ディファレンシャルエッチング層の除去を含む電子デバイスの形成方法
電子デバイスを形成する方法は、基材、ディファレンシャルエッチング層、及び半導体層を含むワークピースのある面上に金属層を形成する工程を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層は基材と半導体層の間に位置することができ、半導体層はワークピースのある面に沿って位置することができる。本方法は、基材と半導体層の間からディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、及び基材から半導体層と金属層を分離する工程をさらに含むことができる。選択的な除去は、ウェットエッチング、ドライエッチング、又は電気化学的な技術を用いて実施することができる。特定の実施形態では、金属層のメッキ及びディファレンシャルエッチング層の選択的な除去に同じメッキ浴を使用してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電子デバイスに関し、特には基材から分離された層の上に電子デバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材上に転写された半導体層又は種々の成長プロセスを用いて厚くされた基材がシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）技術等の技術において利用されている。この場合の層の転写は、劈開面のプロセスの取り込み、異質基材への付着、及び表面層の分離を伴う。劈開面の取り込みは、イオン注入プロセス又は多孔質層の形成によって実施される。異質基材への結合は、極めて滑らかな表面上のファン・デル・ワールス力、適切な材料を用いた共晶接合、又は適切な材料、高温及び高圧を用いた熱圧着を伴う。分離は、イオン注入の際に形成される気泡及び亀裂のアニーリングを伴う。デバイスの形成においては、イオン注入及び滑らかな表面の形成などのプロセスはサイクル時間が長くコストが高い。
【発明の概要】
【０００３】
以下の実施形態は、例として示されるものであり、添付の図面には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】基材、ディファレンシャルエッチング層、及び半導体層を含むワークピースの一部の断面を示す。
【図２】導電層を形成した後の図１のワークピースの断面を示す。
【図３】ディファレンシャルエッチング層の一部を除去した後の図２のワークピースの断面を示す。
【図４】ウェットエッチング技術を用いたディファレンシャルエッチング層の選択的除去の際の断面を示す。
【図５】電気化学的技術を用いたディファレンシャルエッチング層の選択的除去の際の断面を示す。
【図６】基材から半導体を分離した後の図４又は５のワークピースの断面を示す。
【図７】実質的に完成した半導体デバイスの断面を示す。
【図８】図１〜図７に関して記載される手順のいずれかを用いて半導体層が反対側から分離された実施形態の断面を示す。
【図９】インゴットの形態の基材、ドープ領域、及び導電層を含むワークピースの一部の断面を示す。
【図１０】半導体層、ドープ領域、導電層の組み合わせを基材から分離した後の図９のワークピースの断面を示す。
【０００５】
当業者であれば、図中の要素は簡単かつ明確にするよう示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解するであろう。例えば、図中の要素の一部の寸法は、本発明の実施形態の理解を助けるために他の要素に比べて誇張されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下の説明は、図面とともに、本明細書において開示される教示の理解を助けるよう提供される。以下の記載は、教示の具体的な実施及び実施形態に焦点を合わせている。この焦点は、教示を説明する上で助けとなるように提供されるものであって、教示の範囲又は利用可能性に関する限定として解されるべきではない。しかしながら、確かに他の教示が本願において利用できる。
【０００７】
以下に説明する実施形態の詳細に入る前に、幾つかの用語が規定又は明確にされる。元素の周期表中の列に対応する族番号は、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第８１版（２０００−２００１）に示される「新表記法」を使用している。
【０００８】
「金属」という用語及びその他の表現は、（１）第１族〜第１２族のいずれか若しくは（２）第１３族〜第１５族の元素、原子番号１３（Ａｌ）、５０（Ｓｎ）及び８３（Ｂｉ）により画定されるラインに沿ってそしてそれよりも下にある元素、又はそれらの任意の組み合わせを含む材料を指すものである。金属にはシリコン又はゲルマニウムは含まれない。しかしながら、金属シリサイドは金属材料であることに留意されたい。
【０００９】
「半導体元素」という用語は、単独の元素を意味するか又は半導体を形成する１つ若しくは複数の元素と組み合わせた元素を意味するものである。第１４族半導体については、半導体元素としてＳｉ、Ｇｅ及びＣが含まれるものの、第１３族又は第１５族の元素は含まれない。第１４族半導体内のこのような第１３族又は第１５族の元素は、第１４族半導体の導電性及び他の電子的特性に影響を及ぼすドーパントである。第１３族〜第１５族（ＩＩＩ−Ｖ）半導体については、半導体元素として第１３族及び第１５族元素が含まれるが、第１４族元素は含まれない。
【００１０】
本明細書で使用される場合には、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語又はそれらの他の表現は、非排他的な包括を意図するものである。例えば、特徴の列挙を含む方法、物品又は装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されるのではなく、明示的に列挙されていないか又はこのような方法、物品又は装置に固有の他の特徴を含むことができる。さらに、明示的に相反する定めのない限り、「又は」とは、排他的な「又は」ではなく包含的な「又は」を意味する。例えば、条件Ａ又はＢが以下のうちのいずれか１つによって満たされる。すなわち、Ａが真（又は存在する）でＢが偽（又は存在しない）である、Ａが偽（又は存在しない）でＢが真（又は存在する）である、及びＡとＢの両方が真（又は存在する）である。
【００１１】
同様に、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書で記載される要素及び構成要素を説明するのに利用される。これは、単に便宜上及び本発明の範囲の一般的意味を示すのに利用されるものである。この記載は、１つ又は少なくとも１つを含むと読み取るべきものであり、相反する意味が明白でない限り、単数は複数も同様に含み、逆もまた同様である。例えば、単一の物品が本明細書に記載されている場合、単一の物品の代りに２つ以上の物品を用いてもよい。同様に、２つ以上の物品が本発明に記載されている場合、その２つ以上の物品の代わりに単一の物品を用いてもよい。
【００１２】
さらに、本明細書及び特許請求の範囲において「正面」、「背面」、「上部」、「底部」、「上」、「下」等の用語がある場合、それらは便宜的に使用されるものであって、必ずしも不変の相対位置を説明するために使用されるものではない。このように使用される用語は、本明細書で記載される本発明の実施形態が、例えば、本明細書で例示又は他の方法で記載されるもの以外の配向において操作できるように適切な状況下で置き換え可能であると解される。
【００１３】
特に断りのない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解するものと同じ意味を有する。材料、方法及び実施例は単なる例示であって、限定を意図するものではない。本明細書に記載されていない範囲では、具体的な材料及び処理行為に関する多くの詳細は、従来のものであって、半導体及び電子技術の範囲内にある教本及び他の情報源の中に見出すことができる。
【００１４】
電子デバイスを形成する方法は、基材、ディファレンシャルエッチング層、及び半導体層を含むワークピースのある面上に金属層を形成する工程を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層は、基材と半導体層の間に位置することができ、半導体層はワークピースのある面に沿って位置することができる。本方法は、基材と半導体層の間からディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分（半分超）を選択に除去する工程、並びに基材から半導体層及び金属層を分離する工程をさらに含むことができる。選択的な除去は、ウェットエッチング、ドライエッチング、又は電気化学的な技術を用いて実施することができる。特定の実施形態では、金属層のメッキ及びディファレンシャルエッチング層の選択的な除去に同じ浴を使用してもよい。別の実施形態では、化学エッチングと電気化学プロセスの組み合わせが、本明細書で後述するように、ディファレンシャルエッチング層を選択的に除去するのに使用可能である。本発明のこの及び他の実施形態は、図面及び特許請求の範囲を参照することでより良く理解されるであろう。
【００１５】
本明細書で記載される実施形態では、半導体層の厚さは、他の技術に比べてより再現性の高いものにすることができる。以下の記載では特定の数値及び構成を含む多くの詳細が提供されるが、本明細書を読んだ後、当業者は、本明細書において記載される実施形態が単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではないと理解するであろう。
【００１６】
図１は、基材１０２、ディファレンシャルエッチング層１０４、及び半導体層１０６を含むワークピース１００を示す。基材１０２は硬質又は軟質であることができ、それでもなおディファレンシャルエッチング層１０４及び半導体層１０６のための適切な機械的支持を提供するのに十分な厚さを有する。
【００１７】
基材１０２は、第１４族元素（シリコン、ゲルマニウム又は炭素）、第１４族元素の任意の組み合わせ（シリコンゲルマニウム、炭素−ドープシリコンなど）、又は第１３族−第１５族の半導体（ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウムインジウムなど）を含む半導体基材であることができる。基材１０２は、実質的に単結晶、非晶質又は多結晶の半導体基材を含むことができる。別の実施形態では、基材１０２は、ガラス、ポリマー、金属若しくはセラミック材料、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。他の実施形態では、材料の種々の組み合わせによって基材１０２を形成することができる。
【００１８】
続いて、ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２及び半導体層１０６に対して選択的に除去される。そうして、ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２及び半導体層１０６のそれぞれとは異なる組成を有する。それゆえ、ディファレンシャルエッチング層１０４のために幅広い種類の材料を使用することができる。例示的な限定的でない材料としては、酸化物、窒化物、酸窒化物、金属元素又は化合物、半導体材料などが挙げられる。特定の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は、実質的に基材１０２、半導体層１０６又はその両方に適合した格子であることができる。
【００１９】
特に、基材１０２及び半導体層１０６は、同じ半導体材料又は異なる半導体材料を含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は、金属酸化物又は異なる半導体元素の酸化物を含むことができる。別の実施形態では、基材１０２及び半導体層１０６はシリコンを含み、ディファレンシャルエッチング層１０４はゲルマニウムを含む。特定の実施形態では、シリコンが基材１０２及び半導体層１０６の主材料であり、ゲルマニウム（実質的に別の第１４族元素を含まない）又はシリコンゲルマニウムがディファレンシャルエッチング層１０４の主材料である。さらに特定の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４の内部で、シリコンゲルマニウム材料中のゲルマニウム含有量は、合計の元素半導体含有量の少なくとも約０．０１原子％であるか、又は合計の半導体元素含有量の少なくとも約１０原子％であり、別のさらに特定の実施形態では、シリコンゲルマニウム材料中のゲルマニウム含有量は、合計の半導体元素含有量の約９９原子％以下であるか、又は合計の半導体元素含有量の約９０原子％以下である。さらに別の実施形態では、１つ又は複数の第１４族元素が基材１０２及び半導体層１０６の主材料であり、スピネル材料がディファレンシャルエッチング層１０４の主材料であり、基材１０２、ディファレンシャルエッチング層１０４及び半導体層１０６は同じ結晶方位を有する（例えば、界面に沿ったそれぞれの表面は（１００）結晶面に沿って配向されている）。
【００２０】
さらに別の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は多孔質材料を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層１０４は、形成されたままの多孔質材料であってもよいし又は多孔質材料に変換されてもよい。例えば、パターニングされたマスキング層（図示せず）を基材１０２上に形成してもよい。パターニングされたマスキング層としては、酸化物、窒化物、酸窒化物又はそれらの組み合わせを挙げることができる。基材１０２の各部分は、パターニングされたマスキング層を貫通する開口部において露出させることができる。ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２の露出部分から選択的に成長又は堆積させることができる。次いで、パターニングされたマスキング層をエッチングすることができる。そうして、基材１０２は実質的に単結晶の半導体材料を含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は同じか又は異なる組成の多孔質半導体材料を含むことができる。さらなる実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２の表面領域を多孔質材料に変換することによって形成することができる。この特定の実施形態では、１つ又は複数の特定の結晶面に沿って基材１０２を優先的にエッチングするエッチング化合物を使用することができる。
