專利名稱：薄膜形成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成用于SOI襯底或諸如太陽能電池或面積傳感器的光電轉(zhuǎn)換器的薄膜的工藝。
在具有SOI(絕緣體上的半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)的襯底上形成的集成電路與在普通的硅片上形成的集成電路相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，(1)可容易地進(jìn)行介質(zhì)隔離，從而能達(dá)到高的集成度，(2)抗輻射性能良好，(3)可減少飄浮(floating)電容，從而能達(dá)到高的工作速度，(4)可省去阱的形成步驟，(5)可防止閂鎖效應(yīng)(latch up)，和(6)由于通過薄膜形成能形成全耗盡型的場效應(yīng)晶體管，故可獲得高的工作速度和低的功耗。
作為一種制造具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的工藝，在美國專利No.5,371,037或Applied Physics Letters，Vol.64，p.2108(T.Yonehara etal.，Appl.Phys.Lett.Vol.64，p.2108(1994))中公開了這樣的一種工藝。圖22A至22E和圖23A至23D示出該制造工藝。在該圖中，參照數(shù)字1和5表示硅片；2表示非多孔硅層；3表示多孔硅層；4表示外延硅層；6表示單晶硅層；和7表示氧化硅層。首先，如圖22A中示出那樣制備形成器件襯底的硅片1，然后對其進(jìn)行陽極化處理以制造如圖22B中示出的具有在非多孔硅層2的表面上形成的多孔硅層3的襯底。然后，在如圖22C中示出的多孔硅層3的表面上形成外延硅層4。另一方面，如圖22D示出的那樣制備形成支撐襯底的硅片5，對其表面進(jìn)行氧化，以制造襯底，該襯底如圖22E中示出的在單晶硅層6的表面上形成有氧化硅層7。然后，將圖22C中示出的襯底2、3和4倒轉(zhuǎn)，置于圖22E中示出的襯底6和7上，使得外延硅層4與氧化硅層7如圖23A所示那樣互相相對，將兩個(gè)襯底互相粘接在一起，使外延硅層4與氧化硅層7如圖23B所示那樣互相接觸。其后，通過研磨以機(jī)械方式除去非多孔硅層2，如圖23C所示那樣露出多孔硅層3。其后，用能有選擇地除去多孔硅層3的刻蝕劑對多孔硅層3進(jìn)行濕法刻蝕，如圖23D所示那樣除去多孔硅層3。結(jié)果，變成下面的絕緣層上的半導(dǎo)體層的外延硅層4的厚度變得非常均勻。
在制造SOI結(jié)構(gòu)的襯底中，每制造一個(gè)SOI襯底一次，上面描述的制造工藝就需要一個(gè)襯底1，這是因?yàn)樵趯D23B所示的襯底變換為圖23C中所示的襯底的期間內(nèi)通過研磨除去了非多孔硅層2。在這種情況下，在日本專利申請公開號No.7-302889中提出了下述的方法在制造SOI襯底的工藝中，非多孔硅層2可使用多次。換言之，當(dāng)將圖23B所示的襯底變換為圖23C中所示的襯底的期間內(nèi)，使用一個(gè)在圖23B所示的襯底上施加拉力、壓擠力、共用力等，插入一個(gè)夾具(jig)到多孔硅層3中或類似的工藝從非多孔硅層2經(jīng)由多孔硅層3來分離被粘接的變成SOI襯底的層4、7和6。這樣，將剩下的非多孔硅層2使用多次，作為圖22A所示的硅片1。
另一方面，雖然目前的太陽能電池的主流是使用非晶硅作為適合于獲得大面積電池的結(jié)構(gòu)，但從轉(zhuǎn)換效率和服務(wù)壽命來考慮，也已注意到單晶硅或多晶硅的太陽能電池。日本專利申請公開號No.8-213645中公開了一個(gè)以低的成本提供薄膜太陽能電池的工藝。在該工藝中，如圖24所示，在硅片1上形成多孔硅層3，然后以外延方式在多孔硅層3上生長變成太陽能電池層的p+型硅層21、p型硅層22和n+型硅層23。在n+型硅層23上形成保護(hù)膜30之后，用粘接劑34將夾具31粘接到硅片1的后表面，用粘接劑34將夾具32粘接到保護(hù)膜30的前表面。之后，在如圖24中的P所示的相反的方向上拉夾具31和32，以便以機(jī)械方式使多孔硅層3破裂，由此從硅片1分離太陽能電池層21、22和23。然后，公開了將太陽能電池層21、22和23置于兩個(gè)塑料襯底之間，這樣來制造柔性薄膜太陽能電池。在該專利中還進(jìn)一步公開了可使用硅片1幾次。也公開了在施加拉力之前用機(jī)械工藝或使用激光束的照射在多孔硅層3的側(cè)壁上形成局部缺口33。
在制造SOI襯底中，因?yàn)榭墒褂霉杵?幾次，故上述的日本專利申請公開號No.7-302889中公開的工藝可減少成本。但是，該工藝在實(shí)際操作中并不夠。
另一方面，在太陽能電池中，按照上述的日本專利申請公開號No.8-213645中公開的制造工藝，在多孔硅層處的分離不總是成功的。因而，在許多情況下在外延層中產(chǎn)生破裂，這樣就降低了成品率。同樣，由于該工藝通過拉多孔硅層來實(shí)現(xiàn)分離，故在夾具和單晶硅層之間需要很強(qiáng)的粘接力，這就使該工藝不適合于批量制造。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)簡單的工藝，該工藝能更可靠地分離襯底，能以從成本觀點(diǎn)考慮很有利的方式、即無損耗地使用硅片，和能有效地利用地球資源。
本發(fā)明者進(jìn)行了認(rèn)真的研究以便解決上述問題，并完成了下述的發(fā)明。按照本發(fā)明，提供一種形成薄膜的工藝，該工藝制備下述襯底，該襯底在非多孔層上具有一個(gè)多孔層，并在多孔層上具有一個(gè)孔隙率比多孔層低的層，通過多孔層將非多孔層與該孔隙率比多孔層低的層分離開，該工藝包括將一條線與該襯底的側(cè)表面接觸以實(shí)現(xiàn)該分離?？墒乖摼€纏繞在該襯底的側(cè)表面上至少一圈。這里，該線可以是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線以從該線產(chǎn)生熱量。此外，該線可以是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線以使該線熱膨脹。再者，該線可以是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線，同時(shí)將磁場加到該線的外部，由此在該線上施加洛侖茲力。在這種情況下，該磁場可以是靜磁場，可使交流電流流入該線，以使該線振動。此外，該磁場可以是靜磁場，可使直流電流流入該線，以便在剝離該孔隙率低的硅層的方向上從該線在該襯底上施加一個(gè)力。再者，可拉緊該線，以便分離該襯底。
