(57)【要約】【課題】  従来の５０μｍよりも薄い、例えば１〜１０μｍ程度の超薄型半導体装置の製造方法および製造装置の提供。【解決手段】  種子基板２０に低多孔質Ｓｉ層２１、高多孔質Ｓｉ層２２、低多孔質Ｓｉ層２３、単結晶Ｓｉ層２４を形成し、支持基板２５に低多孔質Ｓｉ層２６、高多孔質Ｓｉ層２７、低多孔質Ｓｉ層２８、単結晶Ｓｉ層２９、絶縁層３０を形成し、種子基板２０および支持基板２５を絶縁層３０の形成面で貼り合わせ、種子基板２０を、種子基板２０の高多孔質Ｓｉ層２２から分離し、水素アニール処理により単結晶Ｓｉ層２４の表面をエッチングして平坦化し、単結晶Ｓｉ層２４に半導体デバイスおよび突起状のバンプ電極を形成し、スクライブライン内に、少なくとも高多孔質Ｓｉ層２７まで切り溝を入れた後、糊残りのない導電性のＵＶ照射硬化型テープで、単結晶Ｓｉ層２４の表面を保護し、高多孔質Ｓｉ層２７から支持基板２５を分離する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせる工程と、
前記種子基板に形成した多孔質層から前記種子基板を分離する工程と、
前記支持基板に形成した多孔質層から前記支持基板を分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２】
それぞれ半導体からなる種子基板および支持基板の両方に多孔質層を形成する工程と、
前記種子基板および支持基板の両方に、それぞれ前記多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、
前記種子基板および支持基板の少なくとも一方に、前記半導体層を介して絶縁層を形成する工程と、
前記種子基板および支持基板を前記絶縁層の形成面で貼り合わせる工程と、
前記種子基板を、同種子基板の多孔質層から分離する工程と、
水素アニール処理により前記半導体層の表面をエッチングして平坦化する工程と、
前記半導体層に半導体デバイスを形成する工程と、
前記支持基板を、同支持基板の多孔質層から分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層への気体、液体、または気体と液体との混合体の高圧流体ジェットの噴射により行う
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記高圧流体ジェットは、微細な固体を添加したものである
ことを特徴とする請求項３記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記高圧流体ジェットは、超音波を印加したものである
ことを特徴とする請求項３記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記支持基板の分離は、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも多孔質層まで溝を形成した後に行う
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層への気体、液体、または気体と液体との混合体の高圧流体ジェットの噴射により行う
ことを特徴とする請求項８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記高圧流体ジェットは、微細な固体を添加したものである
ことを特徴とする請求項９記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記高圧流体ジェットは、超音波を印加したものである
ことを特徴とする請求項９記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記支持基板の多孔質層に、ｎ型またはｐ型の不純物を添加して導電性とする
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記種子基板および支持基板の分離は、紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で行う
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記溝を形成する前に、前記半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成する
ことを特徴とする請求項８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記溝を形成した後に、前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて前記半導体層の表面を糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項１６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記種子基板に形成する多孔質層は、前記支持基板に形成する多孔質層よりも高い多孔率とする
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記種子基板に形成する多孔質層は、前記支持基板に形成する多孔質層よりも厚くする
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記絶縁層は、
酸化シリコン膜、
酸窒化シリコン膜、
酸化シリコンと窒化シリコンとの積層膜、
窒化シリコン膜、
酸化シリコンと窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した積層膜、
および、酸化アルミニウム膜
のうち少なくとも一種を含むものである
ことを特徴とする請求項２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記溝を形成した後に、
前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および前記溝内に樹脂保護膜を形成し、
この樹脂保護膜の表面を研磨して前記突起状の接続電極を露出させ、
さらに前記支持基板の分離後、前記溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割する
ことを特徴とする請求項８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記露出させた突起状の接続電極を含めて前記半導体層の表面を糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項２１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記ペレタイズ分割は、前記紫外線照射硬化型テープを含めて行う
ことを特徴とする請求項２２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を絶縁性接着剤を介して複数枚積層して固着させ、
この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、
このビアホールに導電性ペーストを充填固着する
ことを特徴とする請求項２１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記突起状の接続電極以外の部分を樹脂保護膜で封止する
ことを特徴とする請求項２４記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせる工程と、
前記種子基板に形成したイオン注入層から前記種子基板を分離する工程と、
前記支持基板に形成したイオン注入層から前記支持基板を分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
半導体からなる種子基板に第１イオン注入層を形成する工程と、
半導体からなる支持基板に絶縁層を形成する工程と、
前記種子基板の第１イオン注入層と前記支持基板の絶縁層とを貼り合わせ、熱処理により前記第１イオン注入層と絶縁層とを共有結合させる工程と、
剥離用アニール処理を行い、前記種子基板を前記第１イオン注入層から分離して半導体層を形成する工程と、
水素アニール処理により前記半導体層の表面をエッチングして平坦化する工程と、
このエッチングした半導体層に半導体デバイスを形成する工程とを含み、
さらにこれらの工程後に、
前記支持基板の表面から所定深さに第２イオン注入層を形成する工程と、
前記第２イオン注入層の剥離用アニール処理を行う工程と、
前記支持基板を前記第２イオン注入層から分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
前記第２イオン注入層からの分離は、回転中の前記第２イオン注入層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
前記第２イオン注入層からの分離は、回転中の前記第２イオン注入層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記支持基板の分離は、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも第２イオン注入層まで溝を形成した後に行う
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
前記第２イオン注入層からの分離は、前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めた前記半導体層と前記支持基板とを、糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で引っ張り剥離することにより行う
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３２】
前記第２イオン注入層からの分離は、回転中の前記第２イオン注入層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項３０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３３】
前記第２イオン注入層からの分離は、回転中の前記第２イオン注入層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項３０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３４】
前記種子基板および支持基板の分離は、紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で行う
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３５】
前記溝を形成する前に、前記半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成する
ことを特徴とする請求項３０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３６】
前記溝を形成した後に、前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて前記半導体層の表面を糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項３５記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３７】
前記絶縁層は、
酸化シリコン膜、
酸窒化シリコン膜、
酸化シリコンと窒化シリコンとの積層膜、
窒化シリコン膜、
酸化シリコンと窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した積層膜、
および、酸化アルミニウム膜
のうち少なくとも一種を含むものである
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３８】
前記剥離用アニールは、ラピッドサーマルアニールにより行う
ことを特徴とする請求項２７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項３９】
前記剥離用アニールは、前記支持基板の裏面から熱放射させる
ことを特徴とする請求項３８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４０】
前記半導体層の表面を、紫外線照射硬化型テープを介して流体冷却する
ことを特徴とする請求項３９記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４１】
前記溝を形成した後に、
前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および前記溝内に樹脂保護膜を形成し、
この樹脂保護膜の表面を研磨して前記突起状の接続電極を露出させ、
さらに前記支持基板の分離後、前記溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割する
ことを特徴とする請求項３０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４２】
前記露出させた突起状の接続電極を含めて前記半導体層の表面を糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆ってから前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項４１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４３】
前記ペレタイズ分割は、前記紫外線照射硬化型テープを含めて行う
ことを特徴とする請求項４２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４４】
前記ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を絶縁性接着剤を介して複数枚積層して固着させ、
この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、
このビアホールに導電性ペーストを充填固着する
ことを特徴とする請求項４１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４５】
前記突起状の接続電極以外の部分を樹脂保護膜で封止する
ことを特徴とする請求項４４記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４６】
それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせる工程と、
前記種子基板に形成したイオン注入層から前記種子基板を分離する工程と、
前記支持基板に形成した多孔質層から前記支持基板を分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４７】
半導体からなる種子基板にイオン注入層を形成する工程と、
半導体からなる支持基板に多孔質層を形成する工程と、
前記支持基板上に、前記多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に、絶縁層を形成する工程と、
前記種子基板のイオン注入層と前記支持基板の絶縁層とを貼り合わせ、熱処理により前記種子基板のイオン注入層と前記支持基板の絶縁層とを共有結合させる工程と、
剥離用アニール処理を行い、前記種子基板を前記イオン注入層から分離する工程と、
水素アニール処理により前記半導体層の表面をエッチングして平坦化する工程と、
このエッチングした半導体層に半導体デバイスを形成する工程と、
前記支持基板を前記多孔質層から分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４８】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項４９】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５０】
前記支持基板の分離は、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも多孔質層まで溝を形成した後に行う
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５１】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層への気体、液体、または気体と液体との混合体の高圧流体ジェットの噴射により行う
ことを特徴とする請求項５０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５２】
前記高圧流体ジェットは、微細な固体を添加したものである
ことを特徴とする請求項５１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５３】
前記高圧流体ジェットは、超音波を印加したものである
ことを特徴とする請求項５１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５４】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項５０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５５】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項５０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５６】
前記支持基板の多孔質層に、ｎ型またはｐ型の不純物を添加して導電性とする
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５７】
前記種子基板および支持基板の分離は、紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で行う
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５８】
