JP2010541194A - 垂直配列ワイヤアレイ成長用ウェハの再利用方法 - Google Patents
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Abstract
ワイヤアレイをポリマ基質に変換し、いくつかのアレイ成長用にパターン形成された酸化物を再利用し、最後にウェハ表面を研磨し再び酸化させてパターン形成された酸化物を再び適用することにより、Siウェハを再利用してワイヤアレイを形成する。
【選択図】図3C
【選択図】図3C
Description
関連出願の相互参照
本発明は、係属中であり共通人に譲渡されている2008年5月13日提出の米国特許出願番号61/127,437「Regrowth of Silicon Rod Arrays」、2007年8月28日提出の米国出願番号60/966,432「Polymer-embedded Semiconductor Rod Arrays」に関連するとともにその利益を主張するものであり、これらの出願の内容全体が参照により本書に組み込まれる。
本発明は、係属中であり共通人に譲渡されている2008年5月13日提出の米国特許出願番号61/127,437「Regrowth of Silicon Rod Arrays」、2007年8月28日提出の米国出願番号60/966,432「Polymer-embedded Semiconductor Rod Arrays」に関連するとともにその利益を主張するものであり、これらの出願の内容全体が参照により本書に組み込まれる。
連邦支援研究開発に関する記述
米国政府は、DOEに付与された許可番号DE−FG02−03ER15483による発明の特定の権利を保有する。
米国政府は、DOEに付与された許可番号DE−FG02−03ER15483による発明の特定の権利を保有する。
本開示は、基板上の半導体構造の製造に関する。より具体的には、本開示は、基板上での半導体構造の成長方法と、基板の再利用に関する。
共通人に譲渡され係属中の出願である2007年7月19日提出の米国特許出願番号60/961,170「Fabrication of Wire Array Samples and Controls」と、2007年7月19日提出の米国特許出願番号60/961,169「Growth of Vertically Aligned Si Wire Arrays Over Large Areas (>1cm2) with Au and Cu Catalysts」は、基板上に垂直配列されたSiワイヤアレイを開示する。高品質で垂直配列のSiワイヤを成長させるこれらの方法は、高価な単結晶Si(lll)ウェハを基板に用いる必要がある。これは、これらのワイヤアレイを安価な代替の従来型平面接合太陽電池の一部に用いる可能性を阻害していた。
共通人に譲渡され係属中の出願である2007年8月28日提出の米国出願番号60/966,432「Polymer-embedded Semiconductor Rod Arrays」は、基板上で成長する半導体構造を結合材料層内に封入(encapsulate)する方法を記載している。本出願の実施例により、結合材料層に埋め込まれた半導体構造を基板から分離し、基板をさらなる半導体構造の成長用に再利用するすることができる。基板を再利用すると、プロセス全体におけるウェハの費用を低減することができる。
本発明の一実施例は、半導体構造の製造方法であって、(a)基板上に半導体構造を作成するステップと;(b)前記作成した半導体構造を結合材料基質内に封入するステップと;(c)前記作成した半導体構造を前記基板から外すステップと;(d)基板を再利用してステップ(a)乃至(c)を繰り返すことによりさらなる半導体構造を作成するステップと、を具える。
本発明の別の実施例は、Siワイヤアレイセットの作成方法であって、Siウェハ上に堆積したパターン形成された酸化物層を用いて単結晶Siウェハ上のSiワイヤアレイを成長させるステップと;前記成長させたSiワイヤアレイを結合材料基質へと変換させるステップと;前記Siウェハから結合材料の残渣とワイヤアレイの残存物を除去するステップと;Siワイヤアレイを成長させるステップ、成長させたワイヤアレイを結合材料基質へ変換させるステップと、および結合材料の残渣とワイヤアレイの残存物を除去するステップとを繰り返すことにより、前記Siウェハを再利用してさらなるSiワイヤアレイを作成するステップと;を具える。
