔質層
の形成とアニールによって空洞層13と単結晶半導体層
14との形成を行うものであるが、この多孔質層の形成
条件や、アニール条件の選定によって、空洞層13の強
度、すなわち例えば柱状体の太さ等の選定ができること
から、半導体基板16の使用目的に応じて、その分離強
度を容易、かつ確実に選定することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, the cavity layer 13 and the single-crystal semiconductor layer 14 are formed by forming and annealing the porous layer. By selecting the conditions, the strength of the cavity layer 13, that is, the thickness of the columnar body, for example, can be selected. Therefore, the separation strength of the semiconductor substrate 16 can be easily and reliably selected according to the purpose of use.

【0093】そして、本発明方法においては、前述した
ように、陽極化成後にアニールによって空洞層および単
結晶半導体層を形成して後の多孔質層表面もしくは単結
晶半導体層への半導体膜等のエピタキシャル成長は、例
えばCVD法により、700℃〜1200℃の温度で行
うことができるので、この場合アニール温度より低い温
度によって成膜を行うことによって、アニール条件の選
定によって選定された空洞層および単結晶半導体層の厚
さ、空洞層における柱状体の太さ、密度等の空孔率が、
半導体膜等の成膜によって変動することを回避できる。
In the method of the present invention, as described above, the cavity layer and the single crystal semiconductor layer are formed by annealing after the anodization, and the epitaxial growth of the semiconductor film or the like on the surface of the porous layer or the single crystal semiconductor layer afterwards. Can be performed at a temperature of 700 ° C. to 1200 ° C. by, for example, a CVD method. In this case, by forming the film at a temperature lower than the annealing temperature, the cavity layer and the single crystal semiconductor selected by selecting the annealing conditions are formed. The thickness of the layer, the thickness of the columnar body in the cavity layer, porosity such as density,
Fluctuation due to the formation of a semiconductor film or the like can be avoided.

【0094】また、本発明製造方法によれば、半導体基
板16を構成する半導体基体11は、空洞層13におけ
る単結晶半導体層14、半導体膜17の半導体基体11
からの分離の後の、残された半導体基体に関しては、再
び例えばその表面を電解研磨等によって研磨することに
よって、半導体基板16を得るための半導体基体11と
して繰り返す使用するとか、半導体基板16の形成によ
って減じた厚さを、エピタキシャル成長によって補う等
によって、多数回の繰り返し使用を可能にするとか、更
に前述したように、担持基板19として用いることがで
きることから、安価に製造できる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the semiconductor substrate 11 constituting the semiconductor substrate 16 is the single crystal semiconductor layer 14 in the cavity layer 13 and the semiconductor substrate 11 of the semiconductor film 17.
After the separation from the semiconductor substrate 16, the remaining semiconductor substrate may be repeatedly used as the semiconductor substrate 11 for obtaining the semiconductor substrate 16 by polishing the surface again by, for example, electrolytic polishing or the like. The thickness reduced by the above is compensated for by epitaxial growth, etc., so that it can be used many times repeatedly, and as described above, it can be used as the carrier substrate 19, so that it can be manufactured at low cost.

【0095】また、本発明製造方法によれば、半導体膜
上に担持基板19として、プリント基板などの基板を接
合して基板と半導体膜とを一体化させた後、半導体基体
11からの剥離を行うという方法を採ることができるの
で、この担持基板19の種類には制限はなく、金属板、
セラミック、ガラス、樹脂等、従来からの半導体技術の
常識では到底考えられなかったような基板上に薄膜単結
晶半導体を形成するとか、太陽電池を形成できる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, after a substrate such as a printed board is bonded as the carrier substrate 19 on the semiconductor film to integrate the substrate and the semiconductor film, the substrate is separated from the semiconductor substrate 11. The type of the carrier substrate 19 is not limited, and a metal plate,
A thin-film single-crystal semiconductor can be formed on a substrate such as ceramic, glass, resin, or the like, which has never been considered by common sense of conventional semiconductor technology, or a solar cell can be formed.

【0096】[0096]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、各種
使用目的、態様に応じた最適強度、構造の半導体基体を
容易、かつ安価に提供できるものである。したがって、
各種半導体装置を量産的に、歩留り良く、高い収率をも
って、したがって、低コストをもって製造できるという
工業的に重要な効果を奏することができるものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and inexpensively provide a semiconductor substrate having an optimum strength and a structure according to various uses and modes. Therefore,
Industrially important effects that various semiconductor devices can be mass-produced, with high yield, with high yield, and therefore at low cost can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明方法を実施する陽極化成装置の一例の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an example of an anodizing apparatus for performing a method of the present invention.

【図2】本発明方法を実施する陽極化成装置の他の例の
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of another example of the anodizing apparatus for performing the method of the present invention.

【図3】A〜Dは、本発明による半導体基体を得る一製
造方法の工程図である。
3A to 3D are process diagrams of one manufacturing method for obtaining a semiconductor substrate according to the present invention.

【図4】本発明による半導体基体の一例の断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a semiconductor substrate according to the present invention.

【図5】本発明による半導体基体の一例のSEM像であ
る。
FIG. 5 is an SEM image of an example of a semiconductor substrate according to the present invention.