在本發(fā)明中，該線可以是雙金屬，可以加熱該線，使其熱變形以進(jìn)行該分離。此外，該線可以是形狀記憶合金，可通過使用該線的形狀記憶使該線變形，來進(jìn)行該分離。
希望通過在多孔層上的外延生長來形成該孔隙率低的層。此外，希望在將外延層和在其表面上至少具有絕緣層的支撐襯底互相粘接在一起之后，通過該多孔層來進(jìn)行分離，除去留在外延層上的多孔層，從而分別用該外延硅層和絕緣層作為SOI襯底的半導(dǎo)體層和下面的絕緣層。希望該至少在其表面上具有絕緣層的支撐襯底是通過對硅片的表面進(jìn)行氧化得到的襯底。此外，在外延層的表面上形成絕緣層和將該絕緣層粘接到支撐襯底上之后，可通過多孔硅層來進(jìn)行分離，除去留在外延層上的多孔層，以便分別用該外延層和絕緣層作為SOI襯底的半導(dǎo)體層和下面的絕緣層。在這種情況下，該支撐襯底可以是對硅片的表面進(jìn)行氧化的襯底，或石英襯底。
該孔隙率低的層可通過在比在硅片的陽極化處理時(shí)形成多孔層時(shí)的電流密度小的電流密度下進(jìn)行陽極化處理來形成。此時(shí)，可這樣來設(shè)計(jì)，即在將該孔隙率低的層和支撐襯底粘接在一起之后，通過多孔層來進(jìn)行分離，以便將該孔隙率低的層用作光電轉(zhuǎn)換器的光電轉(zhuǎn)換層。再者，此時(shí)光電轉(zhuǎn)換層可以是外延層。
通過以下的與附圖結(jié)合的描述，本發(fā)明的上述的和其他的目的和特征將變得更明顯。


圖1A和1B是示出按照本發(fā)明的第1實(shí)施例的分離工藝的圖，其中將鎳鉻合金線纏繞在襯底的周圍；圖2是示出分離之后的器件襯底和支撐襯底的圖；圖3是示出使硅片成為多孔的陽極化處理工藝的圖；圖4是示出多孔硅層的理想形態(tài)的剖面圖；圖5A、5B、5C和5D是示出在粘接之前對于器件襯底進(jìn)行工藝處理的圖；圖6A、6B、6C和6D是示出粘接和分離器件襯底和支撐襯底的步驟圖；圖7A、7B、7C和7D是示出用全絕緣襯底作為支撐襯底來制造SOI襯底的工藝圖；圖8A、8B、8C和8D是示出用硅片作為支撐襯底來制造SOI襯底的工藝圖；圖9A、9B是示出按照本發(fā)明的第2實(shí)施例將熱膨脹的線纏繞在襯底周圍的分離工藝的圖；圖10A、10B是示出按照本發(fā)明的第3實(shí)施例使用由雙金屬形成的線的分離工藝的圖；圖11A、11B是示出雙金屬的熱變形的圖；圖12A、12B是示出按照本發(fā)明的第4實(shí)施例使用形狀記憶合金的分離工藝的圖；圖13A、13B是示出形狀記憶合金的熱變形的圖；圖14A、14B是示出按照本發(fā)明的第5實(shí)施例的將洛侖茲力加在纏繞在襯底周圍的線上的分離工藝的圖15A、15B是示出按照本發(fā)明的第6實(shí)施例的將洛侖茲力加在纏繞在襯底周圍的線上的分離工藝的圖；圖16A、16B是示出按照本發(fā)明的第7實(shí)施例的將洛侖茲力加在纏繞在襯底周圍的線上的分離工藝的圖；圖17A、17B是示出按照本發(fā)明的第8實(shí)施例的將線拉緊的分離工藝的圖；圖18A、18B、18C是示出制造單晶硅太陽能電池的工藝的圖；圖19是示出用于制造單晶硅太陽能電池的分離工藝的圖；圖20是示出在分離之后的襯底的圖；圖21A、21B分別是單晶硅太陽能電池的透視圖和剖面圖；圖22A、22B、22C、22D和22E是示出制造SOI襯底的常規(guī)工藝的圖；圖23A、23B、23C和23D是示出制造SOI序底的常規(guī)工藝的圖；以及圖24是示出常規(guī)的太陽能電池的結(jié)構(gòu)的圖。
現(xiàn)在，參照附圖將更詳細(xì)地給出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述。
下面將描述本發(fā)明的第1至第12實(shí)施例。第1至第8實(shí)施例示出制造SOI襯底的方式，第9至第11實(shí)施例示出制造諸如太陽能電池或面積傳感器的光電轉(zhuǎn)換單元的方式。第12實(shí)施例示出氫離子的應(yīng)用。本發(fā)明不限于或不只限于這些個(gè)別的實(shí)施例，也包含將個(gè)別實(shí)施例結(jié)合起來的方式。
(實(shí)施例1)第1實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將待重新使用的晶片與SOI襯底分離開，將導(dǎo)電性的線纏繞在具有多孔層的平板狀的制品的側(cè)表面的周圍，并使電流流入該線，由此從該線產(chǎn)生熱量。然后，利用該熱量引起該多孔層的熱膨脹，從而進(jìn)行襯底的分離。
圖1A和1B是示出該實(shí)施例的分離過程的圖，其中圖1A是透視圖，圖1B是其剖面圖。在這些圖中，與圖22A至22E和圖23A和23D相同的參照號表示相同的部件。參照數(shù)字10表示由電阻率較高的導(dǎo)電性材料制成的線，例如鎳鉻合金線，11是對導(dǎo)線10加交流電流的交流電源。將被分離的制品ATL包括各個(gè)層2、3、4、7和6。由于這是通過粘接兩個(gè)晶片得到的襯底，其各個(gè)邊緣部分被進(jìn)行倒角處理，故該制品ATL具有諸如圖1B的剖面中示出的凹槽的空隙SPC。這是由于晶片的被倒角的邊緣部分比其內(nèi)部薄。然后，將鎳鉻合金線10以下述方式纏繞制品ATL的周圍，即沿該空隙SPC來放置鎳鉻合金線10。可使該鎳鉻合金線只纏繞制品ATL一圈，也可以下述方式纏繞幾圈，即將該空隙SPC填滿。
其后，借助于交流電源11使交流電流流入該鎳鉻合金線10，從而從該鎳鉻合金線10產(chǎn)生熱量。然后，將該熱量傳到多孔硅層3，其熱膨脹使多孔硅層3容易破碎，由此通過多孔硅層3來分離制品ATL。為了促進(jìn)該分離，可將諸如水、醇，或IPA(異丙醇)的液體注入到該多孔硅層3的孔隙中并被其吸收。這是因?yàn)橐后w的熱膨脹系數(shù)比諸如硅的固體大，故液體的熱膨脹促進(jìn)分離。將電源描述為交流電源，但也可以是直流電源。