前記溝を形成する前に、前記半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成する
ことを特徴とする請求項５０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項５９】
前記溝を形成した後に、前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて前記半導体層の表面を糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項５８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６０】
前記絶縁層は、
酸化シリコン膜、
酸窒化シリコン膜、
酸化シリコンと窒化シリコンとの積層膜、
窒化シリコン膜、
酸化シリコンと窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した積層膜、
および、酸化アルミニウム膜
のうち少なくとも一種を含むものである
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６１】
前記剥離用アニールは、ラピッドサーマルアニールにより行う
ことを特徴とする請求項４７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６２】
前記溝を形成した後に、
前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および前記溝内に樹脂保護膜を形成し、
この樹脂保護膜の表面を研磨して前記突起状の接続電極を露出させ、
さらに前記支持基板の分離後、前記溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割する
ことを特徴とする請求項５０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６３】
前記露出させた突起状の接続電極を含めて前記半導体層の表面を糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項６２記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６４】
前記ペレタイズ分割は、前記紫外線照射硬化型テープを含めて行う
ことを特徴とする請求項６３記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６５】
前記ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を絶縁性接着剤を介して複数枚積層して固着させ、
この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、
このビアホールに導電性ペーストを充填固着する
ことを特徴とする請求項６４記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６６】
支持基板に多孔質層を形成する工程と、
前記支持基板上に前記多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、
各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも前記多孔質層まで溝を形成する工程と、
前記溝を形成した後に、前記支持基板を前記多孔質層から分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６７】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層への気体、液体、または気体と液体との混合体の高圧流体ジェットの噴射により行う
ことを特徴とする請求項６６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６８】
前記高圧流体ジェットは、微細な固体を添加したものである
ことを特徴とする請求項６７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項６９】
前記高圧流体ジェットは、超音波を印加したものである
ことを特徴とする請求項６７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７０】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項６６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７１】
前記多孔質層からの分離は、回転中の前記多孔質層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項６６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７２】
前記支持基板の分離は、紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で行う
ことを特徴とする請求項６６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７３】
前記溝を形成する前に、前記半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成する
ことを特徴とする請求項６６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７４】
前記溝を形成した後に、前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて前記半導体層の表面を、糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項７３記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７５】
前記溝を形成した後に、
前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および前記溝内に樹脂保護膜を形成し、
この樹脂保護膜の表面を研磨して前記突起状の接続電極を露出させ、
さらに前記支持基板の分離後、前記溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割する
ことを特徴とする請求項７３記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７６】
前記露出させた突起状の接続電極を含めて前記半導体層の表面を、糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項７５記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７７】
前記ペレタイズ分割は、前記紫外線照射硬化型テープを含めて行う
ことを特徴とする請求項７６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７８】
前記ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を絶縁性接着剤を介して複数枚積層して固着させ、
この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、
このビアホールに導電性ペーストを充填固着する
ことを特徴とする請求項７５記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項７９】
前記突起状の接続電極以外の部分を樹脂保護膜で封止する
ことを特徴とする請求項７８記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８０】
支持基板の表面に半導体層を形成する工程と、
前記基板表面から所定深さにイオン注入層を形成する工程と、
前記イオン注入層の剥離用アニール処理を行う工程と、
各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも前記イオン注入層まで溝を形成する工程と、
前記溝を形成した後に、前記支持基板を前記イオン注入層から分離する工程と
を含む超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８１】
前記イオン注入層からの分離は、回転中の前記イオン注入層へのレーザー加工により行う
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８２】
前記イオン注入層からの分離は、回転中の前記イオン注入層へのレーザーウオータージェット加工により行う
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８３】
前記支持基板の分離は、紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で行う
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８４】
前記溝を形成する前に、前記半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成する
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８５】
前記溝を形成した後に、前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて前記半導体層の表面を、糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８６】
前記剥離用アニールは、ラピッドサーマルアニールにより行う
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８７】
前記剥離用アニールは、前記支持基板の裏面から熱放射させる
ことを特徴とする請求項８６記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８８】
前記半導体層の表面を、紫外線照射硬化型テープを介して流体冷却する
ことを特徴とする請求項８７記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項８９】
前記溝を形成した後に、
前記半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および前記溝内に樹脂保護膜を形成し、
この樹脂保護膜の表面を研磨して前記突起状の接続電極を露出させ、
さらに前記支持基板の分離後、前記溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割する
ことを特徴とする請求項８０記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９０】
前記露出させた突起状の接続電極を含めて前記半導体層の表面を、糊残りのない帯電防止の紫外線照射硬化型テープにより覆ってから前記支持基板を分離する
ことを特徴とする請求項８９記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９１】
前記ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を絶縁性接着剤を介して複数枚積層して固着させ、
この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、
このビアホールに導電性ペーストを充填固着する
ことを特徴とする請求項８９記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９２】
前記突起状の接続電極以外の部分を樹脂保護膜で封止する
ことを特徴とする請求項９１記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９３】
チャネルが誘起されるチャネル半導体層と、格子定数が前記チャネル半導体層のそれと異なり、前記チャネル半導体に歪みを印加する歪み印加半導体層を多孔質半導体層上に形成する
ことを特徴とする請求項２〜請求項２５、請求項４７〜請求項７９のいずれかに記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９４】
チャネルが誘起されるチャネル半導体層と、格子定数が前記チャネル半導体層のそれと異なり、前記チャネル半導体に歪みを印加する歪み印加半導体層を単結晶半導体層上に形成する
ことを特徴とする請求項２〜請求項２５、請求項２７〜請求項４５、請求項４７〜請求項９２のいずれかに記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９５】
チャネルが誘起されるチャネル半導体層と、格子定数が前記チャネル半導体層のそれと異なり、前記チャネル半導体に歪みを印加する歪み印加半導体層を絶縁層上に形成する
ことを特徴とする請求項２〜請求項２５、請求項２７〜請求項４５、請求項４７〜請求項６５のいずれかに記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９６】
前記チャネル半導体層はシリコン層、前記歪み印加半導体層はシリコンゲルマニウム層である
ことを特徴とする請求項９３、請求項９４、請求項９５のいずれかに記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９７】
前記歪み印加半導体層中のゲルマニウム濃度は、前記多孔質半導体層の接触面から、あるいは前記単結晶半導体層の接触面から、あるいは前記絶縁層の接触面から徐徐に増加して前記歪み印加半導体層表面で所望濃度となる傾斜組成である
ことを特徴とする請求項９６に記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９８】
種子基板分離した後の超薄型ＳＯＩ層を含む支持基板表面の周辺部をＣ面取りする
ことを特徴とする請求項２〜請求項２５、請求項２７〜請求項４５、請求項４７〜請求項６５のいずれかに記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項９９】
多孔質半導体層を介して単結晶半導体層形成した種子基板の直径を、多孔質半導体層を介して単結晶半導体層及び絶縁層形成した支持基板の直径よりも大きく或いは小さくして貼り合せた後に、高圧流体ジェット噴射或いはレーザーウオータージェット噴射を真横方向又は斜目方向から種子基板の多孔質半導体層に当てて種子基板を分離し、種子基板分離後の超薄型ＳＯＩ層を含む支持基板表面の周辺部をＣ面取りする
ことを特徴とする請求項２〜請求項２５のいずれかに記載の超薄型半導体装置の製造方法。
【請求項１００】
回転中の基板の分離層に微細ノズルから噴射する高圧流体ジェットを当てて分離することにより超薄型半導体装置を得る超薄型半導体装置の製造装置であって、
前記分離層と微細ノズルとの間に、前記高圧流体ジェットの幅を制御するためのスリットを形成した治具を設けた
超薄型半導体装置の製造装置。
【請求項１０１】
回転中の基板の分離層にレーザー出力部から照射するレーザー光を当てて分離することにより超薄型半導体装置を得る
超薄型半導体装置の製造装置。
【請求項１０２】
回転中の基板の分離層に出力部から照射するレーザーウオータージェットを当てて分離することにより超薄型半導体装置を得る
超薄型半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の上に形成された半導体層を基板から分離して超薄型の半導体装置を得るための超薄型半導体装置の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、５０μｍ厚程度の薄型半導体チップは、半導体ウエーハ表面を保護テープで保持し、裏面研削、裏面研削および裏面研磨、または、裏面研削および化学的エッチングなどにより作製している。
【０００３】
例えば、本発明者は、特許文献１において、スクライブライン内に所望のチップ厚さとなる例えば５０μｍ深さのダイシング切溝を形成し、表面を保護テープで保持してダイシング切溝まで裏面研削、裏面研削および裏面研磨、または、裏面研削およびＳｉエッチングして薄型半導体チップを作製することを提案している。
【０００４】
また、特許文献２には、スクライブライン内に所望のチップ厚さとなる例えば５０μｍ深さのダイシング切溝を形成し、その内壁に光硬化性の樹脂膜を形成することにより、割れや欠けの発生を防止することが記載されている。
【０００５】
さらに、本発明者は、特許文献３および特許文献４において、スクライブライン内に所望のチップ厚さとなる例えば５０μｍ深さのダイシング切溝を形成し、バンプ電極を形成した表面と切溝をエポキシ系樹脂等で封止した後に、ダイシング切溝まで裏面研削、裏面研削および裏面研磨、または、裏面研削およびＳｉエッチングして薄型半導体チップを作製することを提案している。
【０００６】
ところで、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の製法として、キャノン社のＥＬＴＲＡＮ（商標）技術、仏Ｓｏｉｔｅｃ社のＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ（商標）技術や、ＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）技術などが知られている。
【０００７】
例えば、ＥＬＴＲＡＮ法では、特許文献５に開示されているように、まずシードＳｉウエーハ表面を陽極酸化により直径０．０１μｍの極細の穴が無数に空いた多孔質のスポンジ構造に化学処理し、この多孔質Ｓｉ上に単結晶Ｓｉ層をエピタキシャル成長させる。さらに、この単結晶Ｓｉ層表面を熱酸化して絶縁膜を形成し、ハンドルＳｉウエーハと貼り合せた後、ウオータージェットにより多孔質層のところでシードＳｉウエーハを分離する。その後、超高選択エッチングでハンドルＳｉウエーハ上に残された多孔質層を除去する。最後に、水素アニール処理で表面を平滑化することでＳＯＩ基板を作製する。また、特許文献６には、シードＳｉウエーハの分離を、多孔質層の引っ張り剥離により行うことが記載されている。
【０００８】
