PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACION DE DISPOSITIVOS DE PELICULA DELGADA DESTINADOS PARA CELULAS SOLARES O APLICACIONES SOI.
Procedimiento para la elaboración de un dispositivo semiconductor,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas posteriores siguientes:
(a) conformación de una capa semiconductora porosa (1, 2) en forma de una película delgada (10) sobre un sustrato original (3),
(b) siguiendo inmediatamente a dicha conformación la etapa de separación de dicha película delgada (10) mediante un procedimiento de despegado de dicho sustrato original (3);
(c) transferencia de dicha película delgada (10) a un soporte artificial (4), siendo dicha película delgada (10) una película delgada de libre colocación, no unida físicamente ni encolada a dicho soporte artificial (4) sino simplemente dispuesta o colocada sobre el mismo;
(d) fabricación de un dispositivo semiconductor (11) en la parte superior de dicha película delgada (10);
(e) transferencia y unión de dicho dispositivo semiconductor formado en dicha película delgada (12; 10, 11) sobre un sustrato extraño (8)
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03447188.
Solicitante: INTERUNIVERSITAIRE MICROELECTRONICA CENTRUM VZW ( IMEC).
Nacionalidad solicitante: Bélgica.
Dirección: KAPELDREEF 75,3001 LEUVEN.
Inventor/es: POORTMANS,JEF, SOLANKI,CHETAN SINGH, BILYALOV,RENAT.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 18 de Julio de 2003.
Fecha Concesión Europea: 7 de Julio de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L21/762D8
- H01L31/18 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
Clasificación PCT:
- H01L21/20 H01L […] › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › Depósito de materiales semiconductores sobre un sustrato, p. ej. crecimiento epitaxial.
- H01L21/762 H01L 21/00 […] › Regiones dieléctricas.
- H01L31/18 H01L 31/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
Clasificación antigua:
- H01L21/762 H01L 21/00 […] › Regiones dieléctricas.
- H01L31/18 H01L 31/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento para la elaboración de dispositivos de película delgada destinados para células solares o aplicaciones SOI.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la microelectrónica y más particularmente al campo de las aplicaciones de dispositivos de película delgada, tales como estructuras de silicio sobre aislante (SOI) o células solares en particular. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento de elaboración de tales dispositivos.
Estado de la técnica
Las pastillas de silicio que se encuentran en los dispositivos de semiconductores existentes presentan generalmente un espesor de varios cientos de micras. Sin embargo, el dominio eléctricamente activo de una pastilla está limitado a su superficie, de hecho, se requiere menos de unas pocas micras de espesor. La parte restante de una pastilla se utiliza como sustrato. Lamentablemente, este exceso de material produce tanto una elevación en el consumo de energía como un descenso en la velocidad de funcionamiento del dispositivo. Las pastillas de SOI incorporan una capa aislante entre su dominio activo muy delgado (menos de unas pocas micras) y su sustrato mucho más grueso. El sustrato se aísla y de este modo ya no puede deteriorar la velocidad ni la eficacia de la capa activa.
La tecnología de silicio sobre aislante (SOI) implica la formación de una capa semiconductora de silicio monocristalina en un material aislante tal como óxido de silicio.
Una aplicación importante de un dispositivo de película delgada es la elaboración de las células solares. Las células solares generalmente comprenden en la parte superior de una pastilla de silicio una superficie activa en forma de un dispositivo de película delgada depositado sobre dicha pastilla de silicio.
Durante la conversión de luz en energía eléctrica, tal como se ha mencionado anteriormente, únicamente las pocas micras superiores de dicha capa superior son realmente activas. La mayor parte de esta pastilla de silicio proporciona únicamente resistencia mecánica al dispositivo. Esta función puede conseguirse mediante cualquier otro sustrato económico compatible con el procedimiento de producción. Los requisitos para un sustrato de este tipo, excepto el del bajo coste, son la estabilidad a alta temperatura (1.100ºC), la adaptación de los coeficientes de dilatación térmica y un bajo contenido de impurezas.
