(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板上に形成された半導体層を第２基板に移設して半導体装置を製造する方法であって、
フォトレジストを前記第２基板上の前記半導体層よりも広い領域に塗布する塗布工程と、
前記半導体層を前記フォトレジストに接着する接着工程と、
前記フォトレジストに接着された前記半導体層から前記第１基板を除去する除去工程と、
前記フォトレジストを露光光により前記半導体層の側から露光する露光工程と、
前記露光されたフォトレジストをパターニングするパターニング工程と、
を含み、
前記接着工程において、前記半導体層の前記フォトレジスト側の面の全面が、前記フォトレジストに接着され、かつ、前記接着後において、前記フォトレジストの上面は、前記半導体層が接着されていない露出部分を有するように、前記半導体層を前記フォトレジストに接着し、
前記露光工程において、前記半導体層は前記露光光を遮光し、
前記パターニング工程によって、前記第２基板と接合している前記フォトレジストの下面の縁部から前記フォトレジストの上面の縁部にわたって、前記上面の縁部に近づくにつれて前記フォトレジストの厚さが増大する傾斜した側面を前記フォトレジストに生成する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記半導体層は、前記第１基板上に互いに隔離されて複数形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着工程は、１３０℃以下の温度、かつ０．５〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２基板上には回路が形成されており、前記パターニング工程の後、スパッタ又は蒸着により金属薄膜を形成して前記半導体層と前記回路を結線する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２基板はＳｉを含み、前記半導体層はＡｌＧａＡｓ又はＧａＡｓで形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製造する方法、及び半導体装置に関する。特に、第１基板上に形成された半導体層を第２基板に移設することによる半導体装置の製造方法、及び基板上に半導体層が形成された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する方法として、第１基板上に形成した半導体層を第２基板へ移設する方法が、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８６１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１記載の方法では、半導体層を第２基板にボンディングする際、半導体層を一旦第１基板から分離しているため、作業性及びボンディングの精度の確保が困難である。
【０００５】
また、特許文献１の一つの実施形態では、半導体層を第２基板上に形成されたメタル層上にボンディングしているが、この場合、半導体層を第２基板にボンディングする際に高い圧力を必要とし、膜にダメージを与えやすくなる。
【０００６】
さらに、特許文献１の他の実施形態では、半導体層を第２基板上に形成された接着層を介してボンディングしているが、この場合、接着層の表面の状態が後の工程で問題となりうる。具体的には、接着層上あるいはその縁部に鋭い凹凸が存在すると、半導体層から第２基板へ至る配線を形成する際に接着層上で断線してしまう虞れがあるが、その対策については言及されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、半導体層を効率的に、かつ十分な接合力で基板上に接合し、断線することなく半導体層から基板へ至る配線を形成できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によれば、第１基板上に形成された半導体層を第２基板に移設して半導体装置を製造する方法であって、フォトレジストを前記第２基板上の前記半導体層よりも広い領域に塗布する塗布工程と、前記半導体層を前記フォトレジストに接着する接着工程と、前記フォトレジストに接着された前記半導体層から前記第１基板を除去する除去工程と、前記フォトレジストを露光光により前記半導体層の側から露光する露光工程と、前記露光されたフォトレジストをパターニングするパターニング工程と、を含み、前記接着工程において、前記半導体層の前記フォトレジスト側の面の全面が、前記フォトレジストに接着され、かつ、前記接着後において、前記フォトレジストの上面は、前記半導体層が接着されていない露出部分を有するように、前記半導体層を前記フォトレジストに接着し、前記露光工程において、前記半導体層は前記露光光を遮光し、前記パターニング工程によって、前記第２基板と接合している前記フォトレジストの下面の縁部から前記フォトレジストの上面の縁部にわたって、前記上面の縁部に近づくにつれて前記フォトレジストの厚さが増大する傾斜した側面を前記フォトレジストに生成することを特徴とする方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体層を効率的に、かつ十分な接合力で基板上に接合し、断線することなく半導体層から基板へ至る配線を形成できる半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の第１工程を示す図。
