(57)【要約】【課題】高品質な半導体薄膜を製造する薄膜製造方法を提供する。【解決手段】薄膜製造方法は、ａ−Ｓｉ膜等の半導体薄膜を第１の基板上に堆積する工程Ｓ１と、第１の基板をエッチングして第１の基板と半導体薄膜との間に中空部を形成する工程Ｓ２と、半導体薄膜に第２の基板を接触させる工程Ｓ３と、半導体薄膜に第２の基板を押し付け、または半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射する工程Ｓ４と、第１の基板を半導体薄膜から引き離す工程Ｓ５とを備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に半導体薄膜を堆積する第１の工程と、
前記第１の基板をエッチングして前記第１の基板と前記半導体薄膜との間に中空部を形成する第２の工程と、
前記第２の工程後、前記半導体薄膜に第２の基板を接触させる第３の工程と、
前記半導体薄膜に前記第２の基板を押し付ける第４の工程と、
前記第１の基板を半導体薄膜から引き離す第５の工程とを備える薄膜製造方法。
【請求項２】
第１の基板上に半導体薄膜を堆積する第１の工程と、
前記第１の基板をエッチングして前記第１の基板と前記半導体薄膜との間に中空部を形成する第２の工程と、
前記第２の工程後、前記半導体薄膜に第２の基板を接触させる第３の工程と、
前記半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を前記半導体薄膜に照射する第４の工程と、
前記第１の基板を半導体薄膜から引き離す第５の工程とを備える薄膜製造方法。
【請求項３】
前記半導体薄膜は、非晶質相からなる、請求項１または請求項２に記載の薄膜製造方法。
【請求項４】
前記第４の工程において、前記レーザ光が前記半導体薄膜に照射され、
前記第５の工程において、前記第１の基板は、結晶薄膜から引き離される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
【請求項５】
前記第５の工程後、前記半導体薄膜にレーザ光を照射する第６の工程を更に備え、
前記第４の工程において、前記第２の基板は、前記半導体薄膜に押し付けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
【請求項６】
第１の基板上に堆積された第１の半導体薄膜を第２の基板上に転写して結晶相からなる第２の半導体薄膜を製造する薄膜製造工程と、
前記第２の半導体薄膜を薄膜トランジスタのチャネル層または太陽電池の発電層に用いてデバイスを作製するデバイス作製工程とを備え、
前記薄膜製造工程は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜製造方法からなる、半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に堆積された半導体薄膜とを備え、
前記基板は、前記半導体薄膜を支持する支持部材を含み、
前記基板と前記半導体薄膜との間には、中空部が形成されている、半導体薄膜部品。
【請求項８】
前記半導体薄膜は、非晶質相からなる、請求項７に記載の半導体薄膜部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄膜製造方法、それを用いた半導体デバイスの製造方法およびそれらに用いられる半導体薄膜部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、フレキシブル基板上での薄膜製造方法として、有機系機能溶液を用いたインクジェット方式等の様々な材料選定または堆積方法が盛んに研究されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】T. Shimoda, Y. Matsuki, M. Furusawa, T. Aoki, I. Yudasaka, H. Tanaka, H. Iwasawa, D. Wang, M. Miyasaka, and Y. Takeuchi, Solution-processed silicon films and transistors, Nature, 440, 783-786 (2006).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の薄膜製造方法でフレキシブル基板上に半導体薄膜を製造した場合、低結晶性または高不純物濃度と言った半導体薄膜の品質が低いという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高品質な半導体薄膜を製造する薄膜製造方法を提供することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、高品質な半導体薄膜の製造に用いられる半導体薄膜部品を提供することである。
【０００７】
更に、この発明の別の目的は、高品質な半導体薄膜を製造する薄膜製造方法を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の実施の形態によれば、薄膜製造方法は、第１の基板上に半導体薄膜を堆積する第１の工程と、第１の基板をエッチングして第１の基板と半導体薄膜との間に中空部を形成する第２の工程と、第２の工程後、半導体薄膜に第２の基板を接触させる第３の工程と、半導体薄膜に第２の基板を押し付ける第４の工程と、第１の基板を半導体薄膜から引き離す第５の工程とを備える。