起到襯底支撐器的作用的真空吸盤12具有包含氣體的空間，它被設(shè)計(jì)成與非多孔硅層2和單晶硅層6的各個(gè)外表面接觸，然后可將氣體從該真空吸盤12的內(nèi)部抽出，由此來支撐待分離的制品ATL。這里，為了便于分離，可通過真空吸盤12在襯底上施加小的拉力。作為上述分離工藝的結(jié)果，如圖2所示，能以多孔層3為邊界將形成SOI襯底的襯底HW和將被重新利用的襯底PW分離。在圖2中，多孔硅層3’留在各個(gè)襯底的各個(gè)表面(分離表面)上。但是，如果在陽極化處理期間內(nèi)使多孔層3的厚度足夠小，則可在襯底基本上被分離之后，剩下的多孔硅層3’不留在一個(gè)或兩個(gè)襯底上。
在形成SOI襯底時(shí)，首先制備形成器件襯底的硅片。圖3是示出用于對硅片進(jìn)行陽極化處理的裝置的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字1表示硅片；27表示保存在儲槽RV中的氫氟酸型的刻蝕劑；28表示正的金屬電極；29表示負(fù)的金屬電極。被進(jìn)行陽極化處理的硅片1最好是p型的，但如果電阻率低，也可以是n型的。此外，即使是n型的硅片，如果通過用光進(jìn)行照射形成空穴，則也可將晶片作成多孔的。如圖3所示，正的電極28位于左側(cè)，而負(fù)的電極29位于右側(cè)，將電壓加在該兩個(gè)電極之間。當(dāng)兩個(gè)電極28、29和晶片1互相平行地配置，使得由該電壓產(chǎn)生的電場施加在垂直于硅片1的表面方向時(shí)，從負(fù)電極29一側(cè)使硅片1變成多孔的。氫氟酸型的刻蝕劑27可以是濃的氫氟酸(49％HF)。由于在陽極化處理期間從硅片1處產(chǎn)生氣泡，故為了有效地除去氣泡，最好將醇加到液體27中作為表面活性劑。希望被添加的醇從甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等中選擇。此外，可使用攪拌器，以攪拌的方式來進(jìn)行陽極化處理，以代替添加表面活性劑。最好將被作成多孔的層的厚度設(shè)為0.1至30微米。
希望負(fù)電極29由不被氫氟酸溶液腐蝕的材料制成，例如，金(Au)、鉑(Pt)等。雖然正電極28可由一般使用的金屬材料制成，但希望它由不被氫氟酸腐蝕的材料制成。用于陽極化處理的電流密度的最大值是100mA/cm2，最小值可以是除了0以外的任何值。電流密度是這樣來設(shè)置的使得在待形成的多孔硅層上可形成高質(zhì)量的外延硅層，并可容易地進(jìn)行在待形成的多孔硅層處的分離。具體地說，當(dāng)在用于制備多孔硅的陽極化處理中的電流密度大時(shí)，被形成的多孔硅層的硅的密度減少。因此，當(dāng)電流密度大時(shí)孔隙的體積變大，由此孔隙率(孔隙率被定義為孔隙的體積與多孔層的總的體積之比)變大。雖然多孔硅層在硅層內(nèi)部具有很多的孔隙，但仍保持其單結(jié)晶性(單晶性)。因而，可在多孔硅層上以外延方式生長單晶硅層。
但是，為了形成沒有堆垛層錯(cuò)的外延硅層，與外延硅層接觸的多孔硅層的孔隙率最好要小。另一方面，為了便于在器件襯底和SOI襯底之間以多孔硅層為邊界進(jìn)行分離，多孔硅層的孔隙率最好要大。換言之，下述的情況是理想的，即在多孔硅層的最外表面一側(cè)，其孔隙率小，在靠近非多孔硅層一側(cè)，多孔硅層3的孔隙率大。圖4是示出多孔硅層的理想形態(tài)的剖面圖，其中在多孔硅層3的表面一側(cè)形成孔隙率小的多孔硅層3a，在多孔硅層3的非多孔硅層2一側(cè)形成孔隙率大的多孔硅層3b。為了形成該結(jié)構(gòu)，在形成層3a的初始階段以小的電流密度進(jìn)行陽極化處理，在形成層3b的后階段以大的電流密度進(jìn)行陽極化處理。采用該結(jié)構(gòu)，襯底的分離表面將在層3b處形成。再者，沒有堆垛層錯(cuò)的外延硅層可在多孔硅層3a上形成。希望外延硅層由諸如分子束外延生長、等離子CVD、低壓CVD、光CVD、偏壓濺射、液相生長等，特別是低溫生長法的方法來形成。
按照上述工藝，如圖5A所示制備了硅片1，如圖5B所示，使其表面成為多孔。以這種方式將硅片1轉(zhuǎn)變?yōu)樵诜嵌嗫坠鑼?上堆積多孔硅層3的結(jié)構(gòu)。
其后，如圖5C所示，在多孔硅層3上形成非多孔的外延硅層4。
然后，根據(jù)需要，對外延硅層4的表面進(jìn)行熱氧化，如圖5D所示，形成厚度為0.05至2微米的氧化硅層8。
以上所述是在粘接之前對稱為“原始晶片”、“粘接晶片”或“器件襯底”的襯底PW進(jìn)行的處理過程。
對稱為“支撐晶片”、“基底晶片”或“支撐襯底”的襯底HW的處理過程如下制備硅片，根據(jù)需要，對其表面進(jìn)行熱氧化，以在硅片的表面上形成厚度為0.05至3微米的氧化硅膜。
其后，參照圖6A至6D，將描述粘接和分離襯底的步驟。
如圖6A所示，使襯底PW的外延硅層4上的氧化硅層8的表面與襯底HW的氧化硅層7的表面互相對置，在室溫下將它們互相粘接。其后，通過陽極粘接、加壓、熱處理或其組合，將氧化硅層8和氧化硅層7牢固地粘接在一起，以形成由如圖6B中示出的被粘接的襯底組成的制品ATL。
然后，將具有如圖6B中示出的結(jié)構(gòu)的被粘接的制品ATL安裝在圖1A和1B中示出的裝置的真空吸盤12上，將一條線纏繞在制品ATL的側(cè)表面上。將該線配置成與多孔硅層3的側(cè)表面接觸。
然后，使電流流入該線，由此產(chǎn)生熱量。將該熱量用于加熱與該線接觸的多孔硅層，并使該多孔硅層熱膨脹。
由于該多孔硅層的熱膨脹，制品ATL開始從其側(cè)表面以多孔硅層為邊界而分離。
如圖6C所示，以這種方式將襯底PW的非多孔硅層2從襯底HW分離。在這種狀態(tài)下，將外延硅層4轉(zhuǎn)移到襯底HW的表面上。
有這樣一種情況即多孔硅層3留在被分離的非多孔硅層2一側(cè)和外延硅層4的表面的一側(cè)的至少之一。圖6C示出多孔硅層3只留在外延硅層4的表面上的狀態(tài)。
當(dāng)在陽極化處理工藝中以足夠小的厚度形成多孔硅層3時(shí)，在分離后多孔硅層3基本上不留在任一個(gè)襯底上。
在多孔硅層3留下的情況下，通過有選擇的刻蝕來除去留在襯底HW一側(cè)的多孔硅層3。在有選擇的刻蝕中，如果使用氫氟酸、將醇與氫氟酸混合的混合溶液、將過氧化氫水溶液與氫氟酸混合的混合溶液等作為刻蝕劑來進(jìn)行無電的濕法化學(xué)刻蝕，則多孔硅層比非多孔硅層刻蝕得快。特別是當(dāng)使用將過氧化氫水溶液與氫氟酸混合的混合溶液時(shí)，多孔硅層對非多孔硅層的選擇刻蝕比變成-105。如圖6D所示，厚度均勻的外延硅層4以這種方式留在襯底HW的表面上。這樣，如圖6D所示，在襯底HW的表面上留下厚度均勻的外延層4。因而，可得到在絕緣層上具有非常均勻的半導(dǎo)體層的SOI襯底。