Más generalmente, en la técnica anterior, la preparación de una capa semiconductora porosa sobre un sustrato como una capa protectora fungible para célula solar comprende generalmente varias etapas tales como por lo menos la conformación de una capa semiconductora porosa sobre un sustrato original, la deposición de una capa de silicio epitaxial, la fabricación del dispositivo sobre dicho sustrato y la separación del dispositivo del sustrato original y la transferencia a un sustrato extraño con el fin de reutilizar posiblemente el sustrato original. Esta secuencia se ilustra ampliamente en los documentos USPN 6.258.698 (Iwasaki et al, Canon) USPN 6.211.038 (Nakagawa et al, Canon) y USPN 6.326.280 (Tayanaka, Sony Corporation).
En la técnica anterior, son conocidos diversos procedimientos para separar películas semiconductoras (porosas) delgadas de un sustrato. Todos estos procedimientos utilizan un procedimiento de despegado o separación al final de la cadena de producción. El inconveniente de estos procedimientos es que durante todas las etapas del procedimiento, los parámetros tales como la temperatura, la presión y los productos químicos están condicionados por la resistencia del sustrato original. La separación de la película y su transferencia es la última etapa tecnológica que requiere preservar las características altamente porosas de la capa de Si. El hecho de mantener dichas características porosas en muchas etapas de alta temperatura permite únicamente unos límites estrechos de fabricación por lo que respecta a la temperatura y la porosidad. Además en dicho caso, es difícil de conseguir la transferencia de manera adecuada.
En particular, en el documento EP-A-1 132 952 se describe un procedimiento de despegado en el que se muestra que puede separarse una película de silicio porosa delgada de 5 a 50 µm del sustrato de silicio sobre el que está depositada. En tal caso, el sustrato puede reutilizarse muchas veces para obtener nuevas películas de silicio porosas. Otras técnicas posibles para la separación de película delgada son las técnicas de implantación de iones o de unión de pastillas.
En el documento EP-A-0 993 029, se da a conocer un procedimiento para la producción de una película semiconductora cristalina. Dicha producción se realiza conformando una capa porosa sobre un sustrato semiconductor, despegando la capa porosa, y antes o después del despegado aplicando una etapa de recocido térmico tal que la capa porosa se cristaliza por lo menos parcialmente. Para la etapa de despegado se da a conocer un procedimiento en el que la capa porosa se adhiere a un "Hilfsträger", que puede traducirse como un "subsoporte", o un "sustrato extraño". La capa porosa se une o encola físicamente a dicho sustrato extraño.
En el documento US-A-5.391.257 se describe un procedimiento para transferir una película delgada a un sustrato alternativo. La etapa del procedimiento de transferencia incluye la utilización de tres sustratos con el fin de que sea aplicable a la transferencia de cualquier película delgada.
Objetivos de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento sencillo para la preparación de dispositivos de película delgada para estructuras que son muy eficaces y económicas. Son ejemplos de dichas estructuras las estructuras de silicio sobre aislante (SOI) o las células solares. La utilización de película delgada en estructuras SOI en general y en células solares en particular permite la reducción de la cantidad de material consumido por estructura, lo cual reduce considerablemente los altos costes del sustrato activo, mientras que la calidad de la película proporciona las buenas características de todo el dispositivo.
Otro objetivo de la presente invención consiste en reducir el impacto de las etapas del procedimiento de fabricación del dispositivo sobre el sustrato original, la capa de silicio porosa, la conformación de la capa de silicio porosa, las colas necesarias y el sustrato objetivo.
Otro objetivo de la presente invención consiste en mejorar el control del procedimiento de producción y transferencia de películas delgadas.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para la elaboración de un dispositivo semiconductor, comprendiendo dicho procedimiento las etapas posteriores siguientes:
En particular, el documento EP-A-1 132 952 describe especialmente la producción de películas porosas delgadas.
