(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された半導体膜を前記基板から分離する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体膜に設けられた貫通穴であって、前記基板と前記半導体膜の間に形成された剥離層に達する前記貫通穴から弗化水素酸を導入して前記剥離層をエッチング除去した後、前記半導体膜の分離の際に、前記半導体膜と前記基板との間に水または水溶液を充満させ、前記基板を保持しておいて、前記半導体膜を前記基板面に沿って滑らせて分離する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記分離した半導体膜は厚さが１００μｍ以下であり、前記半導体膜を網目ピッチ０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の４フッ化エチレン樹脂製メッシュで、表裏より挟んで保持した状態で、洗浄、エッチング等のウェット処理を施す工程を
さらに含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記分離した半導体膜は厚さが１００μｍ以下であり、前記半導体膜を水の表面に浮かべた状態で保持し、搬送する工程を
さらに含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体膜を用いた太陽電池等の半導体装置の製造方法に関するものである。
特に、半導体膜を基板から分離して半導体装置に適用する場合における、半導体装置の製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体膜を用いた半導体装置の製造方法について図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１３及び図１４は、例えば米国特許第４，７２７，０４７号公報及び米国特許第４，８１６，４２０号公報に示された従来の半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【０００３】
図１３及び図１４において、１００は基板、１０１は基板１００を被覆する絶縁膜、１は半導体膜である。
【０００４】
基板１００および半導体膜１は、砒化ガリウムからなり、まず、図１３（ａ）に示す基板１００の表面を絶縁膜１０１で被覆する。次に、図１３（ｂ）に示すように、この絶縁膜１０１にストライプ状に開口部を設けて基板１００の表面を露出させる。次に、図１３（ｃ）、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、露出した基板面を核として半導体膜１を結晶成長させる。
【０００５】
図１４（ｂ）に示す構造において、半導体膜１は、絶縁膜１０１の開口部においてのみ基板１００と連結しているので、絶縁膜１０１の材質を半導体膜１との結合が弱いもので構成することにより、半導体膜１に機械的な応力を加えることにより、図１４（ｃ）に示すように、基板１００との連結部を破壊して、半導体膜１を基板１００から引き剥がすことができる。
【０００６】
しかしながら、この方法においては、基板１００との連結部を破壊して無理矢理に半導体膜１を引き剥がしているので、必ずしも半導体膜１自身に損傷を加えずに分離ができるとは限らず、歩留まりが悪いという問題点があった。
【０００７】
つぎに、従来の半導体装置の製造装置について図１５を参照しながら説明する。図１５は、従来の半導体装置の製造装置を示す斜視図である。
【０００８】
図１５において、６００は半導体ウエハ、５００は装置、５０１は半導体ウエハ６００を挿入する溝である。この装置５００は、半導体ウエハ６００をそれぞれの溝５０１に１枚ずつ挿入し、合計２５枚の半導体ウエハ６００を同時に取り扱うように構成されている。そして、半導体ウエハ６００を装填した状態で洗浄やエッチング等のウェット処理や搬送を行なうのである。
【０００９】
しかしながら、従来の半導体装置に用いられているように、半導体ウエハ６００に加工を施して半導体装置を製造する場合には、半導体ウエハ６００は機械的強度が大きいため、図１５に示したような装置５００でその周縁部を保持するだけで取り扱うことができるが、厚さ１００μｍ以下の半導体膜を取り扱う場合には、半導体膜の機械的強度が弱いので、図１５に示したような半導体装置の装置５００では、容易に半導体膜が破壊されてしまい、歩留まりが悪いという問題点があった。
【００１０】
次に、装置５００に半導体ウエハ６００を装填する方法について図１６を参照しながら説明する。図１６は、従来の半導体装置の製造装置に半導体ウエハを装填している状態を示す図である。