【０００９】
また、この発明の実施の形態によれば、薄膜製造方法は、第１の基板上に半導体薄膜を堆積する第１の工程と、第１の基板をエッチングして第１の基板と半導体薄膜との間に中空部を形成する第２の工程と、第２の工程後、半導体薄膜に第２の基板を接触させる第３の工程と、半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射する第４の工程と、第１の基板を半導体薄膜から引き離す第５の工程とを備える。
【００１０】
更に、この発明の実施の形態によれば、半導体デバイスの製造方法は、第１の基板上に堆積された半導体薄膜を第２の基板上に転写する薄膜製造工程と、第２の半導体薄膜を薄膜トランジスタのチャネル層または太陽電池の発電層に用いてデバイスを作製するデバイス作製工程とを備える。そして、薄膜製造工程は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の薄膜製造方法からなる。
【００１１】
更に、この発明の実施の形態によれば、半導体薄膜部品は、基板と、半導体薄膜とを備える。半導体薄膜は、基板上に堆積される。そして、基板は、半導体薄膜を支持する支持部材を含む。また、基板と半導体薄膜との間には、中空部が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の実施の形態による薄膜製造方法においては、第１の基板との間に中空部を有するように第１の基板によって支持された半導体薄膜に第２の基板を接触させ、半導体薄膜に第２の基板を押し付け、または半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射する。そして、第２の基板を半導体薄膜から引き離す。その結果、半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射した場合、半導体薄膜が溶融し、その溶融した融液が第２の基板側から固化して結晶相からなる半導体薄膜が第２の基板上に形成される。そして、第２の基板上に形成された結晶相からなる半導体薄膜は、単結晶シリコンに近い結晶性を有する。
【００１３】
また、半導体薄膜に第２の基板を押し付けた場合、半導体薄膜がそのまま第２の基板上に転写され、転写後、半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射することによって、その溶融した融液が第２の基板側から固化して結晶相からなる半導体薄膜が第２の基板上に形成される。そして、第２の基板上に形成された結晶相からなる半導体薄膜は、単結晶シリコンに近い結晶性を有する。
【００１４】
従って、この発明の実施の形態による薄膜製造方法を用いて高品質な半導体薄膜を製造できる。
【００１５】
また、この発明の実施の形態による半導体デバイスの製造方法においては、上述した薄膜製造方法を用いて第２の基板上に結晶相からなる第２の半導体薄膜を製造し、その製造した第２の半導体薄膜を薄膜トランジスタのチャネル層または太陽電池の発電層に用いてデバイスを作製する。
【００１６】
従って、半導体デバイスの特性を向上できる。
【００１７】
更に、この発明の実施の形態による半導体薄膜部品においては、半導体薄膜は、支持部材によって支持され、基板との間に中空部を有する。その結果、半導体薄膜部品の半導体薄膜に別の基板を接触させ、半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射して別の基板上に結晶相からなる半導体薄膜を製造できる。また、半導体薄膜部品の半導体薄膜に別の基板を接触させて半導体薄膜を別の基板上へ転写した後に、半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射して別の基板上に結晶相からなる半導体薄膜を製造できる。
【００１８】
従って、高品質な半導体薄膜を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】プラズマ処理装置の概略図である。
【図２】実施の形態１による薄膜製造方法を示す第１の工程図である。
【図３】実施の形態１による薄膜製造方法を示す第２の工程図である。
【図４】ラマン散乱分光のスペクトルを示す図である。
【図５】中空部を有する基板の作製方法を示す工程図である。
【図６】実施の形態２による薄膜製造方法を示す第１の工程図である。
【図７】実施の形態２による薄膜製造方法を示す第２の工程図である。
【図８】図７に示す工程（ｆ）を実行した後のａ−Ｓｉ膜およびガラス基板の写真を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態による一般的な薄膜製造方法を示す工程図である。
【図１０】この発明の実施の形態による薄膜製造方法を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程図である。
【図１１】この発明の実施の形態による薄膜製造方法を用いた太陽電池の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２１】
図１は、プラズマ処理装置の概略図である。図１を参照して、プラズマ処理装置６００は、石英管６１０と、反応室６２０と、基板ホルダー６３０と、ヒーター６４０と、配管６５０と、バルブ６６０と、アンテナ６７０と、マッチング回路６８０と、高周波電源６９０とを備える。