【図6】本発明による半導体基体の他の例のSEM像で
ある。
FIG. 6 is an SEM image of another example of the semiconductor substrate according to the present invention.

【図7】本発明による半導体基体の一例の更に拡大され
たSEM像である。
FIG. 7 is a further enlarged SEM image of an example of the semiconductor substrate according to the present invention.

【図8】本発明による半導体基体の他の例の更に拡大さ
れたSEM像である。
FIG. 8 is a further enlarged SEM image of another example of the semiconductor substrate according to the present invention.

【図9】本発明の説明に供する空洞層の穴の構造を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a structure of a hole in a cavity layer for explanation of the present invention.

【図10】本発明の説明に供する空洞層の穴の構造を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a hole in a cavity layer for explanation of the present invention.

【図11】AおよびBは、本発明による薄膜半導体の製
造方法の一例の工程図である。
FIGS. 11A and 11B are process diagrams of an example of a method for manufacturing a thin film semiconductor according to the present invention.

【図12】A〜Eは、本発明によるSOI基板の製造方
法の一例の工程図である。
12A to 12E are process diagrams of an example of a method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention.

【図13】A〜Dは、本発明による集積回路装置の製造
方法の一例の工程図である。
13A to 13D are process diagrams of an example of a method for manufacturing an integrated circuit device according to the present invention.

【図14】A〜Cは、本発明による太陽電池のの製造方
法の一例の工程図(その1)である。
14A to 14C are process diagrams (part 1) of an example of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention.

【図15】DおよびEは、本発明による太陽電池のの製
造方法の一例の工程図(その2)である。
15 and 18 are process diagrams (part 2) of an example of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention.

【図16】A〜Gは、本発明によるSOI基板の製造方
法の他の例の工程図である。
16A to 16G are process diagrams of another example of a method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電解溶液槽、1A 第1の槽、1B 第2の槽、1
H 開口、2 直流電源、3A,3B 電極、11 半
導体基体、12 多孔質層、13 空洞層、14 単結
晶半導体層、15 柱状体、16 半導体基板、17
半導体膜(もしくは材料膜)、18 絶縁層、19 担
持基板、20 SOI基板、21 接着剤、26 絶縁
膜、27 薄膜半導体、37 電極ないしは配線、41
導電線、51 分離絶縁層、52 ゲート絶縁膜、5
3 ゲート電極、54 サイドウオール、55 半導体
領域、56 第1の層間絶縁層、57 第1の配線層、
58 第2の層間絶縁層、59 第2の配線層、 第1
の半導体膜、132 第2の半導体膜、133 第3の
半導体膜、171 第1の半導体膜、172 第2の半
導体膜、173 第3の半導体膜
1 electrolytic solution tank, 1A first tank, 1B second tank, 1
H opening, 2 DC power supply, 3A, 3B electrode, 11 semiconductor substrate, 12 porous layer, 13 cavity layer, 14 single crystal semiconductor layer, 15 columnar body, 16 semiconductor substrate, 17
Semiconductor film (or material film), 18 insulating layer, 19 carrier substrate, 20 SOI substrate, 21 adhesive, 26 insulating film, 27 thin film semiconductor, 37 electrode or wiring, 41
Conductive wire, 51 isolation insulating layer, 52 gate insulating film, 5
3 gate electrode, 54 sidewall, 55 semiconductor region, 56 first interlayer insulating layer, 57 first wiring layer,
58 second interlayer insulating layer, 59 second wiring layer, first
Semiconductor film, 132 second semiconductor film, 133 third semiconductor film, 171 first semiconductor film, 172 second semiconductor film, 173 third semiconductor film