【図２】本発明の一実施形態の第２工程を示す図。
【図３】本発明の一実施形態の第３工程を示す図。
【図４】本発明の一実施形態の第４工程を示す図。
【図５】本発明の一実施形態の第５工程を示す図。
【図６】本発明の一実施形態の第６工程を示す図。
【図７】本発明の一実施形態の第７工程を示す図。
【図８】本発明の（ａ）一実施形態及び（ｂ）他の実施形態の第８工程を示す図。
【図９】本発明の（ａ）一実施形態及び（ｂ）他の実施形態の第９工程を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態の第１０工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、第１基板１上に形成された半導体層（半導体薄膜）３を第２基板６に移設して半導体装置を製造する、本発明を適用できる好適な実施例について、添付図面を参照しながら、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００１２】
＜第１工程＞
第１工程では、図１に示すように、積層用基板１上に犠牲層２を介して半導体層３を形成する。本実施形態では、ＧａＡｓからなる積層用基板１上にＡｌＡｓからなる犠牲層２をエピタキシャル成長により形成し、ＡｌＧａＡｓからなる半導体層３を形成する。
【００１３】
ここで、積層用基板１はＧａＡｓに限らずサファイヤ、Ｓｉ等により形成されていてもよい。犠牲層２はＡｌＡｓに限らず、ＩｎＧａＰ等の、フッ酸、希フッ酸又は塩酸等によるウェットエッチングあるいはドライエッチングを行うことにより除去することができる膜を材料として用いることができる。半導体層３は、ＧａＡｓ、さらにはＬＥＤ特性、圧電特性、誘電特性、磁性特性等など機械的、電気的、磁気的、光学的な機能などを発揮する半導体接合を有する領域あるいは素子であれば本実施形態で用いたものに限らない。
【００１４】
＜第２工程＞
第２工程では、積層用基板１上に形成した半導体層３を互いに隔離された複数の領域に分割する。以下に本実施形態における本工程の具体的な内容について説明する。
【００１５】
まず、図２（ａ）に示すように、感光性のレジスト４をスピンコーティング法、スプレーコーティング法等の方法で塗布し、レジスト４を必要な部分（上記半導体層３の複数の領域にあたる部分）に残すようにレジスト４を露光して、パターニング（現像処理）する。
【００１６】
次に、積層用基板１をエッチング液に浸漬し、上面にレジスト４が形成されていない半導体層３の部分を除去する。本工程により図２（ｂ）に示すように半導体層３は互いに隔離されて複数形成される。本実施形態では犠牲層２も複数の領域に分割されているが、必ずしも犠牲層２は分割されている必要はない。
【００１７】
その後、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を高圧スプレーする等の方法により、レジスト４を除去する。レジスト４の除去後の積層用基板１の状態を図２（ｃ）に示す。
【００１８】
なお、レジスト４は印刷等により形成することも可能であり、また、エッチングはレジスト４の材料によってはドライエッチング法を用いてもよい。さらに本実施形態の他に、エッチングを行わずに、ハーフダイシング等により機械的に半導体層３を分割する方法を用いることもできる。
【００１９】
＜第３工程＞
第３工程では、図３に示すように、粘着面５１を有する第１基板５と半導体層３とを、粘着面５１と半導体層３の上面が対向するように接合する。なお、粘着面５１に用いる粘着剤は第４工程で用いる犠牲層２のエッチング液で粘着力が低下しないものが望ましい。ここで、第１基板５が可視光を透過するものであれば、本工程及び半導体層３を第２基板６に接合する第６工程におけるアライメントが容易になる。
【００２０】
＜第４工程＞
第４工程では、エッチングを行って犠牲層２を除去することにより、半導体層３と積層用基板１とを分離する。本実施形態では、エッチング液として、１０ｗｔ％ＨＦ水溶液を用いたが、犠牲層２を除去できるものであればこれに限らない。本工程により、図４に示すように、互いに隔離された半導体層３が複数形成された第１基板５が得られる。
【００２１】
＜第５工程＞
第５工程では、図５に示すように、フォトレジスト７を第２基板６上の半導体層３よりも広い領域に塗布する。本実施形態では、第２基板６は回路６１が形成されたＳｉ基板であり、フォトレジスト７は感光性ポリイミドである東レ社製フォトニース（登録商標）ＰＷ−１２１０で、これをスピンコーターで塗布する。なお、フォトレジスト７は感光性を有し、かつ半導体層３と接着できるものであれば、本実施形態のものにかぎらず、また、塗布方法は、スピンコートに限らない。
【００２２】
この後、第２基板６を１２５℃で３分間加熱し、フォトレジスト７に含まれる溶媒を除去する。なお、本実施形態では、加熱後で、フォトレジスト７中に残存する溶媒成分は１０％で、溶媒成分が残存していると、次の工程で、半導体層３との接着力が得られやすい。
【００２３】
＜第６工程＞