【００２２】
石英管６１０は、１０ｃｍφの直径を有し、その一方端が反応室６２０内に挿入されるように固定される。反応室６２０は、中空の円筒形状からなり、上面６２０Ａに石英管６１０の一方端を挿入するための開口部６２１を有し、側面６２０Ｂに排気口６２２を有する。そして、反応室６２０は、開口部６２１から石英管６１０の一方端が挿入されることによって、内部空間が石英管６１０の内部空間と連通する。従って、ポンプ（図示せず）によって反応室６２０および石英管６１０の内部の気体を排気口６２２を介して排気できる。
【００２３】
基板ホルダー６３０は、反応室６２０の下面６２０Ｃ上に配置される。ヒーター６４０は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなり、基板ホルダー６３０内に配置される。
【００２４】
配管６５０は、バルブ６６０を介して石英管６１０の他方端に連結される。バルブ６６０は、配管６５０に装着される。アンテナ６７０は、基板ホルダー６３０上に設置された基板７００から３２ｃｍの位置で石英管６１０の周囲を取り巻くように配置される。そして、アンテナ６７０は、その一方端がマッチング回路６８０に接続され、他方端が接地される。
【００２５】
マッチング回路６８０は、アンテナ６７０の一方端と高周波電源６９０との間に接続される。高周波電源６９０は、マッチング回路６８０と、接地ノードとの間に接続される。
【００２６】
ヒーター６４０は、基板ホルダー６３０を介して基板７００を所定の温度に加熱する。配管６５０は、シラン（ＳｉＨ４）ガスおよび水素（Ｈ２）ガス等をボンベ（図示せず）から石英管６１０内に導く。バルブ６６０は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガス等を石英管６１０内へ供給し、またはＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガス等の石英管６１０内への供給を遮断する。
【００２７】
マッチング回路６８０は、高周波電源６９０から供給された高周波電力の高周波電源６９０側への反射を低くして高周波電力をアンテナ６７０へ供給する。高周波電源６９０は、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力をマッチング回路６８０を介してアンテナ６７０へ供給する。
【００２８】
プラズマ処理装置６００における処理動作について説明する。基板７００が基板ホルダー６３０上に配置され、排気口６２２から反応室６２０および石英管６１０の真空引きが行なわれる。
【００２９】
その後、バルブ６６０が開けられ、ボンベ（図示せず）から所定量のＳｉＨ４ガスが配管６５０を介して石英管６１０内へ導入される。そして、石英管６１０内の圧力が所定の圧力に達すると、高周波電源６９０は、６０ＭＨｚの高周波電力をマッチング回路６８０を介してアンテナ６７０に供給する。この場合、マッチング回路６８０は、高周波電源６９０から供給された高周波電力の高周波電源６９０側への反射が最も低くなるように調整される。
【００３０】
そうすると、石英管６１０内でプラズマ７１０が発生し、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜が基板７００上に堆積される。
【００３１】
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の堆積が終了すると、高周波電源６９０がオフされ、バルブ６６０が閉じられて処理動作が終了する。
【００３２】
［実施の形態１］
図２および図３は、それぞれ、実施の形態１による薄膜製造方法を示す第１および第２の工程図である。
【００３３】
図２および図３を参照して、実施の形態１による薄膜製造方法を説明する。まず、プラズマ処理装置６００を用いて石英基板１上に水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜２を堆積する（図２の工程（ａ）参照）。
【００３４】
この場合、基板１の温度は、２５０℃であり、ＳｉＨ４ガスの流量は、５ｓｃｃｍであり、反応室６２０内の圧力は、６．６５Ｐａであり、アンテナ６７０に印加される高周波電力は、３０Ｗである。また、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜２の膜厚は、例えば、５００ｎｍである。
【００３５】
そして、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜２を窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で４５０℃の温度で、１時間、熱処理し、脱水素処理を行う。
【００３６】
その後、脱水素処理を行ったａ−Ｓｉ膜の全面にスピンコートによってレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングし、レジストパターンを作製する。そして、その作製したレジストパターンをマスクとしてａ−Ｓｉ膜をドライエッチングによってパターンニングし、網目形状のａ−Ｓｉ膜３を形成する（図２の工程（ｂ）参照）。
【００３７】
この場合、ａ−Ｓｉ膜３の幅は、例えば、２μｍであり、スペース４のサイズは、例えば、１２μｍ×１２μｍである。