En la técnica, el elemento "sustrato original" se ha denominado también "sustrato madre", "sustrato de inicio" o "sustrato de origen". El elemento "soporte artificial" también puede denominarse en la técnica "soporte o sustrato intermedio", "sustrato soporte" o "sustrato artificial". El elemento "sustrato extraño" también puede denominarse en la técnica "sustrato objetivo", "sustrato final" o "sustrato fin". El sustrato extraño puede ser cualquier sustrato, por ejemplo, vidrio. En los documentos EP-A-0 767 486 y USPN-6.391.219 se proporcionan más ejemplos de posibles sustratos, en los que el sustrato final se denomina sustrato soporte. Para evitar cualquier confusión, en el presente contexto, la distinción...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para la elaboración de un dispositivo semiconductor, comprendiendo dicho procedimiento las etapas posteriores siguientes:
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (b) la separación de dicha película delgada (10) se realiza mediante un procedimiento de despegado, que produce grietas horizontales en la película delgada (10), con el fin de despegar dicha película delgada (10) de dicho sustrato original (3).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que en las etapas (c) y (d) dicha película delgada es fijada a dicho soporte artificial (4) entre dos soportes o es sujetada mediante pinzas (61).
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las etapas (c) y (d) se realizan dos veces, una vez en un lado de dicha película delgada y una vez en dicho otro lado de dicha película delgada.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de dicha fabricación de un dispositivo (11) comprende por lo menos la deposición de una capa semiconductora activa (7) sobre dicha película delgada (10).
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la deposición de dicha capa semiconductora activa (7) se realiza mediante deposición de vapor químico epitaxial.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo transferido es un dispositivo no acabado que se acaba más después de la unión a dicho sustrato extraño (8).
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento de despegado se consigue sumergiendo el sustrato (3) en una solución de HF en concentración entre 12 y 35% y utilizando densidades de corriente entre 50 y 250 mA/cm2 sin variar ningún otro parámetro.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa semiconductora porosa (1, 2) es una capa doble de material semiconductor cristalino o amorfo que incluye germanio de silicio, materiales III-V tales como GaAs, InGaAs y polímeros semiconductores.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sustrato extraño (8) es vidrio o un material polimérico.
Patentes similares o relacionadas:
Procedimiento de fabricación de un dispositivo semiconductor con una capa de pasivación y dispositivo semiconductor correspondiente, del 15 de Julio de 2020, de Hanwha Q.CELLS GmbH: Procedimiento de fabricación de un dispositivo semiconductor, comprendiendo las siguientes etapas de procedimiento: - puesta a disposición […]
Celda solar con sustrato corrugado flexible y método para la producción de la misma, del 1 de Julio de 2020, de Flexucell ApS: Un transductor fotoeléctrico que comprende: un sustrato constituido por una hoja o banda elástica flexible, incluyendo el sustrato una superficie […]
Procedimiento para fabricar una película delgada a base de CI(G)S fotovoltaica mediante el uso de un fundente con un punto de fusión bajo, del 6 de Mayo de 2020, de KOREA INSTITUTE OF ENERGY RESEARCH: Un procedimiento de fabricación de una película delgada a base de CI(G)S para una celda solar mediante el uso de un fundente que tiene un punto de fusión […]
Dispositivo y método para recocer objetos en una cámara de tratamiento, del 22 de Abril de 2020, de (CNBM) Bengbu Design & Research Institute for Glass Industry Co., Ltd: Dispositivo para recocer por lo menos un objeto, en especial un cuerpo multicapas con dos capas por lo menos, con una cámara de tratamiento con […]
Procedimiento de fabricación de un elemento fotovoltaico, del 22 de Abril de 2020, de COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES: Procedimiento de fabricación de un elemento fotovoltaico, que comprende: a) una etapa de conexión eléctrica en serie de una pluralidad de células fotovoltaicas […]
Método e instalación para enmarcar un panel solar, del 20 de Abril de 2020, de MONDRAGON ASSEMBLY, S.COOP: Método e instalación para enmarcar un panel solar con una pluralidad de lados, donde se une un marco al panel solar. El marco comprende un segmento de marco para cada lado […]
Aplicación de adhesivo conductor en las celdas solares, del 8 de Abril de 2020, de TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAGEN GMBH: Dispositivo de conexión de celdas solares para la fabricación de cadenas de celdas solares cristalinas individuales y conectores eléctricamente […]
Célula solar y método de fabricación de células solares, del 15 de Enero de 2020, de SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD.: Una célula solar que comprende un sustrato de silicio dopado con galio que tiene una unión p-n formada en el mismo, en el que el sustrato de silicio […]