本発明の別の実施例は、半導体構造作成用基板の再利用方法であって:基板上に堆積したパターン形成された酸化物層を用いて基板上に半導体構造を成長させるステップであって、前記パターン形成された酸化物層は、前記半導体構造の成長をサポートすべく前記パターン形成された酸化物層の開口部に触媒金属の堆積を受容しているステップと;前記成長させた半導体構造を結合材料基質へと変換させるステップと;前記基板から結合材料の残渣とワイヤアレイの残存物を除去するステップと;半導体構造を成長させるステップ、成長させた半導体構造を結合材料基質へ変換させるステップと、および結合材料の残渣とワイヤアレイの残存物を除去するステップとを繰り返すことにより、前記基板を再利用してさらなる半導体構造を作成するステップと;を具える。
上記に簡単に記載した例示的実施例または以下に記載する追加的な詳細は、限定するものと解されてはならない。
この説明において、用語「ワイヤ」、「ロッド」、「ウィスカ」、「ピラー」および他の類義語は、他に明示する場合を除き同義のものとして用いる。一般に、これらの用語は長さと幅を有する伸長構造体をいい、その長さは構造体の長軸で規定され、その幅は前記構造体の長軸にほぼ垂直な軸で規定される。用語「アスペクト比」は、構造体の長さとその幅の比をいう。したがって、伸長構造体のアスペクト比は1より大きくなる。用語「ボール」、「球体」、「ブロブ」および他の類義語は、他に明示する場合をのぞき同義のものとして用いる。通常、これらの用語は、幅が構造体の長軸で規定され、長さが前記幅にほぼ垂直な軸で規定される構造をいう。したがって、このような構造体のアスペクト比は、ほぼ1であるか1以下である。さらに、ワイヤ、ロッド、ウィスカ、ピラー等に関する「垂直」の語は一般に、水平から少々立ち上がった長さ方向を有する構造体をいう。「垂直配列」の語は一般に、水平から立ち上がった構造体の配列または向きをいう。この、またはこれらの構造体は水平から完全に垂直で垂直配列を有すると考えられる必要はない。「アレイ」の語は一般に、他に明示しない限り、ある範囲内で間隔を隔てて分配された多数の構造体をいう。アレイ内の構造体はすべてが同じ向きである必要はない。「垂直配列アレイ」または「垂直配向アレイ」の語は一般に、水平配向から水平配向に対して完全に垂直な向きまでの構造体をいうが、アレイ内のすべての構造体が水平に対して同じ向きである必要はない。「整った(ordered)」の語は一般に、要素が互いに個別の空間的関係を有する場合の特定あるいは予め定められたパターンの各要素の配置をいう。したがって、「整ったアレイ」の語は一般に、ある領域内に分配され、個別に、互いに特定あるいは予め定められた空間的関係を有する構造体をいう。例えば、整ったアレイ内の空間的関係は、各要素が互いにほぼ等距離の間隔である場合をいう。他の整ったアレイの例は、変化を用いるが、特定あるいは予め定められた間隔である。
本記述において、「半導体」の語は一般に、他に明記しない限り、半導体特性を有する材料を含む要素、構造、またはデバイス等をいう。このような材料は、限定しないが、周期表のIV群の元素、周期表のIV群の元素を含む材料、周期表のIII群とV群を含む元素、周期表のII群とVI群の元素を含む材料、周期表のI群とVII群の元素を含む材料、周期表のIV群とVI群の元素を含む材料、周期表のV群とVI群の元素を含む材料、および周期表のII群とV群の元素を含む材料を含む。他の半導体特性を有する材料は、層状半導体、合金、種々の酸化物、いくつかの有機材料、およびいくつかの磁気材料を含む。「半導体構造」の語は、少なくとも一部が半導体材料からなる構造体をいう。半導体構造は、ドープあるいは非ドープ材料を含んでよい。
前述のように、基板上への半導体構造の製造方法は、高価な、単結晶Si(lll)ウェハを基板に用いる必要がある。これは、これらの構造体を、従来型平面接合太陽電池などの複雑な半導体デバイスの安価な代替物の一部として用いる可能性を阻害していた。しかしながら、半導体構造から基板を分離して次回の半導体構造の製造に再利用することにより、プロセス全体におけるウェハの費用を低減することができる。本開示は、1の所定のSi(lll)ウェハからの複数の高品質半導体構造の製造を記載する。一例として、1のSiウェハ基板からの垂直配列Siワイヤアレイの製造が記載される。基板から取り去る前に、ワイヤアレイはその垂直配列構造を保持するためにポリマに埋め込まれる。その後ワイヤの配向を制御するのに用いた酸化物の型板(oxide template)が選択的エッチングステップにより回収され、型板の穴に金属触媒が電着されて新たなワイヤアレイの成長が可能となる。この処理を数回繰り返した後、研磨と熱酸化により新たな型板が形成されて、サイクルを継続することができる。