一方、ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ法では、特許文献７，８，９，１０などに記載のように、Ｓｉウエーハ表面から所定の深さの所に高水素イオン注入層を形成し、別に熱酸化して絶縁膜を形成したＳｉウエーハと貼り合せした後、剥離熱処理して高水素イオン注入領域で剥離し、最後に水素アニール処理で表面を平滑化することでＳＯＩ基板を作製する。
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２９７０５６号公報
【特許文献２】特開平６−８５０５５号公報
【特許文献３】特開２０００−４０７１１号公報
【特許文献４】特開２０００−４０７７３号公報
【特許文献５】特許第２６０８３５１号公報
【特許文献６】特開平１１−１９５５６２号公報
【特許文献７】特許第３０４８２０１号公報
【特許文献８】特開２０００−１９６０４７号公報
【特許文献９】特開２００１−７７０４４号公報
【特許文献１０】特開平５−２１１１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような現行主流の裏面研削、裏面研削および裏面研磨、または、裏面研削およびＳｉエッチングなどの機械的加工法、または機械的および化学的加工法では、５０μｍ前後の半導体チップ厚さが限界である。しかしながら、高容量メモリなどの三次元積層チップでは、さらに薄い超薄型半導体チップが望まれている。
【００１１】
特許文献５に記載のＥＬＴＲＡＮ法のポイントは、ウオータージェットにより多孔質層のところでシードＳｉウエーハを分離することであるが、ウエーハサイズが大きくなると分離しにくくなるため、特に薄型半導体装置となるほど割れ、欠け、クラックの発生などにより歩留および品質が問題となりやすい。また、特許文献６に記載の方法では、多孔質層の引っ張り剥離を行うため、特に薄型半導体装置となるほど割れ、欠け、クラックの発生などにより歩留および品質が問題となりやすい。
【００１２】
一方、特許文献７，８，９，１０などに記載のＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ法のポイントは、剥離アニールにより、水素微小気泡内の圧力作用および結晶再配列作用で高水素イオン注入層に歪みを発生させ、両基板を引張り剥離することであるが、ウエーハサイズが大きくなると分離しにくくなるため、特に薄型半導体装置となるほど割れ、欠け、クラックの発生などで歩留および品質が問題となりやすい。
【００１３】
また、ＳＯＩ基板では、いずれもＳｉ基板表面に絶縁膜を介して超薄の単結晶Ｓｉ層を形成しているが、基本的に厚いＳｉ基板は機械的強度を得る支持台の役目を果たしている。したがって、最終的に裏面研削等で余分な部分を除去するものの、その方法は上記と同様の機械的加工法、または機械的および化学的加工法であるため、５０μｍ前後の半導体チップ厚さが限界である。
【００１４】
そこで、本発明においては、従来の５０μｍよりも薄い、例えば１〜１０μｍ程度の超薄型半導体装置の製造方法および製造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】
【００１５】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせる工程と、種子基板に形成した多孔質層から種子基板を分離する工程と、支持基板に形成した多孔質層から支持基板を分離する工程とを含む。
【００１６】
本製造方法によれば、絶縁層を介して貼り合わせた種子基板および支持基板のそれぞれに形成した多孔質層から、種子基板および支持基板を分離することにより、超薄型のＳＯＩ基板が作製される。
【００１７】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、それぞれ半導体からなる種子基板および支持基板の両方に多孔質層を形成する工程と、種子基板および支持基板の両方に、それぞれ多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、種子基板および支持基板の少なくとも一方に、半導体層を介して絶縁層を形成する工程と、種子基板および支持基板を絶縁層の形成面で貼り合わせる工程と、種子基板を、種子基板の多孔質層から分離する工程と、水素アニール処理により種子基板の半導体層の表面をエッチングして平坦化する工程と、その半導体層に半導体デバイスを形成する工程と、支持基板を、支持基板の多孔質層から分離する工程とを含む。
【００１８】
本製造方法では、種子基板および支持基板の両方に多孔質層および半導体層を形成し、絶縁層を介してこれらの両基板を貼り合わせ、種子基板を種子基板の多孔質層において分離し、水素アニール処理により種子基板の半導体層の表面をエッチングして平坦化することにより、支持基板上に超薄型のＳＯＩ層が形成される。その後、この超薄型ＳＯＩ層の半導体層に半導体デバイスを形成し、多孔質層において支持基板から分離することによって、超薄型半導体装置が得られる。
【００１９】
ここで、種子基板に形成する多孔質層は、支持基板に形成する多孔質層よりも高い多孔率とするか、あるいは、支持基板に形成する多孔質層よりも厚くするのが望ましい。これにより、支持基板よりも先に分離する種子基板の方が分離しやすくなり、この種子基板の分離の際に支持基板が剥離しないようにすることができる。
【００２０】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせる工程と、種子基板に形成したイオン注入層から種子基板を分離する工程と、支持基板に形成したイオン注入層から支持基板を分離する工程とを含む。
【００２１】
本製造方法によれば、絶縁層を介して貼り合わせた種子基板および支持基板にそれぞれ形成したイオン注入層から、それぞれ種子基板および支持基板を分離することにより、超薄型のＳＯＩ基板が作製される。
【００２２】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、半導体からなる種子基板に第１イオン注入層を形成する工程と、支持基板に絶縁層を形成する工程と、種子基板の第１イオン注入層と支持基板の絶縁層とを貼り合わせ、熱処理により第１イオン注入層と絶縁層とを共有結合させる工程と、剥離用アニール処理を行い、種子基板を、第１イオン注入層から分離して半導体層を形成する工程と、水素アニール処理により半導体層の表面をエッチングして平坦化する工程と、このエッチングした半導体層に半導体デバイスを形成する工程とを含み、さらにこれらの工程後に、支持基板の表面から所定深さに第２イオン注入層を形成する工程と、第２イオン注入層の剥離用アニール処理を行う工程と、支持基板を第２イオン注入層から分離する工程とを含む。
【００２３】
本製造方法では、第１イオン注入層を形成した種子基板に、絶縁層を形成した支持基板を貼り合わせ、剥離用アニール処理後に種子基板を第１イオン注入層において分離して半導体層を形成し、さらに水素アニール処理により半導体層の表面をエッチングして平坦化を行うことにより、支持基板上に超薄型のＳＯＩ層が形成される。その後、このＳＯＩ層の半導体層に半導体デバイスを形成してから、支持基板に第２イオン注入層を形成し、剥離用アニール処理後に超薄型ＳＯＩ層を第２イオン注入層において分離することによって、超薄型の半導体装置が得られる。また、第２イオン注入層の形成を、ＳＯＩ層の半導体層に半導体デバイス形成の５００℃以上の熱処理工程以降に行うことから、注入した第２イオン注入層がこれらの熱処理によって影響を受けることなく、所望の位置で支持基板を分離することができる。
【００２４】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせる工程と、種子基板に形成したイオン注入層から種子基板を分離する工程と、支持基板に形成した多孔質層から支持基板を分離する工程とを含む。
【００２５】
本製造方法によれば、絶縁層を介して貼り合わせた種子基板および支持基板にそれぞれ形成したイオン注入層および多孔質層から、それぞれ種子基板および支持基板を分離することにより、超薄型のＳＯＩ基板が作製されるため、この超薄型ＳＯＩ基板を利用した超薄型半導体装置を得ることができる。
【００２６】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、半導体からなる種子基板にイオン注入層を形成する工程と、半導体からなる支持基板に多孔質層を形成する工程と、支持基板上に、多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、半導体層上に、絶縁層を形成する工程と、種子基板のイオン注入層と支持基板の絶縁層とを貼り合わせ、熱処理により種子基板のイオン注入層と支持基板の絶縁層とを共有結合させる工程と、剥離用アニール処理を行い、種子基板を、イオン注入層から分離する工程と、水素アニール処理により半導体層の表面をエッチングして平坦化する工程と、このエッチングした半導体層に半導体デバイスを形成する工程と、支持基板を多孔質層から分離する工程とを含む。
【００２７】
本製造方法では、イオン注入層を形成した種子基板に、多孔質層、半導体層および絶縁層を形成した支持基板を貼り合わせ、熱処理により種子基板のイオン注入層と支持基板の絶縁層とを共有結合させ、剥離用アニール処理後に種子基板をイオン注入層において分離して半導体層を形成し、さらに水素アニール処理により半導体層の表面をエッチングして平坦化を行うことにより、支持基板上に超薄型のＳＯＩ層が形成される。その後、この超薄型ＳＯＩ層の半導体層に半導体デバイスを形成してから多孔質層において支持基板から分離することによって、超薄型の半導体装置が得られる。
【００２８】
上記本発明の超薄型半導体装置の製造方法において、支持基板の分離は、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って半導体層から少なくとも多孔質層または第２イオン注入層まで溝形成（ブレードダイシングの切り溝、ウエットエッチングまたはドライエッチングの溝など）した後に行うものとすれば、後の工程で支持基板から分離される超薄型ＳＯＩ層が予めペレタイズ分割されるため、超薄型ＳＯＩ層の分離後には既にペレタイズ分割された超薄型半導体装置が得られる。なお、この溝形成の際、超薄型ＳＯＩ層は支持基板によって支持されているため、切り溝形成時の割れや欠けの発生が防止される。
【００２９】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、支持基板に多孔質層を形成する工程と、前記支持基板上に前記多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも前記多孔質層まで例えば切り溝を形成する工程と、前記切り溝を形成した後に、前記支持基板を前記多孔質層から分離する工程とを含む。
【００３０】
本製造方法では、支持基板に多孔質層および半導体層を形成し、さらに少なくとも多孔質層まで各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って例えば切り溝を形成することにより、後の工程で支持基板から分離する半導体層が予めペレタイズ分割される。そして、このペレタイズ分割された半導体層を多孔質層において支持基板から分離することによって、超薄型の半導体装置が得られる。なお、切り溝形成の際、半導体層は支持基板によって支持されているため、この切り溝形成による割れや欠けの発生が防止される。
【００３１】
本発明の超薄型半導体装置の製造方法は、支持基板の表面に半導体層を形成する工程と、前記基板表面から所定深さにイオン注入層を形成する工程と、前記イオン注入層の剥離用アニール処理を行う工程と、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って前記半導体層から少なくとも前記イオン注入層まで例えば切り溝を形成する工程と、前記切り溝を形成した後に、前記支持基板を前記イオン注入層から分離する工程とを含む。
【００３２】
本製造方法では、支持基板に半導体層およびイオン注入層を形成し、さらに少なくともイオン注入層まで各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って例えば切り溝を形成することにより、後の工程で支持基板から分離する半導体層が予めペレタイズ分割される。そして、このペレタイズ分割された半導体層をイオン注入層において支持基板から分離することによって、超薄型の半導体装置が得られる。なお、この切り溝形成の際、半導体層は支持基板によって支持されているため、この切り溝形成による割れや欠けの発生が防止される。
【００３３】
ところで、例えば単結晶Ｓｉ層の格子定数と異なり、前記単結晶Ｓｉ層に歪みを印加する歪み印加半導体のシリコンゲルマニウム（以後、ＳｉＧｅと称する）層を多孔質Ｓｉ層上に形成した後に、半導体エピタキシャル成長により歪み印加半導体のＳｉＧｅ層をシードに歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層を形成、あるいは半導体エピタキシャル成長により単結晶Ｓｉ基板上に歪み印加半導体のＳｉＧｅ層を形成した後に、半導体エピタキシャル成長により歪み印加半導体のＳｉＧｅ層をシードに歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層を形成、あるいは絶縁層上に歪み印加半導体のＳｉＧｅ層を形成し、歪み印加半導体のＳｉＧｅ層をシードに歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層を形成することにより、歪みチャネル半導体層に歪みをかけるとそのバンド構造が変化し、その結果、縮退が解けて電子散乱が抑制され、更に電子移動度を高めることが出来るので、従来の無歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層に比べ約１．７６倍の大幅な高い電子移動度が実現し、高い電子・正孔移動度で高い駆動能力を有するＭＯＳＴＦＴからなる高性能、高品質の超薄型半導体装置が可能となる。
このときに、歪み印加半導体層中のゲルマニウム濃度は、多孔質Ｓｉ層の接触面から、あるいは単結晶Ｓｉ基板の接触面から、あるいは絶縁層の接触面から徐徐に増加して歪み印加半導体層のＳｉＧｅ層表面で所望濃度例えばＧｅ濃度２０〜３０％となる傾斜組成とすると、所望の大幅な高い電子移動度が実現する。
【００３４】
ここで、多孔質層からの分離は、回転中の多孔質層への気体、液体、または気体と液体との混合体の高圧流体ジェットの噴射により行うことができる。特に気体と液体との混合体の高圧流体ジェットの噴射では、液体に気体のバブルが混入し、このバブルによってより効果的に分離を行える。さらに、高圧流体ジェットは、微細な固体を添加したものとすれば、この微細な固体が多孔質層に直に衝突することによってより効果的に分離を行える。また、高圧流体ジェットは、超音波を印加したものとすれば、超音波振動が多孔質層に作用し、より効果的に多孔質層からの分離を行える。
【００３５】
あるいは、回転中の多孔質層へのレーザー加工あるいはレーザーウオータージェット加工により多孔質層からの分離を行うことができる。また、切り溝を形成した場合に、回転中の多孔質層への高圧流体ジェット加工またはレーザー加工またはレーザーウオータージェット加工により多孔質層からの分離を行えば、さらに効果的に多孔質層からの分離を行える。
【００３６】
また、切り溝を形成する前に、半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成するものとすれば、半導体デバイスおよび接続電極の形成の際、半導体層が支持基板によって支持されるため、半導体デバイスおよび接続電極形成による割れや欠けの発生が防止される。
【００３７】
さらに、切り溝を形成した後に、半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて半導体層の表面を糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、支持基板を分離することが望ましい。
【００３８】
紫外線照射硬化型テープは接着力が強いため、この紫外線照射硬化型テープにより半導体層を保持し、また接続電極および半導体層の表面を保護した状態で、超薄型ＳＯＩ層または超薄型半導体層を支持基板から分離することができる。また、紫外線照射硬化型テープは紫外線の照射によって粘着力が弱まり剥離し易くなるため、超薄型ＳＯＩ層または超薄型半導体層の分離後は超薄型ＳＯＩ層または超薄型半導体層へのダメージなくかつ糊残りなく、紫外線照射硬化型テープを除去することができる。さらに、紫外線照射硬化型テープが導電性であることによって、半導体層に形成した半導体デバイスが超薄型ＳＯＩ層または超薄型半導体層の分離および紫外線照射硬化型テープの除去時に静電気ダメージを受けるのを防止することができる。
【００３９】
なお、半導体層に形成した半導体デバイスの種類によっては、静電気ダメージの恐れがないものや糊残りが問題とならないものもあるため、種子基板および支持基板の分離時に保持する紫外線照射硬化型テープは、糊残りや導電性の有無に限定されるものではなく、通常の紫外線照射硬化型テープや熱膨張剥離性テープを使用することもできる。
【００４０】
また、支持基板の多孔質層には、ｎ型またはｐ型の不純物を添加して導電性とするのが望ましい。これにより、超薄型ＳＯＩ層の半導体層へ形成する半導体デバイスへのパッケージング時における静電気ダメージの防止および電磁波遮蔽を行うことができる。
【００４１】
第２イオン注入層からの分離は、超薄型ＳＯＩ層の半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めた半導体層と支持基板とを、糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で引っ張り剥離することにより行うことが望ましい。
【００４２】
紫外線照射硬化型テープの強い接着力によって保持し、また接続電極および半導体層の表面を保護した状態で、半導体層を基板から引っ張り剥離分離することで、超薄型半導体装置の割れ、欠けを防止することができる。また、紫外線照射硬化型テープへの紫外線の照射によって粘着力が弱まり剥離し易くなるため、分離後は糊残りなく除去することができる。さらに、紫外線照射硬化型テープが導電性であることによって、半導体層に形成した半導体デバイスが剥離時に静電気ダメージを受けるのを防止することができる。
【００４３】
