JP2001026500A

JP2001026500A - 薄膜単結晶デバイスの製造法

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Publication number: JP2001026500A
Application number: JP11200531A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Nakagawa; 克己中川; Masaaki Iwane; 正晃岩根; Yukiko Iwasaki; 由希子岩▲崎▼; Takao Yonehara; 隆夫米原; Kiyobumi Sakaguchi; 清文坂口; Noritaka Ukiyo; 典孝浮世
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体デバイスを作り込む為の単結晶層を基板
から薄膜として剥離する際に、単結晶層の品質の低下
や、歩留まりの低下を防ぐ方法を提供する。【解決手段】シリコンウェハ等の基板の表面に、多孔質
層等の剥離層と、この上にエピタキシャル成長したシリ
コン層等の薄膜単結晶をこの順序の配列にて形成する。
薄膜単結晶又はその上に付加的に形成した層の表面に、
シート状部材を貼り付ける。このシート状部材を湾曲さ
せる様に力を加えて薄膜単結晶を基板から剥離する。そ
の際、｛１１１｝面等のこの薄膜単結晶の最も剥離しや
すい面が薄膜の表面に現れてなすすべての直線の方向と
薄膜単結晶が基板から剥離している最前線の方向とが５
度以上の角度をなすように、薄膜単結晶の剥離を進め
る。この薄膜単結晶を利用して、太陽電池や画像表示素
子駆動回路部材等を作り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜単結晶デバイス
の製造法に関する。薄膜単結晶デバイスには太陽陽電池
や液晶表示素子の画像表示素子駆動回路用部材等があ
る。

【０００２】

【従来の技術】各種電気機器を駆動するための独立電源
や、商用電力と系統連系させる電源として太陽電池が普
及しつつある。太陽電池を構成する半導体としては一般
にシリコンやガリウム砒素が用いられる。特に高い光電
変換効率（光エネルギーを電力に変換する効率）を得る
には、これらの半導体の単結晶を用いるのがよい。

【０００３】また最近、液晶画像表示素子等の大面積の
画像表示素子においては、微細化、高速化等の要請か
ら、素子内部に作り込まれる駆動回路の能力向上が求め
られている。その為には、従来用いられてきたアモルフ
ァスや多結晶のシリコンより、単結晶シリコンに駆動回
路を作り込む方が良い。

【０００４】ところがこの様な目的に単結晶半導体を用
いるに当っては幾つかの問題がある。太陽電池にシリコ
ンを用いる場合、入射した太陽光の吸収に必要な膜厚は
３０〜５０μm程度であるのに対し、一般に用いられて
いる単結晶ウェハは厚さが３００〜６００μｍ程度もあ
る。特に最近の様に太陽電池に使用されるシリコン結晶
が全生産量の１割以上を占める様になると、材料の使用
量の節約が望まれる。また、画像表示デバイスにおいて
はその使用形態からして、駆動回路において素子同士の
間の領域では光が透過しなくてはならないが、一般の単
結晶ウェハではその様な構造を作ることは困難である。
しかも駆動素子そのものに必要な単結晶層の厚さは１μ
ｍ以下で、その下のシリコンは単なる支持基板の役割を
果たしているに過ぎない。

【０００５】この様な問題を解決するには、目的に応じ
た厚さを持った薄膜単結晶を用いればよいが、従来の技
術では厚さ3００μｍ以下の単結晶層を製造するのは困
難であった。すなわち、従来の単結晶基板の製造法は結
晶材料の融液から、インゴット状の単結晶を成長させ、
これを薄くスライス・研磨していたため、厚さを３００
μｍ以下にするのは困難であった。また、特別の目的で
高品質な薄膜単結晶を得るために、厚さ数百μｍの単結
晶基板を裏面からエッチングして、所望の厚さとするこ
とも行われていたが、製造上の困難が多かった。ところ
が最近、特開平７−３０２８８９号公報に記載された方
法を用いて単結晶基板の表面にエピタキシャル成長した
薄膜単結晶を基板から剥離したり、さらには特開平９−
３３１０７７号公報に記載された技術を用いて、単結晶
基板の表面から一定の範囲にある部分を薄膜として剥離
出来るようになった。しかしこれらの方法においても、
基板からの薄膜単結晶の剥離に伴って薄膜単結晶に欠陥
が入って品質が低下したり、甚だしい場合には薄膜単結
晶にヒビが入って生産の歩留まりを著しく低下させるこ
とがあり、効果的な解決法が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】そこで、本発明
は、薄膜単結晶デバイスの製造において、欠陥やヒビな
どが発生すること無く薄膜単結晶を基板から剥離する方
法を提供し、高品質の薄膜単結晶デバイスを歩留まりよ
く製造することを可能にすることを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
問題を解決するために鋭意検討を行い、遂に本発明を完
成させるに至った。