【００１１】
図１６において、５０２は半導体ウエハ６００を搬送するためのベルトであり、半導体ウエハ６００がベルト５０２に乗った状態で搬送され、装置５００の溝５０１に運びこまれている様子をあらわしている。なお、５０３は装置５００を上下動させるステージである。
【００１２】
しかしながら、半導体ウエハ６００の取扱いにあたっては、半導体ウエハ６００が十分な機械的強度を有していることがその取扱い上の前提となっている。従って、この場合にも、厚さ１００μｍ以下の半導体膜を取り扱う場合には、半導体膜の機械的強度が弱いので、装置５００では、容易に半導体膜が破壊されてしまい、歩留まりが悪いという問題点があった。
【００１３】
さらに、他の従来の半導体膜を用いた半導体装置の製造方法について図１７及び図１８を参照しながら説明する。図１７は、半導体膜を用いた半導体装置の内、半導体膜表面、表面から裏面に達する貫通穴の内壁、および半導体膜裏面の少なくとも貫通穴の周辺に拡散層を設けた構造を有する半導体装置の従来の製造方法を示す図である。
【００１４】
図１７（ａ）〜（ｃ）において、１は半導体膜、２は半導体膜１に設けられた貫通穴、３は半導体膜１に設けられた拡散層、５はレジストである。
【００１５】
図１７（ａ）は、半導体膜１の表面、貫通穴２の内壁、および半導体膜１の裏面に拡散層３が設けられた状態を示している。この後、図１７（ｂ）に示すように、半導体膜１の表面、貫通穴２の内壁、および半導体膜１の裏面の貫通穴２の周縁部にレジスト５を写真製版やスクリーン印刷等の手法により形成する。次に、図１７（ｃ）に示すように、半導体膜１をエッチング液に浸漬して、半導体膜１の裏面の貫通穴２の周縁部以外の領域の拡散層３をエッチングする。なお、この後、レジスト５を取り除き、図１８（ｃ）に示すように、半導体膜１の裏面に電極を設ける。
【００１６】
しかしながら、この方法においては、半導体膜１の両面にレジスト５を形成する必要があるので、レジスト５が形成された状態での半導体膜１の取り扱いが困難となり、生産性が極めて悪いという問題点があった。また、半導体膜１そのものをエッチングする必要があるので、拡散層３を取り除いた面はエッチングのダメージを受けた面しか得られないという欠点がある。因みに、ドライエッチングを用いる場合は、レジスト５の形成は裏面のみでよいが、エッチングのダメージがさらに大きくなるという問題点がある。
【００１７】
図１８は、半導体膜の表面、表面から裏面に達する貫通穴の内壁、および半導体膜の裏面の少なくとも貫通穴の周辺に拡散層が設けられた構造を有する従来の半導体装置を示す図である。同図（ａ）は、裏面からみた図、同図（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線からみた断面図、同図（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線からみた断面図をそれぞれ示す。
【００１８】
拡散層３に接続される電極４Ａ、４Ｂは半導体膜１の裏面に設けるために、裏面には貫通穴２の周縁部だけではなく、電極４Ａ、４Ｂのパターンに従って拡散層３が形成されている。このため、拡散層３の領域面積が広くなり、これは半導体装置としての性能の向上を妨げていた。
【００１９】
また、半導体膜１には貫通穴２が等間隔で形成されている。この半導体装置の性能を表す電流電圧特性は、貫通穴２の半導体膜１の表面の抵抗と、貫通穴２の間隔に大きく依存しており、これらのパラメータを適切に制御しないと、十分な特性の半導体装置を得ることが困難であった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の半導体膜を用いた半導体装置の製造方法は、以上のように構成されているので、歩留まりが悪く、また生産性が悪いという問題点があった。
【００２１】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、半導体膜を基板から容易に分離でき、その半導体膜を容易に取り扱うことが可能で、歩留まりを向上でき、生産性を向上することができる半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、基板上に形成された半導体膜を前記基板から分離する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記半導体膜に設けられた貫通穴であって、前記基板と前記半導体膜の間に形成された剥離層に達する前記貫通穴から弗化水素酸を導入して前記剥離層をエッチング除去した後、前記半導体膜の分離の際に、前記半導体膜と前記基板との間に水または水溶液を充満させ、前記基板を保持しておいて、前記半導体膜を前記基板面に沿って滑らせて分離するものである。