また、イオン注入層からの分離は、回転中のイオン注入層へのレーザー加工あるいはレーザーウオータージェット加工により行うことができる。特に、切り溝を形成した場合に、イオン注入層へのレーザー加工あるいはレーザーウオータージェット加工により分離を行えば、さらに効果的にイオン注入層からの分離を行える。
【００４４】
種子基板に形成する多孔質半導体層は、支持基板に形成する多孔質半導体層よりも高い多孔率である方が望ましい。更に、本発明の第２の超薄型電気光学表示装置の製造方法において、種子基板に形成する多孔質半導体層は、支持基板に形成する多孔質半導体層よりも厚くする方が望ましい。これにより、種子基板と支持基板の多孔質半導体層の多孔率と厚み調整を緩和でき、表示素子および周辺回路の形成プロセス中、単結晶半導体層が支持基板に形成した多孔質半導体層の熱膨張の悪影響例えば反り歪を受けるのを防止することができる。
また、本発明の超薄型半導体装置の製造方法において、種子基板分離した後の超薄型ＳＯＩ層を含む支持基板表面の周辺部をＣ面取りする方が好ましい。これにより、二重多孔質半導体層分離法のみならず、二重イオン注入層分離法、多孔質・イオン注入層分離法においても、種子基板分離した後の超薄型ＳＯＩ層を含む支持基板表面の周辺部をＣ面取りすることで、周辺部の超薄型ＳＯＩ層などの欠け、クラック、割れを防止することが出来る。
なお、Ｃ面取りの角度と幅は任意に設定でき、砥石、ダイヤモンドホイール、レーザーなどで行うのが好ましい。更に、必要に応じてＳｉダストやマイクロクラックを除去する為に、フッ酸系エッチャントでライトエッチングしてもよい。
【００４５】
また、本発明の超薄型半導体装置の製造方法において、多孔質半導体層を介して単結晶半導体層形成した種子基板の直径を、多孔質半導体層を介して単結晶半導体層及び絶縁層形成した支持基板の直径よりも大きく或いは小さくして貼り合わせた後に、高圧流体ジェット噴射或いはレーザーウオータージェット噴射を真横方向又は斜目方向から種子基板の多孔質半導体層に当てて種子基板を分離し、種子基板分離後の超薄型ＳＯＩ層を含む支持基板表面の周辺部をＣ面取りする方が望ましい。これにより、高圧流体ジェット噴射或いはレーザーウオータージェット噴射を真横方向又は斜目方向から種子基板の多孔質半導体層に当てて種子基板を分離すると同時に、支持基板の多孔質半導体層への高圧流体ジェット噴射或いはレーザーウオータージェット噴射の衝撃力を弱めるので、支持基板の多孔質半導体層から支持基板が分離することはない。
【００４６】
ところで、ＳＯＩ層を構成する絶縁層は、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、酸化シリコンと窒化シリコンとの積層膜、窒化シリコン膜、酸化シリコンと窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した積層膜、および、酸化アルミニウム膜のうち少なくとも一種を含むものとするのが望ましいが、特に窒化系シリコン膜を含むものとするのが望ましい。これにより、パッケージング時や半導体デバイス形成プロセス中に、支持基板側から半導体層へのハロゲン元素の浸透を防止することができる。また、半導体デバイス形成プロセス中、半導体層が、支持基板に形成した多孔質層の熱膨張の影響を受けるのを防止することができる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法において、切り溝を形成した後に、半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および切り溝内に樹脂保護膜を形成し、この樹脂保護膜の表面を研磨して突起状の接続電極を露出させ、さらに支持基板の分離後、切り溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割することにより、片面を樹脂封止した超薄型の半導体装置が得られる。
【００４８】
ここで、支持基板の分離は、前述と同様の方法により行うのが望ましい。また、露出させた突起状の接続電極を含めて半導体層を糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、支持基板を分離することが望ましいのは前述と同様である。さらに、ペレタイズ分割を、紫外線照射硬化型テープを含めて行うことによって、分割後の超薄型半導体装置を紫外線照射によって紫外線照射硬化型テープからいつでも分離可能な状態として、保持、保管や運搬等を行うことが可能となる。
【００４９】
さらに、ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を絶縁性接着剤を介して複数枚積層して固着させ、この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、このビアホールに導電性ペーストを充填固着することにより、必要な電気的接続抵抗および機械的強度を確保した、超薄型の半導体装置を積層した超多層半導体チップサイズパッケージが得られる。
【００５０】
本発明の半導体装置の製造装置は、回転中の基板の分離層に微細ノズルから噴射する高圧流体ジェットを当てて分離することにより半導体装置を得る半導体装置の製造装置であって、分離層と微細ノズルとの間に、高圧流体ジェットの幅を制御するためのスリットを形成した治具を設けたものである。尚、高圧流体ジェット噴射分離での分離層には、多孔質層と剥離アニールしたイオン注入層が含まれる。
【００５１】
この製造装置によれば、微細ノズルから噴射する高圧流体ジェットの幅をスリットにより制御して狙った分離層に正確に当てることが可能となる。これにより、本発明の半導体装置のように、一つの基板に複数の分離層としての多孔質層を形成したものについては、複数の多孔質層のうち狙った多孔質層のみに正確に高圧流体ジェットを当てて他の多孔質層に影響を及ぼすことなく狙った多孔質層から分離することが可能となる。
【００５２】
また、本発明の超薄型半導体装置の製造装置は、回転中の基板の分離層にレーザー出力部から照射するレーザー光を当てて分離することにより超薄型半導体装置を得るものである。
【００５３】
この製造装置によれば、レーザー光を狙った分離層に正確に当て、他の分離層に影響を及ぼすことなく、その狙った分離層から分離することが可能となる。尚、レーザー加工分離での分離層には、多孔質層と剥離アニールしていないイオン注入層が含まれる。
【００５４】
また、本発明の超薄型半導体装置の製造装置は、回転中の基板の分離層に出力部から照射するレーザー光含むウオータージェットを当てて分離することにより超薄型半導体装置を得るものである。
この製造装置によれば、レーザー光含むウオータージェットを狙った分離層に正確に当て、他の分離層に影響を及ぼすことなく、その狙った分離層から分離することが可能となる。尚、レーザーウオータージェット加工分離での分離層には、多孔質層と剥離アニールしていないイオン注入層が含まれる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明により、以下の効果を奏することができる。
【００５６】
（１）それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせ、種子基板に形成した多孔質層から種子基板を分離し、支持基板に形成した多孔質層から支持基板を分離する構成（二重多孔質層分離法）、それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせ、種子基板に形成したイオン注入層から種子基板を分離し、支持基板に形成したイオン注入層から支持基板を分離する構成（二重イオン注入層分離法）、または、それぞれ半導体からなる種子基板と支持基板とを絶縁層を介して貼り合わせ、種子基板に形成したイオン注入層から種子基板を分離し、支持基板に形成した多孔質層から支持基板を分離する構成（多孔質層・イオン注入層分離法）により、従来の機械的および化学的加工法の限界であった５０μｍ前後の半導体チップ厚さよりも薄い、例えば１〜１０μｍ程度の超薄型ＳＯＩ基板を作製することができる。そして、この超薄型ＳＯＩ基板に半導体デバイスを形成することにより、超薄型半導体装置が得られる。こうして得られた超薄型半導体装置は、超薄型ＳＯＩ層の厚さが１０μｍ程度以下なので、この半導体層に形成した半導体デバイスの熱放散性が格段に向上し、超薄型半導体装置の特性向上が実現できる。そして本発明の任意の厚みに制御できる超薄型ＳＯＩ基板により、リーク電流を低く押さえ、ＬＳＩの高速化、低電圧動作によるローパワー化とコストダウンが可能となる。これにより、小型、軽量、超薄型で高性能の半導体装置が可能となり、小型、軽量、薄型のエレクトロニクス製品の実現に寄与する。
例えば単結晶Ｓｉ層の格子定数と異なり、前記単結晶Ｓｉ層に歪みを印加する歪み印加半導体のＳｉＧｅ層を多孔質Ｓｉ層上に形成した後に、半導体エピタキシャル成長により歪み印加半導体のＳｉＧｅ層をシードに歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層を形成、あるいは半導体エピタキシャル成長により単結晶Ｓｉ基板上に歪み印加半導体のＳｉＧｅ層を形成した後に、半導体エピタキシャル成長により歪み印加半導体のＳｉＧｅ層をシードに歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層を形成、あるいは絶縁層上に歪み印加半導体のＳｉＧｅ層を形成し、歪み印加半導体のＳｉＧｅ層をシードに歪みチャンネル層の単結晶Ｓｉ層を形成することにより、歪みチャネル半導体層に歪みをかけるとそのバンド構造が変化し、その結果、縮退が解けて電子散乱が抑制され、更に電子移動度を高めることが出来るので、従来の無歪みチャネル層の単結晶半導体層に比べ約１．７６倍の大幅な電子移動度の向上を達成した、高い電子・正孔移動度で高い駆動能力を有するＭＯＳＴＦＴの高性能、高精細、高品質の超薄型半導体装置が実現する。この時に、歪み印加半導体層中のゲルマニウム濃度は、多孔質Ｓｉ層の接触面から、あるいは単結晶Ｓｉ基板の接触面から、あるいは絶縁層の接触面から徐徐に増加して前記歪み印加半導体層表面で所望濃度例えば２０〜３０％となる傾斜組成とすることで、所望の大幅な電子移動度の向上が実現する。
【００５７】
（２）支持基板に多孔質層を形成し、支持基板上に多孔質層を介して半導体層を形成し、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って半導体層から少なくとも多孔質層まで切り溝を形成し、切り溝を形成した後に、支持基板を多孔質層から分離する構成（多孔質層分離法）、または、支持基板の表面に半導体層を形成し、基板表面から所定深さにイオン注入層を形成し、イオン注入層の剥離用アニール処理を行い、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って半導体層から少なくともイオン注入層まで切り溝を形成し、切り溝を形成した後に、支持基板をイオン注入層から分離する構成（イオン注入層分離法）により、従来の機械的および化学的加工法の限界であった５０μｍ前後の半導体チップ厚さよりも薄い、例えば１〜１０μｍ程度の絶縁層のない超薄型半導体装置を作製することができる。こうして得られた超薄型半導体装置は、半導体層の厚さが１０μｍ程度以下なので、この半導体層に形成した半導体デバイスの熱放散性が格段に向上し、超薄型半導体装置の特性向上が実現できる。これにより、小型、軽量、超薄型で高性能の半導体装置が可能となり、小型、軽量、薄型のエレクトロニクス製品の実現に寄与する。
【００５８】
（３）各製法において種子基板および支持基板の分離を、紫外線照射硬化型テープにより保持した状態で行うことによって、種子基板および支持基板を強力に保持し、また種子基板および支持基板の表面を保護した状態で分離することができる。また、分離後はＵＶ照射硬化により紫外線照射硬化型テープを容易に除去できるので、超薄型半導体層及び超薄型ＳＯＩ層の割れ、欠け、クラック防止により超薄型半導体装置の歩留および生産性が高くなる。
【００５９】
（４）支持基板の分離を、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って半導体層から少なくとも多孔質層または第２イオン注入層まで切り溝を形成した後に行う構成によって、後の工程で支持基板から分離される超薄型ＳＯＩ層及び超薄型半導体層が予めペレタイズ分割されるため、横方向からの高圧流体ジェット噴射分離、レーザー加工分離、レーザーウオータージェット加工分離または引張り剥離などにより、超薄型ＳＯＩ層及び超薄型半導体層に割れ、欠け、クラックが発生することなく、効率良く分離することができる。これにより、超薄型の半導体装置を、歩留良く、高い生産性で製造することができる。
【００６０】
（５）各製法において、剥離した種子基板および支持基板は再使用できるので、コストダウンが可能である。
【００６１】
（６）超薄型ＳＯＩ層を構成する絶縁層に窒化系シリコン膜を含むものとすることによって、パッケージング時やデバイスプロセス中に、支持基板側から半導体層へのハロゲン元素の浸透を防止することができる。また、デバイスプロセス中、半導体層が、支持基板に形成した多孔質層の膨張の影響を受けて、反り歪みするのを低減または防止することができる。これらにより、特性向上、歩留および品質が向上する。
【００６２】
（７）支持基板の多孔質層に、ｎ型またはｐ型の不純物を添加して導電性とすることにより、パッケージング時における静電気ダメージの防止および電磁波遮蔽を行うことができるため、超薄型半導体装置の品質および信頼性が向上する。
【００６３】
（８）超薄型化した後の取り出し電極形成では基板の割れ、欠け、クラック、作業性などの問題があるが、本発明では厚い基板状態でめっき主体のバンプやＡｕ線などのスタッドバンプなどの突起状の接続電極を形成した後に、切り溝を形成し、分離して超薄型化するため、歩留および品質が改善でき、生産性も高くなる。
【００６４】
（９）各製法において切り溝を形成した後に、半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の電極のすべてを含めて半導体層を糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で支持基板を分離することで、切り溝によって分割された半導体層を強力な接着力により保持し、また半導体層に形成した半導体デバイスおよび突起状の接続電極の表面を保護した状態で超薄型半導体装置を分離することができるため、切り溝によって分割された超薄型半導体装置の割れ、欠け、クラックを防止できるとともに、半導体デバイスへの静電気ダメージ防止および電極接続不良防止が可能である。また、分離後はＵＶ照射硬化により糊残りなく容易に除去できるので、歩留および生産性が高くなる。
【００６５】
（１０）二重多孔質層分離法において、種子基板に形成する半導体層の厚みを、支持基板に形成する半導体層の厚みと同等以下とすることによって、半導体デバイス作製プロセス中の多孔質層の酸化による膨張などにより、半導体デバイス作製する半導体層への歪み低減または防止が可能となり、歩留および品質が向上する。
【００６６】
（１１）各製法において切り溝を形成した後に、半導体層に形成した半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含む半導体層の表面および切り溝内に樹脂保護膜を形成し、この樹脂保護膜の表面を研磨して突起状の接続電極を露出させ、さらに支持基板の分離後、切り溝内の樹脂保護膜をペレタイズ分割することにより、片面が樹脂で保護および保持された高品質の樹脂封止型超薄型の半導体装置が歩留良く、高い生産性で製造できる。
【００６７】
（１２）各製法において露出させた突起状の接続電極を含めて半導体層を糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより覆ってから支持基板を分離することで、この紫外線照射硬化型テープにより半導体層全体を保持し、また露出させた突起状の取り出し電極および半導体層の表面を保護した状態で、半導体層全体を支持基板から分離し、さらにペレタイズ分割することができるため、超薄型半導体装置の割れ、欠けを防止でき、確実なペレタイズが高い生産性で得られる。更に、静電気ダメージによる半導体特性不良を防止できるので、高い歩留及び品質が得られる。
【００６８】
（１３）ペレタイズ分割後の超薄型半導体装置を接着剤を介して複数枚積層して接着剤で固着させ、この積層した各超薄型半導体装置の突起状の接続電極を貫通するビアホールを形成し、このビアホールに導電性ペーストを充填固着することにより、電極の厚み方向の接触で機械的および電気的接続が得られるので、品質および信頼性の高い超多層チップサイズパッケージが得られる。
【００６９】
（１４）ペレタイズ分割を、紫外線照射硬化型テープを含めて行うことによって、紫外線照射硬化型テープに保持された状態で超薄型半導体装置をペレタイズ分割し、紫外線照射硬化していつでも分離可能な状態となった紫外線照射硬化型テープ支持状態で、保管や運搬等を行うことができる。これにより、超薄型半導体装置の保持、保管、運搬等の際の割れ、欠けを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
（Ａ）二重多孔質層分離法
本実施形態においては、二重に形成した多孔質Ｓｉ層から分離する（種子基板に形成した多孔質Ｓｉ（シリコン）層から種子基板を分離し、支持基板に形成した多孔質Ｓｉ層から支持基板を分離する）ことにより、超薄型半導体装置を製造する方法について説明する。図１から図７は、本発明の実施の形態における二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程図である。
【００７１】
（１）シードＳｉウエーハ基板（以下「種子基板」と称す）２０とハンドルＳｉウエーハ基板（以下「支持基板」と称す）２５に、陽極化成法で多孔質Ｓｉ層を形成する（図１参照）。このとき、種子基板２０には支持基板２５よりも厚目で高い多孔率の高多孔質Ｓｉ層２２を形成する。
【００７２】
[１]まず、ｐ型単結晶Ｓｉ（抵抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ）の種子基板２０に、モノシランガス、ジボランガスの化学蒸気堆積（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法によりボロン１×１０１９atoms／ｃｍ３程度の濃度でｐ型不純物を添加し、約１０μｍ厚の高濃度のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層（後述する低多孔質Ｓｉ層２１に相当する）を形成する。