將被分離的非多孔硅層2重新用作原始晶片，以便制造另一個(gè)SOI襯底。
此外，在制造按照本實(shí)施例的SOI襯底的工藝中，支撐襯底可以是諸如玻璃或石英襯底的全絕緣的襯底。圖7A和7D是示出使用石英襯底作為支撐襯底來制造SOI襯底的工藝的圖。在圖7A的上部示出的器件襯底PW以與參照圖5A至5D相同的方式進(jìn)行制造。然后，將形成支撐襯底HW的石英襯底9與氧化硅層8對置，如圖7B所示將石英襯底9與氧化硅層8緊密接觸(沒有清楚地描述氧化硅層8)。然后，通過陽極粘接、加壓、熱處理或其組合，將氧化硅層8和石英襯底9牢固地互相粘接。
其后，以與以上描述相同的方式，使電流流入線以加熱該線，由此分離兩個(gè)襯底。外延硅層4和多孔硅層3從襯底PW被轉(zhuǎn)移，并如圖7C所示留在石英襯底9上。
再有，通過上述的工藝，有選擇地除去剩下的多孔硅層3。以這種方式，如圖7D所示得到在石英襯底9上具有非多孔單晶硅薄膜的SOI襯底。
另外，在制造按照本實(shí)施例的SOI襯底的工藝中，可使用硅片作為支撐襯底，但另一方面可在器件襯底一側(cè)的外延硅層上形成氧化硅層而不在硅片一側(cè)形成氧化硅層，由此形成帶有SOI結(jié)構(gòu)的絕緣層。圖8A至8D示出該工藝。以與以上關(guān)于圖5A至5D所描述的相同的方式制造在圖8A的頂部示出的器件襯底。然后，如圖8A所示將由硅片形成的單晶硅層5的表面與氧化硅層8的表面對置，將單晶硅層5的表面與氧化硅層8的表面互相緊密接觸并互相粘接。在這種情況下，最好通過陽極粘接、加壓、熱處理或其組合，將氧化硅層8和單晶硅層5牢固地互相粘接。這樣，可得到圖8B所示的制品ATL。
然后，使用圖1A和1B上示出的裝置，將一條線與多孔硅層的側(cè)表面接觸并通過使電流流入該線而對其加熱，使得制品ATL以多孔硅層為邊界被分離，其結(jié)果，將由非多孔單晶硅形成的外延硅層4轉(zhuǎn)移到本身是支撐襯底HW的非多孔硅層5一側(cè)。在這種狀態(tài)下，如圖8C所示，當(dāng)多孔硅層3留在支撐襯底HW上的外延硅層4上時(shí)，通過以上描述的工藝有選擇地除去多孔硅層提供了圖8D中示出的SOI襯底。
在第1實(shí)施例中，將作為線的鎳鉻合金線纏繞在襯底的周圍以產(chǎn)生熱量。但是，該線不限于鎳鉻合金線，而是可由諸如鉭線的任何導(dǎo)電材料制成，只要該材料的熱阻高和電阻率大就可以。此外，在第1實(shí)施例中，將交流電源用作電源，但也可使用直流電源。按照第1實(shí)施例，由于用鎳鉻合金線和電源的非常簡單的結(jié)構(gòu)就能進(jìn)行襯底的分離，故制造成本可降低。
(第2實(shí)施例)第2實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATL在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和最后形成SOI襯底的襯底而利用了線的熱膨脹。因此，將通過用熱膨脹系數(shù)大的樹脂涂敷導(dǎo)電線而得到的線纏繞在襯底的周圍，并使電流流入該線。
圖9A和9B是示出按照本實(shí)施例的分離工藝的圖，其中，參照數(shù)字13表示諸如涂敷有熱阻大的塑料14的鎳鉻合金加熱線的線。其他參照數(shù)字表示關(guān)于圖1A和1B描述過的相同的部件。制品ATL的分離如下那樣來進(jìn)行首先，將由塑料涂敷的加熱線13纏繞在兩個(gè)在其側(cè)表面上被倒角的襯底之間的空間(凹槽)SPC內(nèi)。然后，從交流電源11使電流流入該加熱線13，以使該塑料14熱膨脹，由此以多孔硅層3為邊界從形成SOI襯底的4、7和6部分處分離在以后的制造另一個(gè)SOI襯底的工藝中被重新使用的非多孔硅層2。其后的步驟與對于第1實(shí)施例描述過的步驟相同。在本實(shí)施例中，使用由塑料涂敷的加熱線作為線，但是，也可使用由諸如黃銅的具有大的熱膨脹系數(shù)的金屬構(gòu)成的線作為該線。
(第3實(shí)施例)第3實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATL在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和SOI襯底，利用了形成雙金屬的線。然后，將該線加熱，使其熱變形，從而進(jìn)行襯底的分離。
圖10A和10B分別是示出第3實(shí)施例的分離工藝的襯底的透視圖和襯底的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字35表示形成雙金屬的線；36表示支撐雙金屬35的支撐桿；37表示形成雙金屬35的、熱膨脹系數(shù)大的黃銅；38表示形成雙金屬35的、熱膨脹系數(shù)小的殷鋼。圖11A示出室溫下的雙金屬35的形狀，圖11B示出當(dāng)加熱時(shí)雙金屬35的形狀。當(dāng)加熱時(shí)，因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)大的黃銅37將比熱膨脹系數(shù)小的殷鋼38膨脹得多，故如圖11B所示，雙金屬35發(fā)生翹曲。
如圖10A所示，在室溫下雙金屬35由支撐桿36來支撐，然后將其插入到在倒角的硅片2和倒角的硅片6之間形成的空間SPC內(nèi)。然后，加熱雙金屬35?？赏ㄟ^提高環(huán)境溫度或通過支撐桿36使電流流入雙金屬35來實(shí)現(xiàn)加熱從而獲得焦耳熱。該熱量使得在室溫下如圖11A所示的呈平坦?fàn)顟B(tài)的雙金屬35變?yōu)槿鐖D11B所示的呈翹曲狀態(tài)。結(jié)果，力以相反的方向加到硅片2和硅片6上，使其更離開雙金屬35。換言之，如從圖10B的剖面圖所看到的那樣，硅片2從雙金屬35接受一個(gè)向上的力，硅片6從雙金屬35接受一個(gè)向下的力。結(jié)果，在硅片2和硅片6之間的粘接力最弱的多孔硅層3中發(fā)生破裂，由此從形成SOI襯底的4、6和7處分離待重新使用的襯底2。
(第4實(shí)施例)第4實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATL在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和SOI襯底，利用由形狀記憶合金構(gòu)成的線。然后，將由形狀記憶合金構(gòu)成的線冷卻，使其收縮，從而進(jìn)行襯底的分離。