【００２１】
さらに別の実施形態では、基材１０２はｎ型又は低濃度ｐ型ドープ半導体材料を含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は高濃度ｐ型ドープ半導体材料を含むことができる。１つ又は複数の特定の結晶面に沿って高濃度ｐ型ドープ半導体材料を優先的にエッチングするのにエッチング化合物を使用することができる。あるいはまた、高濃度ｐ型ドープ半導体材料を陽極酸化するのに電気化学プロセスを使用することができる。このように、異なるプロセスを用いて多孔質層としてディファレンシャルエッチング層１０４を形成することができる。本明細書を読んだ後、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、材料及び濃度の他の組み合わせが使用できることを理解するであろう。
【００２２】
ディファレンシャルエッチング層１０４は、層の除去がエッチング又は別の除去種の拡散速度に制限されないよう十分厚いものであるべきである。厚さに関する理論的な上限は存在しないが、ディファレンシャルエッチング層が厚くなり過ぎると、製造コスト、時間又はその両方が増大する場合がある。ある実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は少なくとも約１ｎｍ又は少なくとも約２０ｎｍの厚さを有することができ、別の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は約２００ｎｍ以下又は約２００ｎｍ以下であることができる。
【００２３】
半導体層１０６は、基材１０２用の半導体基材に関して先に記載されたような単一の半導体材料又は半導体材料の組み合わせを含むことができる。半導体層１０６の厚さは、形成される半導体デバイス（例えば、光電池、発光デバイス、放射線検出器など）及び半導体層１０６内の１つ又は複数の半導体元素により左右され得る。ある実施形態では、半導体層１０６は少なくとも約０．１ミクロンの厚さを有するか又は少なくとも約１ミクロンであり、別のさらに特定の実施形態では、半導体層１０６は約１０ミクロン以下の厚さを有するか又は約１００ミクロン以下である。
【００２４】
図示されていないが、任意選択のドープ領域を半導体層１０６の内部、半導体層１０６の上又はその両方に形成することができる。ドープ領域は半導体層１０６と比べて反対の導電型のドーパントを含むことができ、その結果、ｐｎ接合が形成される。ドープ領域はｎ型又はｐ型ドーパントを含むことができる。ドープ領域は、気相炉ドーピング、スピンオンドーパント、ドープ層（ドープガラス、ドープ半導体層（非晶質、多結晶、実質的に単結晶））の堆積若しくは成長、又は注入により形成することができる。必要な場合又は所望される場合には、アニール又はドーパントドライブを実施することができる。ある実施形態では、ドープ領域のピーク濃度は少なくとも約１０17、１０18又は１０19原子／ｃｍ3である。ある実施形態では、ドープ領域の接合深さは少なくとも約０．０１ミクロン又は少なくとも約０．１ミクロンであり、別の実施形態では、ドープ領域の接合深さは約５ミクロン以下又は約１ミクロン以下である。他の実施形態では、ドープ領域は、先に記載した以外のドーパント濃度又は接合深さを有することができる。ドープ領域のためのドーパント源が半導体層１０６上に形成された層を含む場合、その層は、ドープ領域の形成後に除去されてもよいし又は除去されなくてもよい。例えば、ドープシリコン層を半導体層１０６の上に形成したままにしてもよい。この特定の実施形態では、ドープ領域は主としてドープシリコン層の内部に存在することができる。
【００２５】
図２に示されるように、導電層２０８が半導体層１０６上に形成される。導電層２０８は金属層を含み、１つ又は複数の膜を内部に有することができる。例えば、金属層は、接着膜、バリア膜、シード膜、別の適切な膜又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。接着膜は、耐火性金属（チタン、タンタル、タングステンなど）を含むことができ、バリア膜は金属窒化物（ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮなど）又は金属半導体窒化物（ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮなど）を含むことができる。シード膜は、遷移金属又は遷移金属合金を含むことができ、特定の実施形態では、シード膜はチタン、ニッケル、パラジウム、タングステン、銅、銀又は金を含むことができる。他の実施形態では、接着膜、バリア膜、シード膜又はそれらの任意の組み合わせの内部に他の材料を使用することができる。金属含有膜は、物理気相成長（ＰＶＤ、例えば蒸発又はスパッタリング）、化学気相成長（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気化学、スピンオン技術、金属ペースト堆積、別の適切な方法又はそれらの任意の組み合わせによって形成することができる。別の実施形態では、金属含有膜は、ワークピース１００上に金属膜を形成させ、当該金属膜を反応させて金属シリサイドを形成することにより半導体層１０６に結合させることができる。金属含有膜は少なくとも約１ｎｍ又は少なくとも約１０ｎｍであることができ、別の実施形態では、金属含有膜は約０．１ミクロン以下又は約１０ミクロン以下である。
【００２６】
導電層２０８は、金属含有膜上に形成された導電膜をさらに含むことができる。特定の実施形態では、導電層２０８又は導電膜は、いずれか単独で所定の厚さを有することができ、ディファレンシャルエッチング層１０４を除去した後に半導体層１０６に対して十分な機械的支持を提供するようにされる。したがって、導電層２０８及びその導電膜のそれぞれは半導体層１０６よりも実質的に厚い。導電膜は、金属含有膜と比べて実質的により厚くかつ比較的より高いコンダクタンスを有することができる。特定の実施形態では、導電膜は金属含有膜よりも少なくとも約１１倍、約５０倍又は約５００倍厚い。
【００２７】
導電膜は、金属含有膜に関して先に記載した金属又は金属合金のいずれかを含むことができる。特定の実施形態では、導電膜は、スズ、ニッケル、クロム、銅、銀、金又はそれらの組み合わせを含む。金属含有膜と同様に、導電膜は単一の膜又は複数の膜を含むことができる。特定の実施形態では、導電膜は、金から本質的になることができ、別の実施形態では、導電膜は、主として、以降の結合操作の際の半田付けを改善する助けとなるよう比較的薄いインジウム−スズ合金を有する銅であることができる。導電膜の組成を特定の用途に適合させるよう他の材料の組み合わせを使用することができる。導電膜は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、電気化学、スピンオン技術、金属ペースト堆積（すなわち半導体層１０６の上に金属ペーストを機械的に適用すること）、別の適切な方法又はそれらの任意の組み合わせによって形成することができる。導電膜及び金属含有膜は、同じ組成又は異なる組成を含むことができ、同じ技術又は異なる技術を用いて形成することができる。ある実施形態では、導電膜は少なくとも約１０ミクロン又は少なくとも約３０ミクロンであり、別の実施形態では、導電膜は約２ｍｍ以下又は約１００ｍｍ以下である。さらに別の実施形態では、金属含有層を省いてもよく、導電層２０８は導電膜から本質的になることができる。
【００２８】
図３に示されるように、ディファレンシャルエッチング層１０４は選択的に除去される。ディファレンシャルエッチング層１０４が選択的に除去されると、基材１０２と１０６の間にギャップ３１０が形成される。この選択的な除去は、等方性プロセスとして実施することができる。
【００２９】
図４は、ウェットエッチング技術を用いてディファレンシャルエッチング層１０４を選択的に除去するのに使用できるウェットエッチング装置４００を示す。ワークピースは、水平（図４に示されるとおり）又は垂直（図示せず）に配向することができる。図４に示される実施形態では、装置４００は、矢印４１６により示されるように、エッチング溶液４１２が動的に移動する容器４１０を含む。動的な移動は、攪拌子４１４、パドル、循環ポンプ、超音波又はメガソニック攪拌、他の適切な機械的攪拌、又はそれらの任意の組み合わせを用いて行うことができる。別の実施形態では、静止浴を使用することができる。ディファレンシャルエッチング層１０４が選択的に除去されるため、溶液４１２に関して用いられるエッチャントは、基材１０２、半導体層１０６及び導電層２０８に比べて有意に速くディファレンシャルエッチング層１０４をエッチングする。エッチャントとしては、過酸化水素、フッ化水素酸、水、硫酸、別の適切なエッチャント又はそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。別の実施形態では、ドライエッチングプロセスを使用することができる。ドライエッチングは、プラズマとともに又はプラズマなしで実施することができる。プラズマが使用される場合には、反応性イオンエッチング技術が使用される場合に比べてエッチングプロセスをより等方性にするのに助けとなるよう下流側エッチングシステムを使用することができる。
【００３０】
ウェット及びドライエッチング技術は、一度に又はバッチ処理システムとして単一のワークピースに実施することができる。特定の実施形態では、装置４００は、同時に複数のワークピースを処理するよう構成することができる。例えば、装置４００は、２５個、５０個又は別の数のワークピースのカセット（図示せず）を収容することができる。同様に、一度に１個以上のワークピースを処理するようドライエッチング装置を構成してもよい。ドライエッチング装置に関しては、石英ボードを使用してもよい。ドライエッチングでは、１００個そして潜在的にはそれ以上のワークピースを同一のバッチにおいて処理することができる。このように、複数のワークピースを少なくともある期間に実質的に同時に処理することができる。それゆえ、ワークピース１個あたりベースでの合計の処理時間を実質的に低減することができる。
【００３１】
図５は、ディファレンシャルエッチング層１０４を選択的に除去するのに使用できる電気化学装置５００の図を含む。特定の実施形態では、電気化学装置は、ワークピース１００上に材料をメッキするか、ワークピース１００から材料をメッキ除去するか又はその両方のために使用することができる。装置５１０は、イオン溶液５１２を含む容器５１０を含むことができる。電極５０４及び５０８が装置内に浸漬している。ある実施形態では、電極５０４及び５０８のいずれか一方又は両方をイオン溶液５１２中に部分的又は完全に浸漬させてもよい。電極５０４は元素金属又は金属合金を含むことができる。特定の実施形態では、電極５０４は、鉄、ニッケル、クロム、スズ、銅、銀、金、別の適切な導電性材料又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。電極５０８は、導電層２０８の内部に導電膜として堆積される材料のための供給源であることができ、それゆえ、電極５０８は、導電層２０８の内部の膜、特には導電膜に関して先に記載した材料を含むことができる。
【００３２】
電極５０４及び５０８、導電層２０８(例えば、シード膜)及び基材１００のそれぞれは異なる電圧端子に接続することができる。表１は、特定の実施形態に従ってメッキを行ない選択的に除去する場合の端子のための相対的な電圧を示す。電圧は図５内のＶ1、Ｖ2、Ｖ3及びＶ4として表される。比較的より高い電圧及び比較的より低い電圧を示すために表中ではプラスとマイナスが用いられているが、絶対電圧は、両方とも正（例えば＋２Ｖと＋５Ｖ）、両方とも負（例えば−２Ｖと−５Ｖ）、正と負の組み合わせ（例えば−１Ｖと＋１Ｖ）、又は接地（若しくは０Ｖ）と負若しくは正の電圧の組み合わせであることができることに留意されたい。さらに、端子が電気的に浮遊状態にあるか又は端子が高抵抗回路内にあることを示すのに「浮遊（ｆｌｏａｔ）」が用いられる（すなわち「浮遊」と表示された端子を流れる電流の量は実質的にゼロであるか又はわずかである）。
【００３３】
【表１】
【００３４】
図５に示される構成では、先に記載したように、導電層２０８内の導電膜の形成及びディファレンシャルエッチング層１０４の選択的除去は同じ装置５００内で実施することができる。したがって、電極５０８の組成は、導電層２０８の一部としてワークピース上にメッキされた材料を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層１０４から選択的に除去された材料が電極５０４上にメッキされる。導電層２０８のための導電膜を形成する場合に基材１０２及び電極５０４上に電極５０８からの材料がメッキされる可能性を低減するために、基材１０４及び電極５０４のための端子を浮遊させる（すなわちＶ3及びＶ4が浮遊状態にある）。逆に言うと、ディファレンシャルエッチング層１０４を選択的に除去（すなわちメッキ除去）する場合に導電層２０８及び電極５０８上にディファレンシャルエッチング層１０４からの材料がメッキされる可能性を低減するために、導電層２０８及び電極５０８のための端子を浮遊させる（すなわちＶ1及びＶ2が浮遊状態にある）。
【００３５】
別の実施形態では、化学エッチングと電気化学プロセスの組み合わせを使用してもよい。例えば、ディファレンシャルエッチング層１０４を陽極酸化してディファレンシャルエッチング層の少なくとも一部を選択的に除去することができる。例えば、陽極酸化は、ディファレンシャルエッチング層１０４からゲルマニウムを選択的に除去し得る。ディファレンシャルエッチング層１０４がシリコンゲルマニウムを含む場合、シリコンは多孔質層としてとどまってもよい。以降のウェットエッチングによって多孔質シリコンを比較的迅速に除去することができる。あるいはまた、ウェットエッチングプロセスの選択性を改善するのに陽極酸化を使用することができる。例えば、ディファレンシャルエッチング層１０４は高濃度ｐ型ドープ半導体材料を含むことができる。陽極酸化は、ｎ型又は低濃度ドープｐ型半導体材料に対比してｐ型半導体材料を除去することができる。特定の実施形態では、基材１０２及び半導体層１０６はｎ型又は低濃度ドープｐ型シリコンを含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は高濃度ｐ型ドープシリコンゲルマニウムを含むことができる。したがって、ハイブリッド陽極酸化ウェットエッチングプロセスにより、ディファレンシャルエッチング層１０４を基材１０２及び半導体層１０６に対して選択的に除去することが可能である。