本発明の実施例は、多様な半導体構造の製造方法を用いる。以下に述べるのは、V−L−S成長技術を用いた半導体構造の製造法である。しかしながら、半導体構造は、一例を後述するように基板上に堆積されてもよい。半導体構造はまた、一例を後述するように、基板からエッチングしてもよい。基板をエッチングして半導体構造を製造する本発明の実施例の場合、基板がある程度製造と再利用プロセスの間に使用されるため、基板の再利用の機会が少なくなる。しかしながら、このようなトップダウン製造技術も、本発明の実施例の範囲内にある。
図1A−1Gは、気体−液体−固体(VLS)成長プロセスを用いた半導体構造成長プロセスを示す。図1A−1Gは特に、Siワイヤアレイの成長を示す。半導体構造を成長する他の技術を、本発明の実施例に用いてもよい。したがって、本発明の実施例は、本書に記載または開示の半導体構造製造技術に限定されるものではない。
半導体構造を成長させる材料としてSi(lll)ウェハを用いる。ウェハの全部または一部をドープする。例えば、縮退ドープしたN型Siウェハを用いることができる。図1Aに示すように、表面酸化物層20がウェハ10上で熱成長されている。この表面酸化物層は、285nm、300nm、または他の厚さまで成長される。この酸化物層20はまた、化学蒸着法(CVD)やこの分野で知られる他の方法で堆積されてもよい。
図1Bに示すように、フォトレジスト層30が塗布される。このフォトレジスト層は、MicroChem Corp.(米国マサチューセッツ州ニュートン)のS1813フォトレジストや、他のフォトレジスト材料を具えてもよい。フォトレジスト層30はその後、所望のアレイパターンを露光され、現像液で現像されて、図1Cに示すようにレジスト層30に所望の穴パターン35が形成される。この現像は、MF−319やこの分野で知られた他の現像液を含んでもよい。パターン形成されたレジスト層30はその後、図1Dに示すように、Siウェハ10上の酸化物層20のエッチングが行われる。酸化物層のエッチングは、例えばTransene Company,Inc.(米国マサチューセッツ州ダンバース)からの緩衝HF(9%HF,32%NH4F)などのフッ化水素酸混合物を用いて得ることができる。この分野で知られた他のエッチング技術を用いて酸化物層20をエッチングしてもよい。得られたエッチングは、図1Dに示す酸化物層の穴パターン37となる。
次に、成長触媒50が、図1Eに示すように、レジスト層30上および酸化物層20の穴37内に熱蒸着される。例えば、500nmの金を、レジスト層30および穴37内へ熱蒸着させる。例えば、限定しないが、Cu、Pt、Niなどの他の触媒を用いてもよい。次にフォトレジスト層30の除去(lift-off)が行われ、図1Fに示すように酸化物層20の酸化物で隔てられた触媒の島57が残る。
パターン形成された酸化物層20と堆積した触媒を有するウェハ10は次に、アニーリングされる。好適には、アニーリングは、1000sccm(SCCMは、STPにおける分毎の立方cmを表す)のフローレートでの1気圧のH2の条件下で、円筒炉で900乃至1000℃または約1050℃の温度で20分間行われる。その後、ウェハ10上にワイヤの成長が行われる。図1Gは、成長ガスを適用したワイヤアレイ内のワイヤ40の成長を示す。好適には、ワイヤ40は約1気圧におけるH2(1000sccm)とSiCl4(20sccm)の混合物内で成長される。ワイヤ40は850℃乃至1100℃の温度で20乃至30分間、あるいは他の成長時間、気圧、およびフローレートで成長される。