【００３８】
引き続いて、２５％のフッ酸（ＨＦ）を用いてスペース４を介して石英基板１を、１０分間、エッチングする。これによって、中空部５が石英基板１に形成され、ａ−Ｓｉ膜３は、４個のスペース４で囲まれた部分に形成された柱状形状の石英によって支持されている（図２の工程（ｃ）参照）。
【００３９】
そして、ガラス基板１０をＨＦで処理し、その処理したガラス基板１０をａ−Ｓｉ膜３に密着させる（図２の工程（ｄ）参照）。その後、半導体レーザ６から出射されたレーザ光をレンズ７によって集光し、断面形状が長方形であるレーザ光８をガラス基板１０側からａ−Ｓｉ膜３に照射し、レーザ光８の長軸方向と垂直な方向（＝図３の矢印９の方向）へレーザ光８を５ｍｍ／ｓの速度で走査する（図３の工程（ｅ）参照）。この場合、レーザ光８の波長は、８０７ｎｍであり、レーザ光８のパワーは、２８Ｗであり、レーザ光８の断面積は、約４×０．１ｍｍ２である。なお、レーザ光８を走査する代わりに、基板１，１０およびａ−Ｓｉ膜３を５ｍｍ／ｓの速度で図３の矢印９の方向へ走査してもよい。
【００４０】
レーザ光８の走査が終了すると、石英基板１を引き離す（図３の工程（ｆ）参照）。その結果、ａ−Ｓｉ膜３は、薄膜３Ａとなり、薄膜３Ａは、ガラス基板１０に付着しており、石英基板１は、薄膜３Ａから容易に分離される。この場合、薄膜３Ａは、ａ−Ｓｉ膜３の網目形状と同じ形状を有する。即ち、ａ−Ｓｉ膜３は、その形状を維持したまま薄膜３Ａとしてガラス基板１０上へ転写される。
【００４１】
なお、分離された石英基板１の突起物は、柱状形状の支持部材１１であり、この支持部材１１が工程（ｄ），（ｅ）においてａ−Ｓｉ膜３を支持する。
【００４２】
図４は、ラマン散乱分光のスペクトルを示す図である。図４において、縦軸は、強度を表し、横軸は、ラマンシフトを表す。また、曲線ｋ１は、転写後のラマン散乱分光のスペクトルを示し、曲線ｋ２は、転写前のラマン散乱分光のスペクトルを示し、曲線ｋ３は、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）のラマン散乱分光のスペクトルを示す。
【００４３】
図４を参照して、転写後の薄膜３Ａは、５２０．０ｃｍ−１にラマンシフトのピークを有し、半値幅は、５．４ｃｍ−１である（曲線ｋ１参照）。また、転写前のラマン散乱分光のスペクトルは、ブロードであり、転写前の薄膜がアモルファスシリコンであることを示す（曲線ｋ２参照）。ｃ−Ｓｉは、５２０．０ｃｍ−１にラマンシフトのピークを有し、半値幅は、５．２ｃｍ−１である（曲線ｋ３参照）。
【００４４】
従って、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）を用いて転写された薄膜３Ａは、ｃ−Ｓｉに非常に近いラマンシフトを示し、高い結晶性を有する結晶シリコン薄膜からなることが解った。
【００４５】
このように、柱状形状の支持部材１１を有する石英基板１によって支持されたａ−Ｓｉ膜３にガラス基板１０を密着させてａ−Ｓｉ膜３にレーザ光８を照射すると、ａ−Ｓｉ膜３は、結晶シリコン薄膜３Ａとなってガラス基板１０に転写される。即ち、ａ−Ｓｉ膜３は、レーザ光８が照射されることによって溶融し、その溶融したＳｉ融液がガラス基板１０に点接触することによってＳｉ融液の１点から固化が開始され、結晶シリコン薄膜３Ａに成長するものと考えられる。そして、結晶シリコン薄膜３Ａがガラス基板１０側から成長するので、結晶シリコン薄膜３Ａは、石英基板１の支持部材１１と結合せず、支持部材１１に接触しているのみである。その結果、石英基板１が結晶シリコン薄膜３Ａから離れ易くなる。
【００４６】
石英基板１は、図３の工程（ｆ）に示すように複数の支持部材１１を有し、この複数の支持部材１１のみがａ−Ｓｉ膜３と接触するので、レーザ光８がａ−Ｓｉ膜３に照射されたとき、ａ−Ｓｉ膜３を溶融させ易くする。より具体的には、レーザ光８がａ−Ｓｉ膜３に照射されたとき、ａ−Ｓｉ膜３は、一方側の表面がガラス基板１０に接触するが、反対側の面は、支持部材１１と接触する部分を除いては、石英基板１に接触しない。その結果、レーザ光８の照射によって発生した熱がａ−Ｓｉ膜３から放出され難くなり、ａ−Ｓｉ膜３を溶融させ易くする。従って、支持部材１１を有する石英基板１は、レーザ光８の照射によるａ−Ｓｉ膜３の溶融を促進する機能を果たす。
【００４７】
上述したように、Ｓｉ融液がガラス基板１０側の１点から固化し、結晶シリコン薄膜３Ａに結晶成長する。その結果、結晶シリコン薄膜３Ａが多結晶シリコンからなる場合であっても、結晶粒が大きくなる。
【００４８】
従って、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）を用いて高品質な半導体薄膜を製造できる。
【００４９】
なお、図３の工程（ｅ）においては、レーザ光８をガラス基板１０側からａ−Ｓｉ膜３に照射すると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、レーザ光８を石英基板１側からａ−Ｓｉ膜３に照射してもよい。
【００５０】