【００３６】
図６は、ディファレンシャルエッチング層の実質的に全てが除去された後の断面を示す。図６に示される実施形態では、半導体層１０６と導電層２０８の組み合わせは、基材１０２から分離されている。基材１０２はハンドル基材として再利用できる。半導体層１０６と導電層２０８の組み合わせをさらに処理することができる。半導体層１０６に関して先に記載したのと同様に、半導体層１０６の反対側に沿って形成された又は形成されるドープ領域に加えて又はその代りに、半導体層１０６の露出表面に沿ってドープ領域を形成させることができる。他の実施形態では、別個のドープ領域は使用しなくてもよい。
【００３７】
別の実施形態（図示せず）では、ディファレンシャルエッチング層１０４の全部ではなく大部分が選択的に除去されるように、選択的な除去を実施することができる。基材１０２から半導体層１０６及び導電層２０８の組み合わせを完全に分離するのに機械的な分離操作を使用することができる。特定の実施形態では、分離は、分離が実施される場所又はその近くで基材１０２を劈開又は破砕することによって行うことができる。機械的な分離を補助するために、くさび、ワイヤ又はのこぎりを使用してもよい。別の実施形態では、ワークピース上に機械的に金属ペーストを適用することができ、硬化された基材又はハンドリング基材を金属ペーストに付着させ、これを使用して分離操作を補助することができる。
【００３８】
図７は、介在層７１６及びパターニングされた相互接続層７１８を形成した後の半導体デバイス７００を示す。介在層７１６は、不動態化又は反射防止コーティングとして使用することができる。介在層７１６は、酸化物、窒化物、エピタキシャル層若しくは非エピタキシャル層、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。介在層７１６は、開口（図示せず）を画定するようパターニングすることができ、これらの開口を通して、相互接続層７１８は、半導体層１０６又はその中のドープ領域若しくはそのドープ領域に対して電気接続を有することができる。相互接続層７１８は従来の又は独占所有権のある技術を用いて形成することができる。特定の実施形態では、半導体デバイス７００は、１つ又は複数の光電池、発光ダイオード、又は放射線センサーとして使用することができる。別の実施形態では、半導体デバイス７００をさらに処理し、単体化して発光デバイスを形成することもできる。
【００３９】
電子デバイスは、半導体デバイス７００又はそれと類似した若しくはそれとは異なる複数の半導体デバイスを含むことができる。電子デバイスは、１つ又は複数の半導体デバイスを含み、当該半導体デバイスが光起電デバイスであるソーラーパネルであることができる。別の実施形態では、電子デバイスは、１つ又は複数の半導体デバイスを含み、当該半導体デバイスが発光デバイスであるディスプレイであることができる。さらに別の実施形態では、電子デバイスは、１つ又は複数の半導体デバイスを含み、当該半導体デバイスが放射線センサーである放射線検出器であることができる。電子デバイスは、異なるタイプの半導体デバイスを含むことができる。例えば、電子デバイスは、室内の周辺光レベルに基づいてディスプレイの強度を調整するための制御論理を含むディスプレイを含むことができる。この特定の電子デバイスでは、発光デバイスと放射線センサーの両方を使用することができる。本明細書を読んだ後、当業者であれば、多くの異なる構成を用いて種々の用途を達成できることを理解するであろう。
【００４０】
図８は、半導体層の分離方法が基材１０２の両側に沿って行なわれる別の実施形態におけるワークピース８００を示す。先に記載したプロセスのいずれも本方法に使用することができる。図８に示す実施形態は、特定の限定的でない実施形態を含む。本明細書を読んだ後、当業者であれば、本明細書に記載された概念から逸脱することなく他の実施形態を使用できることを理解するであろう。
【００４１】
図８に示される実施形態では、ディファレンシャルエッチング層（図示せず）及び半導体層１０６及び８０６は、基材１０２の両側に沿って形成される。ディファレンシャルエッチング層及び半導体層１０６及び８０６は、図１のディファレンシャルエッチング層１０４及び半導体層１０６に関して先に記載した技術のいずれかを用いて形成することができる。ディファレンシャルエッチング層は同じ組成又は異なる組成を有することができ、同じ形成技術又は異なる形成技術を用いて形成することができ、実質的に同時に又は異なる時点で形成することができる。半導体層１０６及び８０６は同じ組成又は異なる組成を有することができ、ドープ領域を有していてもよいし又は有していなくてもよく、同じ形成技術又は異なる形成技術を用いて形成することができ、実質的に同時に又は異なる時点で形成することができる。
【００４２】
導電層２０８及び８０８は、ワークピースの露出した両側に沿って形成される。金属層２０８及び８０８は、図３中の導電層２０８に関して先に記載した技術のいずれかを用いて形成することができる。導電層２０８及び８０８は、同じ膜及び組成又は異なる膜又は異なる組成を有することができ、同じ厚さ又は異なる厚さを有することができ、１つの同じ若しくは異なる形成技術又は複数の異なる形成技術を用いて形成することができ、実質的に同時に又は異なる時点で形成することができる。
【００４３】
必要な場合又は所望される場合、半導体層１０６、８０６又は両方の層を基材１０２から分離することを助けるのに、先に記載した機械的な操作のいずれかを用いることができる。以降の処理、例えば、半導体層１０６及び８０６に隣接するパターニングされた相互接続層の形成は、半導体デバイス８１０及び８２０を形成する際に実施することができる。
【００４４】
デュアルプロセッシングの実施形態、例えば、図８において先に記載及び示した実施形態により、１つ又は複数の処理操作を同時に実施することが可能であり、したがって設備の処理能力を増大させることが可能である。基材１０２の両側に沿って同じタイプ又は異なるタイプの半導体デバイスを形成してもよい。
【００４５】
先に記載した実施形態では、ウェハの形態の基材を使用することができる。別の実施形態では、基材はインゴットの形態であってもよい。図９に示される特定の実施形態では、基材９０２は実質的に円筒形であることができる。このような基材は、チョクラルスキー成長技術を用いて成長させたブール（ｂｏｕｌｅ）から製造し、所望の形状に機械加工することができる。インゴットは、約５０ｍｍ〜約３００ｍｍ又はそれよりも大きい直径を有することができる。インゴットの長さは、直径よりも大きいものであり得、約１５０ｍｍ〜約５ｍであることができる。基材９０２は、基材１０２に関して先に記載した材料のいずれかを含むことができる。ワークピース９００は、ドープ領域９０４、金属含有膜９０６及び導電膜９０８をさらに含み、それぞれ先に記載したドープ領域２０４、金属含有膜２０６及び導電膜３０８に関して先に記載したいずれかの材料を含むことができ、いずれかの厚さを有することができ、そしていずれかの技術を用いて形成することができる。分離促進種（図示せず）を、イオン注入操作の際、導電膜３０８の形成の際又はそれらの両方においてワークピース中に導入することができる。本明細書を読んだ後、当業者であれば、ワークピース９００の領域又は膜のうち１つ又は複数が必要条件ではなく、使用されなくてもよいこと、そして図示していないが先に説明した他の領域又は膜を使用できることを理解するであろう。
【００４６】
導電膜９０８は、分離をより容易に開始できる弱化した場所を提供するために切り込み線を入れるか、せん孔するか又は切断することができる。次いで、ワークピース９００は、先に記載したアニーリング条件を用いてアニールされる。アニール後の加熱又は冷却の際、基材９０２の内部で応力が徐々に高まり、図１０に示されるように、導電膜９０８、金属含有膜９０６、ドープ領域９０４、及び基材９０２の分離した部分である半導体層１０１０の組み合わせを基材９０２の残りの部分から分離するのを助けることができる。得られたワークピース１０００をさらに処理して半導体デバイスを形成することができる。この特定の実施形態では、半導体デバイスは、円形ディスクではなく、長方形のシートの形態であることができる。さらに別の実施形態では、基材は、実質的に長方形であり、エッジ規定成長（ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ ｇｒｏｗｔｈ）技術を用いて形成することができる。
【００４７】
ここまでで、別個の基材を必要とせずに裏面に金属支持体を備えた半導体デバイスを形成するための方法が提供されたと解されるべきである。半導体デバイスは、ディファレンシャルエッチング層が選択的に除去されるプロセスによって基材から分離される。
【００４８】
本明細書で記載される実施形態により、半導体デバイスを形成しそしてより容易に基材から分離することができる。分離のために機械的な操作を実施する必要をなくすことができる。さらに、ディファレンシャルエッチング層を使用することで、半導体デバイスから半導体デバイスまでの半導体層の厚さの制御及び再現性を改善することができる。ディファレンシャルエッチング層は、ウェットエッチング、ドライエッチング及び電気化学を含む種々の異なる技術によって除去することができる。さらに、本明細書で記載される実施形態を用いた場合には、機械的な引裂操作に比べてより滑らかな半導体層の表面を得ることができる。したがって、本明細書を読んだ後、当業者であれば、本明細書に記載の方法を用いて、機械的な引裂操作の際のように別個の基材又はハンドルを使用する必要なく、支持体としての金属層を備えた半導体デバイスを形成できることを理解するであろう。
【００４９】
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。これらの態様及び実施形態の一部が以下で説明される。本明細書を読んだ後、当業者であれば、これらの態様及び実施形態が単に例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものでないことを理解するであろう。
【００５０】
第１の態様では、方法は、ワークピース上に電気化学プロセスにより金属層を形成する工程を含むことができる。ワークピースは、半導体基材、実質的に半導体基材に適合した格子であるディファレンシャルエッチング層、及び実質的にディファレンシャルエッチング層に適合した格子である半導体層を含むことができる。この方法はまた、ディファレンシャルエッチング層を除去して分離した半導体層を形成する工程を含むことができる。
【００５１】
第１の態様のある実施形態では、ディファレンシャルエッチング層を除去する工程は、ウェットエッチングプロセスによってディファレンシャルエッチング層を除去する工程を含む。別の実施形態では、金属層は、物理気相成長、原子層堆積、化学気相成長又はそれらの任意の組み合わせによって形成される。さらに別の実施形態では、金属層は、チタン、タングステン、パラジウム、銅、スズ、ニッケル又はそれらの任意の組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、金属層を形成する工程は、半導体基材上に金属ペーストを機械的に適用する工程をさらに含む。
【００５２】
第１の態様のさらなる実施形態では、半導体基材は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム又はそれらの任意の組み合わせを含む。なおさらなる実施形態では、ディファレンシャルエッチング層は、ゲルマニウム又は多孔質半導体材料を含む。なおさらなる実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて光電池を形成する工程をさらに含む。別の実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて発光デバイスを形成する工程をさらに含む。
【００５３】
第２の態様では、方法は、半導体基材上にディファレンシャルエッチング層を形成する工程、ディファレンシャルエッチング層上に半導体層を形成する工程、及びワークピース上に電気化学プロセスにより金属層を形成する工程を含むことができる。本方法はまた、等方性プロセスによりディファレンシャルエッチング層を除去する工程、及び半導体基材から半導体層と金属層を分離する工程を含むことができる。
【００５４】
第２の態様のある実施形態では、ディファレンシャルエッチング層を除去する工程は、ウェットエッチングプロセスによりディファレンシャルエッチング層を除去する工程を含む。別の実施形態では、金属層は、物理気相成長、原子層堆積、化学気相成長、電気化学プロセス又はそれらの任意の組み合わせによって形成される。さらに別の実施形態では、金属層は、チタン、タングステン、パラジウム、銅、スズ、ニッケル又はそれらの任意の組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、金属層を形成する工程は、半導体基材上に金属ペーストを機械的に適用する工程をさらに含む。
【００５５】
第２の態様のさらなる実施形態では、半導体基材は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム又はそれらの任意の組み合わせを含む。なおさらなる実施形態では、ディファレンシャルエッチング層は、ゲルマニウム又は多孔質半導体材料を含む。なおさらなる実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて光電池を形成する工程をさらに含む。別の実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて発光デバイスを形成する工程をさらに含む。
【００５６】
第３の態様では、電子デバイスを形成する方法は、基材、第１のディファレンシャルエッチング層、及び第１の半導体層を含むワークピースの第１の面上に第１の金属層を形成する工程を含むことができる。第１のディファレンシャルエッチング層は、基材と第１の半導体層の間に位置することができ、第１の半導体層はワークピースの第１の面に沿って位置することができる。本方法はまた、基材と第１の半導体層の間から第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、及び基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離する工程を含むことができる。