圖12A和12B分別是示出第4實(shí)施例的分離工藝的圖，其中圖12A是襯底的透視圖，圖12B是襯底的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字39表示由本身是形狀記憶合金的Ti-Ni合金構(gòu)成的線。在另一種方式下，該線可以是諸如Cu-Zn-Al合金的另一種形狀記憶合金。圖13A示出在室溫下由形狀記憶合金構(gòu)成的線39的形狀，圖13B示出被冷卻的形狀記憶合金線39的形狀。將如圖12A所示的室溫下被支撐桿36所支撐的形狀記憶合金線39插入到如圖12B所示的在被倒角的硅片2和被倒角的硅片6之間形成的凹槽中。然后，冷卻形狀記憶合金線39。該冷卻可通過降低環(huán)境溫度或通過對支撐桿36使用不同的熱電動勢的帕爾帖冷卻等來進(jìn)行。該冷卻使如圖13A所示的呈平坦?fàn)顟B(tài)的形狀記憶合金線39變?yōu)槿鐖D13B所示的呈波浪形。結(jié)果，力以相反的方向加到硅片2和硅片6上，使其更離開形狀記憶合金線39。換言之，當(dāng)從圖12B的剖面圖觀察時(shí)，硅片2從形狀記憶合金線39接受一個(gè)向上的力，硅片6從形狀記憶合金線39接受一個(gè)向下的力。結(jié)果，在硅片2和硅片6之間的粘接力最弱的多孔硅層3中發(fā)生破裂，由此從形成SOI襯底的襯底4、6和7處分離待重新使用的襯底2。
(第5實(shí)施例)第5實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATL在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和SOI襯底，利用加到纏繞在襯底周圍的線上的洛侖茲力。然后，接受該洛侖茲力的線給襯底一個(gè)分離力。
圖14A和14B分別是示出第5實(shí)施例的分離工藝的圖，其中圖14A是襯底的透視圖，圖14B是襯底的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字40和41表示產(chǎn)生靜磁場的電磁鐵，42是從靜磁場接受洛侖茲力的導(dǎo)體，它是本發(fā)明的線。參照數(shù)字43表示象征由電磁鐵40和41產(chǎn)生的靜磁場的磁力線。在本例中，希望電磁鐵40和41是給出強(qiáng)的磁場的超導(dǎo)電磁鐵。將導(dǎo)體42纏繞在被粘接的襯底周圍至少一圈，使其插入到如圖14B所示的在硅片2和硅片6之間形成的空間內(nèi)。然后，通過交流電源11使交流電流流入該導(dǎo)體42內(nèi)，由此被粘接的襯底接受由于靜磁場43而垂直地振動的洛侖茲力，如在圖14B的剖面圖中所看到的那樣。換言之，當(dāng)從圖14B的剖面圖觀察時(shí)，硅片2從導(dǎo)體42接受一個(gè)向上的力，硅片6從導(dǎo)體42接受一個(gè)向下的力。結(jié)果，在硅片2和硅片6之間的粘接力最弱的多孔硅層3中發(fā)生破裂，由此從形成SOI襯底的襯底4、6和7處分離待重新使用的襯底2。在本實(shí)施例中，可將交流電流供給電磁鐵40和41，將直流電流供給導(dǎo)體42，以使導(dǎo)體42振動。
(第6實(shí)施例)第6實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATC在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和SOI襯底，利用加到纏繞在襯底周圍的導(dǎo)體上的洛侖茲力。然后，接受該洛侖茲力的導(dǎo)體給襯底一個(gè)分離力。
圖15A和15B分別是示出第6實(shí)施例的分離工藝的圖，其中圖15A是襯底的透視圖，圖15B是襯底的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字44表示支撐硅片6也支撐構(gòu)成電磁鐵的導(dǎo)體46的吸盤；45是構(gòu)成電磁鐵的導(dǎo)體46中心軸；47是由電磁鐵46產(chǎn)生的靜磁場的磁力線；42是從靜磁場接受洛侖茲力的導(dǎo)體，它是本發(fā)明的線。參照數(shù)字48表示使電流流入電磁鐵的直流電源，49是使電流流入導(dǎo)體42的直流電源。將構(gòu)成電磁鐵的導(dǎo)體46經(jīng)過吸盤44以中心軸45為中心纏繞在硅片6上。希望中心軸45是導(dǎo)電性的，以便增強(qiáng)靜磁場47。使直流電流如圖15A和15B所示從直流電源48開始流動，由此這樣來產(chǎn)生靜磁場47使得硅片2一側(cè)是N，吸盤44一側(cè)是S。將導(dǎo)體42纏繞在被粘接的襯底周圍至少一圈，使其插入到如圖15B所示的在硅片2和硅片6之間形成的空間內(nèi)。然后，如圖15A和15B所示通過直流電源49使電流流入該導(dǎo)體42內(nèi)。結(jié)果，導(dǎo)體42從靜磁場47接受這樣的洛侖茲力，即給出一個(gè)在將硅片2從硅片6剝離的方向上的力。換言之，當(dāng)從圖15B的剖面圖觀察時(shí)，硅片2從導(dǎo)體42接受一個(gè)向上的力，硅片6被吸盤44固定。結(jié)果，在硅片2和硅片6之間的粘接力最弱的多孔硅層3中發(fā)生破裂，由此從形成SOI襯底的襯底4、6和7處分離待重新使用的襯底2。
(第7實(shí)施例)第7實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATC在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和SOI襯底，利用加到纏繞在襯底周圍的導(dǎo)體上的洛侖茲力。然后，如實(shí)施例6的情況那樣，接受該洛侖茲力的導(dǎo)體給襯底一個(gè)分離力。