また、上記においては、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を石英基板１上に堆積した後に、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を熱処理して水素を脱離すると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、ＳｉＨ４ガスを用いた熱ＣＶＤ法（基板温度：５００℃程度）によってａ−Ｓｉ膜を石英基板１上に堆積することによって水素量が少ないａ−Ｓｉ膜を石英基板１上に堆積できる。従って、実施の形態１においては、水素を脱離する工程は、必ずしも必要ではない。また、石英基板１に代えて無アルカリガラス基板等を用いることも可能である。エッチング液による等方性エッチングが可能なものであればいずれの材料であっても石英基板１の代用が可能である。
【００５１】
更に、上記においては、ａ−Ｓｉ膜を結晶化してガラス基板１０上に転写する場合について説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）およびアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）等のアモルファス薄膜、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、微結晶シリコンゲルマニウム（μｃ−ＳｉＧｅ）、微結晶ゲルマニウム（μｃ−Ｇｅ）およびポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）によってガラス基板１０上に転写してもよく、一般的には、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）によって半導体薄膜をガラス基板１０上に転写してもよい。これらのａ−ＳｉＧｅ等も、レーザ光８の照射によって溶融し、ガラス基板１０側から固化が開始され、結晶成長するからである。
【００５２】
石英基板１上に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉを図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）によってガラス基板１０へ転写する場合、ｐｏｌｙ−Ｓｉが１μｍよりも小さい粒径を有していても、ガラス基板１０へ転写することによって、１μｍよりも大きい粒径の多結晶シリコンを製造できる。
【００５３】
更に、上記においては、ドーパントを含まないａ−Ｓｉ膜を結晶化してガラス基板１０上に転写する場合について説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、リン（Ｐ）およびボロン（Ｂ）等のドーパントをドープしたａ−Ｓｉ膜を結晶化してガラス基板１０上に転写してもよい。
【００５４】
図５は、中空部を有する基板の作製方法を示す工程図である。上述したように、プラズマ処理装置６００を用いてａ−Ｓｉ：Ｈ膜２を石英基板１上に堆積する（図５の工程（ａ）参照）。
【００５５】
そして、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜２の水素を脱離した後、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、ａ−Ｓｉ膜３に貫通孔２１を形成する（図５の工程（ｂ）参照）。なお、貫通孔２１は、ａ−Ｓｉ膜３に碁盤目状に形成される。また、貫通孔２１の直径は、例えば、１０μｍである。
【００５６】
その後、２５％のＨＦを用いて貫通孔２１を介して石英基板１をエッチングし、中空部２２を形成する（図５の工程（ｃ）参照）。なお、図５の工程（ｃ）においては、平面図および断面図が示されており、左側が平面図であり、右側が断面図である。
【００５７】
平面図において、碁盤目状に形成された９個の貫通孔２１Ａ〜２１Ｉを想定すると、貫通孔２１Ａ〜２１Ｉを介してＨＦによって石英基板１がエッチングされる。
【００５８】
その結果、貫通孔２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｄ，２１Ｅを介してＨＦによって石英基板１がエッチングされた結果、支持部材２３Ａが形成される。また、貫通孔２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｅ，２１Ｆを介してＨＦによって石英基板１がエッチングされた結果、支持部材２３Ｂが形成される。更に、貫通孔２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｇ，２１Ｈを介してＨＦによって石英基板１がエッチングされた結果、支持部材２３Ｃが形成される。更に、貫通孔２１Ｅ，２Ｆ，２１Ｈ，２１Ｉを介してＨＦによって石英基板１がエッチングされた結果、支持部材２３Ｄが形成される。
【００５９】
従って、支持部材２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの各々は、略円柱形からなり、ａ−Ｓｉ膜３は、略円柱形の支持部材２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）によって支持される。
【００６０】
このように、支持部材２３を有する石英基板１と、支持部材２３によって支持されたａ−Ｓｉ膜３とを備える半導体薄膜部品３０を用いて、上述した工程（ｄ）〜工程（ｆ）を実行することによって、ａ−Ｓｉ膜３をガラス基板１０上に結晶シリコン薄膜として転写できる。
【００６１】
