ES2443240R1 - Método para el dopado selectivo de un semiconductor mediante transferencia inducida por láser - Google Patents

Método para el dopado selectivo de un semiconductor mediante transferencia inducida por láser Download PDF

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ES2443240R1 ES201231065A ES201231065A ES2443240R1 ES 2443240 R1 ES2443240 R1 ES 2443240R1 ES 201231065 A ES201231065 A ES 201231065A ES 201231065 A ES201231065 A ES 201231065A ES 2443240 R1 ES2443240 R1 ES 2443240R1
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M�nica Alejandra COLINA BRITO
Crist�bal VOZ S�NCHEZ
Isidro MART�N GARC�A
Ram�n ALCUBILLA GONZ�LEZ
Carlos Luis MOLPECERES ALVAREZ
Mar�a Isabel S�NCHEZ ANIORTE
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Universidad Politecnica de Madrid
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Universidad Politecnica de Madrid
Universitat Politecnica de Catalunya UPC
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer

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Abstract

M�todo para el dopado selectivo de un semiconductor mediante transferencia inducida por láser, que comprende un sistema precursor (200) compuesto de al menos una capa absorbente (202) a la radiación láser, con una solución dopante (203) y un soporte transparente (201) , el cual se coloca enfrentado y en contacto directo con el sistema receptor (300) donde se integra el substrato (301) semiconductor y se irradia con uno o más pulsos de un haz láser (100) focalizados en la interfaz entre la fuente y el substrato, provocando la transferencia de material proveniente de la fuente hacia el substrato y la introducción de átomos dopantes provenientes de la fuente dentro del substrato semiconductor. El sustrato (301) es, preferentemente, una oblea de silicio con una cara frontal (302) y una cara posterior (303) con capas pasivante antirreflejo diel�ctricas.

Claims (2)