【０００８】すなわち、本発明においては、基板の表面
に剥離層と薄膜単結晶とをこの順序の配列にて形成し、
前記薄膜単結晶の表面または前記薄膜単結晶の表面に付
加的に形成した層の表面に可撓性のあるシート部材を貼
り付け、さらに前記シート部材を湾曲させるように力を
加えて前記シート部材とともに前記薄膜単結晶を前記基
板から剥離し、前記薄膜単結晶を利用して薄膜単結晶デ
バイスを製造する方法であって、前記薄膜単結晶を基板
から剥離するに際し、前記薄膜単結晶の最もへき開しや
すい面が薄膜の表面に現れてなすすべての直線の方向と
剥離の最前線とが一致しないように、前記薄膜単結晶の
剥離を進めることで、欠陥やヒビなどの発生を防止して
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下において、主として剥離層と
して多孔質層を用いた薄膜単結晶シリコン太陽電池の製
造に本発明を適用した場合について説明を行うが、本発
明はその他の薄膜単結晶デバイスの製造方法にも適用可
能である。図３は剥離層として多孔質層を用いて、薄膜
単結晶シリコン太陽電池を製造する工程を示す工程図で
ある。

【００１０】工程a)において、単結晶シリコンウェハを
基板３０１として使用し、この表面をふっ酸溶液中に漬
けてプラスの電位を加えると、表面から数μｍ〜数十μ
ｍの深さに亘って、相互に不規則に連結した多数の微細
孔が形成される。これを多孔質層３０２と呼ぶ。多孔質
層３０２は単結晶性を保っており、この上に、熱ＣＶＤ
法や液相成長法によって、工程b)で第一単結晶層３０３
を、工程c)で第二単結晶層３０４をエピタキシャル成長
させることが出来る。ここでは３０３は弱いｐ型(ｐ
^-型)であり、３０４は強いｎ型(ｎ⁺型)とする。３０３
と３０４はｐｎ接合を形成し、この接合の作用によって
光起電力が生じる。また３０４は、工程c)において３０
３の表面にｎ型のドーパントを含んだ層を形成し、この
層からｎ型のドーパントを熱拡散させ形成してもよい。

【００１１】この後、工程ｄ)において反射防止層３０
５、グリッド電極３０６を形成する。次いで、工程e)に
おいて単結晶層に力を作用させると、孔が形成されたこ
とによって脆くなっている多孔質層３０２の内部で切断
が起こり、第一単結晶層３０３から上の部分が基板３０
１の主要部から剥離する。なお、図３においては、説明
のため基板３０１を、第一単結晶層３０３、第二単結晶
層３０４と同等の厚さに描いてあるが、基板は一般に６
００μｍ程度あり、多孔質層３０２や第一単結晶層３０
３、第二単結晶層３０４よりはるかに厚い。剥離した第
一単結晶層３０３の裏面には多孔質層３０２の一部が残
留する場合もあるが、その除去は必ずしも必要ではな
い。この後、工程f)において光の反射率の高い導電性接
着剤を用いて、第一単結晶層３０３の裏面に裏面電極３
０７を貼り付ける。これで薄膜単結晶シリコン太陽電池
が完成する。この方法で得られる薄膜単結晶シリコンは
良質の単結晶シリコン基板にエピタキシャル成長させて
作られているので極めて高品質である。また工程e)にお
いて、剥離後、基板表面の多孔質層の残留部を研磨・エ
ッチング等の手段によって除去して再生すると、再生さ
れた基板３０８は工程a)で再使用できる。この様にして
高価な基板を繰り返し使用できるので、製造コストを著
しく削減することが出来る。