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体上に、複数の柱状体が分散し
て存在する空洞層を介して単結晶半導体層が形成され、
該単結晶半導体層上に多孔質層が形成され、該多孔質層
上に、所要の材料膜の成膜がなされたことを特徴とする
請求項1に記載の半導体基体。
A single crystal semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate via a cavity layer in which a plurality of pillars are dispersed and present,
2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a porous layer is formed on the single crystal semiconductor layer, and a required material film is formed on the porous layer.
【請求項2】 半導体基体表面に、多段階陽極化成とア
ニールとによって、複数の柱状体が分散して存在する空
洞層と、該空洞層上の単結晶半導体層と、該単結晶半導
体層上の多孔質層とを形成することを特徴とする半導体
基体の製造方法。
2. A cavity layer in which a plurality of pillars are dispersed on a surface of a semiconductor substrate by multi-step anodization and annealing, a single crystal semiconductor layer on the cavity layer, and a single crystal semiconductor layer on the single crystal semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising forming a porous layer of
【請求項3】 上記多段階陽極化成とアニールとによっ
て、上記空洞層と、上記単結晶半導体層と、多孔質層と
を形成して後に、 上記多孔質層上に所要の材料膜の成膜を行うことを特徴
とする請求項2に記載の半導体基体の製造方法。
3. After forming the cavity layer, the single crystal semiconductor layer, and the porous layer by the multi-step anodization and annealing, forming a required material film on the porous layer. 3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 2, wherein:
【請求項4】 半導体基体表面に、多段階陽極化成とア
ニールとによって、複数の柱状体が分散して存在する空
洞層と、該空洞層上の単結晶半導体層と、該単結晶半導
体層上の多孔質層とを形成する工程と、 上記多孔質層上に、半導体膜を成膜する工程と、 その後、上記空洞層において、上記半導体基体からの上
記半導体膜の分離を行う分離工程とを有することを特徴
とする薄膜半導体の製造方法。
4. A hollow layer in which a plurality of pillars are dispersed on a surface of a semiconductor substrate by multi-step anodization and annealing, a single crystal semiconductor layer on the hollow layer, and a single crystal semiconductor layer on the single crystal semiconductor layer. Forming a semiconductor layer on the porous layer; andseparating the semiconductor film from the semiconductor substrate in the cavity layer. A method for manufacturing a thin film semiconductor, comprising:
【請求項5】 半導体基体表面に、多段階陽極化成とア
ニールとによって、複数の柱状体が分散して存在する空
洞層と、該空洞層上の単結晶半導体層と、該単結晶半導
体層上の多孔質層とを形成する工程と、 上記多孔質層を除去する工程と、 上記多孔質層の除去によって露呈した上記単結晶半導体
層上に、半導体膜を成膜する工程と、 該半導体膜が成膜された単結晶半導体層を、上記空洞層
における分離によって上記半導体基体から分離する工程
とを有することを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
5. A cavity layer in which a plurality of pillars are dispersed on a surface of a semiconductor substrate by multi-step anodization and annealing, a single crystal semiconductor layer on the cavity layer, and a single crystal semiconductor layer on the single crystal semiconductor layer. Forming a porous layer, removing the porous layer, forming a semiconductor film on the single crystal semiconductor layer exposed by removing the porous layer, Separating the single crystal semiconductor layer on which is formed a film from the semiconductor substrate by separation in the cavity layer.
【請求項6】 上記多段階陽極化成を、少なくとも1種
類以上の低電流密度の通電と、その後の高電流密度の間
欠的通電とによって行うことを特徴とする請求項2に記
載の半導体基体の製造方法。
6. The semiconductor substrate according to claim 2, wherein the multi-stage anodization is performed by applying at least one or more kinds of currents having a low current density and then intermittently applying a high current density. Production method.
【請求項7】 上記多段階陽極化成を、少なくとも1種
類以上の低電流密度の通電と、その後の高電流密度の間
欠的通電とによって行うことを特徴とする請求項4に記
載の薄膜半導体の製造方法。
7. The thin-film semiconductor according to claim 4, wherein the multi-stage anodization is performed by applying at least one or more kinds of low-current-density currents and then intermittently applying a high-current-density current. Production method.
【請求項8】 上記多段階陽極化成を、少なくとも1種
類以上の低電流密度の通電と、その後の高電流密度の間
欠的通電とによって行うことを特徴とする請求項5に記
載の半導体基体の製造方法。
8. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein the multi-stage anodization is performed by applying at least one or more kinds of currents having a low current density and then intermittently applying a high current density. Production method.
【請求項9】 上記アニールを、常圧もしくは減圧の水
素雰囲気中、あるいは高真空中で行うことを特徴とする
請求項2に記載の半導体基体の製造方法。
9. The method according to claim 2, wherein the annealing is performed in a hydrogen atmosphere at normal pressure or reduced pressure, or in a high vacuum.
【請求項10】 上記アニールを、常圧もしくは減圧の
水素雰囲気中、あるいは高真空中で行うことを特徴とす
る請求項4に記載の薄膜半導体の製造方法。
10. The method according to claim 4, wherein the annealing is performed in a hydrogen atmosphere at normal pressure or reduced pressure or in a high vacuum.
【請求項11】 上記アニールを、常圧もしくは減圧の
水素雰囲気中、あるいは高真空中で行うことを特徴とす
る請求項5に記載の薄膜半導体の製造方法。
11. The method according to claim 5, wherein the annealing is performed in a hydrogen atmosphere at normal pressure or reduced pressure or in a high vacuum.
【請求項12】 上記アニールを、第8族希ガス元素雰
囲気中で行うことを特徴とする請求項2に記載の半導体
基体の製造方法。
12. The method according to claim 2, wherein the annealing is performed in an atmosphere of a Group 8 rare gas element.
【請求項13】 上記アニールを、第8族希ガス元素雰
囲気中で行うことを特徴とする請求項4に記載の薄膜半
導体の製造方法。
13. The method according to claim 4, wherein the annealing is performed in an atmosphere of a Group 8 rare gas element.
【請求項14】 上記アニールを、第8族希ガス元素雰
囲気中で行うことを特徴とする請求項5に記載の薄膜半
導体の製造方法。
14. The method according to claim 5, wherein the annealing is performed in a Group 8 rare gas element atmosphere.
【請求項15】 上記多孔質層の除去をエッチングさせ
る機能を有するガスによって除去することを特徴とする
請求項5に記載の薄膜半導体の製造方法。
15. The method according to claim 5, wherein the porous layer is removed by a gas having a function of etching.
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