  1. OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.� solicitud: 201231065
    ESPA�A
    Fecha de presentación de la solicitud: 06.07.2012
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : H01L21/225 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categor�a
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    US 5871826 A (MEI et al.) 16/02/1999, resumen; columna 1, líneas 13 -18; columna 3, líneas 1 55; columna 4, línea 64 -columna 5, línea 39; figuras 1 -3. 1-11
    Y
    US 2008026543 A1 (MIYAIRI et al.) 31/01/2008, resumen; párrafos (54 – 81); párrafos (85 – 87); figuras 1, 2, 4A. 1-11
    A
    US 2010294349 A1 (SRINIVASAN et al.) 25/11/2010, todo el documento. 4-8
    A
    US 2010304522 A1 (RANA et al.) 02/12/2010, todo el documento. 5-8
    A
    OSGOOD, RM JR. Laser-fabrication for solid-state electronics. IEEE Circuits and Devices Magazine Sept.1990, vol. 6, N� 5, páginas 25 -31, ISSN 8755-3996 (print) <DOI: doi:10.1109/101.59442> 9-11
    Categor�a de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones n�:
    Fecha de realización del informe 23.06.2014
    Examinador A. Figuera González Página 1/6
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Documentaci�n mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H01L Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    b�squeda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, TXTE, INSPEC, Internet
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 23.06.2014
    Declaraci�n
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-11 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-11 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 5871826 A (MEI et al.) 16.02.1999
    D02
    US 2008026543 A1 (MIYAIRI et al.) 31.01.2008
    D03
    US 2010294349 A1 (SRINIVASAN et al.) 25.11.2010
    D04
    US 2010304522 A1 (RANA et al.) 02.12.2010
    D05
    OSGOOD, RM JR. Laser-fabrication for solid-state electronics. IEEE Circuits and Devices Magazine Sept. 1990, Vol. 6, N� 5, Pags: 25 -31 1990
  2. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    REIVINDICACI�N 1
    Se considera que el documento D01 es el documento del estado de la técnica más próximo al objeto de la reivindicación 1. En el documento D01 se describe una técnica de proximidad para el dopado por láser para materiales electrónicos.
    A continuación se reproduce en cursiva la reivindicación 1 indicándose entre paréntesis y subrayadas las expresiones utilizadas para designar los elementos correspondientes en D01.
    M�todo para el dopado selectivo de un semiconductor mediante transferencia inducida por láser (La invención de D01 se refiere al empleo de una fuente láser para el dopado selectivo de un material electrónico , como por ejemplo un semiconductor. Véase D01, col. 1, l�n. 13 a 18) , caracterizado porque que incluye los siguientes pasos:
    -
    fabricación de un sistema precursor (200) que contiene varias capas de materiales dopantes tipo p, donde al menos
    una de ellas es una capa absorbente (202) a la radiación láser (En D01 sobre un substrato transparente se deposita
    una película de material fuente que absorbe la energía del láser. La composición de la película fuente depende de la
    aplicaci�n específica, frecuentemente se usa BSi para formar un dopado de tipo p. Véase D01, col. 3, l�n. 12 a 25 y col.
    5, l�n. 5 a 12, 31 y 32.
    -
    colocación del sistema precursor (200) enfrentado y en contacto directo con el sistema receptor (300) donde se integra
    el substrato (301) semiconductor (Tal y como se muestra en la figura 3, la placa 104 fuente se dispone con la cara que
    tiene la capa 102 de material fuente enfrentada a la muestra 106 de semiconductor. La separación 112 entre la película
    102 fuente y la muestra de semiconductor 106 puede ser cero en un caso particular, es decir que en ese caso est�n en
    contacto directo. Véase D01, col. 5, l�n. 19 a 23 y fig. 3).
    -
    irradiación con uno o más pulsos de un haz láser (100) focalizados en la interfaz entre la fuente y el substrato de todo
    el conjunto de ambos sistemas precursor y receptor, provocando la transferencia de material proveniente de la fuente
    hacia el substrato y la introducción de átomos dopantes provenientes de la fuente dentro del substrato semiconductor
    (Después de colocar la muestra 106 en proximidad de de la película 102 fuente, el laser irradia a través de la placa 104
    fuente y se absorbe en la película 102 fuente. El pulso láser produce la ablaci�n de la película 102 fuente, liberando
    dopantes con alta energía en la muestra 106. Además de producir la ablaci�n de la película 102 fuente, la energía del
    l�ser también funde la región superficial 114 de la muestra 106 como se muestra en la figura 1. As� los dopantes se
    incorporan en la muestra. Véase D01, col. 5, l�n 28 a 50, fig. 1 y 2)
    As� pues la principal diferencia entre el objeto de la reivindicación 1 y lo divulgado en el documento D01 es que en la reivindicación 1 el sistema precursor contiene varias capas de materiales dopantes y en el documento D01 solo se menciona una película fuente.
    En la solicitud, aunque aparece citado el documento D01, no se explica claramente cuál es el problema técnico que resuelve la invención con respecto a dicho documento D01. En efecto se indica que la invención resuelve determinados problemas técnicos gracias a la eliminación de la distancia de separación entre el sistema precursor y el receptor. Pero en realidad el que la distancia de separación sea cero ya se contempla tanto en D01 (distancia cero ya comentada) como en en el documento D02 que se analiza a continuación (párrafo 87).
    Por otra parte en la solicitud no se analiza la diferencia con respecto a D01 que consiste en que en la invención objeto de la reivindicación 1 haya varias capas de materiales dopantes tipo p además de una capa dopante que absorba la radiación láser tal y como la película 102 descrita en D01.