【００７３】
[２]この高濃度層表面に、モノシランガス、ジボランガスのＣＶＤ法によりボロン５×１０１４atoms／ｃｍ３程度の濃度でｐ型不純物を添加し、約２０μｍ厚の低濃度のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層（後述する高多孔質Ｓｉ層２２に相当する）を形成する。
【００７４】
[３]さらに、この低濃度層表面に、モノシランガス、ジボランガスのＣＶＤ法によりボロン５×１０１９atoms／ｃｍ３程度の濃度でｐ型不純物を添加し、約５μｍの高濃度のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層（後述する低多孔質Ｓｉ層２３に相当する）を形成する。
【００７５】
[４]その後、陽極化成法により、例えば電解液に５０％フッ化水素溶液とエチルアルコールとを２：１の体積割合で混合した混合液を用い、１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で約５分間流し、高濃度層に多孔率の低い低多孔質Ｓｉ層２１，２３、低濃度層に多孔率の高い高多孔質Ｓｉ層２２を形成する。
【００７６】
[５]上記と同様に、ｐ型単結晶Ｓｉ（抵抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ）の支持基板２５に、モノシランガス、ジボランガスのＣＶＤ法によりボロン１×１０１９atoms／ｃｍ３程度の濃度でｐ型不純物を添加し、約１０μｍ厚の高濃度のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層（後述する低多孔質Ｓｉ層２６に相当する）を形成する。
【００７７】
[６]この高濃度層表面に、シランガス、ジボランガスのＣＶＤ法によりボロン１×１０１５atoms／ｃｍ３程度の濃度でｐ型不純物を添加し、約２μｍ厚の低濃度のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層（後述する高多孔質Ｓｉ層２７に相当する）を形成する。
【００７８】
[７]さらに、この低濃度層表面に、モノシランガス、ジボランガスのＣＶＤ法によりボロン３×１０１９atoms／ｃｍ３程度の濃度でｐ型不純物を添加し、約１０μｍの高濃度のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層（後述する低多孔質Ｓｉ層２８に相当する）を形成する。
【００７９】
[８]その後、陽極化成法により、例えば電解液に５０％フッ化水素溶液とエチルアルコールとを２：１の体積割合で混合した混合液を用い、１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で約５分間流し、高濃度層に多孔率の低い低多孔質Ｓｉ層２６，２８、低濃度層に多孔率の高い高多孔質Ｓｉ層２７を形成する。
【００８０】
なお、このように、陽極化成法により多孔質層を形成する場合は、多孔質層を多孔率の異なる複数の層で構成することができる。例えば、上記のように、種子基板２０上に第１の低多孔質Ｓｉ層２１、高多孔質Ｓｉ層２２、第２の低多孔質Ｓｉ層２３を順に形成した３層構造とするほか、種子基板２０の上に高多孔質Ｓｉ層２２と低多孔質Ｓｉ層２３とを順に形成した２層構造としてもよい。支持基板２５についても同様に、支持基板２５上に高多孔質Ｓｉ層２７と低多孔質Ｓｉ層２３とを順に形成した２層構造としてもよい。
【００８１】
このとき、高多孔質Ｓｉ層の多孔率は４０〜８０％の範囲で、低多孔質Ｓｉ層の多孔率は１０〜３０％の範囲とする。このように異なる多孔率の複数の層のそれぞれの厚みは、陽極化成時の電流密度および時間や、陽極化成時の化成溶液の種類または濃度を変えることで任意に調整することができる。
【００８２】
また、多孔質Ｓｉ層の形成後、約４００℃でドライ酸化することにより、多孔質Ｓｉの孔の内壁を１〜３ｎｍほど酸化するのが好ましい。これにより、多孔質Ｓｉが後の高温処理により構造変化を起こすのを防止することができる。
【００８３】
また、低多孔質Ｓｉ層２３，２８については、不純物濃度を高く（１×１０１９atoms／ｃｍ３以上）し、かつ可能な限り多孔率を低く（１０〜３０％程度）しておくのが好ましい。これらの低多孔質Ｓｉ層２３，２８の上には、後述する半導体デバイス形成のために優れた結晶性の単結晶Ｓｉ層２４を形成する必要があるからである。
【００８４】
このとき、後述する単結晶Ｓｉ層２４（図２参照）の歪み低減のため、
多孔率  ：  低多孔質Ｓｉ層２３  ＜  低多孔質Ｓｉ層２８
膜厚    ：  低多孔質Ｓｉ層２３  ＜  低多孔質Ｓｉ層２８
とするのが好ましい。
【００８５】
また、後の工程で種子基板２０を剥離しやすくするため、かつ種子基板２０の剥離時に支持基板２５が剥離しないようにするため、
多孔率  ：  高多孔質Ｓｉ層２２  ＞  高多孔質Ｓｉ層２７
膜厚    ：  高多孔質Ｓｉ層２２  ＞  高多孔質Ｓｉ層２７
とするのが好ましい。
【００８６】
なお、陽極化成におけるＳｉの溶解反応ではフッ化水素溶液中のＳｉの陽極反応には正孔が必要であるため、基板には多孔質化しやすいＰ型Ｓｉを用いるのが望ましいが、これに限るものではない。
【００８７】
また、種子基板２０および支持基板２５は、ＣＺ（Czochralski）法、ＭＣＺ（Magnetic Field Applied Czochralski）法やＦＺ（Floating Zone）法などで作製された単結晶Ｓｉ基板のみならず、基板表面が水素アニール処理された単結晶Ｓｉ基板、あるいはエピタキシャル単結晶Ｓｉ基板などを用いることができる。もちろん、単結晶Ｓｉ基板に代えてＳｉＧｅ基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板等の単結晶化合物半導体基板を用いることもできる。
【００８８】
（２）種子基板２０および支持基板２５の両基板に、それぞれ半導体層としてのエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層２４，２９を形成し、少なくとも一方に絶縁層３０としてのＳｉＯ２酸化膜またはＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜を形成する（図２参照）。なお、ここでのポイントは、半導体素子および半導体集積回路のいずれか一方または両方の半導体デバイスを形成する単結晶Ｓｉ層２４の厚さを単結晶Ｓｉ層２９の厚さよりも薄くすることである。
【００８９】
まず、ＣＶＤエピタキシャル成長装置内において、水素雰囲気中１０００〜１１００℃程度でプリベークを行い、低多孔質Ｓｉ層２３，２８の表面の孔を封止して表面を平坦化する。この後、１０２０℃まで降温し、モノシランガスを原料ガスとするＣＶＤを行い、約１〜１０μｍ厚さのエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層２４，２９を形成する。このとき、ジボラン、フォスフィンガスなどを適当に添加して不純物濃度を制御してもよい。
【００９０】
なお、ＣＶＤ法での単結晶Ｓｉ層２４，２９形成には、モノシラン（ＳｉＨ４）以外にＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４などの原料ガスを用いることができる。単結晶Ｓｉ層２４，２９の形成方法としては、ＣＶＤ法に限らず、ＭＢＥ法、スパッター法等でもよい。
【００９１】
ここで、デバイス作製する種子基板２０のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層２４は、他方の支持基板２５のエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層２９と同等以下の膜厚とする。これは、デバイスプロセス中の高多孔質Ｓｉ層２７の酸化による膨張によって、デバイス作製するエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層２４に歪みが発生するのを低減および防止するためである。
【００９２】
また、デバイス作製するエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層２４の厚みは、作製するデバイスによって任意に変える。ＳｉＯ２酸化膜（絶縁層３０）形成後の実効厚みは、ＭＯＳＬＳＩ（Metal-Oxide Semiconductor Large Scale Integrated circuit）の場合は約５０ｎｍ、ＢｉｐＬＳＩ（Bipolar LSI）、ＢｉＣＭＯＳＬＳＩ（Bipolar Complementary Metal-Oxide Semiconductor LSI）の場合は約５〜６μｍである。単結晶Ｓｉ層２９の厚みは、最終的に架台となるので５〜１０μｍ程度が望ましい。
【００９３】
また、単結晶Ｓｉ層２９のＳｉＯ２酸化膜（絶縁層３０）の厚みは、多孔質層２７の熱酸化歪みの影響を受けないように、２００〜５００ｎｍとするのが望ましい。長時間熱酸化してμｍ単位程度に厚くすると、多孔質層２７の熱酸化歪みの影響により単結晶Ｓｉ層２９に反り歪みが発生するためである。
【００９４】
なお、絶縁層３０（ＳｉＯ２酸化膜）は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）のみならず減圧ＣＶＤで単結晶Ｓｉ層２９上に窒化シリコン膜を形成し熱酸化することで、酸化シリコン膜／窒化シリコン膜の積層膜（例えば、ＳｉＯ２；４００ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４；５０ｎｍ）や酸化シリコン膜／窒化シリコン膜／酸化シリコン膜（例えば、ＳｉＯ２；２００ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４；５０ｎｍ／ＳｉＯ２；２００ｎｍ）としてもよい。あるいは、酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）や、窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム膜、あるいはそれらの複合膜とすることもできる。
【００９５】
要するに適当な膜厚の窒化系シリコン膜があることで、後の工程におけるパッケージング時や半導体デバイス形成プロセス中に、支持基板２５側からハロゲン元素が浸透し、単結晶Ｓｉ層２４を汚染するのを防止することができる。また、半導体デバイス形成プロセス中の高多孔質Ｓｉ層２７の酸化による膨張によって、半導体デバイスを作製するエピタシャル成長の単結晶Ｓｉ層２９に反り歪みが発生するのを低減および防止することができる。
【００９６】
また、単結晶Ｓｉ層２９に形成した半導体デバイスへのパッケージング時における静電気ダメージおよび電磁波遮蔽対策として、イオン注入時またはエピタキシー成長時に低多孔質Ｓｉ層２８に任意の濃度のｎ型またはｐ型不純物を添加し、酸化膜形成時に活性化して導電性とするのが望ましい。一方、単結晶Ｓｉ層２４には、半導体デバイスの種類に応じて任意濃度の不純物を添加するのが望ましい。
【００９７】
ところで、電子移動度を高める手段のひとつとして、チャネル半導体層に歪みをかける技術が知られている。これはチャネル半導体層に歪みをかけると、そのバンド構造が変化し、その結果、縮退が解けて電子散乱が抑制されるので電子移動度を高めることが出来る。
具体的には、単結晶Ｓｉ基板上にＳｉよりも格子定数の大きい材料からなる混晶層の歪み印加半導体層、例えば、Ｇｅ濃度２０〜３０％のＳｉＧｅ混晶層（以下、ＳｉＧｅ層と称する）を形成し、このＳｉＧｅ層上にチャネル半導体層としての単結晶Ｓｉ層を形成すると、格子定数の違いにより、歪みのかかった単結晶Ｓｉ層（以下、歪みチャネル層と称する）が形成される。この歪みチャネル層を用いると、無歪みチャネル層を用いた場合に比べ約１．７６倍の大幅な電子移動度の向上を達成できることが報告されている。（Ｊ．Welser，J．L．Hoyt，S．Takagi，and  J．F．Gibbons，ＩＥＤＭ94-373）
【００９８】
そこで、例えば、Ｇｅ濃度２０〜３０％のＳｉＧｅ層である歪み印加半導体層としての単結晶Ｓｉ層２４を形成し、その上に歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層を形成すると、従来の無歪みチャネル層の単結晶Ｓｉ層に比べ約１．７６倍の大幅な電子移動度の向上を達成したＭＯＳＴＦＴの表示部及び周辺回路が実現するので、高性能、高精細、高品質の超薄型電気光学表示装置が実現する。
このＧｅ組成比は大きい方が良く、０．２を大きく下回る場合はＭＯＳＴＦＴの移動度の顕著な向上は期待できず、また、０．５を大きく超える場合はＳｉＧｅ層表面凹凸の増加や膜質低下等の問題があり、０．３程度が好ましい。
また、Ｇｅ濃度はＳｉＧｅ層である歪み印加半導体層としての単結晶Ｓｉ層１２の中で徐徐に増加させ、表面で所望濃度例えばＧｅ濃度２０〜３０％となる傾斜組成とし、この傾斜組成のＳｉＧｅ層をシードにＳｉエピタキシャル成長により歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層を形成することが好ましい。
【００９９】
尚、ＳｉＧｅ層の成膜方法としては、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等のエピタキシャル成長法や、ＬＰＥ（Liqud  Phase  Epitaxy）法等の液相成長法、ポリＳｉＧｅ層やアモルファスＳｉＧｅ層の固相成長法などがあるが、Ｇｅ組成比の制御が可能な結晶成長方法であれば、他の成長方法でもよい。
また、Ｓｉ原料としては水素化物原料のモノシラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、トリシラン（Ｓｉ3Ｈ8）、テトラシラン（Ｓｉ4Ｈ10）や、ハロゲン化物原料のジクロルシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ3）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）など、Ｇｅ原料としてはゲルマン（ＧｅＨ４）、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣＬ４）、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）などが適している。
【０１００】
尚、歪み半導体層としてＳｉＧｅ層の代わりに、ＳｉＣやＳｉＮ等のようにＳｉと他の元素との混晶層、ＺｎＳｅ層等の二−六族混晶層もしくはＧａＡｓやＩｎＰ等の三−五族混晶層などの互いに格子定数の異なる材料からなる混晶層でもよい。
【０１０１】
（３）種子基板２０と支持基板２５を貼り合わせる（図３参照）。
室温で種子基板２０の単結晶Ｓｉ層２４と支持基板２５の絶縁層３０の表面同士を接触させ、ファンデアワールス力により結合させる。この後、４００℃３０分間の熱処理を行って共有結合させ、貼り合せを強固にする。熱処理は、窒素中、不活性ガス中、または、窒素と不活性ガスの混合ガス中で行う。このとき、双方の基板の表面に塵や汚れ付着がないことを確認する。なお、異物があった時は、剥離洗浄する。
【０１０２】
あるいは、減圧熱処理炉に重ね合わせた２枚の基板をセットし、真空引きで所定圧力（例えば１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下）に保持し、一定時間経過後に大気圧にブレークしたときの加圧で密着させ、連続して窒素中、不活性ガス中、または、窒素と不活性ガスの混合ガス中で昇温加熱して熱処理接合する連続作業をしてもよい。
【０１０３】
（４）ウオータージェット、エアージェットなどの高圧流体ジェット噴射剥離法により、高多孔質Ｓｉ層２２から種子基板２０を分離する（図４参照）。このとき、高多孔質Ｓｉ層２７から支持基板２５が分離しないようにすることが重要である。また、分離は、種子基板２０および支持基板２５を紫外線照射硬化型テープ（以下「ＵＶテープ」と称す）１７により保持した状態で行う。
【０１０４】
本実施形態においては、図２６に示す超薄型半導体装置の製造装置としての高圧流体ジェット噴射剥離装置を用いる。図２６は本発明の実施の形態における高圧流体ジェット噴射剥離装置の概略断面図である。
【０１０５】
図２６に示す高圧流体ジェット噴射剥離装置は、上下から基板を真空吸着して回転させる一対のホルダ８１ａ，８１ｂと、高圧流体ジェットを噴射する微細ノズル８３とを備える。ガードリングストッパ８０は、ホルダ８１ａ，８１ｂの周囲を囲む円筒状の治具である。ガードリングストッパ８０には、微細ノズル８３から噴射される高圧流体ジェットの幅を制御して通過させる１０〜５０μｍ程度の径のスリット孔８４が形成されている。なお、スリット孔８４の径については、高圧流体ジェットの水圧および風圧との相関によって決定する。
【０１０６】
このような高圧流体ジェット噴射剥離装置において、例えば、ホルダ８１ａ，８１ｂ間に図３に示す種子基板２０と支持基板２５とを貼り合わせた基体を挟持する。この基体には二つの高多孔質Ｓｉ層２２，２７が形成されているが、ここで分離したい層（分離層）は高多孔質Ｓｉ層２２である。なお、図２６においては簡単のため、高多孔質Ｓｉ層２２，２７以外については図示を省略している。
【０１０７】
ここで、ガードリングストッパ８０の高さと、ホルダ８１ａ，８１ｂで挟持する種子基板２０および支持基板２５の高さを調整し、微細ノズル８３から噴射される高圧流体ジェットが分離したい高多孔質Ｓｉ層２２に正確に当たるように微調整する。その後、ホルダ８１ａ，８１ｂを回転させ、微細ノズル８３から噴射する高圧流体ジェットの圧力を高多孔質Ｓｉ層２２に作用させて種子基板２０を分離する。
【０１０８】
このとき、微細ノズル８３から噴射する高圧流体ジェットは、ガードリングストッパ８０のスリット孔８４によってその幅が制御されるうえ、分離したい高多孔質Ｓｉ層２２に正確に当たるようにその高さが微調整されているため、狙った高多孔質Ｓｉ層２２以外の部分には分離するほど強く当たらない。これにより、図２６に示すように二つの高多孔質Ｓｉ層２２，２７が存在する場合でも、他の高多孔質層２７に影響を及ぼすことなく、狙った高多孔質Ｓｉ層２２から分離することができる。
【０１０９】