【００５７】
第３の態様のある実施形態では、基材は実質的に単結晶の半導体基材である。別の実施形態では、基材は第１の面に隣接する実質的に単結晶の領域を含み、第１のディファレンシャルエッチング層は実質的に表面領域に適合した格子である。特定の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層は、第１の半導体層と比べて異なる半導体元素を含む。さらに別の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層は、基材と比べて異なる半導体元素を含む。さらに別の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層はゲルマニウムを含み、基材は実質的にゲルマニウムを含まない。さらなる実施形態では、第１の半導体層は主としてシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム又はそれらの任意の組み合わせを含む。なおさらなる実施形態では、基材及び第１の半導体層は同じ半導体元素を含む。なおさらなる実施形態では、基材は主としてシリコンを含み、ディファレンシャルエッチング層はゲルマニウムを含み、第１の半導体層は第１３族〜第１５族の半導体材料を含む。さらに別の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層は多孔質半導体材料を含む。
【００５８】
第３の態様の別の実施形態では、本方法は、第１の半導体層の一部をドープ部分に直ぐ隣接する第１の半導体層の残りの部分の導電型とは反対の導電型を有するドーパントでドープする工程をさらに含む。さらに別の実施形態では、本方法は、第１の金属層を形成する前に第１の半導体層の上にドープされた半導体層を堆積する工程をさらに含み、当該ドープされた半導体層は、第１の半導体層の導電型とは反対の導電型を有する。
【００５９】
第３の態様の別の実施形態では、第１の金属層は、チタン、タングステン、パラジウム、銅、スズ、ニッケル、銅、銀、金又はそれらの任意の組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、接着膜、バリア膜又はその両方を第１の半導体層上に形成する工程をさらに含む。さらに別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の半導体層上にシード膜を形成する工程をさらに含む。さらなる実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の半導体層上に導電性の支持膜を形成する工程をさらに含む。なおさらなる実施形態では、第１の金属膜を形成する工程は、電気化学プロセス、物理気相成長、原子層堆積、化学気相成長又はそれらの任意の組み合わせによって実施される。なおさらなる実施形態では、金属層を形成する工程は、半導体上に金属ペーストを機械的に適用する工程をさらに含む。
【００６０】
第３の態様の別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の金属層の厚さが第１の半導体層の厚さよりも厚くなるように実施される。別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の金属層の厚さが第１の半導体層の厚さよりも少なくとも約１１倍厚くなるように実施される。さらに別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の金属層の厚さが単独で第１の半導体層に十分な機械的支持を提供するように実施される。
【００６１】
第３の態様のさらなる実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は等方性エッチングを用いて実施される。特定の実施形態では、選択的に除去する工程はウェットエッチング技術を用いて実施される。より特定の実施形態では、選択的に除去する工程は、容器内部を動的に移動するエッチング溶液を用いて実施される。別の特定の実施形態では、選択的に除去する工程はドライエッチング技術を用いて実施される。なおさらなる実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は電気化学プロセスを用いて実施される。特定の実施形態では、第１の金属層を形成する工程及び第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は同じ浴を用いて実施される。なおさらなる実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程において、第１の半導体層と基材の間に位置する第１のディファレンシャルエッチング層の実質的に全てが除去される。別の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去しそして基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離する工程は、特定の期間に実質的に同時に行われる。
【００６２】
第３の態様のさらに別の実施形態では、基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離する工程は、基材から第１の半導体層と第１の金属層を機械的に分離する工程を含む。特定の実施形態では、基材から第１の半導体層と第１の金属層を機械的に分離する工程は、くさび、ワイヤ、のこぎり又はそれらの任意の組み合わせを用いて実施される。さらに別の実施形態では、本方法は、基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離した後に第１の半導体層に接点を加える工程をさらに含む。さらなる実施形態では、電子デバイスは、第１の半導体層と第１の金属層を含む光電池を含む。なおさらなる実施形態では、電子デバイスは、第１の半導体層と第１の金属層を含む発光デバイスを含む。なおさらなる実施形態では、電子デバイスは、第１の半導体層と第１の金属層を含む放射線検出器を含む。
【００６３】
第１の態様の別の実施形態では、本方法は、第２のディファレンシャルエッチング層及び第２の半導体層をさらに含むワークピースの第２の面上に第２の金属層を形成する工程をさらに含み、第２の面は第１の面の反対側にあり、第２のディファレンシャルエッチング層は基材と第２の半導体層の間に位置し、第２の半導体層はワークピースの第２の面に沿って位置する。本方法は、基材と第２の半導体層の間から第２のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、及び第２の半導体層と第２の金属層を基材から分離する工程をさらに含む。
【００６４】
特定の実施形態では、第１の金属層を形成する工程及び第２の金属層を形成する工程は第１の期間に実質的に同時に実施され、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程及び第２のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は第２の期間に実質的に同時に実施される。別の特定の実施形態では、第１の半導体層と第１の金属層の組み合わせは第１の半導体デバイスタイプのものであり、第２の半導体層と第２の金属層の組み合わせは第１の半導体デバイスタイプのものであり、第１の半導体層の厚さは第２の半導体層の厚さと実質的に同じである。さらに別の特定の実施形態では、第１の半導体層と第１の金属層の組み合わせは第１の半導体デバイスタイプのものであり、第２の半導体層と第２の金属層の組み合わせは第２の半導体デバイスタイプのものであり、第１の半導体層の厚さは第２の半導体層の厚さとは異なる。
【００６５】
一般的な記載又は実施例において上に記載した活動の全てが必要とされるわけではないこと、具体的な活動の一部は必要とされない場合があること、１つ又は複数のさらなる活動を記載されたものに加えて実施できることに留意されたい。さらに、活動が列挙された順序は必ずしもそれらが実施される順序ではない。
【００６６】
利益、他の利点及び課題の解決策を具体的な実施形態に関して上に記載した。しかしながら、利益、利点及び課題の解決策、及び任意の利益、利点又は解決策を生じさせ得るか又はより顕著にし得る任意の１つ又は複数の特徴は、特許請求の範囲のいずれか又は全ての重要な、必須の又は本質的な特徴として解されるべきではない。
【００６７】
本明細書及び本明細書に記載される実施形態の説明は、種々の実施形態の構造の一般的な理解を提供するよう意図されるものである。本明細書及び説明は、本明細書に記載される構造又は方法を使用する装置及びシステムの要素及び特徴の全ての網羅的かつ包括的な記載として役立つようには意図されていない。別の複数の実施形態を単一の実施形態において組み合わせて提供してもよく、逆に、簡潔にするため単一の実施形態に関して記載される種々の特徴を個別に又は任意の小さな組み合わせにおいて提供してもよい。さらに、範囲の形で記載されている値に対する言及は、その範囲内のそれぞれ及び全ての値を包含するものである。他の多くの実施形態は、本明細書を読んだ後においてのみ当業者にとって明らかであり得る。他の実施形態を使用でき、またそれは本開示から導くことができ、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的な置換、論理的な置換又は別の変更を行なうことができる。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的なものとみなされるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電子デバイスに関し、特には基材から分離された層の上に電子デバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材上に転写された半導体層又は種々の成長プロセスを用いて厚くされた基材がシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）技術等の技術において利用されている。この場合の層の転写は、劈開面のプロセスの取り込み、異質基材への付着、及び表面層の分離を伴う。劈開面の取り込みは、イオン注入プロセス又は多孔質層の形成によって実施される。異質基材への結合は、極めて滑らかな表面上のファン・デル・ワールス力、適切な材料を用いた共晶接合、又は適切な材料、高温及び高圧を用いた熱圧着を伴う。分離は、イオン注入の際に形成される気泡及び亀裂のアニーリングを伴う。デバイスの形成においては、イオン注入及び滑らかな表面の形成などのプロセスはサイクル時間が長くコストが高い。
【発明の概要】
【０００３】
以下の実施形態は、例として示されるものであり、添付の図面には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】基材、ディファレンシャルエッチング層、及び半導体層を含むワークピースの一部の断面を示す。
【図２】導電層を形成した後の図１のワークピースの断面を示す。
【図３】ディファレンシャルエッチング層の一部を除去した後の図２のワークピースの断面を示す。
【図４】ウェットエッチング技術を用いたディファレンシャルエッチング層の選択的除去の際の断面を示す。
【図５】電気化学的技術を用いたディファレンシャルエッチング層の選択的除去の際の断面を示す。
【図６】基材から半導体を分離した後の図４又は５のワークピースの断面を示す。
【図７】実質的に完成した半導体デバイスの断面を示す。
【図８】図１〜図７に関して記載される手順のいずれかを用いて半導体層が反対側から分離された実施形態の断面を示す。
【図９】インゴットの形態の基材、ドープ領域、及び導電層を含むワークピースの一部の断面を示す。
【図１０】半導体層、ドープ領域、導電層の組み合わせを基材から分離した後の図９のワークピースの断面を示す。
【０００５】
当業者であれば、図中の要素は簡単かつ明確にするよう示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解するであろう。例えば、図中の要素の一部の寸法は、本発明の実施形態の理解を助けるために他の要素に比べて誇張されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下の説明は、図面とともに、本明細書において開示される教示の理解を助けるよう提供される。以下の記載は、教示の具体的な実施及び実施形態に焦点を合わせている。この焦点は、教示を説明する上で助けとなるように提供されるものであって、教示の範囲又は利用可能性に関する限定として解されるべきではない。しかしながら、確かに他の教示が本願において利用できる。
【０００７】
以下に説明する実施形態の詳細に入る前に、幾つかの用語が規定又は明確にされる。元素の周期表中の列に対応する族番号は、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第８１版（２０００−２００１）に示される「新表記法」を使用している。
【０００８】
「金属」という用語及びその他の表現は、（１）第１族〜第１２族のいずれか若しくは（２）第１３族〜第１５族の元素、原子番号１３（Ａｌ）、５０（Ｓｎ）及び８３（Ｂｉ）により画定されるラインに沿ってそしてそれよりも下にある元素、又はそれらの任意の組み合わせを含む材料を指すものである。金属にはシリコン又はゲルマニウムは含まれない。しかしながら、金属シリサイドは金属材料であることに留意されたい。
【０００９】
「半導体元素」という用語は、単独の元素を意味するか又は半導体を形成する１つ若しくは複数の元素と組み合わせた元素を意味するものである。第１４族半導体については、半導体元素としてＳｉ、Ｇｅ及びＣが含まれるものの、第１３族又は第１５族の元素は含まれない。第１４族半導体内のこのような第１３族又は第１５族の元素は、第１４族半導体の導電性及び他の電子的特性に影響を及ぼすドーパントである。第１３族〜第１５族（ＩＩＩ−Ｖ）半導体については、半導体元素として第１３族及び第１５族元素が含まれるが、第１４族元素は含まれない。
【００１０】