【００１２】全工程の中で剥離の工程は、薄膜単結晶の
品質や、製造のスループットや歩留まりに大きな影響を
及ぼすので、図２において詳しく説明する。この図にお
いては基板２０１の上に剥離層２０２が形成されてい
る。これは外部から適当な力を加えることによって切断
可能な層で、図３の工程での多孔質層３０２に相当す
る。この上に薄膜単結晶２０３が形成されている。効率
的に薄膜単結晶２０３を剥離するには、図２a)、b)に示
した方法を用いると良い。ここでは薄膜単結晶２０３の
表面に可撓性のあるシート部材（平面状部材）２０４を
貼り付ける。

【００１３】なおここでは、シート部材２０４を薄膜単
結晶２０３に直接貼り付ける様に描いているが、図３に
示した工程の様に、薄膜単結晶２０３の上に反射防止層
や電極などの付加的な層が形成された上にシート部材２
０４を貼り付けても良い。図３の工程のように、デバイ
スが太陽電池であって、表面から光が入射する場合に
は、シート部材２０４やシート部材２０４を貼り付ける
接着剤は透明であるか、または後で剥がせるものでなく
てはならない。また薄膜単結晶２０３の剥離層２０２側
から光を入射することもできる。その場合、シート部材
２０４は不透明で良いが、導電性であることが望まし
く、金属シートなどが好適に使用される。この状態でシ
ート部材２０４の端部を剥離ローラー２０５にくわえさ
せて剥離ローラー２０５に回転力を加えると剥離層２０
２が切断され、薄膜単結晶２０３は基板２０１の端から
次第に剥がれてくる。この方法は薄膜単結晶２０３を効
率的に剥離できるので太陽電池の量産に好適である。

【００１４】ところが、このような方法で薄膜単結晶２
０３を剥離した場合、しばしば薄膜単結晶２０３に微少
な欠陥や、甚だしい場合には図２a)、c)に示される様な
ヒビ２０９が入ることがあった。欠陥やヒビの発生を防
止する為には、剥離層２０２の強度を低下させる、剥離
ローラー２０５の半径を大きくする等の対策が可能であ
るが、前者の対策では薄膜単結晶２０３が剥離の工程に
入る前に剥がれてしまう恐れがあり、後者の対策では十
分な剥離の力が得られない恐れがある。本発明者等はこ
の問題を解決するため、まず各種のシリコンウェハを用
いて剥離した時、薄膜単結晶シリコンにヒビが入った場
合の状況を調べたところ表１の結果を得た。

【００１５】

【表１】 ─────────────────────────── 使用したウェハの面ヒビの入る主な方向 ─────────────────────────── ｛１００｝＜１１０＞｛１１０｝＜１１２＞、＜１１０＞｛１１１｝＜１１０＞ ─────────────────────────── ここで、結晶の方向は＜１００＞の様に表し、これは
[１００]に代表され、結晶構造の対称性により[１００]
と等価となる方向を一般的に示し、面の方位は｛１０
０｝の様に表し、これは（１００）に代表され、結晶構
造の対象性により（１００）と等価となる面方位を表す
ものとする。表１の結果から、薄膜単結晶シリコンにヒ
ビの入る方向は、基板として使用した各々のウェハの最
もへき開しやすいことが知られている面に対応する薄膜
表面内での方向と一致することがわかった。さらに場合
によって同じ基板から剥離を行う場合でも、ヒビが入り
やすい場合と殆ど入らない場合があったため、本発明者
等がさらに詳細に調べたところ、ヒビの入りやすさは剥
離を進める方向に依存していることが分かった。

【００１６】すなわち図２において、剥離の進行してい
る最前線２０７がへき開の起こりやすい方向に一致して
いた場合に著しくヒビが入る傾向が見られる。この場
合、基板２０１は面方位｛１００｝であり、オリエンテ
ーションフラット２０６は＜１１０＞に向いており、剥
離の最前線２０７がへき開の起こりやすい方向＜１１０
＞に平行なためヒビが入りやすかったものと思われる。
この点を改善したのが、図１に示した剥離法で、ここで
は剥離の最前線１０７が意図的に＜１１０＞からずらし
てあり、この場合はヒビが殆ど入らなかった。他の面方
位の基板を用いた場合についても同様な傾向が見られ、
剥離の最前線１０７と最もへき開の起こりやすい基板面
内での方位のなす角度を変えて実験したところ、角度が
５度以上あれば、ヒビの入りかたが明らかに減少し、１
０度以上あれば、殆どヒビが入らなくなった。