半導体構造の製造後、基板上に成長した半導体構造を封入すべく結合材料が適用され、結合材料の層に埋め込まれた封入構造体が取り外される。図2A−2Cは、この適用と取り外しプロセスを示す。図2Aは、基板200が、基板上に酸化物層205と、基板200および酸化物層205から突出する半導体ロッドアレイ210とを有する状態を示す。図2Bは、基板200と酸化物層205および半導体ロッドアレイ210の周囲に結合材料220を適用した状態を示す。図2Cは、結合材料220を埋め込まれたロッドアレイ210とともに基板200および酸化物層205から取り外して得られる構造体を示す。上記のように、半導体ロッドアレイ以外の半導体構造が、結合材料の層に埋め込まれている。また、基板200と酸化物層205はそれぞれ1以上の層を具える。
結合材料は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)ポリマを含んでもよい。ポリジメチルシロキサンポリマベースは、ダウコーニングからのSylgard184PDMSまたはこのような他の材料を含んでもよい。ポリマベースおよび硬化剤が、10:1w/w比で混合され攪拌される。未硬化のポリマが塩化メチレンで希釈され(1.0g/2.0mL)、平滑なポリマ表面が好適に観測できるように、半導体ロッドアレイの上にドロップキャストされる。これらのアレイはその後、少しの間置かれ、塩化メチレンの遅い蒸発を可能にさせる。13−16時間後、PDMSは未だ粘着性であり、120℃の熱で1.5乃至2.0時間硬化される。冷却後、レーザブレードで酸化物層を削るような切除器具を用いて、PDMSのオーバレイヤと埋め込まれたロッドが、基板および酸化物層から取り外される。得られるポリマフィルムは、基板上で観測されるのと同じような秩序の埋め込まれた半導体ロッドアレイを有する。
上述した方法は、半導体ロッドアレイの底側端部(前に基板に接続されていた端部)の電気的接触を提供するが、上側端部はポリマでカバーされており、これらの端部の電気的接触を困難にしている。結合材料の適用の代替方法として、薄い結合材料の層を基板および半導体ロッドアレイの周囲に設ける。図3A−3Cは、この適用方法を示している。
図3Aは、基板205上に酸化物層205がある基板200において、半導体ロッドアレイ210が基板200および酸化物層205から突出している状態を示す。図3Bは、基板200上の酸化物層205の頂面と半導体ロッドアレイ210の周囲に結合材料の層225を適用する状態を示すが、その厚さはロッドアレイの高さより低い。図3Cは、結合材料225および結合材料225から突出する埋め込まれたロッドアレイ210とが基板200および酸化物層205から取り外されて得られた構造体を示す。
上述した代替方法では、結合材料を適用するのにスピンキャスティングを用いることができる。例えば、上述したポリマベースと硬化剤の混合物は、ヘキサメチルシクロトリシロキサン溶液(Alfa Aesar、97%、塩化メチレン中でほぼ飽和状態)で希釈してもよく、ここで好適な希釈比はヘキサメチルシクロトリシロキサンが4に対しポリマおよび硬化剤の混合物が1である。薄いフィルムを提供するために、低沸点シロキサンを、ポリマ/ロッドアレイ複合物を形成するのに用いるPDMS溶液に添加する。希釈した混合物はその後、ロッドアレイ上で1000rpmで2分間スピンキャストされる。スピンコーティングの後、塩化メチレンは迅速に蒸発し、サンプルが150℃で0.5時間硬化される。低沸点シロキサンはこの硬化ステップにおいてほとんど蒸発し、20μmの厚さであってワイヤの50%より大きいポリマフィルムが露出する。硬化および冷却の後、PDMSのオーバレイヤと埋め込まれたロッドが、ここでも、基板および酸化物層から切除器具を用いて取り外される。
図4Aは、上述した方法を用いて基板上に成長させたワイヤアレイのSEM画像であり、画像の大部分が10μmスケールのワイヤアレイの平面図であり、20μmスケールのワイヤアレイの70°斜視図が挿入されている。図4Bは、取り外した結合材料層と埋め込まれたロッドアレイのSEM平面図(図4Aと同スケール)である(図4Bでは70°斜視図を挿入している)。図4Cは、結合材料層を取り外した後に残った基板表面のSEM平面図(図4Aと同スケール)である(図4Cでは70°斜視図を挿入している)。特に、図4Cは結合材料の層と埋め込まれたワイヤアレイを取り去った後のワイヤの根と残余ポリマとを示している。