【００２５】
この発明の請求項２に係る半導体装置の製造方法は、前記分離した半導体膜は厚さが１００μｍ以下であり、前記半導体膜を網目ピッチ０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の４フッ化エチレン樹脂製メッシュで、表裏より挟んで保持した状態で、洗浄、エッチング等のウェット処理を施す工程をさらに含むものである。
【００２６】
この発明の請求項３に係る半導体装置の製造方法は、前記分離した半導体膜は厚さが１００μｍ以下であり、前記半導体膜を水の表面に浮かべた状態で保持し、搬送する工程をさらに含むものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図１を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、この発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【００３５】
図１（ａ）〜（ｃ）において、１００は基板、１０は剥離層、１１は水、１は半導体膜、２は半導体膜１に設けられた貫通穴である。
【００３６】
例えば、基板１００は単結晶シリコンウエハから成り、剥離層１０は基板１００を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜から成る。あるいは、剥離層１０はＣＶＤ等の手法により堆積されたシリコン酸化膜であってもよい。単結晶シリコンウエハの厚みは、６インチ径の場合、通常、６２５μｍである。剥離層１０の厚みは例えば１μｍとする。半導体膜１は剥離層１０上にＣＶＤ等の手法によって堆積された多結晶シリコン膜である。さらに、帯域熔融再結晶化や固相成長等の手段により結晶粒径を拡大し、電気的特性が改善されたものであってもよい。半導体膜１の厚みは、この半導体膜１を用いて例えば太陽電池を形成する場合、３０〜５０μｍ程度が望ましい。
【００３７】
図１（ａ）は、半導体膜１に、剥離層１０に達する貫通穴２が設けられた状態を示している。この状態において、これを弗化水素酸（図示せず）に浸し、貫通穴２から弗化水素酸を導入して剥離層１０をエッチング除去した後水洗し、図１（ｂ）に示すように、半導体膜１と基板１００との間を水１１で置換する。この状態では、水１１が半導体膜１と基板１００との間の接着剤のような働きをし、半導体膜１を基板１００から容易に引き剥がすことはできない。因みに、この状態で放置するか、あるいは加熱して乾燥させて、半導体膜１と基板１００との間の水１１を無くしても、両者の間に結合が形成されてしまい、半導体膜１が自然に剥がれるようなことは起こらない。
【００３８】
そこで、図１（ｂ）の状態において、基板１００を保持しておいて、図中の矢印のように、半導体膜１に基板１００の面に沿って横向きの力を加えると、半導体膜１と基板１００の間の水１１は潤滑剤の役割を成し、半導体膜１を基板１００上で容易に滑らせることができる。このようにして、図１（ｃ）に示すように、半導体膜１を基板１００の上から引き抜き、基板１００から分離するのである。この方法によって、半導体膜１がシリコンから成る場合、厚さ１０μｍで１０ｃｍ角の大きさのものまで分離が容易に可能であった。
【００３９】
この実施の形態１は、半導体膜１の分離の際に、半導体膜１と基板１００との間に水１１または水溶液を充満させ、半導体膜１を基板面に沿って滑らせて分離するものである。従って、半導体膜１に損傷を加えずに分離することができ、歩留まりを向上でき、生産性を向上することができる。
【００４０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造装置について図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示した半導体装置の製造方法を実現するための装置を示す概略断面図である。
【００４１】
図２において、２１は第１の領域、２２は第２の領域、２３は第１の領域２１と第２の領域２２の間の段差、２４は枠である。
【００４２】
厚み約１ｃｍの平坦な４フッ化エチレン樹脂「テフロン（登録商標）」の板に座ぐりを施して、図２に示すように、平坦な第１の領域２１および第２の領域２２を形成する。基板１００の厚さの２〜３倍程度の深さに均一に座ぐりを施して第１の領域２１とし、それより僅かに浅く座ぐりを施して第２の領域２２とする。第１の領域２１および第２の領域２２は、それぞれ基板１００と半導体膜１が収容できる面積に形成する。第１の領域２１と第２の領域２２との間の段差２３は、基板１００の厚みより小さく、基板１００の厚みの半分よりは大きくなるように設定する。第１の領域２１および第２の領域２２の周囲には座ぐりの無い部分を残して枠２４とする。