【００１７】この結果はさらに一般化することができ
る。すなわちシリコンの様な図４に示すダイヤモンド構
造を持つ結晶の場合、へき開は｛１１１｝面で起こりや
すい。従って、表面がいかなる方位を持つウェハの場合
でも｛１１１｝面がそのウェハの表面に現れる方向がヒ
ビの入りやすい方向であり、剥離の最前線１０７をその
方向からずらす様に剥離を行えばヒビの発生を抑制しう
ることになる。図４乃至図６を用いて、一般的な面方位
のウェハにおいてヒビの入りやすい方向の例を示す。図
４はダイヤモンド構造を持つ結晶の単位格子を示したも
のである。図４において４０７は｛１１１｝面を表し、
ダイヤモンド構造の結晶で最もへき開しやすい面であ
る。また４０５は｛１００｝面を表す。この面で結晶を
カットした場合、｛１１１｝面４０７は４０８で示した
様な<１１０>方向に向いた直線として現れる。但し<１
１０>には等価な複数の物があり、４０８では2種類の直
線を示しているがいずれも<１１０>として表される。

【００１８】図５a)は、｛１００｝でカットしたウェハ
５０１を正面から見た図で、５０３は<１１０>の方向を
示す。本発明者等の知見によると、剥離の最前線の向き
をこの方向から5度以上、望ましくは10度以上傾けると
良い。但し、<１１０>には等価な二つの方向があるの
で、結局望ましい方向は５０４で示したようになる。図
４において４０６は、４０７と等価な｛１１１｝面を表
す。この面で結晶をカットした場合、｛１１１｝面４０
６は４０９で示した様な<１１０>方向に向いた直線とし
て現れる。但し<１１０>には等価な複数の物があり、４
０９では３種類の直線を示しているが、いずれも<１１
０>として表される。

【００１９】図５b)は、｛１１１｝でカットしたウェハ
５０５を正面から見た図で、５０７は<１１０>の方向を
示す。この場合には、望ましい方向は５０８で示したよ
うになる。

【００２０】さらに以上の考え方はダイヤモンド構造以
外の結晶構造を持つ薄膜単結晶を剥離する場合にも適用
可能である。例えばGaAs、InP等のIII−V族半導体、ZnS
e、InS等のII−VI族半導体のようなせん亜鉛鉱型構造を
持つ半導体の場合では[１１０]面が最もへき開しやすい
と言われており、同様の解析によりこの面が基板の表面
に現れた方向から、剥離の最前線の角度をずらせば良
い。

【００２１】図６は、｛１００｝でカットしたせん亜鉛
鉱型構造半導体ウェハ６０１を正面から見た図で、６０
３は<１００>の方向を示す。この場合には、望ましい方
向は６０４で示したようになる。

【００２２】

【実施例】以下の本発明の実施例を説明する。

【００２３】実施例１本実施例は、図３に示した薄膜単結晶シリコン太陽電池
の製造に本発明を適用したものである。面方位｛１１
１｝のｐ⁺シリコンウェハ３０１をふっ酸とイソプロピ
ルアルコールの混合液（４９重量％のふっ酸（残部は
水）と純度９９．９％のイソプロピルアルコールの混合
液；体積比１：０．１）に浸漬し、このウェハ３０
１を正極、白金板を負極として陽極化成を行った。電流
密度１Ａ／cm²で５分通電したところ、表面から約５μ
ｍの深さまでに複雑にからみあった微細な孔が形成さ
れ、多孔質層３０２となった。この多孔質層３０２の表
面に、インジウムを溶媒とし、この中にｐ型シリコンを
溶解して作成したメルトを使用した液相成長装置にて、
厚さ約３０μｍのｐ型薄膜単結晶シリコン層３０３をエ
ピタキシャル成長させた。