以降の半導体成長での基板の再利用は、結合材料の層を取り去った後に基板をエッチングして半導体構造の残りや残余ポリマを除去することから開始される。例えば、SiウェハをSiワイヤアレイの成長に用いる場合、KOHエッチングを用いてウェハ面をワイヤ成長用に備える。このエッチングは、ウェハを、80℃に維持された4.5M KOH(aq)腐食液に90秒間浸して攪拌することで達成される。好適には、ウェハは光学顕微鏡を用いて検査され、確実に残余ポリマやワイヤの根が完全に除去されるようにする。図4Dは、KOHエッチング後のウェハのSEM平面図である(図4Dの挿入図は70°斜視図である)。必要であれば、ウェハ残渣やワイヤ根が無くなるまで再び腐食液に含浸される。実験では、ウェハ表面は腐食液に120秒またはそれ以下含浸することによりきれいになる。この方法におけるエッチングは、パターン形成された酸化物層を残して、以降のアレイ成長用のテンプレートとして用いるようにする。
本発明の代替実施例では、結合材料および埋め込まれた半導体構造を取り去った後に半導体構造物の残りおよび/または残余ポリマを除去するステップを有さなくてもよい。すなわち、以降の半導体製造に必要ないか残余および/または残渣による影響がない場合は、残余および/または残渣はそこに残っていてもよい。このようなエッチングまたはクリーニングステップを無くすと、以降の半導体製造用の基板を準備する速度を加速する。
(必要あるいは所望により)半導体構造の残りと残余ポリマを除去した後、新たな半導体構造の成長を促進すべく触媒金属が再び適用される。この触媒金属の再適用には電着を利用できる。触媒金属の再適用を開始するには、基板を電着用に準備する必要がある。例えば、Siウェハが上述のようにきれいにされたら、その酸化物側を下にして緩衝HF(aq)をウェハの背面に5分間適用する。ウェハの背面にHFを適用すると、この側のウェハの酸化物が除去される。しかしながら、ウェハの酸化物の側にHFが接触すると、パターン形成された酸化物層にダメージを与えるので注意する必要がある。
基板が電着用に準備できたら、電着を促進するために電気接触が形成される。Siウェハの背面から酸化物が除去された後、この背面は18MΩの抵抗性H2Oで濯がれ、N2ガスの流れで乾燥される。両面導電性Cuテープの一片がその後ウェハの背面に適用される。このアセンブリは、Cuテープの他方の面をガラス管内のCuワイヤに接触させ、マウントワックスを用いガラス管をシールしウェハをカバーして、正面のパターン形成された酸化物層のみを露出されることにより、一つの電極として構成できる。この電極はその後(容量の)10%HF(aq)に10秒間浸され、基板のパターン形成された酸化物層内のパターン穴の底にある本来の酸化物が除去され、その後ウェハ全体が洗浄される。
電着促進用の電気接触が形成されて基板が最終的に触媒金属の適用に準備された後、電着が開始される。上記のようにSiウェハ電極が構成され準備されたら、この電極は直ぐに、例えばAu電着槽(例えば、Technic Inc.のOrotemp24)などの触媒金属電着槽に移動される。Au金属を用いる場合、このAu金属は、Si作業電極とPtゲージ対極の間の露出したウェハ領域を0.4乃至0.8mAcm−2の定電流密度に設定し、0.12Ccm−2の電荷が過ぎるまで電気的に静的に処理する(galvanostatically proceed)ことにより、パターン穴に堆積する。もちろん、代替実施例では、Siワイヤを所望の長さだけ成長させるかによって、これ以上または以下のAuを堆積してもよい。Princeton Applied Researchのモデル173ポテンシオスタットを用いて電荷を測定してもよい。パターン穴内に金属触媒を堆積したウェハは、その後、アセトン内でマウントワックスを完全に溶解させることにより、電極アセンブリから取り外される。これは、後述するように、半導体構造が成長される次のステップの前に行う必要がある。図4Eは、Au触媒の電着後の回復したウェハのSEM平面図である(図4Eの挿入図は70°斜視図である)。
触媒金属の堆積後、第1世代の構造に用いたのと同じ技術を用いて、第2世代の半導体構造が成長される。Siウェハの例に戻ると、図1A−1Gで説明したV−L−S技術を用いてワイヤアレイの第2のセットを形成することができ、その後上記のようにこれが封入され取り去られる。図4Fは、新たなワイヤアレイが成長された後の回復したウェハのSEM平面図である(図4Fの挿入図は70°斜視図である)。以降に、ポリマキャスティングおよび剥離、パターン形成面の再生、金属触媒の電着、およびワイヤ再成長ステージを繰り返して、第3および第4世代(またはそれ以上)のワイヤアレイを同じSiウェハのセット上に製造することができる。図5A−5Dは、上記の方法を用いて得られる連続的なワイヤアレイの世代を示す。図5Aは、第1世代のワイヤアレイのSEM平面図である(スケールバーは40μm)。図5Bは、第2世代のワイヤアレイのSEM平面図である(スケールバーは40μm)。図5Cは、第3世代のワイヤアレイのSEM平面図である(スケールバーは40μm)。図5Dは、第4世代のワイヤアレイのSEM平面図である(スケールバーは40μm)。世代を継続すると欠陥密度が増加することに注意されたい。