【００４３】
次に、図２の装置を使用して半導体装置を製造する方法について説明する。図１（ｂ）に示すような半導体膜１が基板１００の上にある状態で、基板１００を第１の領域に置く。この状態において、全体を水中に浸けるか、水で濡らしておいて、半導体膜１に横方向に力を加え、第２の領域２２に移動させる。この時、基板１００は段差２３に引っ掛かり、第２の領域２２に移ることはできないが、段差２３は基板１００の厚みより小さく設定されているので、基板１００上の半導体膜１は段差２３に引っ掛かることなく妨げなくスムーズに移動することができる。半導体膜１が完全に第２の領域２２に移動した時点で、半導体膜１と基板１００との分離が完了するのである。従って、半導体膜１に損傷を加えずに分離することができ、歩留まりを向上でき、生産性を向上することができる。
【００４４】
この時、半導体膜１に加える横向の力は、例えば半導体膜１の端を治具で押すようにして加えてもよいし、半導体膜１の表面を柔らかいもので全体的に押さえて摩擦によって加えてもよい。あるいは、全体を傾けて重力により半導体膜１を移動させてもよい。この際には超音波を加える等の振動を加えると、より半導体膜１の動きが円滑になる。また、半導体膜１の上から、第２の領域２２に向かって水流を当てて水との摩擦力によって半導体膜１を移動させてもよい。
【００４５】
この実施の形態２において、段差２３を基板１００の厚みの半分よりも大きく設定しているのは次の理由による。即ち、基板１００の周縁部には、通常面取り加工が施してあって、その断面は若干丸みを帯びた形状となっている。従って、もし段差２３が基板１００の厚みの半分より小さい場合には、半導体膜１に第２の領域２２へ移動する力を加えた時、基板１００が段差２３に乗り上げてしまい、基板１００も同様に第２の領域２２へ移動してしまうおそれがあり、半導体膜１と基板１００との分離が達成されないということが起こり得るからである。
【００４６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造装置について図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造装置を示す概略断面図である。
【００４７】
図３において、３１は第１の空間、３２は第２の空間である。
【００４８】
４フッ化エチレン樹脂の板材等を組み合わせて、第１の空間３１と第２の空間３２とを構成する。第１の空間３１は基板１００に半導体膜１が付着した状態で収容される大きさに、第２の空間３２は半導体膜１のみが収容される大きさに、それぞれ構成されている。それぞれの空間の厚みが、第１の空間３１は基板１００と半導体膜１の厚みより大きく、第２の空間３２は基板１００の厚みより小さくかつ、半導体膜１の厚みより大きくしている。
【００４９】
この状態において、弗化水素酸に浸漬して剥離層１０をエッチング除去すると、半導体膜１を基板１００に固定する力が失われるので、半導体膜１は重力によって基板１００の表面に沿って第２の空間３２に向かって移動する。基板１００は第２の空間３２には移動できない大きさであるので、半導体膜１のみが第２の空間３２に移動し、半導体膜１と基板１００との分離が行われるのである。従って、半導体膜１に損傷を加えずに分離することができ、歩留まりを向上でき、生産性を向上することができる。
【００５０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造装置を示す概略正面図である。
【００５１】
図４において、３１Ａは第１の空間、３２Ａは第２の空間である。
【００５２】
上記の実施の形態３においては、第１の空間３１と第２の空間３２の厚みを変えたが、この実施の形態４では、図４に示すように、４フッ化エチレン樹脂の板材等を組み合わせて、半導体膜１が基板１００の大きさより小さい場合には、第２の空間３２Ａの幅を半導体膜１は入るが基板１００は入らないように第１の空間３１Ａの幅よりも小さく構成したものである。
【００５３】
この場合も同様にして、弗化水素酸に浸漬して剥離層１０をエッチングして除去すると、半導体膜１を基板１００に固定する力が失われるので、半導体膜１は重力によって基板１００の表面に沿って第２の空間３２Ａに向かって移動する。基板１００は第２の空間３２Ａには移動できない大きさであるので、半導体膜１のみが第２の空間３２Ａに移動し、半導体膜１と基板１００との分離が行われるのである。従って、半導体膜１に損傷を加えずに分離することができ、歩留まりを向上でき、生産性を向上することができる。
【００５４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００５５】