本明細書で使用される場合には、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語又はそれらの他の表現は、非排他的な包括を意図するものである。例えば、特徴の列挙を含む方法、物品又は装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されるのではなく、明示的に列挙されていないか又はこのような方法、物品又は装置に固有の他の特徴を含むことができる。さらに、明示的に相反する定めのない限り、「又は」とは、排他的な「又は」ではなく包含的な「又は」を意味する。例えば、条件Ａ又はＢが以下のうちのいずれか１つによって満たされる。すなわち、Ａが真（又は存在する）でＢが偽（又は存在しない）である、Ａが偽（又は存在しない）でＢが真（又は存在する）である、及びＡとＢの両方が真（又は存在する）である。
【００１１】
同様に、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書で記載される要素及び構成要素を説明するのに利用される。これは、単に便宜上及び本発明の範囲の一般的意味を示すのに利用されるものである。この記載は、１つ又は少なくとも１つを含むと読み取るべきものであり、相反する意味が明白でない限り、単数は複数も同様に含み、逆もまた同様である。例えば、単一の物品が本明細書に記載されている場合、単一の物品の代りに２つ以上の物品を用いてもよい。同様に、２つ以上の物品が本発明に記載されている場合、その２つ以上の物品の代わりに単一の物品を用いてもよい。
【００１２】
さらに、本明細書及び特許請求の範囲において「正面」、「背面」、「上部」、「底部」、「上」、「下」等の用語がある場合、それらは便宜的に使用されるものであって、必ずしも不変の相対位置を説明するために使用されるものではない。このように使用される用語は、本明細書で記載される本発明の実施形態が、例えば、本明細書で例示又は他の方法で記載されるもの以外の配向において操作できるように適切な状況下で置き換え可能であると解される。
【００１３】
特に断りのない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解するものと同じ意味を有する。材料、方法及び実施例は単なる例示であって、限定を意図するものではない。本明細書に記載されていない範囲では、具体的な材料及び処理行為に関する多くの詳細は、従来のものであって、半導体及び電子技術の範囲内にある教本及び他の情報源の中に見出すことができる。
【００１４】
電子デバイスを形成する方法は、基材、ディファレンシャルエッチング層、及び半導体層を含むワークピースのある面上に金属層を形成する工程を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層は、基材と半導体層の間に位置することができ、半導体層はワークピースのある面に沿って位置することができる。本方法は、基材と半導体層の間からディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分（半分超）を選択に除去する工程、並びに基材から半導体層及び金属層を分離する工程をさらに含むことができる。選択的な除去は、ウェットエッチング、ドライエッチング、又は電気化学的な技術を用いて実施することができる。特定の実施形態では、金属層のメッキ及びディファレンシャルエッチング層の選択的な除去に同じ浴を使用してもよい。別の実施形態では、化学エッチングと電気化学プロセスの組み合わせが、本明細書で後述するように、ディファレンシャルエッチング層を選択的に除去するのに使用可能である。本発明のこの及び他の実施形態は、図面及び特許請求の範囲を参照することでより良く理解されるであろう。
【００１５】
本明細書で記載される実施形態では、半導体層の厚さは、他の技術に比べてより再現性の高いものにすることができる。以下の記載では特定の数値及び構成を含む多くの詳細が提供されるが、本明細書を読んだ後、当業者は、本明細書において記載される実施形態が単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではないと理解するであろう。
【００１６】
図１は、基材１０２、ディファレンシャルエッチング層１０４、及び半導体層１０６を含むワークピース１００を示す。基材１０２は硬質又は軟質であることができ、それでもなおディファレンシャルエッチング層１０４及び半導体層１０６のための適切な機械的支持を提供するのに十分な厚さを有する。
【００１７】
基材１０２は、第１４族元素（シリコン、ゲルマニウム又は炭素）、第１４族元素の任意の組み合わせ（シリコンゲルマニウム、炭素−ドープシリコンなど）、又は第１３族−第１５族の半導体（ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウムインジウムなど）を含む半導体基材であることができる。基材１０２は、実質的に単結晶、非晶質又は多結晶の半導体基材を含むことができる。別の実施形態では、基材１０２は、ガラス、ポリマー、金属若しくはセラミック材料、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。他の実施形態では、材料の種々の組み合わせによって基材１０２を形成することができる。
【００１８】
続いて、ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２及び半導体層１０６に対して選択的に除去される。そうして、ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２及び半導体層１０６のそれぞれとは異なる組成を有する。それゆえ、ディファレンシャルエッチング層１０４のために幅広い種類の材料を使用することができる。例示的な限定的でない材料としては、酸化物、窒化物、酸窒化物、金属元素又は化合物、半導体材料などが挙げられる。特定の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は、実質的に基材１０２、半導体層１０６又はその両方に適合した格子であることができる。
【００１９】
特に、基材１０２及び半導体層１０６は、同じ半導体材料又は異なる半導体材料を含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は、金属酸化物又は異なる半導体元素の酸化物を含むことができる。別の実施形態では、基材１０２及び半導体層１０６はシリコンを含み、ディファレンシャルエッチング層１０４はゲルマニウムを含む。特定の実施形態では、シリコンが基材１０２及び半導体層１０６の主材料であり、ゲルマニウム（実質的に別の第１４族元素を含まない）又はシリコンゲルマニウムがディファレンシャルエッチング層１０４の主材料である。さらに特定の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４の内部で、シリコンゲルマニウム材料中のゲルマニウム含有量は、合計の元素半導体含有量の少なくとも約０．０１原子％であるか、又は合計の半導体元素含有量の少なくとも約１０原子％であり、別のさらに特定の実施形態では、シリコンゲルマニウム材料中のゲルマニウム含有量は、合計の半導体元素含有量の約９９原子％以下であるか、又は合計の半導体元素含有量の約９０原子％以下である。さらに別の実施形態では、１つ又は複数の第１４族元素が基材１０２及び半導体層１０６の主材料であり、スピネル材料がディファレンシャルエッチング層１０４の主材料であり、基材１０２、ディファレンシャルエッチング層１０４及び半導体層１０６は同じ結晶方位を有する（例えば、界面に沿ったそれぞれの表面は（１００）結晶面に沿って配向されている）。
【００２０】
さらに別の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は多孔質材料を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層１０４は、形成されたままの多孔質材料であってもよいし又は多孔質材料に変換されてもよい。例えば、パターニングされたマスキング層（図示せず）を基材１０２上に形成してもよい。パターニングされたマスキング層としては、酸化物、窒化物、酸窒化物又はそれらの組み合わせを挙げることができる。基材１０２の各部分は、パターニングされたマスキング層を貫通する開口部において露出させることができる。ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２の露出部分から選択的に成長又は堆積させることができる。次いで、パターニングされたマスキング層をエッチングすることができる。そうして、基材１０２は実質的に単結晶の半導体材料を含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は同じか又は異なる組成の多孔質半導体材料を含むことができる。さらなる実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は、基材１０２の表面領域を多孔質材料に変換することによって形成することができる。この特定の実施形態では、１つ又は複数の特定の結晶面に沿って基材１０２を優先的にエッチングするエッチング化合物を使用することができる。
【００２１】
さらに別の実施形態では、基材１０２はｎ型又は低濃度ｐ型ドープ半導体材料を含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は高濃度ｐ型ドープ半導体材料を含むことができる。１つ又は複数の特定の結晶面に沿って高濃度ｐ型ドープ半導体材料を優先的にエッチングするのにエッチング化合物を使用することができる。あるいはまた、高濃度ｐ型ドープ半導体材料を陽極酸化するのに電気化学プロセスを使用することができる。このように、異なるプロセスを用いて多孔質層としてディファレンシャルエッチング層１０４を形成することができる。本明細書を読んだ後、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、材料及び濃度の他の組み合わせが使用できることを理解するであろう。
【００２２】
ディファレンシャルエッチング層１０４は、層の除去がエッチング又は別の除去種の拡散速度に制限されないよう十分厚いものであるべきである。厚さに関する理論的な上限は存在しないが、ディファレンシャルエッチング層が厚くなり過ぎると、製造コスト、時間又はその両方が増大する場合がある。ある実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は少なくとも約１ｎｍ又は少なくとも約２０ｎｍの厚さを有することができ、別の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層１０４は約２００ｎｍ以下又は約２００ｎｍ以下であることができる。
【００２３】
半導体層１０６は、基材１０２用の半導体基材に関して先に記載されたような単一の半導体材料又は半導体材料の組み合わせを含むことができる。半導体層１０６の厚さは、形成される半導体デバイス（例えば、光電池、発光デバイス、放射線検出器など）及び半導体層１０６内の１つ又は複数の半導体元素により左右され得る。ある実施形態では、半導体層１０６は少なくとも約０．１ミクロンの厚さを有するか又は少なくとも約１ミクロンであり、別のさらに特定の実施形態では、半導体層１０６は約１０ミクロン以下の厚さを有するか又は約１００ミクロン以下である。
【００２４】
図示されていないが、任意選択のドープ領域を半導体層１０６の内部、半導体層１０６の上又はその両方に形成することができる。ドープ領域は半導体層１０６と比べて反対の導電型のドーパントを含むことができ、その結果、ｐｎ接合が形成される。ドープ領域はｎ型又はｐ型ドーパントを含むことができる。ドープ領域は、気相炉ドーピング、スピンオンドーパント、ドープ層（ドープガラス、ドープ半導体層（非晶質、多結晶、実質的に単結晶））の堆積若しくは成長、又は注入により形成することができる。必要な場合又は所望される場合には、アニール又はドーパントドライブを実施することができる。ある実施形態では、ドープ領域のピーク濃度は少なくとも約１０17、１０18又は１０19原子／ｃｍ3である。ある実施形態では、ドープ領域の接合深さは少なくとも約０．０１ミクロン又は少なくとも約０．１ミクロンであり、別の実施形態では、ドープ領域の接合深さは約５ミクロン以下又は約１ミクロン以下である。他の実施形態では、ドープ領域は、先に記載した以外のドーパント濃度又は接合深さを有することができる。ドープ領域のためのドーパント源が半導体層１０６上に形成された層を含む場合、その層は、ドープ領域の形成後に除去されてもよいし又は除去されなくてもよい。例えば、ドープシリコン層を半導体層１０６の上に形成したままにしてもよい。この特定の実施形態では、ドープ領域は主としてドープシリコン層の内部に存在することができる。
【００２５】
図２に示されるように、導電層２０８が半導体層１０６上に形成される。導電層２０８は金属層を含み、１つ又は複数の膜を内部に有することができる。例えば、金属層は、接着膜、バリア膜、シード膜、別の適切な膜又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。接着膜は、耐火性金属（チタン、タンタル、タングステンなど）を含むことができ、バリア膜は金属窒化物（ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮなど）又は金属半導体窒化物（ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮなど）を含むことができる。シード膜は、遷移金属又は遷移金属合金を含むことができ、特定の実施形態では、シード膜はチタン、ニッケル、パラジウム、タングステン、銅、銀又は金を含むことができる。他の実施形態では、接着膜、バリア膜、シード膜又はそれらの任意の組み合わせの内部に他の材料を使用することができる。金属含有膜は、物理気相成長（ＰＶＤ、例えば蒸発又はスパッタリング）、化学気相成長（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気化学、スピンオン技術、金属ペースト堆積、別の適切な方法又はそれらの任意の組み合わせによって形成することができる。別の実施形態では、金属含有膜は、ワークピース１００上に金属膜を形成させ、当該金属膜を反応させて金属シリサイドを形成することにより半導体層１０６に結合させることができる。金属含有膜は少なくとも約１ｎｍ又は少なくとも約１０ｎｍであることができ、別の実施形態では、金属含有膜は約０．１ミクロン以下又は約１０ミクロン以下である。
【００２６】
