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THIN FILM FORMATION METHOD, SEMICONDUCTOR SUBSTRATE MANUFACTURED BY USING THE SAME AND ELECTRONIC DEVICE

Patent code P150012114
Posted date Jul 1, 2015
Application number P2013-177888
Publication number P2014-179580A
Patent number P6078920
Date of filing Aug 29, 2013
Date of publication of application Sep 25, 2014
Date of registration Jan 27, 2017
Priority data
  • P2013-025445 (Feb 13, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)東 清一郎
  • (In Japanese)酒池 耕平
  • (In Japanese)小林 義崇
  • (In Japanese)中村 将吾
  • (In Japanese)赤澤 宗樹
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人広島大学
Title THIN FILM FORMATION METHOD, SEMICONDUCTOR SUBSTRATE MANUFACTURED BY USING THE SAME AND ELECTRONIC DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a formation method of forming a single crystal semiconductor thin film on a glass substrate or a flexible substrate.
SOLUTION: A thin film formation method comprises: a process of preparing a first substrate 1 on which a thin film 2 is formed on a surface; a process of forming a plurality of openings 4 in the thin film 2; a process of etching the first substrate 1 through the openings 4 to form a hollow part 5 between the first substrate 1 and the thin film 2; a process of interposing a liquid between the thin film 2 and the second substrate 10 to make the thin film 2 stick to the second substrate 10; and a process of heating the first substrate 1 and/or the second substrate 10. In the heating process, by dehydrating the liquid interposed between the thin film 2 and the second substrate 10, the thin film 2 is detached from the first substrate 1 and transferred to the second substrate 10.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

薄膜トランジスタや太陽電池は、石英基板、ガラス基板、及びフレキシブル基板上に形成されたシリコン薄膜の結晶性によって、その性能が左右される。そのため、従来から、石英基板、ガラス基板、及びフレキシブル基板上に形成されたシリコン薄膜の結晶性を向上させる技術が盛んに研究されている。

石英基板、ガラス基板、及びフレキシブル基板上に多結晶シリコン膜を形成する代表的な方法として、レーザアニール法が知られている(特許文献1)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、薄膜形成方法、及びそれを用いて作製した半導体基板ならびに電子デバイスに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
表面に薄膜が形成された第1の基板を用意する工程と、
前記薄膜に複数の開口部を形成する工程と、
前記開口部を通じて前記第1の基板をエッチングして、前記第1の基板と前記薄膜との間に中空部を形成する工程と、
前記薄膜と第2の基板との間に液体を介在させて、前記薄膜を前記第2の基板に密着させる工程と、
前記第1の基板及び/又は前記第2の基板を加熱する工程と
を含み、
前記加熱工程において、前記薄膜と第2の基板との間に介在する液体が乾燥することによって、前記薄膜は、該薄膜と第2の基板との間に介在する液体による毛管接着力を利用して、前記第1の基板から引き離されて、前記第2の基板に転写される、薄膜形成方法。

【請求項2】
 
前記薄膜は、犠牲層を挟んで前記第1の基板上に形成されており、
前記中空部を形成する工程は、前記第1の基板の代わりに、前記犠牲層をエッチングすることにより行われ、
前記加熱工程において、前記薄膜は、前記犠牲層から引き離されて、前記第2の基板に転写される、請求項1に記載の薄膜形成方法。

【請求項3】
 
前記第1の基板は、SOI基板からなり、
前記薄膜は、単結晶半導体薄膜からなる、請求項2に記載の薄膜形成方法。

【請求項4】
 
前記加熱工程において、前記第1の基板及び/又は前記第2の基板は、該基板の端部から液体が一定方向に沿って蒸発するように加熱される、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項5】
 
前記加熱工程は、前記液体の沸点より低い温度で行われる、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項6】
 
前記液体は、水、エタノール、アセトン、又はポリシラザンからなる、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項7】
 