上記実施の形態１を示す図１において、半導体膜１に設けられた、剥離層１０に達する貫通穴２から弗化水素酸を導入して剥離層１０をエッチング除去することによって、半導体膜１と基板１００との結合を取り除く工程について示した。この際、シリコン酸化膜の弗化水素酸によるエッチング速度が弗化水素酸の温度に依存することは一般に知られている。
【００５６】
ところで、貫通穴２の細い穴を通して半導体膜１と基板１００の狭い間隙をエッチングしなければならないので、室温では完全にエッチングが終了するまで非常に長い時間を要する。貫通穴２の間隔が１ｍｍの場合、約１昼夜の時間を要した。所要時間は貫通穴２の大きさや剥離層１０の厚さを変えても大きな変化は見られなかった。
【００５７】
一方、弗化水素酸の温度を上げることにより、エッチング完了までの所要時間が大きく短縮された。温度は５０℃以上に上げることが効果的であることが分かった。これにより、貫通穴２の間隔が１ｍｍの場合、２〜３時間でエッチングが完了した。従って、半導体膜１に損傷を加えずに分離することができ、歩留まりを向上でき、生産性を向上することができる。
【００５８】
温度を５０℃以上に上げることが効果的である理由は次のように考えられる。即ち、一つには、反応が活発になりエッチングのスピードそのものが大きくなることである。第二には、エッチングにより発生したガス成分が気化しやすくなり、気泡となって半導体膜１を押し上げ、半導体膜１と基板１００との隙間を広げて弗化水素酸の回り込みが良くなることである。この効果は半導体膜１の厚みが小さい場合程顕著である。さらに、第三には、弗化水素酸の粘性が低下して、半導体膜１と基板１００との隙間への回り込みが良くなることである。
【００５９】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る半導体装置の製造装置について図５を参照しながら説明する。図５は、上記実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を実現するための装置を示す概略断面図である。
【００６０】
図５において、５１は弗化水素酸３３が満たされた第１の容器、５２は水１１が満たされた第２の容器、５３は第２の容器５２の底部に設けられた加熱装置、５４は加熱装置５３と水中に設けられた温度センサ（図示せず）に接続され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される温度制御装置である。また、５１０は第１の容器５１の蓋、５２０は第２の容器５２の蓋である。
【００６１】
第１の容器５１および第２の容器は４フッ化エチレン樹脂製である。それぞれ４フッ化エチレン樹脂ブロックからの削り出しで作った、継ぎ目の無い一体成型品である。第１の容器５１の中に、上記実施の形態２〜４の装置を入れ、弗化水素酸３３を必要量満たす。この第１の容器５１を第２の容器５２の中に入れ、その隙間に水１１を必要量満たす。第１の容器５１には蓋５１０、第２の容器には蓋５２０があって、これによりそれぞれ密閉されるようになっている。なお、蓋５１０の周縁部は第１の容器５１本体の上に外側から覆い被さるようにできている。これは、加熱によって蒸発した水分が蓋５１０の内面で水滴となって落下した際、蓋５１０の隙間から第１の容器５１の中に混入し、内部の弗化水素酸３３の濃度を低下させることを防止するためである。
【００６２】
この状態において、第２の容器５２内の加熱装置５３によって、容器内の水１１を加熱し、温度制御装置５４によって、温度を５０℃以上の一定値になるように制御する。これにより第１の容器５１が加熱され、間接的に第１の容器５１内の弗化水素酸３３が加熱されるのである。このように構成することにより、加熱装置５３に、最も強い酸である弗化水素酸３３が直接接することを防止でき、安定した加熱が可能になるとともに、弗化水素酸３３の量を必要最小限にとどめて、使用量を節約し有効に用いることが可能となるのである。
【００６３】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る半導体装置の製造装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明に係る半導体装置の製造装置を示す概略図である。
【００６４】
図６において、６１は４フッ化エチレン樹脂製メッシュである。なお、１は半導体膜である。
【００６５】
半導体膜１は、２枚の４フッ化エチレン樹脂製メッシュ６１で囲まれた隙間に保持されている。この状態において、洗浄やエッチング等のウェット処理を施す。４フッ化エチレン樹脂製メッシュ６１の網目ピッチは０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とする。網目ピッチを０．５ｍｍ以上とする理由は、これより網目ピッチが小さい場合、表面張力によって水やエッチング液が浸透しないことが有り得るからである。