なお、実施の形態１においては、ａ−Ｓｉ膜３は、略円柱形以外の支持部材によって支持されていてもよく、一般的には、任意の形状からなる支持部材によって支持されていればよい。そして、石英基板１とａ−Ｓｉ膜３との間に中空部が形成されていればよい。
【００６２】
また、転写用の基板は、ガラス基板１０に限らず、プラスチック基板等のフレキシブルな基板であってもよい。
【００６３】
更に、レーザ光８の波長は、８０７ｎｍ以外の波長であってもよく、ａ−Ｓｉ膜３を溶融可能な波長であれば、どのような波長であってもよい。
【００６４】
更に、レーザ光８の強度は、２８Ｗであると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、ａ−Ｓｉ膜３が溶融する強度であればよい。
【００６５】
［実施の形態２］
図６および図７は、それぞれ、実施の形態２による薄膜製造方法を示す第１および第２の工程図である。
【００６６】
図６および図７を参照して、実施の形態２による薄膜製造方法について説明する。薄膜の製造が開始されると、図２に示す工程（ａ）〜工程（ｄ）と同じ工程（ａ）〜工程（ｄ）が順次実行される（図６の工程（ａ）〜工程（ｄ）参照）。この場合、工程（ｄ）において、ガラス基板１０をＨＦで処理した後、窒素ブローによってガラス基板１０の水分を吹き飛し、その後、ガラス基板１０をａ−Ｓｉ膜３に密着させる。
【００６７】
そして、工程（ｄ）の後、１（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上の圧力をガラス基板１０に印加可能な重り２０をガラス基板１０上に配置する（図７の工程（ｅ）参照）。なお、工程（ｅ）は、工程（ｄ）が終了した後、１時間以内に実行される。
【００６８】
その後、石英基板１をａ−Ｓｉ膜３から引き離す（図７の工程（ｆ）参照）。これによって、ａ−Ｓｉ膜３は、ガラス基板１０上に転写される。
【００６９】
引き続いて、半導体レーザ６を用いてレーザ光８をａ−Ｓｉ膜３に照射する。この場合も、レーザ光８の長軸方向と垂直な方向（＝図７の矢印９の方向）へレーザ光８を５ｍｍ／ｓの速度で走査する（図７の工程（ｇ）参照）。これによって、ａ−Ｓｉ膜３が結晶化され、結晶シリコン薄膜３Ａがガラス基板１０上に形成される。なお、レーザ光８を走査する代わりに、ａ−Ｓｉ膜３およびガラス基板１０を図７の矢印９の方向へ５ｍｍ／ｓの速度で走査してもよい。
【００７０】
このように、実施の形態２においては、重り２０を用いて１（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上の圧力でａ−Ｓｉ膜３にガラス基板１０を押し付けることによって、ａ−Ｓｉ膜３をガラス基板１０へ転写し、その後、レーザ光８を用いてａ−Ｓｉ膜３を結晶化して結晶シリコン薄膜３Ａをガラス基板１０上に形成する。
【００７１】
図８は、図７に示す工程（ｆ）を実行した後のａ−Ｓｉ膜３およびガラス基板１０の写真を示す図である。
【００７２】
図８に示すように、ａ−Ｓｉ膜３がガラス基板１０上に転写されている。従って、重り２０を用いて１（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上の圧力でａ−Ｓｉ膜３にガラス基板１０を押し付けることによって、ａ−Ｓｉ膜３をガラス基板１０へ転写できることが実証された。
【００７３】
ａ−Ｓｉ膜３は、石英基板１の略円柱状の支持部材によって支持され、石英基板１とａ−Ｓｉ膜３との間には中空部が存在するので、重り２０を用いてａ−Ｓｉ膜３にガラス基板１０を押し付けることによって、ａ−Ｓｉ膜３とガラス基板１０との密着力がａ−Ｓｉ膜３と石英基板１との密着力よりも強くなり、ａ−Ｓｉ膜３がガラス基板１０へ転写されるものと考えられる。
【００７４】
そして、ガラス基板１０へ転写された後、ａ−Ｓｉ膜３にレーザ光８を照射するので、ａ−Ｓｉ膜３は、レーザ光８によって溶融され、融液がガラス基板１０側から固化して結晶化する。
【００７５】
従って、図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）を用いて高品質な半導体薄膜を製造できる。
【００７６】
なお、実施の形態２においては、ガラス基板１０に代えて、プラスチック基板等のフレキシブルな基板を用いてもよい。この場合、例えば、プラスチック等のフレキシブル基板を巻いたロールを一定圧をかけつつ回転させながら移動させることで、大面積プラスチックへの一括転写が可能となる。
【００７７】
実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
【００７８】
図９は、この発明の実施の形態による一般的な薄膜製造方法を示す工程図である。図９を参照して、半導体薄膜の製造が開始されると、ａ−Ｓｉ膜等の半導体薄膜が第１の基板上に堆積される（工程Ｓ１）。
【００７９】
そして、第１の基板をエッチングして第１の基板と半導体薄膜との間に中空部を形成する（工程Ｓ２）。
【００８０】
その後、半導体薄膜に第２の基板を接触させる（工程Ｓ３）。引き続いて、半導体薄膜に第２の基板を押し付け、または半導体薄膜が溶融する強度を有するレーザ光を半導体薄膜に照射する（工程Ｓ４）。
【００８１】
そして、第１の基板を半導体薄膜から引き離す（工程Ｓ５）。これによって、半導体薄膜が第２の基板上に形成される。
【００８２】