前記第2の基板は、表面に親水性を持たせる表面処理がなされている、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項8】
 
前記加熱工程の後、前記薄膜が転写された前記第2の基板を熱処理する工程をさらに含む、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項9】
 
前記第2の基板は、フレキシブル基板であって、
前記熱処理工程は、前記フレキシブル基板のガラス転移温度以上で行われる、請求項8に記載の薄膜形成方法。

【請求項10】
 
前記薄膜は、シリコン膜であって、
前記中空部を形成する工程の後、前記薄膜を前記第2の基板に密着させる工程の前に、前記薄膜の表面に熱酸化膜を形成する工程をさらに含む、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項11】
 
前記開口部を形成する工程において、前記複数の開口部は、アレイ状又は千鳥状に形成されている、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項12】
 
前記第2の基板は、フレキシブル基板、石英基板、またはガラス基板からなる、請求項1または2に記載の薄膜形成方法。

【請求項13】
 
表面に絶縁層を挟んで半導体薄膜が形成された第1の基板を用意する工程と、
前記半導体薄膜を、チャネル領域、及びソース・ドレイン領域となる領域にパターニングする工程と、
前記ソース・ドレイン領域となる半導体薄膜に複数の開口部を形成する工程と、
前記開口部を通じて前記絶縁層をエッチングして、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工程と、
前記半導体薄膜と第2の基板との間に液体を介在させて、前記半導体薄膜を前記第2の基板に密着させる工程と、
前記第1の基板及び/又は前記第2の基板を加熱する工程と
を含み、
前記加熱工程において、前記半導体薄膜と第2の基板との間に介在する液体が乾燥することによって、前記半導体薄膜のパターンが、該半導体薄膜と第2の基板との間に介在する液体による毛管接着力を利用して、前記絶縁層から引き離されて、前記第2の基板に転写される、薄膜トランジスタの製造方法。

【請求項14】
 
前記パターニング工程の後、前記ソース・ドレイン領域となる領域に不純物を注入した後、熱処理を行って、ソース・ドレイン領域を形成する工程をさらに含み、
前記加熱工程の後、前記第2の基板に転写された前記半導体薄膜のチャネル領域上にゲート絶縁膜を形成する工程をさらに含む、請求項13に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

【請求項15】
 
前記半導体薄膜は、シリコン膜であって、
前記中空部を形成する工程の後、前記半導体薄膜を前記第2の基板に密着させる工程の前に、前記半導体薄膜の表面に熱酸化膜を形成する工程をさらに含む、請求項13に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

【請求項16】
 
前記熱酸化膜は、ゲート絶縁膜として使用される、請求項15に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

【請求項17】
 
前記第2の基板は、フレキシブル基板、石英基板、またはガラス基板からなる、請求項13に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

【請求項18】
 
前記半導体薄膜のパターニング工程において、前記チャネル領域、及びソース・ドレイン領域となる領域が、マトリクス状にパターニングされる、請求項13に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

【請求項19】
 
表面に透明電極が形成された第2の基板を用意する工程と、
請求項1~3の何れかに記載の製造方法により、前記第1の基板から前記第2の基板に、第1導電型の半導体薄膜及び第2導電型の半導体薄膜を、順次転写する工程と
を含み、
前記転写工程において、前記透明電極上に、半導体薄膜からなるPN接合が形成させる、太陽電池の製造方法。

【請求項20】
 
前記転写工程において、前記第1導電型の半導体薄膜に形成されて第1の開口部と、前記第2導電型の半導体薄膜に形成されて第2の開口部とは、互いに位置をずらして転写される、請求項19に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項21】
 
前記転写工程の後、前記第2の基板を熱処置する工程をさらに含む、請求項19に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項22】
 
前記第2の基板は、フレキシブル基板、石英基板、またはガラス基板からなる、請求項19に記載の太陽電池の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013177888thum.jpg
State of application right Registered


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