    Se puede considerar que el problema técnico que resuelve esta diferencia es dopar el semiconductor con varias especies algunas de las cuales no absorben la energía del láser empleado.
    Sin embargo en el documento D02 se describe un método para formar selectivamente una capa sobre un substrato con una forma determinada. Primero se forma una capa 103 que absorbe la radiación de un laser y que inicialmente se encuentra en una cara de un substrato transparente 102 que transmite el haz láser sin absorberlo. La cara del substrato 102 que tiene la capa 103 se enfrenta al substrato 100 en donde se desea depositar la capa con el dibujo. Se irradia con el haz láser 104 la capa 103 desde el lado opuesto del sustrato 102 y como consecuencia una parte de la capa absorbente 103 se disocia debido a la energía del láser 104 y se transfiere al sustrato 100 formando la capa 105a. Véase D02, párrafos 54 a 73 y figuras 1A y1B.
    Para el caso en que se desea transferir una capa de un material que no absorbe la luz, en un segundo modo de realización, una primera capa 111 que absorbe la luz se deposita sobre el substrato transparente 102 y sobre esta capa se deposita otra capa 112 que puede ser una capa simple o un laminado con múltiples capas. Al irradiar el dispositivo con el laser, se transfieren selectivamente ambas capas, la capa 111 y la capa 112, al substrato 100 tal y como se muestra con la referencia 113a en la figura 2B. Se contempla un modo de realización llamado método de contacto en que el substrato 100 y la capa absorbente de luz 103 est�n en contacto. Véase párrafos 54-81, 85 a 87, figuras 1, 2 y 4A.
    As� pues se considera que el experto en la materia, enfrentado al problema de dopar el semiconductor del documento D01 con diversos materiales de forma simultánea, en el caso en que no todos los materiales absorban la radiación láser a las mismas radiaciones de onda, hubiera recurrido de manera obvia a las enseñanzas del documento D02 disponiendo al menos una capa absorbente del láser empleado en contacto con el soporte transparente y otras capas con los otros materiales sobre esta primera capa.
    En conclusión se considera que la reivindicación 1 no tiene actividad inventiva de acuerdo con lo establecido en el artículo 8 de la Ley de Patentes 11/1986.
    REIVINDICACI�N 2
    Tanto en el documento D01 como en el documento D02 se indica que el soporte donde se depositan la o las capas de material para la transferencia láser es transparente al láser utilizado.
    As� pues en la reivindicación 2, que depende de la reivindicación 1 que no tiene actividad inventiva, no se añade ninguna característica técnica adicional nueva por lo que carece a su vez de actividad inventiva.
    REIVINDICACIONES 3 y 4
    Tal y como se ha indicado en el análisis de la reivindicación 1, en D02 la capa absorbente 111 es la primera capa que se encuentra el láser después de atravesar el substrato transparente 102 ya que es la encargada de absorber la energía y transmit�rsela al resto de capas 112. Véase D02, 77 a 82 y figura 2A.
    En el documento D02 se menciona el uso del aluminio como capa absorbente de las radiaciones láser (D02, párrafo 58) y en D03 su uso como material dopante de tipo p (D03, párrafo 82).
    En D01 se menciona el uso del Boro como dopante (D01, columna 6, líneas 25 a 39). También en D03 se menciona el uso de soluciones spin on glass de boro que luego se solidifican para el dopaje con boro (D03, párrafos 105 y 106).
    As� pues en ambos casos se trata de substancias químicas empleadas por sus propiedades conocidas produci�ndose los resultados esperados por lo que su empleo hubiera sido evidente para el experto en la materia.
    Se considera por lo tanto que las reivindicaciones 3 y 4, dependientes de reivindicaciones anteriores que no tienen actividad inventiva, tampoco tienen actividad inventiva.
    REIVINDICACIONES 5 A 8
    Las reivindicaciones 5 a 8 se refieren a una aplicación particular del método de las reivindicaciones 1 a 4 para la fabricación de células solares tales como las que se ilustran por ejemplo con los documentos D03 y D04.
    As� pues, como las características técnicas reivindicadas son conocidas en el campo de la fabricación de células solares y la aplicación del método de las reivindicaciones 1 a 4 a este tipo de dispositivos no produce ningún efecto técnicos sorprendente, el experto en la materia hubiera recurrido de forma obvia al método de dopado de las reivindicaciones 1 a 4 para aplicarlo al campo particular de las células solares.
    Se considera por lo tanto que las reivindicaciones 5 a 8, dependientes de reivindicaciones anteriores que no tienen actividad inventiva, tampoco tienen actividad inventiva.
    REIVINDICACIONES 9 A 11
    La diferencia entre el objeto de las reivindicaciones 9 a 11 y lo divulgado en los documentos D01 y D02 es que en D01 y D02 se utilizan máscaras para determinar las zonas accesibles de forma selectiva por el láser.
    Sin embargo es conocido en el estado de la técnica que, cuando se desea irradiar una superficie láser de forma selectiva, se pueden emplear como técnicas alternativas o bien el uso de máscaras que tengan el diseño deseado o bien el movimiento del láser enfocado sobre un substrato para formar el diseño deseado. Estos aspectos se ilustran, por ejemplo, en el documento D05 (véase en particular página 26 y figura 1).
    Tambi�n es sobradamente conocido en el estado de la técnica que el movimiento del láser con respecto al substrato puede conseguirse moviendo el substrato, el cabezal láser o ambos o bien moviendo el haz láser mediante espejos.
    As� pues se considera que las reivindicaciones 9 a 11, dependientes de reivindicaciones anteriores que no tienen actividad inventiva, tampoco tiene actividad inventiva.
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