【００６６】
しかしながら、網目ピッチを大きくし過ぎると、処理時に半導体膜１に対してかかる応力が大きくなってしまう。６インチ（１５０ｍｍ）ウエハを従来の製造装置のように、その周縁部のみで支える場合（図１５を参照）を考えると、６インチウエハの厚みは０．６２５ｍｍであるから、アスペクト比は２５０である。これと同じアスペクト比を１００μｍ厚の半導体膜１について考えると、網目ピッチは２５ｍｍとなる。安全率を１０倍とって、半導体膜１の厚さが１０μｍの場合について考えると、網目ピッチは２．５ｍｍとなるのである。
【００６７】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る半導体装置の製造方法について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態８に係る半導体装置の製造方法を示す概略図である。
【００６８】
図７において、７１は水（水流）である。なお、１は半導体膜、２は貫通穴である。
【００６９】
半導体膜１は水７１の表面張力によって、その表面に浮いている。この時、半導体膜１を支える力は半導体膜１と水７１との接触面全体にかかっており、局部的な応力負荷による半導体膜１の破壊が起こらない。従って、プロセスの歩留まりが向上するのである。また、半導体膜１に接触しているのは水７１のみであるから、容易に別の場所への移動が可能であるばかりでなく、不純物の汚染をも無いという利点がある。
【００７０】
実施の形態９．
この発明の実施の形態９に係る半導体装置の製造装置について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態９に係る半導体装置の製造装置を示す概略図である。
【００７１】
図８において、８１はカセット、８２はステージである。なお、１は半導体膜、２は貫通穴、６１は４フッ化エチレン樹脂製メッシュ、７１は水である。
【００７２】
半導体膜１は水７１の上に浮いて支持されており、水７１の流れに従って移動搬送される。半導体膜１がカセット８１の位置まで移動すると、ステージ８２が上昇し、カセット８１にセットされた４フッ化エチレン樹脂製メッシュ６１によって掬い上げられ、水７１表面からカセット８１内に移動するのである。この際、半導体膜１を支える力は常に半導体膜１の全面に均等にかかっており、半導体膜１にかかる局部的な負荷応力によって、半導体膜１が破壊されることが無くなるのである。従って、歩留まりが向上し、生産性が向上する。
【００７３】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０に係る半導体装置の製造方法について図９を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態１０に係る半導体装置の製造方法を示すための概略図である。図に従って工程順に以下に説明する。
【００７４】
図９（ａ）に示すように、半導体膜１の表面、裏面および貫通穴２の内壁には拡散層３が形成されている。半導体膜１の表面、裏面および貫通穴２の内壁に、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜あるいはこれらの積層からなる絶縁膜１２を形成する。
【００７５】
図９（ｂ）に示すように、貫通穴２の裏面の開口周縁部にレジスト（図示せず）を設け、裏面側からドライエッチングにより絶縁膜１２をパターニングする。これにより、レジストのパターンに従って、貫通穴２の裏面の開口周縁部に絶縁膜１２が残る。
【００７６】
この後、図９（ｃ）に示すように、この絶縁膜１２をマスクとして、半導体膜１の表層の拡散層３を、例えば水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液や弗酸・硝酸の混酸などによりエッチングしてパターニングする。
【００７７】
この方法によれば、レジストは半導体膜１の裏面側に形成するのみで良く、生産性と歩留まりが大きく改善されるのである。
【００７８】
また、この方法を、半導体膜１を用いて、例えば太陽電池を作製するプロセスに適用する場合、太陽電池の光入射表面の反射損失を低減するために形成する反射防止膜を絶縁膜１２として用いると、プロセスの工程数が簡略化され生産性と歩留まりが大きく改善される。反射防止膜として、例えばシリコン窒化膜を用いることができる。因みに、多くの場合において、反射防止膜を設ける前に、半導体膜１の表面を薄く酸化してシリコン酸化膜を形成することによって表面を不活性化しておくので、この場合シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層になっていると言ってもよい。