【００２４】シリコン層３０３がエピタキシャル成長し
ていることは、電子線回折法により確認した。またこの
薄膜単結晶３０３がｐ型であることは、この状態で本発
明の方法により剥離した薄膜単結晶のホール効果測定に
より確認した。ｐ型薄膜単結晶シリコン層３０３の表面
に、錫を溶媒とし、この中にｎ⁺型シリコンを溶解して
作成したメルトを使用した液相成長装置にて、厚さ約0.
2μｍのｎ⁺型薄膜単結晶シリコン層３０４をエピタキシ
ャル成長させた。この表面にスパッタリング法により、
反射防止層３０５として厚さ約７０ｎｍの窒化シリコン
の層を堆積した。この表面にスルーホールを形成し、グ
リッド電極３０６を印刷により形成した。その上に、図
１に示すようなシート部材１０４として厚さ０．２ｍｍ
のＰＥＴフィルムを、ＥＶＡを接着層（不図示）として
貼り付けた。

【００２５】このシート部材の端を直径100ｍｍの剥離
ローラー１０５にくわえさせて、周辺から巻き上げた。
この時シート部材をくわえる位置、剥離ローラー１０５
の軸の方向に注意し、この軸の向きがウェハのオリエン
テーションフラット（方位は<１１０>）１０６と常に４
５度の角度をなすよう巻き上げた。それと共に薄膜単結
晶シリコンが多孔質層３０２の部分から剥がれ始めた。
その時剥離がおこっている最前線１０７の方向は剥離ロ
ーラー１０５の軸の向きと平行であった。そのまま巻き
上げを続けたところ、薄膜単結晶シリコン全体が基板か
ら剥がれた。

【００２６】この裏面に銅を主成分とする導電性接着剤
を用いてステンレス板の裏面電極３０７を貼り付けた。
この状態でＡＭ1.5に調整されたソーラーシミュレータ
により測定を行ったところ、変換効率１５％が得られ
た。この太陽電池は温度４５℃×湿度８５％の環境に於
いて変換効率は１４.0％になり、十分実用に耐える値で
あった。次に剥離が済んだ後のウェハをふっ硝酸系エッ
チング液に漬けたところ、ウェハの表面に残っていた多
孔質層の残留部分が溶け去り、再生された基板（ウェ
ハ）３０８の表面は鏡面となった。このウェハを用いて
前記の工程を繰り返して得られた太陽電池も変換効率１
４．８％を示し、ウェハが繰り返し使用可能であること
がわかった。

【００２７】一方薄膜単結晶を剥離する際、剥離ローラ
ーの軸がオリエンテーションフラットと平行になるよう
に巻き上げたこと以外は前記と全く同様にして太陽電池
を試作したところ、剥離した薄膜単結晶にヒビが入って
おり、グリッド電極の断線も見られた。この太陽電池の
変換効率は４.５％であり、しかも温度４５℃×湿度８
５％では出力が全く得られなくなった。さらに剥離後の
ウェハに、フレーク状に単結晶層が残り、エッチングで
はきれいな面を出すことができなかった。また、剥離ロ
ーラーの軸の向きとウェハのオリエンテーションフラッ
ト１０６の方向とが常に５度の角度をなす様に巻き上げ
たところ、一見ヒビが入っているようには見えず、また
変換効率も１４.５％あり実用に耐える性能であった
が、温度４５℃×湿度８５％の環境では変換効率が５.
５％と著しく低下した。観察しにくい微少な欠陥が生じ
ているものと思われる。この様な高温高湿化での顕著な
性能低下は、剥離ローラーの軸の方向とオリエンテーシ
ョンフラット１０６の方向とが常に１０度の角度をなす
様に巻き上げると見られなくなった。

【００２８】実施例２本実施例は、薄膜単結晶ガリウム砒素(GaAs)を用いた太
陽電池の製造に本発明を適用したものである。面方位
｛１００｝のｐ型GaAsウェハを用意した。この基板の表
面にガリウムを溶媒とし、この中に砒素と微量のシリコ
ンを溶かしたメルトを使用した液相成長装置で、厚さ
０.１μmのｎ⁺型GaAsをエピタキシャル成長させた。こ
の後このウェハの表面に、水素イオンを加速電圧５００
ｋeＶで５×１０¹⁶／cm²打ち込んだ。その後この表面に
反射防止層として厚さ７０ｎｍの窒化シリコン層を形成
した。その際、基板温度を４５０℃とした。この表面に
スルーホールを形成してからグリッド電極を印刷により
形成した。その上に、図１に示すようなシート部材１０
４として厚さ０．3ｍｍのポリカーボネートフィルム
を、アクリル系接着剤を接着層（不図示）として貼り付
けた。