圖16A和16B分別是示出第7實(shí)施例的分離工藝的圖，其中圖16A是襯底的透視圖，圖16B是襯底的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字44表示支撐硅片6也支撐構(gòu)成電磁鐵的導(dǎo)體46的吸盤；45是構(gòu)成電磁鐵的導(dǎo)體46的中心軸；47是由電磁鐵46產(chǎn)生的靜磁場的磁力線；42和51是從靜磁場接受洛侖茲力的導(dǎo)體，它們是本發(fā)明的線。參照數(shù)字48表示使電流流入電磁鐵的直流電源，49和52分別是使電流流入導(dǎo)體42和51的直流電源。將導(dǎo)體46經(jīng)過吸盤44以中心軸45為中心纏繞在硅片6上。希望中心軸45是導(dǎo)電性的，以便增強(qiáng)靜磁場47。使直流電流如圖16A和16B所示從直流電源48開始流動，由此這樣來產(chǎn)生靜磁場47使得硅片2一側(cè)是N，吸盤44一側(cè)是S。將導(dǎo)體42纏繞在被粘接的襯底周圍至少一圈，使其插入到如圖16B所示的在硅片2和硅片6之間形成的空間內(nèi)。再者，將導(dǎo)體51纏繞在被粘接的襯底周圍至少一圈，使其插入到如圖16B所示的在硅片2和硅片6之間形成的空間內(nèi)。然后，如圖16A和16B所示通過直流電源49和52使電流在彼此相反的方向上流入該導(dǎo)體42和51內(nèi)。結(jié)果，導(dǎo)體42從靜磁場47接受洛侖茲力，給出一個(gè)在將硅片2從硅片6剝離的方向上的力。此外，導(dǎo)體51從靜磁場47接受洛侖茲力，給出一個(gè)在將硅片6從硅片2剝離的方向上的力。換言之，當(dāng)從圖16B的剖面圖觀察時(shí)，硅片2從導(dǎo)體42接受一個(gè)向上的力，硅片6從導(dǎo)體51接受一個(gè)向下的力。結(jié)果，在硅片2和硅片6之間的粘接力最弱的多孔硅層3中發(fā)生破裂，由此從形成SOI襯底的襯底4、6和7處分離待重新使用的襯底2。
(第8實(shí)施例)第8實(shí)施例指的是制造一種SOI襯底的方式，其中為了將制品ATC在多孔硅層處分離為待重新使用的硅片和SOI襯底，纏繞在襯底的周圍的線只是被拉緊，從而對襯底給出一個(gè)分離力。根據(jù)情況需要，通過對該線供給電流，可加熱該線。
圖17A和17B分別是示出第8實(shí)施例的分離工藝的圖，其中圖17A是襯底的透視圖，圖17B是襯底的剖面圖。在該圖中，參照數(shù)字50表示一條細(xì)但難以切斷的線，將其插入到在硅片2和硅片6之間形成的空間內(nèi)，然后進(jìn)行纏繞。表示與以上已描述的相同的參照號代表相同的部分。如圖17A和17B所示，將線50纏繞在被粘接的襯底周圍，然后在箭頭示出的方向上將其拉緊，結(jié)果在硅片2和硅片6之間的粘接力最弱的多孔硅層3中發(fā)生破裂。在本例中，最好使電流流入線50以便加熱線50。結(jié)果，可從形成SOI襯底的襯底4、6和7處分離待重新使用的襯底2。
(第9實(shí)施例)第9實(shí)施例指的是制造太陽能電池的一種方式。圖18A至18C是示出進(jìn)行到形成將光轉(zhuǎn)換為電的光電轉(zhuǎn)換層為止的工藝的圖。首先，如圖18A所示，制備p型硅片1，通過與關(guān)于圖3已描述的相同的陽極化處理使硅片1的表面成為多孔。結(jié)果，如圖18B所示，可提供在非多孔硅層2上具有多孔硅層3的襯底。然后，如圖18C所示，通過諸如分子束外延生長、等離子CVD、低壓CVD、光CVD、偏壓濺射、液相生長等方法在多孔硅層3上形成外延硅層，該外延硅層形成光電轉(zhuǎn)換層18。
圖19和20是示出按照本發(fā)明的第9實(shí)施例的分離工藝的透視圖。圖21A和21B是最后的產(chǎn)品太陽能電池的透視圖和沿圖21A的21B-21B線取的剖面圖。在這些圖中，參照數(shù)字16表示后表面金屬電極；17表示塑料襯底；18表示光電轉(zhuǎn)換層；19表示前表面金屬電極；20表示保護(hù)膜；和24表示布線。與那些已經(jīng)描述過的相同的部分用相同的參照號來表示。
當(dāng)在本實(shí)施例中形成光電轉(zhuǎn)換層18時(shí)，為了如圖21B所示形成pn結(jié)，在圖18C的外延生長步驟期間，從下開始以下述順序形成n+層23、p層22和p+層21。然后，如圖19所示，將光電轉(zhuǎn)換層18粘接到后表面金屬電極16，該電極與塑料襯底17緊密地粘接。在這種狀態(tài)下，使作為最外表面的p+層21與后表面金屬電極16緊密接觸。其后，使真空吸盤12與非多孔硅層2的外側(cè)緊密接觸。然后，以與第1實(shí)施例相同的方式纏繞鎳鉻合金線10，使其填滿在硅片2的側(cè)表面和后表面金屬電極16之間形成的空間，并使電流從交流電源11流入鎳鉻合金線10。結(jié)果，將熱量部分地傳給多孔硅層3，由此在多孔硅層3處從在另一個(gè)制造工藝中被重新使用的硅片分離最后形成太陽能電池的襯底18、16和17。該分離工藝如用第1實(shí)施例那樣作為使用鎳鉻合金線給出熱量的工藝描述過，但可使用第2至第8實(shí)施例的任何方式。
其后，如圖21A所示，在光電轉(zhuǎn)換層18的前表面上形成前表面金屬電極19。然后，將布線24連接到前表面金屬電極19和連接到后表面金屬電極16，并在前表面金屬電極19上形成保護(hù)膜20。圖21B是沿圖21A的21B-21B線取的剖面圖。光電轉(zhuǎn)換層18由與前表面金屬電極19接觸的n+層23、p層22和從頂部與后表面金屬電極16接觸的p+層21構(gòu)成。前表面金屬電極19最好以網(wǎng)格的形式來形成，這樣可透過光。但是，可用諸如ITO電極的透明電極來代替前表面金屬電極19。再者，由于后表面金屬電極16也起到將在通過光電轉(zhuǎn)換層18期間未轉(zhuǎn)換為電的光再次返回到光電轉(zhuǎn)換層18的作用，故希望后表面金屬電極16由具有大的反射系數(shù)的金屬材料來形成。
由于可從一個(gè)硅片形成幾個(gè)單晶薄膜太陽能電池，本實(shí)施例在轉(zhuǎn)換效率、壽命、制造成本等方面性能良好。此外，由于使用局部加熱來引起多孔硅層的晶體中的應(yīng)變，從而獲得襯底的分離，故不需要強(qiáng)的拉力。因此，由于不需要在襯底和夾具等之間的強(qiáng)的粘接力，本實(shí)施例在制造成本方面的性能良好。
