JPH03224266A - 薄膜素子形成方法及び薄膜素子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子の形成方法と半導体素子構造に関
し、特に薄膜素子構造形成方法とその構造に関する。

〔従来の技術〕

従来からシリコン素子は単結晶のシリコン基板上に形成
されてきたが、実際に能動層として働くのはたかだか表
面の数μｍのみであり、その下の数百μｍのシリコン単
結晶ウェハは単に素子層を支持しているだけである。こ
の数μｍの能動層のみを取り出して絶縁層を介して他の
基板上に転写す技術が薄膜化積層方式として、例えば、
日経エレクトロニクス、１９８６．１０．６号７６ペー
ジにｒＬＳ■を０．５〜１μｍと薄く研磨し絶縁板に張
り付けるＳＯＩ技術を開発」として発表された論文の中
で述べられているように、シリコン能動層を酸化膜等の
絶縁層の上に乗せた、シリコン　オン　インシュレータ
構造にすることにより寄生容量が減少し、素子の高速化
、耐放射線性や耐圧の上昇等の利点が生じる。又、他の
シリコン　オン　インシュレータ構造の作成方法、例え
ば絶縁物の上に多結晶シリコンを積んだ後にレーザ等に
より一旦溶融させ、これを単結晶化させる方法があるが
、この方法に比べると先の方法は結晶性が良いという利
点かあり、今後発展か期待される。

第３図（ａ）〜（ｅ）は上記の薄膜化積層方式による薄
膜素子構造の作成方法を工程順に示したシリコン素子基
板の断面図である。まず、シリコン基板７上に第３図（
ａ）に示すように通常の素子形成技術を用いて能動層８
を形成する。次に第３図（ｂ）に示すように、能動層８
の上面に第一接着剤層９を用いてシリコン基板７とほぼ
同寸法のシリコン単結晶の第一支持基板１０を接着する
。この後シリコン基板７の裏面を第３図（Ｃ）に示すよ
うに、粗加工と機械化学的研磨により能動層８のみを残
して除去する。次に第３図（ｄ）に示すように第一支持
基板１０とほぼ同寸法の第二支持基板１２を第二接着剤
層１１をを用いて接着する。

最後に第３図（ｅ）に示すように第一支持基板１０を粗
加工と機械化学的研磨、若しくは化学的加工によって除
去した後、能動層８上に残った第一接着剤層９をプラズ
マ灰化等の手段で除去して薄膜素子構造が完成する。

ここでは１層の構造を作成する場合について述べたが、
同様の工程を繰り返せば能動層が積層された３次元素子
の実現も可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この方法で薄膜化を行う場合、第３図（ｂ）や
第３図（ｄ）に示す接着時に互いに接着する基板の寸法
がほぼ同じであるため、接着剤を用いて接着を行うとき
にずれが生じると薄膜化したときに支持基板が無い部分
が生じ、能動層が破損したり、端部分から第一接着剤層
９の中に硬化する前に気泡が導入されて薄膜化した場合
の剥離の原因となる可能性があった。又、第３図（Ｃ）
に示すようにシリコン基板７の除去を行い能動層８を薄
膜化するとき、加工の高速化を狙った粗加工として研削
や大きな砥粒を用いた研磨等の歪やクラック等を導入し
易い工程を用いる。このとき、加工の開始点が支持基板
の端部分と一致するため、第一支持基板１０の端部分に
傷や歪を導入して第一支持基板１０の割れの原因となる
場合があった。更に、第３図ｆｅ）に示すシリコン　オ
ン　インシュレータ構造にしたとき、第二接着剤層１１
で接着され、薄膜化された能動層８の端部分は、第二支
持基板１２の端とほぼ同位置であるため、ピンセット等
で取り扱うときに薄膜となった能動層の端部分を傷付け
たり、作業上の不注意等により能動層８の端部分が破損
し易くなるという問題点が生じていた。

上述したように、従来から用いられている選択ボリシン
グを用いた薄膜素子構造の作成では、工程中、接着時の
わずかなずれで薄膜化された能動層が破損したり、支持
基板が破損しなり、あるいは、作業上の不注意で能動層
を破損し易いという欠点があった。

本発明の目的は、従来の上記欠点を解消して、工程中に
破損が生ぜず、作成済の素子が破損し難い薄膜素子作成
方法及び薄膜素子構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係る薄膜素子形成方
法においては、酸化膜で分離され、素子が作成された素
子形成済シリコン基板の表面能動層に前記シリコン基板
より大径の第一支持基板を接着し、前記能動層のみを残
して前記シリコン基板を除去する工程と、前記第一支持
基板に接着支持された能動層を、該能動層より大径の第
二支持基板上に接着し、前記第一支持基板を除去する工
程とを含むものである。