図示するように、酸化物のテンプレートパターンの忠実度が崩壊するため、機械研磨や、酸化物層を除去し新規のパターン形成された酸化物層を適用すべく基板を準備する他の技術を通して、再利用のために基板をさらに調整してもよい。例えば、連続的にワイヤアレイを製造するのに用いるSiウェハを準備して、これらを機械研磨後に熱酸化させて、サイクルを再び開始してもよい。ウェハは、ワックスで研磨チャックにマウントされ、その表面をSouth Bay Technology研磨ホイールを用いて平滑化してもよい。連続的に、1200グリットのSiCペーパー、15μmサイズのアルミ粒子懸濁液、1μmサイズのアルミ粒子懸濁液、0.3μmサイズのアルミ粒子懸濁液に晒してもよい。この研磨済みSiウェハは、その後、円筒炉に入れて工業品質気体の完全水和雰囲気中で900℃で8時間おき、表面酸化物層が300−400nmとなる。このSiウェハはその後、写真平板技術で所望のアレイパターンが形成され(他のパターン形成技術を用いてもよい)、蒸着金属触媒層で覆われ、持ち上げられ、(図1A−1Gに示すように)新規なウェハ上にSiワイヤを最初に成長させるのに用いたのと同じ処理条件下で反応器に入れられる。この再構成されたSiウェハはその後、上述したようにさらなるワイヤアレイ世代を形成するのに用いられる。図6は、機械研磨した後に熱酸化させたSi(lll)ウェハから成長させたSiワイヤアレイのSEM斜視図である。スケールバーは40μmである。
上述のように、本発明の実施例にかかる半導体構造の製造には他の方法を用いてもよい。例えば、半導体構造は、成長プロセスを介してではなく、基板上に蒸着(deposit)させてもよい。この場合、蒸着させた半導体構造の移動および取り外しは、多くが上述と同じ方法で実現することができる。半導体構造が形成されたら、結合材料の層が構造の周りに堆積され、結合材料の層と埋め込まれた構造体が基板から取り外される。基板のエッチングを用いるさらに別の半導体構造製造プロセスによっても、基板再利用の機会が提供される。基板の一部をエッチングして基板に半導体構造を形成したら、結合材料の層を構造体の周囲に堆積して、結合材料の層と埋め込まれた構造体が基板から取り外される。もちろん、この場合、基板の製造は、基板からの材料の損失や、基板再利用の回数の制限につながる。
Siワイヤを垂直配向で例外的に一様なアレイに光起電用に同一の方向に製造することも可能であったが、整列したエピタキシャル成長を実現するには各アレイに高価な単結晶ウェハ基板が必要であった。しかしながら、ワイヤをポリマ基質に変換して、パタン形成された酸化物をいくつかのアレイ成長に再利用し、最終的にサイクルを閉じるべくウェハ表面を研磨し再酸化することにより、基板のコストは数百のワイヤアレイとして償却できる。本発明の実施例は、多くの異なるポリマ材料と、同様に様々な表面開始型(surface-initiated)半導体構造成長方法を用いることができる。
本発明のいくつかの実施例は、ワイヤアレイをポリマ基質へ変換し、いくつものアレイ成長用のパターン形成された酸化物を再利用し、最後にウェハ表面を研磨し再び酸化させパターン形成された酸化物を再適用することにより、ワイヤアレイ形成用にSiウェハを再利用することを含む。