導電層２０８は、金属含有膜上に形成された導電膜をさらに含むことができる。特定の実施形態では、導電層２０８又は導電膜は、いずれか単独で所定の厚さを有することができ、ディファレンシャルエッチング層１０４を除去した後に半導体層１０６に対して十分な機械的支持を提供するようにされる。したがって、導電層２０８及びその導電膜のそれぞれは半導体層１０６よりも実質的に厚い。導電膜は、金属含有膜と比べて実質的により厚くかつ比較的より高いコンダクタンスを有することができる。特定の実施形態では、導電膜は金属含有膜よりも少なくとも約１１倍、約５０倍又は約５００倍厚い。
【００２７】
導電膜は、金属含有膜に関して先に記載した金属又は金属合金のいずれかを含むことができる。特定の実施形態では、導電膜は、スズ、ニッケル、クロム、銅、銀、金又はそれらの組み合わせを含む。金属含有膜と同様に、導電膜は単一の膜又は複数の膜を含むことができる。特定の実施形態では、導電膜は、金から本質的になることができ、別の実施形態では、導電膜は、主として、以降の結合操作の際の半田付けを改善する助けとなるよう比較的薄いインジウム−スズ合金を有する銅であることができる。導電膜の組成を特定の用途に適合させるよう他の材料の組み合わせを使用することができる。導電膜は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、電気化学、スピンオン技術、金属ペースト堆積（すなわち半導体層１０６の上に金属ペーストを機械的に適用すること）、別の適切な方法又はそれらの任意の組み合わせによって形成することができる。導電膜及び金属含有膜は、同じ組成又は異なる組成を含むことができ、同じ技術又は異なる技術を用いて形成することができる。ある実施形態では、導電膜は少なくとも約１０ミクロン又は少なくとも約３０ミクロンであり、別の実施形態では、導電膜は約２ｍｍ以下又は約１００ｍｍ以下である。さらに別の実施形態では、金属含有層を省いてもよく、導電層２０８は導電膜から本質的になることができる。
【００２８】
図３に示されるように、ディファレンシャルエッチング層１０４は選択的に除去される。ディファレンシャルエッチング層１０４が選択的に除去されると、基材１０２と１０６の間にギャップ３１０が形成される。この選択的な除去は、等方性プロセスとして実施することができる。
【００２９】
図４は、ウェットエッチング技術を用いてディファレンシャルエッチング層１０４を選択的に除去するのに使用できるウェットエッチング装置４００を示す。ワークピースは、水平（図４に示されるとおり）又は垂直（図示せず）に配向することができる。図４に示される実施形態では、装置４００は、矢印４１６により示されるように、エッチング溶液４１２が動的に移動する容器４１０を含む。動的な移動は、攪拌子４１４、パドル、循環ポンプ、超音波又はメガソニック攪拌、他の適切な機械的攪拌、又はそれらの任意の組み合わせを用いて行うことができる。別の実施形態では、静止浴を使用することができる。ディファレンシャルエッチング層１０４が選択的に除去されるため、溶液４１２に関して用いられるエッチャントは、基材１０２、半導体層１０６及び導電層２０８に比べて有意に速くディファレンシャルエッチング層１０４をエッチングする。エッチャントとしては、過酸化水素、フッ化水素酸、水、硫酸、別の適切なエッチャント又はそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。別の実施形態では、ドライエッチングプロセスを使用することができる。ドライエッチングは、プラズマとともに又はプラズマなしで実施することができる。プラズマが使用される場合には、反応性イオンエッチング技術が使用される場合に比べてエッチングプロセスをより等方性にするのに助けとなるよう下流側エッチングシステムを使用することができる。
【００３０】
ウェット及びドライエッチング技術は、一度に又はバッチ処理システムとして単一のワークピースに実施することができる。特定の実施形態では、装置４００は、同時に複数のワークピースを処理するよう構成することができる。例えば、装置４００は、２５個、５０個又は別の数のワークピースのカセット（図示せず）を収容することができる。同様に、一度に１個以上のワークピースを処理するようドライエッチング装置を構成してもよい。ドライエッチング装置に関しては、石英ボードを使用してもよい。ドライエッチングでは、１００個そして潜在的にはそれ以上のワークピースを同一のバッチにおいて処理することができる。このように、複数のワークピースを少なくともある期間に実質的に同時に処理することができる。それゆえ、ワークピース１個あたりベースでの合計の処理時間を実質的に低減することができる。
【００３１】
図５は、ディファレンシャルエッチング層１０４を選択的に除去するのに使用できる電気化学装置５００の図を含む。特定の実施形態では、電気化学装置は、ワークピース１００上に材料をメッキするか、ワークピース１００から材料をメッキ除去するか又はその両方のために使用することができる。装置５１０は、イオン溶液５１２を含む容器５１０を含むことができる。電極５０４及び５０８が装置内に浸漬している。ある実施形態では、電極５０４及び５０８のいずれか一方又は両方をイオン溶液５１２中に部分的又は完全に浸漬させてもよい。電極５０４は元素金属又は金属合金を含むことができる。特定の実施形態では、電極５０４は、鉄、ニッケル、クロム、スズ、銅、銀、金、別の適切な導電性材料又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。電極５０８は、導電層２０８の内部に導電膜として堆積される材料のための供給源であることができ、それゆえ、電極５０８は、導電層２０８の内部の膜、特には導電膜に関して先に記載した材料を含むことができる。
【００３２】
電極５０４及び５０８、導電層２０８(例えば、シード膜)及び基材１００のそれぞれは異なる電圧端子に接続することができる。表１は、特定の実施形態に従ってメッキを行ない選択的に除去する場合の端子のための相対的な電圧を示す。電圧は図５内のＶ1、Ｖ2、Ｖ3及びＶ4として表される。比較的より高い電圧及び比較的より低い電圧を示すために表中ではプラスとマイナスが用いられているが、絶対電圧は、両方とも正（例えば＋２Ｖと＋５Ｖ）、両方とも負（例えば−２Ｖと−５Ｖ）、正と負の組み合わせ（例えば−１Ｖと＋１Ｖ）、又は接地（若しくは０Ｖ）と負若しくは正の電圧の組み合わせであることができることに留意されたい。さらに、端子が電気的に浮遊状態にあるか又は端子が高抵抗回路内にあることを示すのに「浮遊（ｆｌｏａｔ）」が用いられる（すなわち「浮遊」と表示された端子を流れる電流の量は実質的にゼロであるか又はわずかである）。
【００３３】
【表１】
【００３４】
図５に示される構成では、先に記載したように、導電層２０８内の導電膜の形成及びディファレンシャルエッチング層１０４の選択的除去は同じ装置５００内で実施することができる。したがって、電極５０８の組成は、導電層２０８の一部としてワークピース上にメッキされた材料を含むことができる。ディファレンシャルエッチング層１０４から選択的に除去された材料が電極５０４上にメッキされる。導電層２０８のための導電膜を形成する場合に基材１０２及び電極５０４上に電極５０８からの材料がメッキされる可能性を低減するために、基材１０４及び電極５０４のための端子を浮遊させる（すなわちＶ3及びＶ4が浮遊状態にある）。逆に言うと、ディファレンシャルエッチング層１０４を選択的に除去（すなわちメッキ除去）する場合に導電層２０８及び電極５０８上にディファレンシャルエッチング層１０４からの材料がメッキされる可能性を低減するために、導電層２０８及び電極５０８のための端子を浮遊させる（すなわちＶ1及びＶ2が浮遊状態にある）。
【００３５】
別の実施形態では、化学エッチングと電気化学プロセスの組み合わせを使用してもよい。例えば、ディファレンシャルエッチング層１０４を陽極酸化してディファレンシャルエッチング層の少なくとも一部を選択的に除去することができる。例えば、陽極酸化は、ディファレンシャルエッチング層１０４からゲルマニウムを選択的に除去し得る。ディファレンシャルエッチング層１０４がシリコンゲルマニウムを含む場合、シリコンは多孔質層としてとどまってもよい。以降のウェットエッチングによって多孔質シリコンを比較的迅速に除去することができる。あるいはまた、ウェットエッチングプロセスの選択性を改善するのに陽極酸化を使用することができる。例えば、ディファレンシャルエッチング層１０４は高濃度ｐ型ドープ半導体材料を含むことができる。陽極酸化は、ｎ型又は低濃度ドープｐ型半導体材料に対比してｐ型半導体材料を除去することができる。特定の実施形態では、基材１０２及び半導体層１０６はｎ型又は低濃度ドープｐ型シリコンを含むことができ、ディファレンシャルエッチング層１０４は高濃度ｐ型ドープシリコンゲルマニウムを含むことができる。したがって、ハイブリッド陽極酸化ウェットエッチングプロセスにより、ディファレンシャルエッチング層１０４を基材１０２及び半導体層１０６に対して選択的に除去することが可能である。
【００３６】
図６は、ディファレンシャルエッチング層の実質的に全てが除去された後の断面を示す。図６に示される実施形態では、半導体層１０６と導電層２０８の組み合わせは、基材１０２から分離されている。基材１０２はハンドル基材として再利用できる。半導体層１０６と導電層２０８の組み合わせをさらに処理することができる。半導体層１０６に関して先に記載したのと同様に、半導体層１０６の反対側に沿って形成された又は形成されるドープ領域に加えて又はその代りに、半導体層１０６の露出表面に沿ってドープ領域を形成させることができる。他の実施形態では、別個のドープ領域は使用しなくてもよい。
【００３７】
別の実施形態（図示せず）では、ディファレンシャルエッチング層１０４の全部ではなく大部分が選択的に除去されるように、選択的な除去を実施することができる。基材１０２から半導体層１０６及び導電層２０８の組み合わせを完全に分離するのに機械的な分離操作を使用することができる。特定の実施形態では、分離は、分離が実施される場所又はその近くで基材１０２を劈開又は破砕することによって行うことができる。機械的な分離を補助するために、くさび、ワイヤ又はのこぎりを使用してもよい。別の実施形態では、ワークピース上に機械的に金属ペーストを適用することができ、硬化された基材又はハンドリング基材を金属ペーストに付着させ、これを使用して分離操作を補助することができる。
【００３８】
図７は、介在層７１６及びパターニングされた相互接続層７１８を形成した後の半導体デバイス７００を示す。介在層７１６は、不動態化又は反射防止コーティングとして使用することができる。介在層７１６は、酸化物、窒化物、エピタキシャル層若しくは非エピタキシャル層、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。介在層７１６は、開口（図示せず）を画定するようパターニングすることができ、これらの開口を通して、相互接続層７１８は、半導体層１０６又はその中のドープ領域若しくはそのドープ領域に対して電気接続を有することができる。相互接続層７１８は従来の又は独占所有権のある技術を用いて形成することができる。特定の実施形態では、半導体デバイス７００は、１つ又は複数の光電池、発光ダイオード、又は放射線センサーとして使用することができる。別の実施形態では、半導体デバイス７００をさらに処理し、単体化して発光デバイスを形成することもできる。
【００３９】
電子デバイスは、半導体デバイス７００又はそれと類似した若しくはそれとは異なる複数の半導体デバイスを含むことができる。電子デバイスは、１つ又は複数の半導体デバイスを含み、当該半導体デバイスが光起電デバイスであるソーラーパネルであることができる。別の実施形態では、電子デバイスは、１つ又は複数の半導体デバイスを含み、当該半導体デバイスが発光デバイスであるディスプレイであることができる。さらに別の実施形態では、電子デバイスは、１つ又は複数の半導体デバイスを含み、当該半導体デバイスが放射線センサーである放射線検出器であることができる。電子デバイスは、異なるタイプの半導体デバイスを含むことができる。例えば、電子デバイスは、室内の周辺光レベルに基づいてディスプレイの強度を調整するための制御論理を含むディスプレイを含むことができる。この特定の電子デバイスでは、発光デバイスと放射線センサーの両方を使用することができる。本明細書を読んだ後、当業者であれば、多くの異なる構成を用いて種々の用途を達成できることを理解するであろう。
【００４０】
図８は、半導体層の分離方法が基材１０２の両側に沿って行なわれる別の実施形態におけるワークピース８００を示す。先に記載したプロセスのいずれも本方法に使用することができる。図８に示す実施形態は、特定の限定的でない実施形態を含む。本明細書を読んだ後、当業者であれば、本明細書に記載された概念から逸脱することなく他の実施形態を使用できることを理解するであろう。
【００４１】
図８に示される実施形態では、ディファレンシャルエッチング層（図示せず）及び半導体層１０６及び８０６は、基材１０２の両側に沿って形成される。ディファレンシャルエッチング層及び半導体層１０６及び８０６は、図１のディファレンシャルエッチング層１０４及び半導体層１０６に関して先に記載した技術のいずれかを用いて形成することができる。ディファレンシャルエッチング層は同じ組成又は異なる組成を有することができ、同じ形成技術又は異なる形成技術を用いて形成することができ、実質的に同時に又は異なる時点で形成することができる。半導体層１０６及び８０６は同じ組成又は異なる組成を有することができ、ドープ領域を有していてもよいし又は有していなくてもよく、同じ形成技術又は異なる形成技術を用いて形成することができ、実質的に同時に又は異なる時点で形成することができる。
【００４２】
導電層２０８及び８０８は、ワークピースの露出した両側に沿って形成される。金属層２０８及び８０８は、図３中の導電層２０８に関して先に記載した技術のいずれかを用いて形成することができる。導電層２０８及び８０８は、同じ膜及び組成又は異なる膜又は異なる組成を有することができ、同じ厚さ又は異なる厚さを有することができ、１つの同じ若しくは異なる形成技術又は複数の異なる形成技術を用いて形成することができ、実質的に同時に又は異なる時点で形成することができる。
【００４３】
必要な場合又は所望される場合、半導体層１０６、８０６又は両方の層を基材１０２から分離することを助けるのに、先に記載した機械的な操作のいずれかを用いることができる。以降の処理、例えば、半導体層１０６及び８０６に隣接するパターニングされた相互接続層の形成は、半導体デバイス８１０及び８２０を形成する際に実施することができる。
【００４４】
デュアルプロセッシングの実施形態、例えば、図８において先に記載及び示した実施形態により、１つ又は複数の処理操作を同時に実施することが可能であり、したがって設備の処理能力を増大させることが可能である。基材１０２の両側に沿って同じタイプ又は異なるタイプの半導体デバイスを形成してもよい。