なお、工程Ｓ４において、第２の基板が半導体薄膜に押し付けられたとき、非晶質相からなる半導体薄膜が第２の基板上に形成される。そして、第２の基板上に結晶相からなる半導体薄膜を形成する場合、非晶質相からなる半導体薄膜にレーザ光を照射する工程を更に実行する。
【００８３】
また、工程Ｓ４において、レーザ光が半導体薄膜に照射された場合、半導体薄膜の第１の基板から第２の基板への転写と同時に結晶相からなる半導体薄膜が第２の基板上に形成される。
【００８４】
上記においては、ａ−Ｓｉ膜等の半導体薄膜を転写する場合について説明したが、この発明の実施の形態においては、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）／ａ−Ｓｉ膜を第１の基板から第２の基板へ転写することができ、更に、金属／絶縁膜／ａ−Ｓｉ膜積層構造を第１の基板から第２の基板へ転写することもできる。即ち、最終的なデバイス構造と逆の構造（金属／絶縁膜／ａ−Ｓｉ膜積層構造）を第１の基板上に形成した後に中空構造を形成し、これを第２の基板に転写する事で所望のデバイス構造（ａ−Ｓｉ膜積層構造／絶縁膜／金属）を転写可能である。ここで述べたデバイス構造転写法は、上述した実施の形態１でも同様に適用できる。
【００８５】
図１０は、この発明の実施の形態による薄膜製造方法を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法を示す工程図である。
【００８６】
図１０を参照して、薄膜トランジスタの製造が開始されると、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）に従ってガラス基板１０上に結晶シリコン薄膜３Ａを転写する（図１０の工程（ａ）参照）。
【００８７】
そして、プラズマ処理装置６００を用いてＳｉＯ２からなる酸化膜４０を結晶シリコン薄膜３Ａに接して形成する（図１０の工程（ｂ）参照）。この場合、例えば、材料ガスとしてＳｉＨ４ガスおよびＮ２Ｏガスが用いられ、基板温度は、２００℃程度であり、反応室６２０の圧力は、６．６５Ｐａであり、アンテナ６７０に印加される高周波電力は、３０Ｗである。
【００８８】
工程（ｂ）の後、スピンコートによってレジストを酸化膜４０の全面に塗布し、その塗布したレジストをパターンニングしてレジストパターン５０を形成する（図１０の工程（ｃ）参照）。
【００８９】
そして、レジストパターン５０をマスクとして酸化膜４０をエッチングし、レジストパターン５０を除去する。これによって、酸化膜４１が結晶シリコン薄膜３Ａに接して形成される（図１０の工程（ｄ）参照）。
【００９０】
その後、酸化膜４１をマスクとしてＰを結晶シリコン薄膜３Ａの両端部にイオン注入する。その結果、チャネル層３１と、Ｐがドープされたｎ型結晶シリコンからなる領域３２，３３とが形成される（図１０の工程（ｅ）参照）。領域３２は、ソースであり、領域３３は、ドレインである。
【００９１】
工程（ｅ）の後、酸化膜４１をレジストで覆った状態で、例えば、アルミニウムを領域３２，３３上に蒸着し、レジストを除去する。これによって、ソース電極３４およびドレイン電極３５が形成される（図１０の工程（ｆ）参照）。
【００９２】
更に、ソース電極３４、ドレイン電極３５および酸化膜４１の両端部をレジストで覆った状態で、アルミニウムを酸化膜４１上に蒸着し、レジストを除去する。これによって、ゲート電極３６が形成され、薄膜トランジスタ１００が完成する（図１０の工程（ｇ）参照）。
【００９３】
このように、上述した薄膜製造方法を用いれば、ガラス基板１０上に転写された高結晶性の結晶シリコン薄膜３Ａをチャネル層に用いた薄膜トランジスタ１００をガラス基板１０上に容易に形成できる。その結果、薄膜トランジスタ１００の移動度を向上できる。
【００９４】
なお、ガラス基板１０上へ薄膜を転写する方法として図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）を用いてもよい。
【００９５】
また、図１０の工程（ｅ）においては、Ｐに代えてＢがイオン注入されてもよい。
【００９６】
更に、薄膜トランジスタをガラス基板１０上にマトリックス状に作製する場合、転写前のａ−Ｓｉ膜３を石英基板１上でマトリックス状にパターンニングすればよい。
【００９７】
図１１は、この発明の実施の形態による薄膜製造方法を用いた太陽電池の製造方法を示す工程図である。
【００９８】
図１１を参照して、太陽電池の製造が開始されると、ガラス基板１０上に形成された透明導電膜６０に接してｐ型結晶シリコン６１を図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）または図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）によって形成する（図１１の工程（ａ）参照）。この場合、石英基板１には、ｐ型ａ−Ｓｉ膜が形成され、その形成されたｐ型ａ−Ｓｉ膜を透明導電膜６０上に転写してｐ型結晶シリコン６１を形成する。そして、ｐ型結晶シリコン６１は、例えば、２００ｎｍの厚みを有する。また、透明導電膜６０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２およびＺｎＯ等からなる。
【００９９】