あるいは、回転中の基板の分離層にレーザー出力部から照射するレーザー光を当てて分離するレーザー加工剥離装置（図示せず）を用いることもできる。なお、このレーザー加工剥離装置と前述の高圧流体ジェット噴射剥離装置との違いは、レーザー出力部が前述の微細ノズル８３とスリット孔８４を組み合わせたものに相当することのみであり、他は同じ構成である。
【０１１０】
このレーザー加工剥離装置では、回転中の基板の高多孔質Ｓｉ層２２の横方向から一つ以上のレーザー照射によるレーザー加工（アブレーション加工、熱加工など）によって、この高多孔質Ｓｉ層２２から分離することができる。
【０１１１】
ここで、レーザーとしては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザー、エキシマレーザー、高調波変調レーザーなどからなる可視光、近紫外線、遠紫外線、近赤外線、遠赤外線などのレーザー光を使用できる。
【０１１２】
レーザー加工では、加工対象物が吸収する少なくとも一つ以上のパルス波または連続波のレーザー光を照射して、熱加工やアブレーション加工で分離する方法と、加工対象物に対して透明な波長を有する少なくとも一つ以上のパルス波または連続波の近赤外線レーザー（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、Ｎｄ：ＹＬＦレーザー、チタンサファイアレーザーなど）を加工対象物内部に焦点を合わせて照射し、多光子吸収による光学的損傷現象を発生させて改質領域（例えばクラック領域、溶融処理領域、屈折率変化領域など）を形成し、そこを起点として比較的小さな力で分離する方法とがあり、状況に応じて使い分けてもよい。
【０１１３】
一般的に、後者の場合は加工対象物例えば単結晶半導体基板の内部に集光点を合わせて、集光点におけるピークパワー密度（パルスレーザー光の集光点の電界強度）が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μS以下の条件でレーザー光を照射すると、加工対象物内部には多光子吸収による光学的損傷現象が発生し、この光学的損傷により内部に熱ひずみが誘起され、これにより内部に改質領域例えばクラック領域が形成され、そこを起点として比較的小さな力で分離させるが、単結晶半導体基板に比べ多孔質半導体層や後述するイオン注入層の単結晶半導体層の場合は、上記以下のピークパワー密度により多光子吸収による光学的損傷現象を発生させて改質領域（例えばクラック領域、溶融処理領域、屈折率変化領域など）の形成が可能であり、この多孔質半導体層や後述するイオン注入層からの分離が容易である。
【０１１４】
レーザー加工の場合は、上記のいずれの方法でもレーザー光線を集光レンズで加工対象物内部(つまり多孔質半導体層や後述するイオン注入層の内部)に焦点を合せ、その焦点を徐々に回転中の加工対象物内部に移動させることで分離することができる。特に、本発明の場合は、加工対象物が多孔質Ｓｉ層やイオン注入層なので、このレーザー光による分離加工を高精度で効率良く行うことができる。
このとき、後述のように必要に応じて流体冷却した支持治具を用いて、ＵＶテープを介して半導体デバイス形成した超薄型半導体基板側を冷却しながら多孔質層やイオン注入層から支持基板を分離してもよい。これにより、半導体特性の変動又は劣化防止を図ることが出来る。
【０１１５】
また、回転中の基板の高多孔質Ｓｉ層１１ｂに、出力部からレーザー光とウオータージェットを組み合わせたレーザーウオータージェットを照射して分離するレーザーウオータージェット加工剥離装置（図示せず）を用いることもできる。なお、このレーザーウオータージェット加工剥離装置と前述のレーザー加工剥離装置および高圧流体ジェット噴射剥離装置との違いは、レーザーウオータージェット出力部が前述の微細ノズル８３とスリット孔８４を組み合わせたものに相当することのみであり、他はほとんど同じ構成である。
レーザーウオータージェット加工剥離法は、ウオータージェットとレーザーの利点を組み合わせ、水と空気の境界面でレーザー光が完全に反射することを利用し、グラスファイバー内と同じようにウオータージェットがレーザー光を全反射して平行にガイドし、このレーザー光の吸収による熱加工やアブレーション加工で分離する方法である。従来の熱変形が問題となるレーザー加工法と違い、レーザーウオータージェットは常時水による冷却がされているので、分離面の熱影響、例えば熱変形などが低減される。
このレーザーウオータージェット加工剥離法では、例えば、少なくとも一つ以上のパルス波または連続波の近赤外線レーザー（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザー、Ｎｄ：ＹＬＦレーザー、チタンサファイアレーザーなど）が任意の水圧の純水または超純水の水柱内に封じ込まれた一つ以上のレーザーウオータージェットを、回転中の基板の高多孔質Ｓｉ層１１ｂの横方向から照射する加工（アブレーション加工、熱加工など）によって、この高多孔質Ｓｉ層１１ｂから分離することができる。
【０１１６】
なお、レーザーとしては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、高調波変調レーザーなどからなる可視光、近赤外線、遠赤外線、近紫外線、遠紫外線などのレーザー光を使用できる。また、任意の水圧のウオータージェットの水柱は水道水でもよいが、レーザーの種類によってはレーザーを乱反射で散乱させずに減衰させない純水または超純水によるウオータージェットの水柱が望ましい。
更に、上記の高圧流体ジェット噴射剥離法、レーザー加工剥離法およびレーザーウオータージェット加工剥離法は、超薄型半導体層或いは超薄型ＳＯＩ半導体層の剥離による映像信号処理ＬＳＩ、メモリＬＳＩ、ＣＰＵＬＳＩ、ＤＳＰＬＳＩ、音声信号処理ＬＳＩ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ、ＢiＣＭＯＳなどの半導体デバイスの製造にも使用できる。さらに、高圧流体ジェット噴射法、レーザー加工法およびレーザーウオータージェット加工法により、単結晶あるいは多結晶半導体基板あるいは透明または不透明支持基板の切断や、回転中の単結晶あるいは多結晶半導体インゴットのスライシングなどにも使用できる。
【０１１７】
この時に、図２７（ａ）、（ｂ）のように、多孔質半導体層２１，２２，２３を介して単結晶半導体層２４を形成した種子基板２０の直径を、多孔質半導体層２６，２７，２８を介して単結晶半導体層２９を形成した支持基板２５の直径よりも若干小さくするか又は大きくするのが好ましい。
そして、例えば図２７（ａ）種子基板直径＞支持基板直径の場合は真横方向から、図２７（ｂ）種子基板直径＜支持基板直径の場合は任意の角度の斜目上方向から高圧流体ジェット噴射を種子基板２０の高多孔質半導体層２２に当てて種子基板を２０を分離すると同時に、支持基板２５の高多孔質半導体層２７から支持基板が分離しないようにする。
【０１１８】
これにより種子基板２０と支持基板２５の多孔質半導体層の多孔率と厚み調整を緩和でき、表示素子および周辺回路の形成プロセス中、単結晶半導体層２４が支持基板２５に形成した多孔質半導体層２６，２７，２８の熱膨張の悪影響例えば反り歪を受けるのを防止することができる。
【０１１９】
そして、図２８（ａ）のように、種子基板分離した後の単結晶半導体層２４と２９、多孔質半導体層２３、２６、２７、２８などを含む支持基板２５表面の周辺部をＣ面取り化することで、周辺部の超薄型ＳＯＩ層などの欠け、クラック、割れを防止するので、歩留、品質が向上してコストダウンが実現する。
【０１２０】
（５）水素アニール処理により、低多孔質Ｓｉ層２３および単結晶Ｓｉ層２４表面をエッチングする。図５はエッチング後の状態であって、（ａ）は絶縁層３０としてＳｉＯ２３０ａを形成した場合の例を、（ｂ）は絶縁層３０としてＳｉＯ２３０ａ／Ｓｉ３Ｎ４３０ｂ／ＳｉＯ２３０ａを形成した場合の例をそれぞれ示している。
【０１２１】
ここでは、剥離残りの高多孔質Ｓｉ層２２および低多孔質Ｓｉ層２３の全部と単結晶Ｓｉ層２４表面の一部を水素アニールによりエッチングし、所望の厚みと高平坦性の、例えば５０ｎｍ厚の単結晶Ｓｉ層２４を形成する。水素アニールは、１０５０℃で０．００１３ｎｍ／ｍｉｎ、１１００℃で０．００２２ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度で行う。
尚、必要に応じて、水素アニール処理した単結晶Ｓｉ層３２をシードにＳｉエピタキシャル成長により、さらに高結晶性の任意厚みの単結晶Ｓｉ層１３を積層形成してもよい。
図２２は水素アニール処理のエッチング後に単結晶Ｓｉ層１３を積層形成した状態であって、（ａ）は絶縁層３６としてＳｉＯ2３６ａを形成した場合の例を、（ｂ）は絶縁層３６としてＳｉＯ2３６ａ／Ｓｉ3Ｎ4３６ｂ／ＳｉＯ2３６ａを形成した場合の例をそれぞれ示している。
この時に、（Ａ）に述べたように、種子基板の多孔質Ｓｉ層を介して例えばＧｅ濃度２０〜３０％のＳｉＧｅ層である歪み印加半導体層としての単結晶Ｓｉ層３２を形成し、種子基板分離後の単結晶Ｓｉ層３２上に歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層１３を形成すると、従来の無歪みチャネル層の単結晶Ｓｉ層３２に比べ約１．７６倍の大幅な電子移動度の向上を達成したＭＯＳＴＦＴの表示部及び周辺回路が実現するので、高性能、高精細、高品質の超薄型電気光学表示装置が実現する。
このＧｅ組成比は大きい方が良く、０．２を大きく下回る場合はＭＯＳＴＦＴの移動度の顕著な向上は期待できず、また、０．５を大きく超える場合はＳｉＧｅ層表面凹凸の増加や膜質低下等の問題があり、０．３程度が好ましい。
また、Ｇｅ濃度はＳｉＧｅ層である歪み印加半導体層としての単結晶Ｓｉ層３２の中で徐徐に増加させ、表面で所望濃度となる傾斜組成とし、この傾斜組成のＳｉＧｅ層上に歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層１３を順次形成することが好ましい。
つまり、歪み印加半導体層の単結晶Ｓｉ層３２は絶縁層３６に接した部分から傾斜組成してＧｅ濃度が徐徐に増加して表面濃度が例えばＧｅ濃度２０〜３０％の所望値となるように設定し、この傾斜組成のＳｉＧｅ層である歪み印加半導体層としての単結晶Ｓｉ層３２をシードにＳｉエピタキシャル成長により歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層１３を形成することが好ましい。
【０１２２】
（６）汎用技術により単結晶Ｓｉ層２４内に、ｎＭＯＳＴＦＴ（n-MOS Thin Film Transistor）、ｐＭＯＳＴＦＴ（p-MOS TFT）、ＣＭＯＳＴＦＴ、バイポーラＴＦＴ、ダイオード、コイル、キャパシタ等の半導体素子や、ＭＯＳＬＳＩ、ＢｉｐＬＳＩ、ＢｉＣＭＯＳＬＳＩ（Bipolar Complementary Metal-Oxide Semiconductor LSI）、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサ、マイクロプロセッサ、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）、メモリなどの半導体集積回路等の半導体デバイスを多数形成し、さらにこれらの半導体デバイスに接続する複数の突起状の接続電極としてのバンプ電極１５を形成する（図６参照）。なお、種子基板２０として化合物半導体基板を用いた場合には、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの化合物半導体デバイスを形成することができる。
【０１２３】
バンプ電極１５はチップ周辺のペリフェラルバンプ、チップ内部のインナーエリアバンプ、あるいは、双方の組み合わせのいずれでもよい。また、バンプはめっき主体のバンプまたはＡｕ線などのスタッドバンプのいずれでもよいが、Ａｕ線などのスタッドバンプ場合は、ワイヤーボディングの衝撃で単結晶Ｓｉ層２４のみならず架台の単結晶Ｓｉ層２９や低多孔質Ｓｉ層２６がダメージを受けないように注意する。バンプ電極１５の高さは、所望の超薄型半導体装置厚さに準拠した高さ、例えば１〜１０μｍの範囲で任意に選択すればよい。
【０１２４】
また、はんだバンプを形成する場合には、スーパージャフィット法、スーパーソルダー法、ビームソルダーＰＣ（プリコート）法などの公知の形成方法が採用可能である。
【０１２５】
スーパージャフィット法とは、例えばＡｌパッド上にのみＣｒとＣｕとの積層膜からなるバリアメタル層表面を薬剤で処理して粘着性皮膜を形成し、この粘着性被膜をはんだ粉と接触させることでバリアメタル層表面にはんだ粉末を付着させ、加熱処理することによってはんだバンプを形成する方法である。スーパージャフィット法によれば、鉛フリーのＳｎ−Ａｇ系やＳｎ−Ｚｎ系のはんだからなるバンプが形成される。
【０１２６】
スーパーソルダー法とは、はんだ粉を系中に含まず、有機酸鉛と有機酸錫の反応によりペースト中にはんだを合成し、上記同様のバリアメタル層表面の銅上に析出させてはんだバンプを形成する方法である。スーパーソルダー法によれば、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだからなるバンプが形成される。
【０１２７】
ビームソルダーＰＣ法とは、下地の銅と錫および鉛が構成するガルバニ電池での置換反応により、錫および鉛を銅表面に析出させて皮膜を形成し、電解めっきすることによってはんだバンプを形成する方法である。ビームソルダーＰＣ法によれば、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだからなるバンプが形成される。
【０１２８】
（７）各超薄型半導体装置に分割する際の分割線、いわゆるスクライブライン内に、少なくとも低多孔質Ｓｉ層２６までダイシングにより切り溝１６を入れた後に、ＵＶテープ１７などで、単結晶Ｓｉ層２４に形成した各半導体デバイスやバンプ電極１５のすべてを含めて単結晶Ｓｉ層２４の表面を保護する。
【０１２９】
なお、溝１６は、ドライエッチング（ＳＦ6、ＣＦ4、Ｃｌ+Ｏ2、ＨＢr＋Ｏ2などでのプラズマエッチング、逆スパッタエッチングなど）、ウエットエッチング（ＨＦ＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ混合液、ＨＦ＋ＨＮＯ3＋ＣＨ3ＣＯＯＨ混合液などのフッ酸系エッチャント、アルカリ系エッチャントなど）や機械的加工（ブレードダイシング、ダイヤモンドカッター、超硬合金カッター、超音波カッターなどによる切り溝）、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等のレーザー加工等により、任意の幅で単結晶Ｓｉ層表面から少なくとも高多孔質Ｓｉ層２７内部あるいは低多孔質Ｓｉ層２８と高多孔質Ｓｉ層２７との界面に位置するように形成してもよい。これにより、分離層からの分離を容易に行うことができる。
【０１３０】
この中で、Ｓｉと絶縁膜（ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4など）とのエッチング選択比の高いドライエッチング又はウエットエッチングの場合や、機械的加工とドライエッチング又はウエットエッチングの組み合わせにより、超薄型ＳＯＩ構造の絶縁膜下の多孔質Ｓｉ層のサイドエッチングを促進することで、剥離時の分離を促進させてもよい。
【０１３１】
また、ＵＶテープ１７は、透明なＵＶテープ基材１７ａおよび強い接着力で糊残りのない導電性のＵＶ照射硬化型接着剤１７ｂからなるものを用いるのが望ましい。また、ＵＶ照射硬化型接着剤１７ｂの厚さは、少なくともバンプ電極１５の高さ以上であることが望ましい。このように導電性のＵＶ照射硬化型接着剤１７ｂによりバンプ電極１５をすべてショートさせることで、製造工程中の静電破壊を防止することができるため、静電気ダメージによる半導体特性不良を防止することができる。なお、ＵＶ照射硬化型接着剤１７ｂの硬化前および硬化後の表面抵抗は、１０６〜１０１２Ω／□程度の静電気ダメージを防止するレベルであることが望ましい。
【０１３２】
（８）前述したのと同様のウオータージェット、エアージェット、ウオーターエアージェットなどの高圧流体ジェット噴射剥離、レーザー加工剥離、レーザーウオータージェット加工剥離や引張り剥離などで高多孔質Ｓｉ層２７から支持基板２５を分離し、ＵＶ照射硬化してＵＶテープを剥離し、超薄型半導体装置としての超薄型半導体デバイスチップを得る（図７参照）。
【０１３３】
ここで、超薄型半導体デバイスチップには、低多孔質Ｓｉ層２８が残っているため、封止樹脂などとの密着性が向上する。さらに、この低多孔質Ｓｉ層２８に任意の濃度のｎ型またはｐ型不純物が添加され、導電性を有しているため、パッケージング時における静電気ダメージを防止し、また電磁波を遮蔽することができ、超薄型半導体デバイスチップの品質および信頼性が向上する。
【０１３４】
なお、分離した支持基板２５は、必要に応じて表面再研磨、エッチング、水素を含む雰囲気での熱処理等を行い、再使用することができる。あるいは、別目的の基板として利用することもできる。
【０１３５】
ところで、（４）および（８）でそれぞれ説明した高多孔質Ｓｉ層２２からの種子基板２０の分離および高多孔質Ｓｉ層２７からの支持基板２５の分離は、上述のようにウオータージェット、エアージェットの他、水、エッチング液やアルコールなどの液体、空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの気体や、前記液体に前記気体を適当比率で混在させた液体と気体との混合体などのジェットの噴射により行うことができる。特に液体と気体との混合体のジェットの噴射では、液体に気体のバブルが混入し、このバブルによってより効果的に分離を行える。
【０１３６】
このとき、図２６に示す製造装置を用い、ホルダ８１ａ，８１ｂによって挟持して回転させ、高多孔質Ｓｉ層２２，２７に対して横方向から微細ノズル８３を一つ以上用いて高圧流体ジェット８２を吹き付けることにより剥離することができる。高圧流体ジェットを吹き付ける場合には、流体に超音波を印加すると、超音波振動が多孔質層に作用するため、より効果的に多孔質層からの分離を行える。
【０１３７】
また、この高圧流体ジェット８２に、さらに微細な固体としての粒体や粉体（研磨剤、氷、プラスチック片など）の超微粉末を添加してもよい。このように高圧流体ジェットに、微細な固体を添加すれば、この微細な固体が高多孔質Ｓｉ層２２，２７に直に衝突することによって、より効果的に分離を行える。
【０１３８】