【００２９】このシート部材の端を直径１００ｍｍの剥
離ローラー１０５にくわえさせて、周辺から巻き上げ
た。この時シート部材をくわえる位置、剥離ローラー１
０５の軸の方向に注意し、この軸の向きがウェハのオリ
エンテーションフラット（方位は<１００>）１０６と常
に４５度の角度をなすよう巻き上げた。それと共に単結
晶GaAsウェハの表面から５μmの部分で剥がれ始めた。
これは、表面から水素イオンを打込んだため、水素イオ
ンが表面から５μmの深さの部分に集中し、窒化シリコ
ンのスパッタリングの際に凝集して結晶構造に応力を加
えて剥離層を形成していたため、そこにさらに外力が加
わった際にこの部分から剥離したものと考えられる。な
お、剥離が起こっている最前線１０７の方向は剥離ロー
ラー１０５の軸の向きと平行であった。

【００３０】そのまま巻き上げを続けたところ、単結晶
GaAsウェハの表面から５μｍの部分とGaAsエピタキシャ
ル成長層とが積層されている薄膜単結晶GaAsが基板から
剥がれた。この裏面に銅を主成分とする導電性接着剤を
用いてステンレス板の裏面電極を貼り付けた。この状態
でＡＭ1.5に調整されたソーラーシミュレータにより測
定を行ったところ、変換効率１８％が得られた。次に剥
離が済んだ後のウェハをふっ硝酸系エッチング液に漬け
たところ、ウェハの表面は鏡面となった。このウェハを
用いて前記の工程を繰り返して得られた太陽電池も変換
効率１７.５％を示し、ウェハが繰り返し使用可能であ
ることがわかった。

【００３１】一方薄膜単結晶を剥離する際、剥離ローラ
ーの軸がオリエンテーションフラットと平行になるよう
に巻き上げたこと以外は前記と全く同様にして太陽電池
を試作したところ、剥離した薄膜単結晶にヒビが入って
おり、グリッド電極の断線も見られた。その上剥離後の
ウェハに、フレーク状に単結晶層が残り、エッチングで
はきれいな面を出すことができなかった。

【００３２】実施例３本実施例は、光透過性の駆動回路
を作り込む為の薄膜単結晶を石英ガラスに張り付けた画
像表示素子用部材の製造に本発明を適用したものであ
る。

【００３３】面方位｛１００｝のｐ⁺シリコンウェハを
ふっ酸とイソプロピルアルコールの混合液（４９重量％
のふっ酸（残部は水）と純度９９．９％のイソプロピル
アルコールの混合液；体積比１：０．１）に浸漬
し、このウェハを正極、白金板を負極として陽極化成を
行った。電流密度１Ａ／cm²で５分通電したところ、表
面から約５μmの深さまでが多孔質層となった。そこで
は複雑にからみあった微細な孔が形成されていた。この
多孔質層の表面に、トリクロルシラン(SiHCl₃)を用い
て、基板温度を１０００℃とし、熱ＣＶＤ法によって厚
さ約０.5μｍのｐ型薄膜単結晶シリコン層をエピタキシ
ャル成長させた。その後この薄膜単結晶の表面を十分洗
浄し、洗浄面に表面を親水性とした可撓性を有する石英
ガラス支持板（シート部材）を張り合わせ加熱したとこ
ろ、石英ガラス支持板は薄膜単結晶の表面に強く吸着し
た。

【００３４】その後、図７に示す方法で、この薄膜単結
晶をシリコンウェハから剥離した。図７においてシリコ
ンウェハは基板７０１として示されている。このウェハ
の裏面は真空吸着や電磁吸着等の方法で強くテーブルに
吸着されている。この状態で左方向から分離用の楔７０
４を挿し込んだ。挿し込むきっかけを作るため、薄膜単
結晶７０２の先端部を除去したり（７０５）、石英ガラ
ス支持板７０３の先端部にテーパー部７０６を形成して
おいてもよい。楔７０４が侵入すると、薄膜単結晶７０
２とウェハ７０１はその界面の多孔質層(不図示)の部分
で剥離しはじめた。この際剥離の最前線７０７は、ウェ
ハの｛１１０｝方向とは４５°をなすようにした。