【００４５】
先に記載した実施形態では、ウェハの形態の基材を使用することができる。別の実施形態では、基材はインゴットの形態であってもよい。図９に示される特定の実施形態では、基材９０２は実質的に円筒形であることができる。このような基材は、チョクラルスキー成長技術を用いて成長させたブール（ｂｏｕｌｅ）から製造し、所望の形状に機械加工することができる。インゴットは、約５０ｍｍ〜約３００ｍｍ又はそれよりも大きい直径を有することができる。インゴットの長さは、直径よりも大きいものであり得、約１５０ｍｍ〜約５ｍであることができる。基材９０２は、基材１０２に関して先に記載した材料のいずれかを含むことができる。ワークピース９００は、ドープ領域９０４、金属含有膜９０６及び導電膜９０８をさらに含み、それぞれ先に記載したドープ領域２０４、金属含有膜２０６及び導電膜３０８に関して先に記載したいずれかの材料を含むことができ、いずれかの厚さを有することができ、そしていずれかの技術を用いて形成することができる。分離促進種（図示せず）を、イオン注入操作の際、導電膜３０８の形成の際又はそれらの両方においてワークピース中に導入することができる。本明細書を読んだ後、当業者であれば、ワークピース９００の領域又は膜のうち１つ又は複数が必要条件ではなく、使用されなくてもよいこと、そして図示していないが先に説明した他の領域又は膜を使用できることを理解するであろう。
【００４６】
導電膜９０８は、分離をより容易に開始できる弱化した場所を提供するために切り込み線を入れるか、せん孔するか又は切断することができる。次いで、ワークピース９００は、先に記載したアニーリング条件を用いてアニールされる。アニール後の加熱又は冷却の際、基材９０２の内部で応力が徐々に高まり、図１０に示されるように、導電膜９０８、金属含有膜９０６、ドープ領域９０４、及び基材９０２の分離した部分である半導体層１０１０の組み合わせを基材９０２の残りの部分から分離するのを助けることができる。得られたワークピース１０００をさらに処理して半導体デバイスを形成することができる。この特定の実施形態では、半導体デバイスは、円形ディスクではなく、長方形のシートの形態であることができる。さらに別の実施形態では、基材は、実質的に長方形であり、エッジ規定成長（ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ ｇｒｏｗｔｈ）技術を用いて形成することができる。
【００４７】
ここまでで、別個の基材を必要とせずに裏面に金属支持体を備えた半導体デバイスを形成するための方法が提供されたと解されるべきである。半導体デバイスは、ディファレンシャルエッチング層が選択的に除去されるプロセスによって基材から分離される。
【００４８】
本明細書で記載される実施形態により、半導体デバイスを形成しそしてより容易に基材から分離することができる。分離のために機械的な操作を実施する必要をなくすことができる。さらに、ディファレンシャルエッチング層を使用することで、半導体デバイスから半導体デバイスまでの半導体層の厚さの制御及び再現性を改善することができる。ディファレンシャルエッチング層は、ウェットエッチング、ドライエッチング及び電気化学を含む種々の異なる技術によって除去することができる。さらに、本明細書で記載される実施形態を用いた場合には、機械的な引裂操作に比べてより滑らかな半導体層の表面を得ることができる。したがって、本明細書を読んだ後、当業者であれば、本明細書に記載の方法を用いて、機械的な引裂操作の際のように別個の基材又はハンドルを使用する必要なく、支持体としての金属層を備えた半導体デバイスを形成できることを理解するであろう。
【００４９】
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。これらの態様及び実施形態の一部が以下で説明される。本明細書を読んだ後、当業者であれば、これらの態様及び実施形態が単に例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものでないことを理解するであろう。
【００５０】
第１の態様では、方法は、ワークピース上に電気化学プロセスにより金属層を形成する工程を含むことができる。ワークピースは、半導体基材、実質的に半導体基材に適合した格子であるディファレンシャルエッチング層、及び実質的にディファレンシャルエッチング層に適合した格子である半導体層を含むことができる。この方法はまた、ディファレンシャルエッチング層を除去して分離した半導体層を形成する工程を含むことができる。
【００５１】
第１の態様のある実施形態では、ディファレンシャルエッチング層を除去する工程は、ウェットエッチングプロセスによってディファレンシャルエッチング層を除去する工程を含む。別の実施形態では、金属層は、物理気相成長、原子層堆積、化学気相成長又はそれらの任意の組み合わせによって形成される。さらに別の実施形態では、金属層は、チタン、タングステン、パラジウム、銅、スズ、ニッケル又はそれらの任意の組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、金属層を形成する工程は、半導体基材上に金属ペーストを機械的に適用する工程をさらに含む。
【００５２】
第１の態様のさらなる実施形態では、半導体基材は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム又はそれらの任意の組み合わせを含む。なおさらなる実施形態では、ディファレンシャルエッチング層は、ゲルマニウム又は多孔質半導体材料を含む。なおさらなる実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて光電池を形成する工程をさらに含む。別の実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて発光デバイスを形成する工程をさらに含む。
【００５３】
第２の態様では、方法は、半導体基材上にディファレンシャルエッチング層を形成する工程、ディファレンシャルエッチング層上に半導体層を形成する工程、及びワークピース上に電気化学プロセスにより金属層を形成する工程を含むことができる。本方法はまた、等方性プロセスによりディファレンシャルエッチング層を除去する工程、及び半導体基材から半導体層と金属層を分離する工程を含むことができる。
【００５４】
第２の態様のある実施形態では、ディファレンシャルエッチング層を除去する工程は、ウェットエッチングプロセスによりディファレンシャルエッチング層を除去する工程を含む。別の実施形態では、金属層は、物理気相成長、原子層堆積、化学気相成長、電気化学プロセス又はそれらの任意の組み合わせによって形成される。さらに別の実施形態では、金属層は、チタン、タングステン、パラジウム、銅、スズ、ニッケル又はそれらの任意の組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、金属層を形成する工程は、半導体基材上に金属ペーストを機械的に適用する工程をさらに含む。
【００５５】
第２の態様のさらなる実施形態では、半導体基材は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム又はそれらの任意の組み合わせを含む。なおさらなる実施形態では、ディファレンシャルエッチング層は、ゲルマニウム又は多孔質半導体材料を含む。なおさらなる実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて光電池を形成する工程をさらに含む。別の実施形態では、本方法は、分離した半導体層に接点を加えて発光デバイスを形成する工程をさらに含む。
【００５６】
第３の態様では、電子デバイスを形成する方法は、基材、第１のディファレンシャルエッチング層、及び第１の半導体層を含むワークピースの第１の面上に第１の金属層を形成する工程を含むことができる。第１のディファレンシャルエッチング層は、基材と第１の半導体層の間に位置することができ、第１の半導体層はワークピースの第１の面に沿って位置することができる。本方法はまた、基材と第１の半導体層の間から第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、及び基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離する工程を含むことができる。
【００５７】
第３の態様のある実施形態では、基材は実質的に単結晶の半導体基材である。別の実施形態では、基材は第１の面に隣接する実質的に単結晶の領域を含み、第１のディファレンシャルエッチング層は実質的に表面領域に適合した格子である。特定の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層は、第１の半導体層と比べて異なる半導体元素を含む。さらに別の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層は、基材と比べて異なる半導体元素を含む。さらに別の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層はゲルマニウムを含み、基材は実質的にゲルマニウムを含まない。さらなる実施形態では、第１の半導体層は主としてシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム又はそれらの任意の組み合わせを含む。なおさらなる実施形態では、基材及び第１の半導体層は同じ半導体元素を含む。なおさらなる実施形態では、基材は主としてシリコンを含み、ディファレンシャルエッチング層はゲルマニウムを含み、第１の半導体層は第１３族〜第１５族の半導体材料を含む。さらに別の実施形態では、ディファレンシャルエッチング層は多孔質半導体材料を含む。
【００５８】
第３の態様の別の実施形態では、本方法は、第１の半導体層の一部をドープ部分に直ぐ隣接する第１の半導体層の残りの部分の導電型とは反対の導電型を有するドーパントでドープする工程をさらに含む。さらに別の実施形態では、本方法は、第１の金属層を形成する前に第１の半導体層の上にドープされた半導体層を堆積する工程をさらに含み、当該ドープされた半導体層は、第１の半導体層の導電型とは反対の導電型を有する。
【００５９】
第３の態様の別の実施形態では、第１の金属層は、チタン、タングステン、パラジウム、銅、スズ、ニッケル、銅、銀、金又はそれらの任意の組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、接着膜、バリア膜又はその両方を第１の半導体層上に形成する工程をさらに含む。さらに別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の半導体層上にシード膜を形成する工程をさらに含む。さらなる実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の半導体層上に導電性の支持膜を形成する工程をさらに含む。なおさらなる実施形態では、第１の金属膜を形成する工程は、電気化学プロセス、物理気相成長、原子層堆積、化学気相成長又はそれらの任意の組み合わせによって実施される。なおさらなる実施形態では、金属層を形成する工程は、半導体上に金属ペーストを機械的に適用する工程をさらに含む。
【００６０】
第３の態様の別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の金属層の厚さが第１の半導体層の厚さよりも厚くなるように実施される。別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の金属層の厚さが第１の半導体層の厚さよりも少なくとも約１１倍厚くなるように実施される。さらに別の実施形態では、第１の金属層を形成する工程は、第１の金属層の厚さが単独で第１の半導体層に十分な機械的支持を提供するように実施される。
【００６１】
第３の態様のさらなる実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は等方性エッチングを用いて実施される。特定の実施形態では、選択的に除去する工程はウェットエッチング技術を用いて実施される。より特定の実施形態では、選択的に除去する工程は、容器内部を動的に移動するエッチング溶液を用いて実施される。別の特定の実施形態では、選択的に除去する工程はドライエッチング技術を用いて実施される。なおさらなる実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は電気化学プロセスを用いて実施される。特定の実施形態では、第１の金属層を形成する工程及び第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は同じ浴を用いて実施される。なおさらなる実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程において、第１の半導体層と基材の間に位置する第１のディファレンシャルエッチング層の実質的に全てが除去される。別の実施形態では、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去しそして基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離する工程は、特定の期間に実質的に同時に行われる。
【００６２】
第３の態様のさらに別の実施形態では、基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離する工程は、基材から第１の半導体層と第１の金属層を機械的に分離する工程を含む。特定の実施形態では、基材から第１の半導体層と第１の金属層を機械的に分離する工程は、くさび、ワイヤ、のこぎり又はそれらの任意の組み合わせを用いて実施される。さらに別の実施形態では、本方法は、基材から第１の半導体層と第１の金属層を分離した後に第１の半導体層に接点を加える工程をさらに含む。さらなる実施形態では、電子デバイスは、第１の半導体層と第１の金属層を含む光電池を含む。なおさらなる実施形態では、電子デバイスは、第１の半導体層と第１の金属層を含む発光デバイスを含む。なおさらなる実施形態では、電子デバイスは、第１の半導体層と第１の金属層を含む放射線検出器を含む。
【００６３】