あるいは、回転中の高多孔質Ｓｉ層２２，２７に対して横方向から一つ以上のレーザー照射によるレーザー加工（アブレーション加工、熱加工、多光子吸収改質レーザー加工など）により分離することもできる。このレーザー加工の詳細については、（４）で説明したのと同様である。
あるいは、回転中の高多孔質Ｓｉ層２２，２７に対して横方向から一つ以上のレーザーウオータージェット照射によるレーザーウオータージェット加工により分離することもできる。このレーザーウオータージェット加工の詳細については、（４）で説明したのと同様である。
【０１３９】
また、（８）で説明した高多孔質Ｓｉ層２７からの支持基板２５の分離時には、単結晶Ｓｉ層２４に形成した半導体デバイスやこれに接続する突起状の接続電極の熱による特性変動防止などのために、必要に応じて冷却した支持治具を用い、ＵＶテープを介してＳｉ基板１０を冷却しながら分離してもよい。
【０１４０】
また、ＵＶテープ１７のＵＶ照射硬化型接着剤１７ｂは接着力が強いため、このＵＶテープ１７により単結晶Ｓｉ層２４等を保持し、またこの単結晶Ｓｉ層２４の表面やバンプ電極１５等を保護した状態で、単結晶Ｓｉ層２４を支持基板２５から分離することができることから、超薄型半導体装置の割れ、欠けを防止できる。また、ＵＶテープ１７が導電性であることによって、単結晶Ｓｉ層２４に形成した半導体デバイスが分離時に静電気ダメージを受けるのを防止することができる。また、ＵＶ照射硬化型接着剤１７ｂは、ＵＶ（紫外）線の照射硬化によって粘着力が弱まるため、分離後は糊残りなく除去することができる。
【０１４１】
以上のように、本実施形態における二重多孔質層分離法では、絶縁層３０を介して貼り合わせた種子基板２０および支持基板２５のそれぞれに形成した高多孔質Ｓｉ層２２，２７から、種子基板２０および支持基板２５を分離することにより、単結晶Ｓｉ層２９、絶縁層３０および単結晶Ｓｉ層２４からなる超薄型のＳＯＩ基板が作製される。これにより、この超薄型ＳＯＩ基板を利用した超薄型半導体装置を得ることができる。
【０１４２】
また、本実施形態においては、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って切り溝１６を形成した後に分離を行うため、後の工程で支持基板２５から分離される超薄型ＳＯＩ層が予めペレタイズ分割されている。このため、支持基板２５の分離後には既にペレタイズ分割された超薄型半導体装置が得られることになり、従来のように分離後にペレタイズ分割した際に発生する割れや欠けの問題がない超薄型半導体装置が得られる。また、切り溝１６形成の際には、超薄型ＳＯＩ層は支持基板２５によって支持されているため、切り溝１６形成時の割れや欠けの発生も防止される。
【０１４３】
（Ｂ）二重イオン注入層分離法
本実施形態においては、二重に形成した高濃度水素イオン注入層から分離する（種子基板に形成した高濃度水素イオン注入層から種子基板を分離し、支持基板に形成した高濃度水素イオン注入層から支持基板を分離する）ことにより、超薄型半導体装置を製造する方法について説明する。図８から図１２は、本発明の実施の形態における二重水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程図である。
【０１４４】
（１）支持基板４０に絶縁層としてのＳｉＯ２４１ａ（図８（ａ）参照）またはＳｉＯ２４１ａ／Ｓｉ３Ｎ４４１ｂ／ＳｉＯ２４１ａ積層膜（図８（ｂ）参照）を形成し、種子基板４２に高濃度水素イオン注入層４３を形成する。なお、水素イオンは、１００ｋｅＶ，５×１０１６〜１×１０１７atoms／ｃｍ２のドーズ量で、深さ約１μｍに注入する。また、ここで用いる支持基板４０および種子基板４２は、（Ａ）に準ずる。
【０１４５】
（２）支持基板４０と種子基板４２を貼り合せる（図９参照）。
支持基板４０と種子基板４２を洗浄後、室温で支持基板４０の熱酸化膜ＳｉＯ２４１ａ（図９（ａ）参照）またはＳｉＯ２４１ａ／Ｓｉ３Ｎ４４１ｂ／ＳｉＯ２４１ａ積層膜（図９（ｂ）参照）表面と種子基板４２の高濃度水素イオン注入層（単結晶Ｓｉ層）４３の表面同士を接触させ、ファンデアワールス力により結合させる。この後、４００℃３０分間の熱処理を行って共有結合させ、貼り合せを強固なものにする。熱処理条件は（Ａ）で説明したのと同様である。
【０１４６】
（３）剥離用アニール後に、支持基板４０および種子基板４２の両基板の裏面にそれぞれＵＶテープ４５を貼り合せ、引っ張り剥離する（図１０参照）。
剥離用アニールは、４００〜６００℃、１０〜２０分間の熱処理、または短時間の急加熱急冷却のＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal；ラピッドサーマルアニール）（ハロゲンランプアニール８００℃数秒、Ｘｅフラッシュランプアニール約１０００℃数ミリ秒、炭酸ガスレーザー等のレーザーアブレーションなど）の熱処理により行う。
これにより、イオン注入した高濃度水素を膨張させ、微小気泡内の圧力作用および結晶再配列作用により高濃度水素イオン注入層４３に歪みを発生させ、ＵＶテープ４５により引っ張り剥離する。その後、ＵＶ照射硬化して、支持基板４０からＵＶテープ４５を剥離する。なお、ＲＴＡは、剥離する種子基板４２側から熱放射した方がよい。
【０１４７】
あるいは、このイオン注入層からの分離は、回転中のイオン注入層４３に対して横方向から一つ以上のレーザー光を照射することによるレーザー加工で行うこともできる。例えば、高濃度水素イオン注入層４３の場合は、レーザー照射による回転中の高濃度水素イオン注入層４３の局部的加熱によりイオン注入した高濃度水素を膨張させ、微小気泡内の圧力作用および結晶再配列作用により高濃度水素イオン注入層４３に歪みを発生させ、引っ張り剥離することにより分離することができる。
あるいは、このイオン注入層からの分離は、回転中のイオン注入層４３に対して横方向から一つ以上のレーザーウオータージェットを照射することによるレーザーウオータージェット加工で行うこともできる。例えば、高濃度水素イオン注入層４３の場合は、レーザーウオータージェットによる回転中の高濃度水素イオン注入層４３の局部的加熱によりイオン注入した高濃度水素を膨張させ、微小気泡内の圧力作用および結晶再配列作用により高濃度水素イオン注入層４３に歪みを発生させ、引っ張り剥離することにより分離することができる。
【０１４８】
この後に、図２８（ｂ）のように種子基板分離した後に、単結晶Ｓｉ層（水素イオン注入層）４３、熱酸化膜ＳｉＯ２４１ａおよび支持基板表面の周辺部をＣ面取り化することで、周辺部の超薄型ＳＯＩ層などの欠け、クラック、割れを防止するので、歩留、品質が向上してコストダウンが実現する。
【０１４９】
（４）水素アニール処理によりエッチングして、高平坦性の単結晶Ｓｉ層４３を得る。
単結晶Ｓｉ層４３表面の一部を水素アニールによりエッチングし、所望の厚みと平坦性の、例えば５０ｎｍ厚の単結晶Ｓｉ層４３を形成する。水素アニールは、１０５０℃で０．００１３ｎｍ／ｍｉｎ、１１００℃で０．００２２ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度で行う。
尚、必要に応じて水素アニール処理によりエッチングした単結晶Ｓｉ層４３をシードにＳｉエピタキシャル成長でより高結晶性の任意厚みの単結晶Ｓｉ層を積層してもよい。
【０１５０】
このときに（Ａ）と同じく、剥離した水素イオン注入層（単結晶Ｓｉ層）４３が歪み印加半導体層となるように、種子基板の単結晶Ｓｉ基板４２の表面にＣＶＤ等のＳｉエピタキシャル成長によりＧｅ濃度２０〜３０％のＳｉＧｅ層のとして歪み印加半導体層の単結晶Ｓｉ層４３を形成してもよい。
そして、この厚み（深さ）となるように前記の水素イオンを高濃度注入し、水素イオン注入層（単結晶Ｓｉ層）４３としてもよい。
【０１５１】
これにより、従来の無歪みチャネル層の単結晶Ｓｉ層４３に比べ約１．７６倍の大幅な電子移動度の向上を達成したＭＯＳＴＦＴの表示部及び周辺回路が実現するので、高性能、高精細、高品質の超薄型電気光学表示装置が実現する。
【０１５２】
このとき、ＳｉＧｅ層中の水素イオン注入層の歪み部でＧｅ濃度が所望濃度となる傾斜組成とし、種子基板分離後の歪み印加半導体層である単結晶Ｓｉ層４３表面のＧｅ濃度が所望濃度となるように設定し、この傾斜組成のＳｉＧｅ層である歪み印加半導体層の単結晶Ｓｉ層４３をシードにＳｉエピタキシャル成長により歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層４３を形成することが好ましい。
つまり、歪み印加半導体層の単結晶Ｓｉ層４３は絶縁層のＳｉＯ2膜４１ａに接した部分から傾斜組成してＧｅ濃度が徐徐に増加して表面濃度が例えばＧｅ濃度２０〜３０％の所望値となるようにすることが好ましい。
【０１５３】
（５）汎用技術により単結晶Ｓｉ層４３内に、（Ａ）と同様、半導体素子や半導体集積回路などの半導体デバイスを形成する。なお、種子基板４２として化合物半導体基板を用いた場合には、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの化合物半導体デバイスを形成することができる。
【０１５４】
（６）上記半導体デバイスプロセス工程内で５００℃以上の熱処理工程以降に、表面から深さ３〜５μｍに高濃度の水素イオンを注入し、剥離用アニール処理して歪み４６を発生させる（図１１参照）。
【０１５５】
水素イオン注入は、３００〜５００ｋｅＶ，５×１０１６〜１×１０１７atoms／ｃｍ２で行う。剥離用アニールは、前記同様の４００〜６００℃、１０〜２０分間の熱処理、または急加熱急冷却のＲＴＡにより行う。これにより、イオン注入した水素を膨張させ、微小気泡内の圧力作用および結晶再配列作用により高濃度水素イオン注入層に歪み４６を発生させる。
【０１５６】
このとき、支持基板４０上には酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等のデバイス構成膜が存在するが、これらを貫通して絶縁層（ＳｉＯ２４１ａ）下に高濃度水素イオン注入層を形成し、熱処理により歪みを発生させる。また、剥離用アニールは、急加熱急冷却のＲＴＡにより行えば、デバイス特性などに悪影響を与えることなく歪み４６を発生させることができる。
【０１５７】
なお、急加熱急冷却のＲＴＡ処理で剥離用アニール処理を行う場合には、半導体デバイスの特性変動または特性劣化を防止するために、分離する支持基板４０の裏面から熱放射させるのが望ましい。このとき、半導体デバイスの種類によっては、支持基板４０の裏面から熱放射させるとともに、半導体デバイスを形成した単結晶Ｓｉ層４３表面をＵＶテープを介して流体冷却（例えば、水やアルコール等の液体、空気や窒素ガス等の気体、または、これらの液体と気体とを適当比率で混合した混合体などによる冷却）で冷却しておけば、その半導体デバイスの特性劣化を防止できる場合がある。
【０１５８】
（７）バンプ電極４７を形成する。
バンプ電極４７は（Ａ）に準ずるが、Ａｕ線などのスタッドバンプの場合は、ワイヤーボディングの衝撃で単結晶Ｓｉ層４３のみならず架台の単結晶Ｓｉ層４４がダメージを受けないように注意する。
【０１５９】
なお、単結晶Ｓｉ層４３内に形成する半導体デバイスの種類によっては、バンプ電極４７を形成した後に、（６）の水素イオン注入を行い、剥離用アニール処理して歪み４６を発生させてもよい。
【０１６０】
（８）スクライブライン内に少なくとも高濃度水素イオン注入層の歪み４６までブレードダイシングにより切り溝４８を入れ、ＵＶテープ基材４５ａおよびＵＶ照射硬化型接着剤４５ｂからなるＵＶテープ４５を基板両面に貼り合せ、水素イオン注入層の歪み４６から引っ張り剥離する（図１２参照）。その後、ＵＶ照射硬化してＵＶテープを剥離し、超薄型半導体装置としての超薄型半導体デバイスチップを得る。尚、溝４８はブレードダイシング以外に（Ａ）に準じて形成してもよい。更に、溝４８形成した後に、剥離アニールしてイオン注入層に歪４６を発生させてもよい。
【０１６１】
こうして得られた超薄型半導体デバイスチップは、水素イオン注入層の剥離面が荒れているので、封止樹脂などとの密着性が良い。また、この層に任意濃度のｎ型またはｐ型不純物を添加して導電性とすれば、パッケージング時における静電気ダメージを防止し、また電磁波を遮蔽することができ、超薄型半導体デバイスチップの品質および信頼性が向上する。
【０１６２】
また、分離した支持基板４０は、必要に応じて表面再研磨、エッチング、水素を含む雰囲気での熱処理等を行い、再使用することができる。あるいは、別目的の基板として利用することもできる。
【０１６３】
以上のように、本実施形態における二重イオン注入層分離法では、絶縁層（ＳｉＯ２４１ａ）を介して貼り合わせた種子基板４２および支持基板４０にそれぞれ形成した高濃度水素イオン注入層から、種子基板４２および支持基板４０を分離することにより、単結晶Ｓｉ層４４、ＳｉＯ２４１ａ、単結晶Ｓｉ層４３からなる超薄型のＳＯＩ基板が作製される。これにより、この超薄型ＳＯＩ基板を利用した超薄型半導体装置を得ることができる。
【０１６４】
また、本実施形態においては、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って切り溝４８を形成した後に分離を行うため、後の工程で支持基板４０から分離される超薄型ＳＯＩ層が予めペレタイズ分割されている。このため、支持基板４０の分離後には既にペレタイズ分割された超薄型半導体装置が得られることになる。なお、切り溝４８形成の際には、超薄型ＳＯＩ層は支持基板４０によって支持されているため、割れ、欠け、クラックの発生が防止されることは（Ａ）で説明した通りである。
【０１６５】
なお、本実施形態においては、水素イオンを注入する形態について説明したが、この他に、窒素、ヘリウム、希ガス等の高濃度イオンを注入し、これらの高濃度イオン注入層から種子基板および支持基板を分離して超薄型半導体装置を得ることも可能である。
【０１６６】
また、本実施形態においては、水素イオン注入層からの分離を引張り剥離により行う形態について説明したが、（Ａ）で説明したのと同様の他の分離方法により分離することも可能である。
【０１６７】
（Ｃ）多孔質層・イオン注入層分離法
本実施形態においては、多孔質Ｓｉ層と高濃度水素イオン注入層とから分離する（種子基板に形成した高濃度水素イオン注入層から種子基板を分離し、支持基板に形成した多孔質Ｓｉ層から支持基板を分離する）ことにより、超薄型半導体装置を製造する方法について説明する。図１３から図１８は、本発明の実施の形態における多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程図である。なお、ここで用いる種子基板５０および支持基板５２は、（Ａ）に準ずる。
【０１６８】
（１）種子基板５０に水素イオンを注入する。注入方法は（Ｂ）に準ずる。
【０１６９】
（２）支持基板５２に陽極化成法で低多孔質Ｓｉ層５３、高多孔質Ｓｉ層５４および低多孔質Ｓｉ層５５を形成し、エピタキシャル成長の単結晶Ｓｉ層５６を形成し、さらにＳｉＯ２酸化膜またはＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜からなる絶縁層５７を形成する。形成方法は（Ａ）に準ずる。
【０１７０】
（３）種子基板５０と支持基板５２を貼り合わせる（図１４参照）。
室温で種子基板５０の高濃度水素イオン注入層５１と支持基板５２の絶縁層５７の表面同士を接触させ、ファンデワールス力により結合させる。この後、４００℃３０分間の熱処理を行って共有結合させ、貼り合せを強固にする。熱処理方法は（Ｂ）に準ずる。
【０１７１】
（４）剥離用アニール処理により高濃度水素イオン注入層５１に歪み５９を発生させ、種子基板５０および支持基板５２の両基板にＵＶテープ４５を貼り合せ、引っ張り剥離する（図１５参照）。
剥離用アニールは（Ｂ）に準ずるが、このとき、高多孔質Ｓｉ層５４から剥離しないように、多孔率および厚みを調整することが重要である。
【０１７２】
このとき、図２８（ｃ）のように、種子基板分離した後に、単結晶Ｓｉ層（水素イオン注入層）５１、絶縁層５７、単結晶Ｓｉ層５６、低多孔質Ｓｉ層５５、高多孔質Ｓｉ層５４、低多孔質Ｓｉ層５３および支持基板５２表面の周辺部をＣ面取り化することで、周辺部の超薄型ＳＯＩ層などの欠け、クラック、割れを防止するので、歩留、品質が向上してコストダウンが実現する。
【０１７３】
（５）剥離した単結晶Ｓｉ層５１の表面を水素アニール処理によりエッチングし、所望の厚みと高平坦性の、例えば５０ｎｍの単結晶Ｓｉ層５１を形成する。水素アニールは、１０５０℃で０．００１３ｎｍ／ｍｉｎ、１１００℃で０．００２２ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度で行う。
尚、必要に応じて水素アニール処理によりエッチングした単結晶Ｓｉ層５１をシードにＳｉエピタキシャル成長でより高結晶性の任意厚みの単結晶Ｓｉ層を積層してもよい。
【０１７４】
このときに（Ａ）と同じく、剥離した水素イオン注入層（単結晶Ｓｉ層）５１が歪み印加半導体層となるように、種子基板の単結晶Ｓｉ基板５０の表面にＣＶＤ等のＳｉエピタキシャル成長によりＧｅ濃度２０〜３０％のＳｉＧｅ層のとして歪み印加半導体層の単結晶Ｓｉ層５１を形成し、この単結晶Ｓｉ層５１をシードにＳｉエピタキシャル成長で歪みチャネル層の単結晶Ｓｉ層を形成してもよい。
そして、この厚み（深さ）となるように前記の水素イオンを高濃度注入し、水素イオン注入層（単結晶Ｓｉ層）５１としてもよい。
【０１７５】
これにより、従来の無歪みチャネル層の単結晶Ｓｉ層５１に比べ約１．７６倍の大幅な電子移動度の向上を達成したＭＯＳＴＦＴの表示部及び周辺回路が実現するので、高性能、高精細、高品質の超薄型電気光学表示装置が実現する。
【０１７６】
このとき、ＳｉＧｅ層中の水素イオン注入層の歪み部でＧｅ濃度が所望濃度となる傾斜組成とすることで、種子基板分離後の歪み印加半導体層である単結晶Ｓｉ層４３表面のＧｅ濃度が所望濃度となるように設定し、この傾斜組成のＳｉＧｅ層の歪み印加半導体層である単結晶Ｓｉ層４３をシードにＳｉエピタキシャル成長により歪みチャネル層としての単結晶Ｓｉ層４３を形成することが好ましい。
つまり、歪み印加半導体層の単結晶Ｓｉ層５１は絶縁層５７に接した部分から傾斜組成してＧｅ濃度が徐徐に増加して表面濃度が例えばＧｅ濃度２０〜３０％の所望値となるようにすることが好ましい。
【０１７７】
（６）汎用技術により単結晶Ｓｉ層５１内に、（Ａ）と同様、半導体素子や半導体集積回路などの半導体デバイスを形成する。なお、種子基板５０として化合物半導体基板を用いた場合には、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの化合物半導体デバイスを形成することができる。