第６工程では、図６に示すように、半導体層３をフォトレジスト７に接着する。本工程において、半導体層３のフォトレジスト７側の面の全面が、フォトレジスト７に接着される。さらに、接着後において、フォトレジスト７の上面は、半導体層３が接着されていない露出部分７１を有する。なお、接着条件は、本実施形態では、１３０℃以下の温度、かつ０．５〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２分間かけて接着が行われる。このとき、温度が高すぎると（本実施形態では１４０℃以上で）フォトレジスト７の感光性が失われる。
【００２４】
＜第７工程＞
第７工程では、図７に示すように、フォトレジスト７に接着された半導体層３から第１基板５を除去する。このとき、粘着面５１により接合されている半導体層３から第１基板５を引き剥がすが、常温では接合力が強い場合、４０℃以上に加熱し、粘着面５１の粘着剤を軟化させた状態で引き剥がす。
【００２５】
＜第８工程＞
第８工程では、フォトレジスト７を露光する。本実施形態において、図８（ａ）に示すように、少なくとも半導体層３の上面の全てを遮光するマスク８を用いて、フォトレジスト７の露出部分７１の少なくとも一部を露光する。なお、半導体層３が露光光を遮光できるものであればマスク８を用いずに露光してもよく、この場合を図８（ｂ）に示す。
【００２６】
＜第９工程＞
第９工程では、第８工程において露光したフォトレジスト７をパターニングする。本実施形態では、フォトレジスト７の反応した部分を２．３８ｗｔ％テトラメチルハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液に溶解して除去する。
【００２７】
本工程により、図９（ａ）に示すように、フォトレジスト７の下面の縁部７２から上面の縁部７３にわたって、上面の縁部７３に近づくにつれてフォトレジスト７の厚さが増大する傾斜した側面７４がフォトレジスト７に生成される。
【００２８】
なお、第８工程においてマスク８を用いずに、半導体層３で露光光を遮光した場合は図９（ｂ）に示すように、フォトレジスト７の上面の縁部７３は半導体層３の下面の縁部と重なる。
【００２９】
さらに、本工程のパターニング後、第２基板６上に残ったフォトレジスト７を３５０℃で１時間置くことで硬化させる。
【００３０】
＜第１０工程＞
第１０工程では、半導体層３を半導体装置として機能させるために第２基板６に形成された回路６１とを結線する配線を形成させる。
【００３１】
本実施形態では、まず、図１０（ａ）に示すように、半導体層３をエッチング加工し、Ｐコンタクト領域３ａと、Ｎコンタクト領域３ｂを形成させる。次に、図１０（ｂ）に示すように、この両領域及び、第２基板の接続領域を露出させるように、絶縁層９を形成する。
【００３２】
その後、図１０（ｃ）に示すように、スパッタ又は蒸着により金属薄膜１０をリフトオフ法により形成して半導体層３と回路６１を結線する。
【００３３】
＜その他の実施形態＞
以上の実施形態において、第１工程から第４工程で説明した通り、積層用基板１上で半導体層３を形成した後、半導体層３を第１基板５に移設したが、この手順に限らず、本発明は、以下の方法によっても実施可能である。
【００３４】
まず、第１基板５上に犠牲層２を介して半導体層３を形成し、上記第２工程と同様の手順で半導体層３を複数の領域に分割する。次に、第１基板５に形成された半導体層３を第２基板６（作製方法は第５工程の通り）に塗布されたフォトレジスト７に接着する。さらに、エッチングにより犠牲層２を除去し、第１基板５を分離し、除去する。この後は第８工程から第１０工程を行う。
【００３５】
＜上記実施形態の効果＞
上記実施形態は何れも、半導体層３はフォトレジスト７を介して第２基板６上に接着される。さらに、フォトレジスト７を露光、パターニングすることにより、フォトレジスト７の下面の縁部７２から上面の縁部７３にわたって、上面の縁部７３に近づくにつれてフォトレジスト７の厚さが増大する傾斜した側面７４がフォトレジスト７に生成される。この構成では、側面７４はオーバーハング形状が無い。したがって、側面７４の全面を第２基板６上へ投影できることから、傾斜した側面７４上において断線することなくスパッタ又は蒸着により金属薄膜１０を形成することができる。
【００３６】
以上より、上記実施形態は何れも、半導体層を効率的に、かつ十分な接合力で基板上に接合し、断線することなく半導体層から基板へ至る配線を形成できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３７】
さらに、上記の実施形態の方法は、低コストで高性能なＬＥＤアレイ、ＬＥＤプリンタヘッド、ディスプレイ等の表示装置等、あるいは、光送受信用素子や受光素子などの製造にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  積層用基板
２  犠牲層
３  半導体層
４  レジスト
５  第１基板
６  第２基板
７  フォトレジスト
８  マスク
９  絶縁層
１０  金属薄膜
【図１】
0006001246.tif 000002
【図２】
0006001246.tif 000003
【図３】
0006001246.tif 000004
【図４】
0006001246.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006001246.tif 000007
【図７】
0006001246.tif 000008
【図８】
0006001246.tif 000009
【図９】
0006001246.tif 000010
【図１０】
0006001246.tif 000011