また、本発明に係る薄膜素子構造においては、酸化膜で
分離され、素子が形成された素子形成済シリコン基板の
表面能動層のみを研磨により取出し、別の基板上に接着
することにより製作される薄膜素子構造であって、最終
的に薄膜化した能動層を接着する基板が素子形成済基板
よりも大きいものである。

〔作用〕

本発明は、上述の構成を取ることにより、従来技術の問
題点を解決した。すなわち、支持基板を素子が形成され
た基板よりも大きくして工程中の素子薄膜や支持基板の
破損を防止し、あるいは、最終的に能動層を接着する基
板を素子が形成された基板より大きくして、作業上にお
ける素子薄膜の破損を防止しな。

〔実１＃、例〕 次に本発明の実権例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の薄膜素子形成方法及び、薄膜素子構造
を説明するための工程順に示したシリコン素子基板の断
面図である。まず、シリコン基板１上に第１図（ａ）に
示すように通常の素子形成技術を用いて能動層２を形成
する０次に第１図（１））に示すように、能動層２の上
面に第一接着剤層３を用いてシリコン基板１よりも大き
な寸法のシリコン単結晶の第一支持基板４を接着する。

このとき、第一支持基板４が能動層２よりも大きいなめ
、第一接着剤層３は能動層２の周辺部分まで完全に保持
し、第一接着剤層３に気泡が導入されたり、接着が多少
ずれても能動層２が第一支持基板４の外周部から外にで
ることは無い。

この後、シリコン基板１の裏面を第１図ｆｃ）に示すよ
うに、粗加工と機械化学的研磨により能動層２のみを残
して除去する。次に第１図（ｄ）に示すように能動層２
の寸法よりも大きな寸法の第二支持基板６の上に第二接
着剤層５を用いて接着する。このとき、能動層２と第一
接着剤層３の厚さは合わせてもなかだが数十μｍ程度で
あるため、第二接着剤層５により第１図（ｄ）に示すよ
うに能動層２の周りまで接着される。Ｉ＆後に第１図（
ｅ）に示すように第一支持基板４を粗加工と機械化学的
研磨、若しくは化学的加工によって除去した後、能動層
２上に残った第一接着剤層３をプラズマ灰化等の手段で
除去して薄膜素子構造が完成する。

第２図はこのようにして完成したＷｉ膜素子楕構造斜視
図である。数μｍ厚さの能動層２がより大きな第二支持
基板６の上に載った構造を有しているため、ピンセット
等で基板を移送する際にも薄膜となって強度の弱い能動
層に触れることなく行うことができ、作業中に能動層２
を破損する可能性が従来構造に比べて大幅に小さくなる
。

ここで、能動層２の形成されたシリコン基板として、厚
さ１μｍの熱酸化膜で分離されたトランジスタが形成さ
れた直径１００市の基板を使用し、第−支持基板及び第
二支持基板として直径１２５Ｍのシリコン単結晶基板、
第−接着剤層及び第二接着剤層として２液性エポキシ樹
脂を用いて上記の薄膜素子形成を行った結果、気泡や薄
膜の破損を生じる事無く、薄膜素子構造を形成すること
ができた。更にこのようにしてできた薄膜素子構造は薄
膜周辺部分から破損することもなく取り扱いが容易であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の薄膜素子形成方法を用いる
と、工程中の破拶を防止することができ、又本発明の薄
膜素子構造を用いると、取り扱い上の破損を防止するこ
とができ、シリコン　オンインシュレータ構造の作成に
於いて極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の薄膜素子形成方法及び
薄膜素子構造を説明するための工程順に示したシリコン
素子基板の断面図、第２図は本発明の薄膜素子構造の斜
視図、第３図（ａ）〜（ｅ）は従来の薄膜化積層方式に
よる薄膜素子形成方法及び薄膜素子構造を説明するため
の工程順に示したシリコン素子基板の断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化膜で分離され、素子が作成された素子形成済
   シリコン基板の表面能動層に前記シリコン基板より大径
   の第一支持基板を接着し、前記能動層のみを残して前記
   シリコン基板を除去する工程と、前記第一支持基板に接
   着支持された能動層を、該能動層より大径の第二支持基
   板上に接着し、前記第一支持基板を除去する工程とを含
   むことを特徴とする薄膜素子形成方法。
2. （２）酸化膜で分離され、素子が形成された素子形成済
   シリコン基板の表面能動層のみを研磨により取出し、別
   の基板上に接着することにより製作される薄膜素子構造
   であって、最終的に薄膜化した能動層を接着する基板が
   素子形成済基板よりも大きいことを特徴とする薄膜素子
   構造。