【０１７８】
（７）バンプ電極４７を形成する（図１６参照）。
バンプ電極４７は（Ａ）に準ずるが、Ａｕ線などのスタッドバンプの場合は、ワイヤーボディングの衝撃で単結晶Ｓｉ層５１のみならず、架台となる単結晶Ｓｉ層５６がダメージを受けないように注意する。
【０１７９】
（８）スクライブライン内に、少なくとも低多孔質Ｓｉ層５６までブレードダイシングにより切り溝６０を入れた後、ＵＶテープ４５などで表面保護する（図１７参照）。ＵＶテープ４５は、（Ａ）に準ずる。尚、溝６０はブレードダイシング以外の（Ａ）に準ずる方法で形成してもよいことは言うまでもない。
【０１８０】
（９）ウオータージェット、エアージェットなどの高圧流体ジェット噴射剥離法で高多孔質Ｓｉ層５４から支持基板５２を分離し、ＵＶ照射硬化してＵＶテープ４５を剥離し、超薄型半導体装置としての超薄型半導体デバイスチップを得る（図１８参照）。なお、支持基板５２の分離方法は、（Ａ）で説明したのと同様の方法により行うことができる。
【０１８１】
ここで、超薄型半導体デバイスチップには、低多孔質Ｓｉ層５５が残っているため、封止樹脂などとの密着性が向上する。また、この層に任意濃度のｎ型またはｐ型不純物を添加して導電性とすれば、パッケージング時における静電気ダメージを防止し、また電磁波を遮蔽することができ、超薄型半導体デバイスチップの品質および信頼性が向上する。また、分離した支持基板５２は再使用することができることは既に説明した通りである。
【０１８２】
（Ｄ）多孔質層分離法
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）では、絶縁層上に半導体層を有するＳＯＩ構造の超薄型半導体装置の製造方法について説明したが、要求される半導体デバイスの種類、品質によっては、次に説明する多孔質層分離法による絶縁層のない超薄型半導体装置としてもよい。
【０１８３】
つまり、支持基板に多孔質層を形成する工程と、支持基板上に多孔質層を介して半導体層を形成する工程と、各超薄型半導体装置に分割する分割線に沿って半導体層から少なくとも多孔質層まで切り溝を形成する工程と、切り溝を形成した後に、支持基板を多孔質層から分離する工程とを含む超薄型半導体装置の製造方法としてもよい。
【０１８４】
このように、支持基板に多孔質層および半導体層を形成し、さらに少なくとも多孔質層まで各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って切り溝を形成することにより、後の工程で支持基板から分離する半導体層が予めペレタイズ分割される。そのため、このペレタイズ分割された半導体層を多孔質層において支持基板から分離する際に割れ、欠け、クラックが発生することなく、絶縁層のない超薄型半導体装置が得られる。なお、切り溝形成の際、半導体層は支持基板によって支持されているため、この切り溝形成による割れ、欠け、クラックの発生が防止される。
【０１８５】
また、切り溝を形成する前に、半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成し、その後、半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて半導体層の表面を、糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、支持基板を分離してもよい。
【０１８６】
なお、上記各工程の詳細については、（Ａ）で説明したのと同様である。また、支持基板の分離方法については、（Ａ）で説明したのと同様、高圧流体ジェット噴射剥離法、レーザー加工分離法、レーザーウオータージェット加工分離法、引っ張り剥離法を用いることができる。また、切り溝形成、樹脂保護膜形成、研磨、ペレタイズ分割などの各工程についても、（Ａ）に準じてよい。
【０１８７】
（Ｅ）イオン注入層分離法
（Ｄ）と同様、要求される半導体デバイスの種類、品質によっては、次に説明するイオン注入層分離法による絶縁層のない超薄型半導体装置としてもよい。
【０１８８】
つまり、支持基板の表面に半導体層を形成する工程と、基板表面から所定深さにイオン注入層を形成する工程と、イオン注入層の剥離用アニール処理を行う工程と、各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って半導体層から少なくともイオン注入層まで切り溝を形成する工程と、切り溝を形成した後に、支持基板をイオン注入層から分離する工程とを含む超薄型半導体装置の製造方法としてもよい。なお、剥離用アニール処理は、切り溝形成後に行ってもよい。また、切り溝形成後に、イオン注入層の形成および剥離用アニール処理を行うこともできる。
【０１８９】
このように、支持基板に半導体層およびイオン注入層を形成し、さらに少なくともイオン注入層まで各超薄型半導体装置に分割する際の分割線に沿って切り溝を形成することにより、後の工程で支持基板から分離する半導体層が予めペレタイズ分割される。そのため、このペレタイズ分割された半導体層をイオン注入層において支持基板から分離する際に割れ、欠け、クラックが発生することなく、絶縁層のない超薄型半導体装置が得られる。なお、切り溝形成の際、半導体層は支持基板によって支持されているため、この切り溝形成による割れ、欠け、クラックの発生が防止される。
【０１９０】
また、切り溝を形成する前に、半導体層に半導体デバイスと、この半導体デバイスに接続する突起状の接続電極とを形成し、その後、半導体デバイスと突起状の接続電極のすべてを含めて半導体層の表面を、糊残りのない導電性の紫外線照射硬化型テープにより覆った状態で、支持基板を分離してもよい。このとき、突起状の接続電極の形成後に剥離用アニール処理を行ってもよい。
【０１９１】
なお、上記各工程の詳細については、（Ｂ）で説明したのと同様である。また、支持基板の分離方法については、（Ｂ）で説明したのと同様、高圧流体ジェット噴射剥離法、レーザー加工分離法、レーザーウオータージェット加工分離法、引っ張り剥離法を用いることができる。また、切り溝形成、樹脂保護膜形成、研磨、ペレタイズ分割などの各工程についても、（Ａ）に準じてよい。
【０１９２】
（Ｆ）片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージ（ＣＳＰ；Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）の製造方法
本実施形態においては、上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）の各方法による片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージ（以下  ＣＳＰと称する）の製造方法について説明する。
図１９から図２２に示す製造工程図を参照して、本実施形態におけるＣＳＰの製造方法について説明する。なお、上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）の製法において、バンプ電極形成までは共通プロセスとする。
【０１９３】
（１）スクライブライン内に少なくとも高濃度水素イオン注入層の歪み４６（図１９（ａ）参照）または高多孔質Ｓｉ層５４（図１９（ｂ）参照）までブレードダイシングにより切り溝４８，６０を入れ、単結晶Ｓｉ層４４，５８の表面および切り溝４８，６０内を樹脂保護膜としてのエポキシ系樹脂７０などで充填封止する。その後、エポキシ系樹脂７０を光学研磨またはＣＭＰなどの片面研磨して突起状のバンプ電極４７を露出させ、必要に応じて突起状のバンプ電極４７にＡｕフラッシュめっきする。
【０１９４】
なお、エポキシ系樹脂７０の層はチップの支持架台となるため、少なくとも突起しているバンプ電極４７の高さと同等以上の厚さとする。また、単結晶Ｓｉ層４４の表面にシランカップリング剤をコーティングして、エポキシ系樹脂７０との密着性を向上させることもできる。
【０１９５】
ここで、樹脂封止は、トランスファーモールド成形法、射出成形法、押し出し成形法、インサート成形法、コンプレッションモールド成形法、スピンコート法などによる。封止樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂、または、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂などの耐熱性熱可塑性樹脂などの透明、半透明または不透明の樹脂を用いる。そして、これらの封止樹脂を用いて、単結晶Ｓｉ層４４，５８の表面および切り溝４８，６０内を封止し、その成形法および樹脂特性に応じて後加熱処理のキュアを行う。
【０１９６】
（２）ＵＶテープ４５をエポキシ系樹脂７０および支持基板４０に貼り合せて保持し、高濃度水素イオン注入層の歪み４６（図２０（ａ）参照）から引張り剥離分離、または高多孔質Ｓｉ層５４（図２０（ｂ）参照）からウオータージェットまたはエアージェットなどの高圧流体ジェット噴射剥離法により剥離分離する。また、ここでの分離は、（Ａ）で説明したのと同様のレーザー加工分離法、レーザーウオータージェット加工分離法により行える。ＵＶテープ４５は（Ａ）に準ずるが、糊残りのない導電性のものを用いるのが望ましいのは（Ａ）に述べたのと同様の理由による。
【０１９７】
（３）単結晶Ｓｉ層５６側からスクライブライン内に充填されたエポキシ系樹脂７０を、露出したＳｉ層７１とエポキシ系樹脂７０で構成される十字マークのアライメントでフルカットのブレードダイシングし、ＵＶ照射硬化してＵＶテープ４５を剥離し、片面樹脂封止型超薄型半導体デバイスチップ（ＣＳＰ）を得る（図２１参照）。このとき、ブレードダイシング以外の炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等のレーザーアブレーション、ダイヤモンドカッター、超硬合金カッター、超音波カッターなどの方法でペレタイズ分割してもよい。
【０１９８】
（４）こうして得られたＣＳＰは、プリント配線基板（ＰＣＢ）やＩＣカードなどに銀ペースト、半田ペーストなどの導電性ペースト７２を用いてマウントすることができる（図２２参照）。なお、基板への実装時には異方性導電膜を用い、これを介してＣＳＰのはんだバンプを基板の導電部に接続して導通させてもよい。
【０１９９】
このようにＰＣＢ等上に導電性ペースト７２を用いてＣＳＰをマウントし、リフローして電気的及び機械的接続させるとき、Ｓｉ層７１裏面が露出しているので熱伝導率が高く熱効率が良い。そのため、このＣＳＰのＰＣＢへの接続は容易であり、生産性が高い。
【０２００】
また、Ｓｉ層７１裏面が露出しているので、デバイス動作時の熱放散効率が高く、特性および品質が向上する。しかも、表面および側面がエポキシ系樹脂７０などの樹脂保護膜で封止されているので、耐湿性及び機械的強度が維持できて品質および信頼性が高い。
【０２０１】
（Ｇ）超多層チップサイズパッケージの製造方法
図２３を参照して、本実施形態における超薄型半導体デバイスチップの超多層チップサイズパッケージの製造方法について説明する。図２３は超薄型半導体デバイスチップの超多層チップサイズパッケージの断面図である。尚、この時に、上記（Ｆ）で作製した片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージを任意の枚数積層して超多層チップサイズパッケージを作製してもよい。
【０２０２】
（１）上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）のいずれかの製法により作製した、例えば超薄型半導体メモリーチップを、図２３に示すように任意の枚数、例えば１００枚を積層し、各チップ間を絶縁性熱硬化型接着剤７３により固着する。
【０２０３】
（２）バンプ電極４７（またはパッド電極）にビアホール（Ｖｉａ  ｈｏｌｌ）７４をドリルで開ける。
【０２０４】
（３）ビアホール７４に導電性ペースト７２を充填し、所定条件でキュアして導通させる。ここで、ビアホール７４はバンプ電極４７よりも小さく、このビアホール７４に充填した導電性ペースト７２とバンプ電極４７および配線７５の接触で電気的・機械的コンタクトを得ている。
【０２０５】
（４）必要に応じて、バンプ電極４７（またはパッド電極）以外の部分をエポキシ系樹脂（図示せず）などで封止する。
【０２０６】
本実施形態のＭＯＳＬＳＩの場合、１枚の超薄型半導体チップの厚みは５〜１０μｍ程度なので、１００枚積層した場合でも０．５〜１ｍｍ程度の厚みの超高容量、超薄型半導体メモリーの超多層チップサイズパッケージとなる。
【０２０７】
なお、上記実施形態においては、図２４に示すようにチップ表面にバンプ電極４７を形成していたが、図２５に示すように剥離した単結晶Ｓｉ層５８を貫通した内部配線７６を設けて、剥離した裏面にバンプ電極４７を形成するか、またはワイヤーボンディングすることも可能である。
【０２０８】
ところで、上記説明した各製法で製造した超薄型半導体装置を単独で保持・保管・運搬するのは、割れ、欠けなどの問題があり、困難である。そこで、ＵＶテープに保持された超薄型半導体装置をペレタイズ分割する際、そのＵＶテープを含めて切断し、ＵＶ照射硬化して常に剥離可能な状態として、保持・保管・運搬することが望ましい。つまり、製造した超薄型半導体装置のみを保持・保管するのは困難であるから、ＵＶ照射硬化していつでも剥離可能な状態となったＵＶ照射硬化型テープ支持状態で、保管や運搬等を行うことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図であって、（ａ）は絶縁層としてＳｉＯ２を形成した場合の例を示す図、（ｂ）は絶縁層としてＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２を形成した場合の例を示す図である。
【図６】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】二重水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図であって、（ａ）は絶縁層としてＳｉＯ２を形成した場合の例を示す図、（ｂ）は絶縁層としてＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２を形成した場合の例を示す図である。
【図９】二重水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図であって、（ａ）は絶縁層としてＳｉＯ２を形成した場合の例を示す図、（ｂ）は絶縁層としてＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２を形成した場合の例を示す図である。
【図１０】二重水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】二重水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】二重水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１７】多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１８】多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１９】片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージの製造工程を示す断面図であって、（ａ）は二重水素イオン注入層分離法によるものを示す図、（ｂ）は多孔質Ｓｉ層分離法、二重多孔質Ｓｉ層分離法、多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法によるものを示す図である。
【図２０】片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージの製造工程を示す断面図であって、（ａ）は二重水素イオン注入層分離法によるものを示す図、（ｂ）は多孔質Ｓｉ層分離法、二重多孔質Ｓｉ層分離法、多孔質Ｓｉ層・水素イオン注入層分離法によるものを示す図である。
【図２１】（ａ）は片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージの製造工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のダイシング面からみた図である。
【図２２】（ａ）は片面樹脂封止型超薄型半導体チップサイズパッケージの製造工程を示す断面図である。
【図２３】超薄型半導体デバイスチップの超多層チップサイズパッケージの製造工程を示す断面図である。
【図２４】チップ表面のバンプ電極形成部の拡大図である。
【図２５】バンプ電極形成部の別の例を示す拡大図である。
【図２６】本発明の実施の形態における超薄型半導体装置の製造装置の概略断面図である。
【図２７】二重多孔質Ｓｉ層分離法による超薄型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２８】種子基板分離後の支持基板表面周辺部のＣ面取りを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０２１０】
２１，２３，２６，２８，５３，５５  低多孔質Ｓｉ層
２２，２７，５４  高多孔質Ｓｉ層
２４，２９，４４，５６，５８  単結晶Ｓｉ層
１５，４７，７５  バンプ電極
１６，４８，６０  切り溝
１７，４５  ＵＶテープ
１７ａ，４５ａ  ＵＶテープ基材
１７ｂ，４５ｂ  ＵＶ照射硬化型接着剤
２０，４２，５０  種子基板
２５，４０，５２  支持基板
３０，５７  絶縁層
３０ａ，４１ａ  ＳｉＯ２
３０ｂ，４１ｂ  Ｓｉ３Ｎ４
４３，５１  高濃度水素イオン注入層（単結晶Ｓｉ層）
４６，５９  高濃度水素イオン注入層の歪み
７０  エポキシ系樹脂
７１  露出したＳｉ層
７２  導電性ペースト
７３  絶縁性熱硬化性接着剤
７４  ビアホール
７５  配線
７６  内部配線
８０  ガードリングストッパ
８１ａ，８１ｂ  ホルダー
８２  高圧流体ジェット
８３  微細ノズル
８４  スリット孔
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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