第１の態様の別の実施形態では、本方法は、第２のディファレンシャルエッチング層及び第２の半導体層をさらに含むワークピースの第２の面上に第２の金属層を形成する工程をさらに含み、第２の面は第１の面の反対側にあり、第２のディファレンシャルエッチング層は基材と第２の半導体層の間に位置し、第２の半導体層はワークピースの第２の面に沿って位置する。本方法は、基材と第２の半導体層の間から第２のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、及び第２の半導体層と第２の金属層を基材から分離する工程をさらに含む。
【００６４】
特定の実施形態では、第１の金属層を形成する工程及び第２の金属層を形成する工程は第１の期間に実質的に同時に実施され、第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程及び第２のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程は第２の期間に実質的に同時に実施される。別の特定の実施形態では、第１の半導体層と第１の金属層の組み合わせは第１の半導体デバイスタイプのものであり、第２の半導体層と第２の金属層の組み合わせは第１の半導体デバイスタイプのものであり、第１の半導体層の厚さは第２の半導体層の厚さと実質的に同じである。さらに別の特定の実施形態では、第１の半導体層と第１の金属層の組み合わせは第１の半導体デバイスタイプのものであり、第２の半導体層と第２の金属層の組み合わせは第２の半導体デバイスタイプのものであり、第１の半導体層の厚さは第２の半導体層の厚さとは異なる。
【００６５】
一般的な記載又は実施例において上に記載した活動の全てが必要とされるわけではないこと、具体的な活動の一部は必要とされない場合があること、１つ又は複数のさらなる活動を記載されたものに加えて実施できることに留意されたい。さらに、活動が列挙された順序は必ずしもそれらが実施される順序ではない。
【００６６】
利益、他の利点及び課題の解決策を具体的な実施形態に関して上に記載した。しかしながら、利益、利点及び課題の解決策、及び任意の利益、利点又は解決策を生じさせ得るか又はより顕著にし得る任意の１つ又は複数の特徴は、特許請求の範囲のいずれか又は全ての重要な、必須の又は本質的な特徴として解されるべきではない。
【００６７】
本明細書及び本明細書に記載される実施形態の説明は、種々の実施形態の構造の一般的な理解を提供するよう意図されるものである。本明細書及び説明は、本明細書に記載される構造又は方法を使用する装置及びシステムの要素及び特徴の全ての網羅的かつ包括的な記載として役立つようには意図されていない。別の複数の実施形態を単一の実施形態において組み合わせて提供してもよく、逆に、簡潔にするため単一の実施形態に関して記載される種々の特徴を個別に又は任意の小さな組み合わせにおいて提供してもよい。さらに、範囲の形で記載されている値に対する言及は、その範囲内のそれぞれ及び全ての値を包含するものである。他の多くの実施形態は、本明細書を読んだ後においてのみ当業者にとって明らかであり得る。他の実施形態を使用でき、またそれは本開示から導くことができ、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的な置換、論理的な置換又は別の変更を行なうことができる。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的なものとみなされるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、第１のディファレンシャルエッチング層、及び第１の半導体層を含むワークピースの第１の面上に第１の金属層を形成する工程であって、前記第１のディファレンシャルエッチング層が前記基材と前記第１の半導体層の間に位置し、前記第１の半導体層が前記ワークピースの第１の面に沿って位置する工程、
前記基材と前記第１の半導体層の間から前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、並びに
前記基材から前記第１の半導体層と前記第１の金属層を分離する工程
を含む、電子デバイスを形成する方法。
【請求項２】
ワークピース上に電気化学プロセスにより第１の金属層を形成する工程であって、前記ワークピースが、基材、実質的に該基材に適合した格子である第１のディファレンシャルエッチング層、及び実質的に該第１のディファレンシャルエッチング層に適合した格子である第１の半導体層を含む工程、並びに
前記第１のディファレンシャルエッチング層を選択的に除去して前記基材から前記第１の半導体層を分離する工程
を含む、電子デバイスを形成する方法。
【請求項３】
基材上に第１のディファレンシャルエッチング層を形成する工程、
該第１のディファレンシャルエッチング層上に第１の半導体層を形成する工程、
ワークピース上に電気化学プロセスにより第１の金属層を形成する工程、
等方性プロセスにより前記第１のディファレンシャルエッチング層を選択的に除去する工程、及び
前記基材から前記第１の半導体層と前記金属層を分離する工程
を含む、電子デバイスを形成する方法。
【請求項４】
前記第１の金属層を形成する工程が、前記第１の金属層の厚さが単独で前記第１の半導体層に十分な機械的支持を提供するように実施される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の金属層を形成する工程が、前記第１の半導体層の上に接着膜、バリア膜、シード膜又はそれらの任意の組み合わせを形成する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程が等方性エッチングを用いて実施される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
選択的に除去する工程がウェットエッチング又はドライエッチング技術を用いて実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程が電気化学プロセスを用いて実施される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の金属層を形成する工程及び前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程が同じ浴を用いて実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基材から前記第１の半導体層と前記第１の金属層を分離する工程が、前記基材から前記第１の半導体層と前記第１の金属層を機械的に分離する工程を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のディファレンシャルエッチング層が、前記第１の半導体層、前記基材又はその両方と比べて異なる半導体元素を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のディファレンシャルエッチング層がゲルマニウムを含み、前記第１の半導体層、前記基材又はその両方が実質的にゲルマニウムを含まない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のディファレンシャルエッチング層が多孔質の半導体材料を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記電子デバイスが、前記第１の半導体層及び前記第１の金属層を含む光電池、発光ダイオード、又は放射線センサーを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
第２のディファレンシャルエッチング層及び第２の半導体層をさらに含む前記ワークピースの第２の面上に第２の金属層を形成する工程であって、前記第２の面が前記第１の面と反対側にあり、前記第２のディファレンシャルエッチング層が前記基材と前記第２の半導体層の間に位置し、前記第２の半導体層が前記ワークピースの第２の面に沿って位置する工程、
前記基材と前記第２の半導体層の間から前記第２のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、並びに
前記基材から前記第２の半導体層と前記第２の金属層を分離する工程
をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
基材、第１のディファレンシャルエッチング層、及び第１の半導体層を含むワークピースの第１の面上に第１の金属層を形成する工程であって、前記第１のディファレンシャルエッチング層が前記基材と前記第１の半導体層の間に位置し、前記第１の半導体層が前記ワークピースの第１の面に沿って位置する工程、
前記基材と前記第１の半導体層の間から前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、並びに
前記基材から前記第１の半導体層と前記第１の金属層を分離する工程
を含む、電子デバイスを形成する方法。
【請求項２】
ワークピース上に電気化学プロセスにより第１の金属層を形成する工程であって、前記ワークピースが、基材、実質的に該基材に適合した格子である第１のディファレンシャルエッチング層、及び実質的に該第１のディファレンシャルエッチング層に適合した格子である第１の半導体層を含む工程、並びに
前記第１のディファレンシャルエッチング層を選択的に除去して前記基材から前記第１の半導体層を分離する工程
を含む、電子デバイスを形成する方法。
【請求項３】
基材上に第１のディファレンシャルエッチング層を形成する工程、
該第１のディファレンシャルエッチング層上に第１の半導体層を形成する工程、
ワークピース上に電気化学プロセスにより第１の金属層を形成する工程、
等方性プロセスにより前記第１のディファレンシャルエッチング層を選択的に除去する工程、及び
前記基材から前記第１の半導体層と前記金属層を分離する工程
を含む、電子デバイスを形成する方法。
【請求項４】
前記第１の金属層を形成する工程が、前記第１の金属層の厚さが単独で前記第１の半導体層に十分な機械的支持を提供するように実施される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の金属層を形成する工程が、前記第１の半導体層の上に接着膜、バリア膜、シード膜又はそれらの任意の組み合わせを形成する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程が等方性エッチングを用いて実施される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
選択的に除去する工程がウェットエッチング又はドライエッチング技術を用いて実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程が電気化学プロセスを用いて実施される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の金属層を形成する工程及び前記第１のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程が同じ浴を用いて実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基材から前記第１の半導体層と前記第１の金属層を分離する工程が、前記基材から前記第１の半導体層と前記第１の金属層を機械的に分離する工程を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のディファレンシャルエッチング層が、前記第１の半導体層、前記基材又はその両方と比べて異なる半導体元素を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のディファレンシャルエッチング層がゲルマニウムを含み、前記第１の半導体層、前記基材又はその両方が実質的にゲルマニウムを含まない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のディファレンシャルエッチング層が多孔質の半導体材料を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記電子デバイスが、前記第１の半導体層及び前記第１の金属層を含む光電池、発光ダイオード、又は放射線センサーを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
第２のディファレンシャルエッチング層及び第２の半導体層をさらに含む前記ワークピースの第２の面上に第２の金属層を形成する工程であって、前記第２の面が前記第１の面と反対側にあり、前記第２のディファレンシャルエッチング層が前記基材と前記第２の半導体層の間に位置し、前記第２の半導体層が前記ワークピースの第２の面に沿って位置する工程、
前記基材と前記第２の半導体層の間から前記第２のディファレンシャルエッチング層の少なくとも大部分を選択的に除去する工程、並びに
前記基材から前記第２の半導体層と前記第２の金属層を分離する工程
をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１１−５２０２９１（Ｐ２０１１−５２０２９１Ａ）
【公表日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０８６３８（Ｐ２０１１−５０８６３８）
【出願日】平成２１年５月６日（２００９．５．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４３０２５
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３７６１０
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５１０２９４０５８）アストロワット，インコーポレイティド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月６日（２００９．５．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４３０２５
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３７６１０
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５１０２９４０５８）アストロワット，インコーポレイティド (3)
【Ｆターム（参考）】
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