工程（ａ）の後、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）または図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）によってｎ型結晶シリコン６２をｐ型結晶シリコン６１に接して形成する（図１１の工程（ｂ）参照）。ｎ型結晶シリコン６２は、例えば、１００μｍ〜３００μｍの厚みを有する。従って、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）または図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）を複数回繰り返し実行することによって、ｎ型結晶シリコン６２を形成する。そして、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）または図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）を１回実行する場合、石英基板１には、ｎ型ａ−Ｓｉ膜が形成され、その形成されたｎ型ａ−Ｓｉ膜をｎ型結晶シリコンとしてｐ型結晶シリコン６１上に転写する。
【０１００】
工程（ｂ）の後、プラズマ処理装置６００を用いてＳｉＯ２からなる酸化膜６３をｎ型結晶シリコン６２に接して形成する（図１１の工程（ｃ）参照）。この場合、例えば、材料ガスとしてＳｉＨ４ガスおよびＮ２Ｏガスが用いられ、基板温度は、２００℃程度であり、反応室６２０の圧力は、６．６５Ｐａであり、アンテナ６７０に印加される高周波電力は、３０Ｗである。
【０１０１】
工程（ｃ）の後、スピンコートによってレジストを酸化膜６３の全面に塗布し、その塗布したレジストをパターンニングしてレジストパターン７０を形成する（図１１の工程（ｄ）参照）。
【０１０２】
そして、レジストパターン７０をマスクとして酸化膜６３をエッチングし、酸化膜６４を形成する（図１１の工程（ｅ）参照）。
【０１０３】
その後、アルミニウムをｎ型結晶シリコン６２および酸化膜６４上に蒸着し、電極６５を形成する。これによって、太陽電池２００が完成する。
【０１０４】
このように、太陽電池２００は、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）または図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）を用いて形成されたｎ型結晶シリコン６２を備え、ｎ型結晶シリコン６２は、上述したように、ｃ−Ｓｉに極めて近い結晶性を有し、発電層として機能する。従って、太陽電池２００の変換効率を向上できる。
【０１０５】
なお、図１１に示す太陽電池の製造方法においては、ｐ型結晶シリコン６１に代えてｎ型結晶シリコンを形成し、ｎ型結晶シリコン６２に代えてｐ型結晶シリコンを形成してもよい。
【０１０６】
上述したように、この発明の実施の形態においては、上述した薄膜製造方法を用いて高品質な半導体薄膜を製造し、その製造した半導体薄膜を薄膜トランジスタのチャネル層または太陽電池の発電層として用いて薄膜トランジスタまたは太陽電池が作製される。
【０１０７】
従って、この発明の実施の形態による半導体デバイスの製造方法は、図２および図３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）または図６および図７に示す工程（ａ）〜工程（ｇ）を用いて基板上に結晶相からなる半導体薄膜を製造する薄膜製造工程と、その製造した半導体薄膜を薄膜トランジスタのチャネル層または太陽電池の発電層に用いてデバイスを作製するデバイス作製工程とを備えていればよい。
【０１０８】
そして、半導体デバイスの製造方法によって製造された薄膜トランジスタまたは太陽電池は、良好な特性を示すので、この発明の実施の形態による薄膜製造方法は、高い結晶性を有する半導体薄膜を用いた各種の半導体デバイスの製造に適用可能な有益な製造方法である。
【０１０９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
この発明は、半導体薄膜の製造方法および半導体デバイスの製造方法に適用される。
【符号の説明】
【０１１１】
１  石英基板、２  ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、３  ａ−Ｓｉ膜、３Ａ  薄膜、４  スペース、５，２２  中空部、半導体レーザ、７  レンズ、８  レーザ光、１０  ガラス基板、１１，２３  支持部材、２０  重り、２１  貫通孔、３０  半導体薄膜部品、３１  チャネル相、３２，３３  領域、３４  ソース電極、３５  ドレイン電極、３６  ゲート電極、４０，４１，６３，６４  酸化膜、６０  透明導電膜、６１  ｐ型結晶シリコン、６２  ｎ型結晶シリコン、６５  電極、１００  薄膜トランジスタ、２００  太陽電池、６００  プラズマ処理装置、６１０  石英管、６１１  結晶シリコン、６１１Ａ，６１１Ｂ  領域、６２０  反応室、６２１  ソース電極、６２２  ドレイン電極、６２３  ゲート酸化膜、６２４  ゲート電極、６３０  基板ホルダー、６４０  ヒーター、６５０  配管、６６０  バルブ、６７０  アンテナ、６８０  マッチング回路、６９０  高周波電源。
【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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