(第10實(shí)施例)第10實(shí)施例指的是如在使用第9實(shí)施例的情況下制造太陽能電池的一種方式。在第9實(shí)施例中，在圖18至21B中示出的光電轉(zhuǎn)換層18包括在多孔硅層3上形成的外延硅層。但是，在第10實(shí)施例中，將具有小的孔隙率的多孔硅層用作光電轉(zhuǎn)換層18。關(guān)于第1實(shí)施例已說明過，在陽極化處理步驟期間改變電流密度就會改變多孔硅層的孔隙率。換言之，已說明過當(dāng)在關(guān)于圖3已描述的陽極化處理期間使從電極28流到電極29的電流的電流密度大時(shí)，在硅片1上形成的多孔硅層的孔隙率變大。使用該現(xiàn)象，當(dāng)如圖4所示使p+型硅片1的表面變成多孔時(shí)，采用小的電流密度來形成具有小的孔隙率的多孔硅層3a，在該層下在非多孔硅層2上形成具有大的孔隙率的多孔硅層3b。然后，將形成n型的P、As等以離子注入方式注入到孔隙率小的多孔硅層3a的最上部的表面，從而將多孔硅層3a用作具有圖21B的在其中形成pn結(jié)的光電轉(zhuǎn)換層18。
其后，如圖19所示，將待用作光電轉(zhuǎn)換層18的孔隙率小的多孔硅層3a粘接到后表面金屬電極16。其他步驟與第8實(shí)施例的步驟相同。由于可從一個(gè)硅片形成幾個(gè)單晶薄膜太陽能電池，本實(shí)施例在轉(zhuǎn)換效率、壽命、制造成本等方面性能良好。此外，由于不采用外延生長，制造成本低于第8實(shí)施例的制造成本。再者，由于光電轉(zhuǎn)換層18由孔隙率小的多孔硅層來形成，故可保持單結(jié)晶性。再者，由于通過孔隙適當(dāng)?shù)貙膺M(jìn)行散射，故也可增強(qiáng)轉(zhuǎn)換效率。
(第11實(shí)施例)第11實(shí)施例指的是制造面積傳感器的一種方式。在本實(shí)施例中，如實(shí)施例9和10的情況那樣從硅片形成單晶薄膜的光電轉(zhuǎn)換層。然后以2維方式在光電轉(zhuǎn)換層上配置光傳感器，并設(shè)有矩陣布線。該矩陣布線是這樣設(shè)計(jì)的即例如在圖21A和21B中示出的本實(shí)施例中設(shè)置列布線以代替前表面金屬電極19和設(shè)置行布線以代替后表面金屬電極16。因?yàn)榭蓮囊粋€(gè)硅片形成幾個(gè)單晶薄膜面積傳感器，本實(shí)施例在轉(zhuǎn)換效率、壽命、制造成本、可采用大面積等方面性能良好。
(第12實(shí)施例)首先，制備一個(gè)硅片作為襯底。
然后，將該硅片置于離子注入器中，使氫離子或稀有氣體離子注入硅片的整個(gè)表面內(nèi)并達(dá)到一個(gè)給定的深度。以這種方式在硅片的內(nèi)部形成由于微氣泡而引起的一個(gè)缺陷層。
另一方面，制備另一個(gè)硅片作為支撐襯底，其表面被氧化和被粘接到具有因微氣泡而引起的缺陷層的硅片的表面。
將這樣的由被粘接的晶片形成的制品通過使線在因微氣泡而引起的缺陷層的附近與該制品的側(cè)表面接觸并經(jīng)過圖1A和1B、9A和9B、10A和10B、12A和12B、14A和14B、15A和15B、16A和16B、17A和17B和19中示出的工藝使該缺陷層破裂而分離為兩個(gè)晶片。
以這種方式，將本身是一個(gè)襯底的硅片的缺陷層上的單晶硅層轉(zhuǎn)移到另一個(gè)襯底的氧化硅膜上。
在美國專利No.5,374,564中詳細(xì)地描述了由于離子注入而導(dǎo)致的上述微氣泡的產(chǎn)生。
上述的描述是使用硅片作為一個(gè)例子來進(jìn)行的，但是，本發(fā)明可適用于其他的除了Si以外的半導(dǎo)體，如SiGe、Ge、SiC、GaAs、InP等。
如上所述，按照本發(fā)明，可使用一條線從一個(gè)硅襯底得到很多層單晶薄膜硅。此外，由于將起到襯底的整個(gè)周邊的作用的線用于分離，故可有效地分離襯底，可在不對硅薄膜產(chǎn)生任何損傷的情況下提供高質(zhì)量的硅薄膜。因此，當(dāng)制造SOI襯底時(shí)，由于可在無損耗的情況下利用材料，故可提供一種能減少制造成本和節(jié)約資源的制造工藝。再者，所制造的SOI襯底本身具有高質(zhì)量。
類似地，當(dāng)制造光電轉(zhuǎn)換器時(shí)，由于可在無損耗的情況下利用材料，故可提供一種能減少制造成本和節(jié)約資源的制造工藝。此外，所制造的SOI襯底本身具有高質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種形成薄膜的工藝，制備在非多孔層上具有多孔層并在多孔層上具有一個(gè)孔隙率比該多孔層低的層的襯底，通過該多孔層將該非多孔層與該孔隙率低的層分離開，該工藝包括將一條線與該襯底的側(cè)表面接觸以實(shí)現(xiàn)該分離。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于使該線纏繞在該襯底的側(cè)表面上至少一圈。
3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于該線是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線以從該線產(chǎn)生熱量。
4.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于該線是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線以使該線熱膨脹。
5.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于該線是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線，同時(shí)將磁場加到該線的外部，由此在該線上施加洛侖茲力。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于該磁場是靜磁場，可使交流電流流入該線，以使該線振動。
7.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于該磁場是靜磁場，可使直流電流流入該線，以便在剝離該孔隙率低的硅層的方向上從該線在該襯底上施加一個(gè)力。
8.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于拉緊該線以分離該襯底。
9.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于該線是雙金屬，加熱該線，使其熱變形以進(jìn)行該分離。
10.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于該線是形狀記憶合金，可通過利用該線的形狀記憶使該線變形，來進(jìn)行該分離。
11.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于通過硅片的陽極化處理在非多孔層上形成多孔層。