【００７９】
実施の形態１１．
この発明の実施の形態１１に係る半導体装置について図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態１１に係る半導体装置を示す図であり、（ａ）は裏面からみた図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線からみた断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線からみた断面をそれぞれ示す。
【００８０】
このように、絶縁膜１２が半導体膜１表面の不活性化の働きがある場合には、半導体膜１のできるだけ多くの表面が絶縁膜１２で覆われていることが、半導体装置としての性能上望ましい。ところで、拡散層３側の電極４Ａを半導体膜１の裏面側に設ける構造の半導体膜について考えると、従来の半導体装置においては、前述の通り拡散層３側の電極４Ａがもう一方の領域に接触しないように、半導体膜１の裏面に、貫通穴２開口周縁部だけでなく、拡散層３側の電極パターンに従って拡散層３を形成する必要があった。
【００８１】
これに対し、図１０に示す実施の形態においては、拡散層３に接続される電極４Ａの拡散層３への接触部およびもう一方の極の電極４Ｂの半導体膜１への接触部を除いて、半導体膜１を絶縁膜１２で被覆している。このため、半導体膜１の裏面への拡散層３の形成は、貫通穴２の開口周縁部だけで良く、拡散層３の領域面積が小さくて済み、半導体装置の性能が向上する。さらに、この際の絶縁膜１２として太陽電池の場合の反射防止膜を用いると、工程数が減って生産性と歩留まりが改善される。
【００８２】
実施の形態１２．
この発明の実施の形態１２に係る半導体装置の製造方法について図１１を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態１２に係る半導体装置の製造方法を示すための断面概略図である。図に従って工程順に以下に説明する。
【００８３】
図１１（ａ）に示すように、半導体膜１の表面、裏面および貫通穴２の内壁には、例えばシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１１２を形成する。
【００８４】
図１１（ｂ）に示すように、この第２の絶縁膜１１２を拡散層３の形成パターンに従ってパターニングする。即ち、拡散層３を形成する領域以外の部分をレジスト（図示せず）で覆って第２の絶縁膜１１２をエッチングする。
【００８５】
図１１（ｃ）に示すように、この状態で、リン等の不純物拡散により拡散層３を形成する。
【００８６】
この方法によれば、拡散層３のパターニングのために半導体膜１自身をエッチングする必要はなく、表面にダメージを加えることなく、裏面の貫通穴２開口周縁部にのみ拡散層３を形成することができるのである。第２の絶縁膜１１２は、ＣＶＤによるシリコン酸化膜を用いるが、形成とエッチングの容易さ、他のプロセスとの整合性の点で都合がよい。この場合、不純物拡散の前に希釈された弗化水素酸によってライトエッチングを通常行うが、その際にはシリコン酸化膜も同時にエッチングされてしまう。このため、第２の絶縁膜１１２として形成する厚さは１０００オングストローム以上であることが望ましい。
【００８７】
図１０に示した構造を得るためには、この後、半導体膜１の表面、裏面および貫通穴２の内壁に絶縁膜１２を設け、拡散層３に接続する電極４Ａの拡散層３への接触部と、もう一方の極の電極４Ｂの半導体膜１への接触部以外の部分をレジストで覆い、絶縁膜１２をエッチングした後、拡散層３に接続される電極４Ａおよびもう一方の電極４Ｂを形成するのである。この際の絶縁膜１２が太陽電池の場合の反射防止膜であってもよいことは前述の通りである。
【００８８】
実施の形態１３．
以上のようにして、半導体膜１の表面、表面から裏面に達する貫通穴２の内壁、および半導体膜１の貫通穴２開口の周縁部に拡散層３が設けられ、拡散層３に接続する電極４およびもう一方の電極４の両方を半導体膜１の裏面側に設けた構造の半導体装置が作製されるのであるが、この構造を用いて太陽電池を作製した場合の性能を表す、電流電圧曲線の曲線因子を示したのが図１２である。
【００８９】
図１２（ａ）は、貫通穴２の配列パターンを、正方形を最小単位とした格子状パターンの場合、図１２（ｂ）は、正三角形を最小単位としたパターンの場合についてそれぞれ示している。太陽電池として十分優れた性能を得るためには、曲線因子として０．７８程度あるいはそれ以上の値が必要であるが、この図から、そのためにはいずれの場合においても、貫通穴２の配列ピッチは１．５ｍｍ以下、貫通穴２の半導体膜１表裏間の抵抗値１０Ω以下であることが必要となることが分かる。