【００３５】こうして剥離した薄膜単結晶は、その表面
の多孔質層の残留部分をエッチングで除去した後、水素
雰囲気中で１０５０℃でアニールしたところ、表面はほ
ぼ完全な平面になった。この薄膜は殆ど完全な単結晶層
でありながら、厚さが０.５μmしかないため、回路を作
り込んだ後不要部を簡単に除去でき、光透過性にできる
ので、液晶表示素子用駆動回路を作り込むのに好適であ
る。しかもウェハは再生して繰り返し使えるので生産の
コストを下げることもできる。

【００３６】一方剥離の最前線７０７を｛１１０｝方向
に合わせたところ、剥離した薄膜単結晶の表面には｛１
１０｝方向に伸びた筋状の凹凸が見られ、水素アニール
しても良好な表面は得られなかった。

【００３７】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の方法よ
ると、基板から高品質を保ったまま薄膜単結晶を繰り返
し剥離することができ、高性能な太陽電池や液晶表示素
子の駆動回路等を、低コストで歩留まり良く製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】剥離工程の概念を示す図面

【図２】剥離工程の概念を示す図面

【図３】多孔質層を用いて、薄膜単結晶シリコン太陽電
池を製造する工程を示す工程図

【図４】ダイヤモンド構造を持つ結晶の単位格子を示す
図面

【図５】ダイヤモンド構造を持つ結晶をカットしたウェ
ハの正面図ａ）は｛１００｝にカットしたウェハの正面
図であり、ｂ）は｛１１１｝にカットしたウェハの正面
図である。

【図６】せん亜鉛鉱型構造を持つ結晶を｛１００｝でカ
ットしたウェハの正面図

【図７】シリコンウェハから石英ガラス支持板付き薄膜
単結晶を剥離する工程の概念を示す図面

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，７０１基板１０２，２０２剥離層１０３，２０３、７０２薄膜単結晶１０４，２０４シート部材１０５，２０５剥離ローラー１０７，２０７，７０７剥離の最前線２０９ヒビ３０２多孔質層３０３第一単結晶層３０４第二単結晶層３０５反射防止層７０３石英ガラス支持板７０４分離用楔７０５先端除去部７０６テーパー部

フロントページの続き (72)発明者岩▲崎▼ 由希子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者米原隆夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者坂口清文東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者浮世典孝東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BA04 FJ03 5F051 AA02 BA05 BA15 BA17 GA04 GA05 GA06 GA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に剥離層と薄膜単結晶とをこの
順序の配列にて形成し、前記薄膜単結晶の表面または前
記薄膜単結晶の表面に付加的に形成した層の表面に可撓
性のあるシート部材を貼り付け、さらに前記シート部材
を湾曲させるように力を加えて前記シート部材とともに
前記薄膜単結晶を前記基板から剥離し、前記薄膜単結晶
を利用して薄膜単結晶デバイスを製造する方法であっ
て、前記薄膜単結晶を基板から剥離するに際し、前記薄膜単
結晶の最もへき開しやすい面が薄膜の表面に現れてなす
すべての直線の方向と剥離の最前線の方向とが一致しな
いように、前記薄膜単結晶の剥離を進めることを特徴と
する薄膜単結晶デバイスの製造法。
【請求項２】前記剥離の最前線が前記直線と５度以上の
角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の薄膜単結
晶デバイスの製造法。
【請求項３】前記剥離の最前線が前記直線と１０度以上
の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の薄膜単
結晶デバイスの製造法。
【請求項４】前記薄膜単結晶の結晶構造がダイヤモンド
型である請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜単結晶
デバイスの製造法。
【請求項５】前記薄膜単結晶の結晶構造がせん亜鉛鉱型
である請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜単結晶デ
バイスの製造法。
【請求項６】前記基板が単結晶ウェハであり、前記剥離
層が単結晶ウェハの表面に形成された多孔質層であり、
前記薄膜単結晶が多孔質層表面にエピタキシャル成長し
た薄膜である請求項１乃至５のいずれかに記載の薄膜単
結晶デバイスの製造法。
【請求項７】前記薄膜単結晶デバイスが太陽電池である
請求項１乃至６のいずれかに記載の薄膜単結晶デバイス
の製造法。
【請求項８】前記薄膜単結晶デバイスが画像表示素子駆
動回路部材である請求項１乃至６のいずれかに記載の薄
膜単結晶デバイスの製造法。