12.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于使不與多孔層接觸的非多孔層的后表面與真空吸盤緊密接觸，從該真空吸盤將一個(gè)小的拉力傳給該襯底。
13.如權(quán)利要求11所述的工藝，其特征在于該孔隙率低的層是通過在該多孔層上的外延生長形成的非多孔外延層。
14.如權(quán)利要求13所述的工藝，其特征在于在將外延層和至少在其一個(gè)表面上具有絕緣層的支撐襯底互相粘接在一起之后，通過該多孔層來進(jìn)行分離，除去留在外延層上的多孔層，從而分別用該外延硅層和絕緣層作為SOI襯底的半導(dǎo)體層和下面的絕緣層。
15.如權(quán)利要求14所述的工藝，其特征在于該至少在其一個(gè)表面上具有絕緣層的支撐襯底是通過對硅片的表面進(jìn)行氧化得到的襯底。
16.如權(quán)利要求11所述的工藝，其特征在于在外延層的表面上形成絕緣層和將該絕緣層粘接到支撐襯底上之后，可通過多孔層來進(jìn)行分離，除去留在外延層上的多孔層，以便分別用該外延層和絕緣層作為SOI襯底的半導(dǎo)體層和下面的絕緣層。
17.如權(quán)利要求16所述的工藝，其特征在于該支撐襯底是石英襯底。
18.如權(quán)利要求16所述的工藝，其特征在于該支撐襯底是通過對硅片的一個(gè)表面進(jìn)行氧化得到的襯底。
19.如權(quán)利要求11所述的工藝，其特征在于該孔隙率低的層可通過在比形成多孔層時(shí)的電流密度小的電流密度下進(jìn)行陽極化處理來形成。
20.如權(quán)利要求14或19所述的工藝，其特征在于在將該孔隙率低的層和支撐襯底互相粘接在一起之后，通過多孔層來進(jìn)行分離，以便將該孔隙率低的層用作光電轉(zhuǎn)換器的光電轉(zhuǎn)換層。
21.一種形成薄膜的工藝，制備在非多孔硅層上具有多孔硅層并在多孔硅層上具有一個(gè)孔隙率比該多孔硅層低的硅層的襯底，通過該多孔硅層將該非多孔硅層與該孔隙率低的硅層分離開，該工藝包括將一條線與該襯底的側(cè)表面接觸以實(shí)現(xiàn)該分離。
22.如權(quán)利要求21所述的工藝，其特征在于使該線纏繞在該襯底的側(cè)表面上至少一圈。
23.如權(quán)利要求22所述的工藝，其特征在于該線是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線以從該線產(chǎn)生熱量。
24.如權(quán)利要求22所述的工藝，其特征在于該線是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線以使該線熱膨脹。
25.如權(quán)利要求22所述的工藝，其特征在于該線是導(dǎo)電性的，可使電流流入該線，同時(shí)將磁場加到該線的外部，由此在該線上施加洛侖茲力。
26.如權(quán)利要求25所述的工藝，其特征在于該磁場是靜磁場，可使交流電流流入該線，以使該線振動。
27.如權(quán)利要求25所述的工藝，其特征在于該磁場是靜磁場，可使直流電流流入該線，以便在剝離該孔隙率低的層的方向上從該線在該襯底上施加一個(gè)力。
28.如權(quán)利要求22所述的工藝，其特征在于拉緊該線以分離該襯底。
29.如權(quán)利要求21所述的工藝，其特征在于該線是雙金屬，加熱該線，使其熱變形以進(jìn)行該分離。
30.如權(quán)利要求21所述的工藝，其特征在于該線是形狀記憶合金，可通過利用該線的形狀記憶使該線變形，來進(jìn)行該分離。
31.如權(quán)利要求21所述的工藝，其特征在于通過硅片的陽極化處理在非多孔硅層上形成多孔硅層。
32.如權(quán)利要求21所述的工藝，其特征在于使不與多孔硅層接觸的非多孔硅層的后表面與真空吸盤緊密接觸，從該真空吸盤將一個(gè)小的拉力傳給該襯底。
33.如權(quán)利要求31所述的工藝，其特征在于該孔隙率低的硅層是通過在該多孔硅層上的外延生長形成的外延硅層。
34.如權(quán)利要求33所述的工藝，其特征在于在將外延硅層和至少在其一個(gè)表面上具有絕緣層的支撐襯底互相粘接在一起之后，通過該多孔硅層來進(jìn)行分離，除去留在外延硅層上的多孔硅層，從而分別用該外延硅層和絕緣層作為SOI襯底的半導(dǎo)體層和下面的絕緣層。
35.如權(quán)利要求34所述的工藝，其特征在于該至少在其一個(gè)表面上具有絕緣層的支撐襯底是通過對硅片的表面進(jìn)行氧化得到的襯底。
36.如權(quán)利要求31所述的工藝，其特征在于在外延硅層的表面上形成絕緣層和將該絕緣層粘接到支撐襯底上之后，可通過多孔硅層來進(jìn)行分離，除去留在外延硅層上的多孔硅層，以便分別用該外延硅層和絕緣層作為SOI襯底的半導(dǎo)體層和下面的絕緣層。
37.如權(quán)利要求36所述的工藝，其特征在于該支撐襯底是石英襯底。
38.如權(quán)利要求36所述的工藝，其特征在于該支撐襯底是通過對硅片的一個(gè)表面進(jìn)行氧化得到的襯底。
39.如權(quán)利要求31所述的工藝，其特征在于該孔隙率低的硅層可通過在比形成多孔硅層時(shí)的電流密度小的電流密度下進(jìn)行陽極化處理來形成。
40.如權(quán)利要求34或39所述的工藝，其特征在于在將該孔隙率低的硅層和支撐襯底互相粘接在一起之后，通過多孔硅層來進(jìn)行分離，以便將該孔隙率低的硅層用作光電轉(zhuǎn)換器的光電轉(zhuǎn)換層。
全文摘要
制造SOI襯底的工藝,可節(jié)約資源和降低成本。制造光電轉(zhuǎn)換器的工藝,通過多孔硅層分離襯底,不需要襯底和夾具間的強(qiáng)粘接力,能節(jié)約資源和降低成本。在非多孔層上具有多孔層并在多孔層上具有孔隙率低的層的襯底,通過該多孔層將該非多孔層與該孔隙率低的層分離以形成薄膜。將金屬線纏繞在該襯底的側(cè)表面,使電流流入該線以產(chǎn)生熱量并傳給多孔層來進(jìn)行分離。將該被分離的襯底用于制造SOI襯底,將該被分離的非多孔層重新用于制造SOI襯底的工藝中。
文檔編號H01L31/18GK1194452SQ9810589
公開日1998年9月30日 申請日期1998年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月26日
發(fā)明者巖根正晃, 米原隆夫, 近江和明 申請人:佳能株式會社