【００９０】
なお、以上の各実施の形態においては、主に、基板１００、半導体膜１の材料としてシリコンを用いた場合について述べたが、他のものであっても良く、同様の効果を奏する。
【００９１】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、以上説明したとおり、基板上に形成された半導体膜を前記基板から分離する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記半導体膜に設けられた貫通穴であって、前記基板と前記半導体膜の間に形成された剥離層に達する前記貫通穴から弗化水素酸を導入して前記剥離層をエッチング除去した後、前記半導体膜の分離の際に、前記半導体膜と前記基板との間に水または水溶液を充満させ、前記基板を保持しておいて、前記半導体膜を前記基板面に沿って滑らせて分離するので、半導体膜を破壊せずに容易に分離でき、歩留まりや生産性を向上できるという効果を奏する。
【００９４】
この発明の請求項２に係る半導体装置の製造方法は、以上説明したとおり、前記分離した半導体膜は厚さが１００μｍ以下であり、前記半導体膜を網目ピッチ０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の４フッ化エチレン樹脂製メッシュで、表裏より挟んで保持した状態で、洗浄、エッチング等のウェット処理を施す工程をさらに含むので、半導体膜を破壊せずに取り扱うことができ、歩留まりや生産性を向上できるという効果を奏する。
【００９５】
この発明の請求項３に係る半導体装置の製造方法は、以上説明したとおり、前記分離した半導体膜は厚さが１００μｍ以下であり、前記半導体膜を水の表面に浮かべた状態で保持し、搬送する工程をさらに含むので、半導体膜を破壊せずに取り扱うことができ、歩留まりや生産性を向上でき、また、不純物の汚染もないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造装置を示す概略断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造装置を示す概略断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造装置を示す概略正面図である。
【図５】  この発明の実施の形態６に係る半導体装置の製造装置を示す概略断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態７に係る半導体装置の製造装置を示す概略図である。
【図７】  この発明の実施の形態８に係る半導体装置の製造方法を示す概略図である。
【図８】  この発明の実施の形態９に係る半導体装置の製造装置を示す概略図である。
【図９】  この発明の実施の形態１０に係る半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１０】  この発明の実施の形態１１に係る半導体装置を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態１２に係る半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態１３に係る半導体装置の電流電圧特性曲線を示す図である。
【図１３】  従来の半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図１４】  従来の半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図１５】  従来の半導体装置の製造装置を示す図である。
【図１６】  従来の半導体装置の製造装置を示す図である。
【図１７】  従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１８】  従来の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体膜、２  貫通穴、３  拡散層、４Ａ、４Ｂ  電極、１０  剥離層、１１  水、１２  絶縁膜、２１  第１の領域、２２  第２の領域、３１、３１Ａ第１の空間、３２、３２Ａ  第２の空間、６１  ４フッ化エチレン樹脂製メッシュ、１００  基板、１１２  第２の絶縁膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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