上記の実施例の例示的かつ好適な詳細な説明は、法律の要件にしたがい説明および開示の目的で提示される。これは本発明を上述した正確な形態に消尽あるいは限定するものではなく、他の当業者に本発明を特定の利用や実装に適させることを理解させるためのものである。変更や変形の可能性は、当業者にとって理解可能であろう。例示的な実施例に含まれる許容度、構造寸法、特定の動作条件、工学的仕様等の記載は限定ではなく、実装や技術の状態変化で異なってもよく、これにも限定されるものではない。本開示は、現在の技術水準を考慮して行われているが、将来の進歩や適合は、すなわちそれがそのときの技術水準となり、これらの進歩を考慮に入れるものである。本発明の範囲は、記載されたクレームおよび適用可能な均等物によって規定されると解される。クレーム要素の単数表記は、そう明記しない限り、「1であって唯一」を意味するものではない。さらに、本開示のいかなる要素、部材、方法あるいはステップも、これらの要素、部材、またはステップがクレームに明記しているか否かに拘わらず、公共のものと解されてはならない。クレーム要素は、当該要素が「...手段」の語句で明記されない限り、USC第112章第135条第6段落の規定に該当するものではなく、本書のいかなる方法またはステップも、当該ステップが「...するステップを具える」の語句で明記されない限り、これらの規定に該当すると解されてはならない。
Claims (20)
- 半導体構造の製造方法であって、
(a)基板上に半導体構造を製造するステップと、
(b)前記製造した半導体構造を、結合材料基質に封入するステップと、
(c)前記製造した半導体構造を前記基板から外すステップと、
(d)前記ステップ(a)乃至(c)を繰り返すことにより、さらなる半導体構造を製造するために前記基板を再利用するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、さらに、前記ステップ(a)乃至(c)の後であってステップ(d)を実行する前に、前記基板から結合材料の残渣と前記製造した半導体構造の残りを除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1または2に記載の方法において、さらに、前記ステップ(a)乃至(c)の実行後であってステップ(d)の実行前に、前記基板を追加的にコンディショニングするステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法において、前記基板上に半導体構造を製造するステップが、
前記基板上に酸化物層のテンプレートを形成するステップであって、前記酸化物層のテンプレートは、前記酸化物の層に半導体構造形成用の穴を含むステップと、
前記基板上に半導体構造のセットを成長させるステップであって、前記半導体構造の成長が、前記酸化物の穴に堆積された触媒によりサポートされるステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項4に記載の方法において、前記製造した半導体構造を結合材料基質で包み込むステップは、前記酸化物層のテンプレートの頂面にフィルム層を堆積するステップを含み、前記フィルム層が前記結合材料基質を含み、前記フィルム層が、前記酸化物層の頂面およびその上の成長した半導体構造間の隙間を適合しつつ埋めることを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記製造した半導体構造を前記基板から外すステップは、前記フィルム層および前記成長した半導体構造を、前記フィルム層が前記酸化物の層に接触する場所またはその近くで前記酸化物の層から分離させて、前記フィルム層に包み込まれた半導体構造のセットを提供するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法において、半導体構造が、垂直に整列されたワイヤアレイを具えることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法において、前記結合材料基質は、ポリマを含むことを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記触媒が、金、銅、ニッケル、またはこれらのいくつかの組み合わせを含むことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記基板を追加的にコンディショニングするステップは、前記基板を機械的に研磨するステップを含むことを特徴とする方法。
- Siワイヤアレイのセットの製造方法であって、
Siウェハ上に堆積されたパターン形成された酸化物層を用いて、単結晶Siウェハ上にSiワイヤアレイを成長させるステップと;
この成長したSiワイヤアレイを結合材料基質に変換するステップと;
Siワイヤアレイを成長させるステップと、成長したSiワイヤアレイを結合材料基質に変換するステップと、結合材料の残渣とワイヤアレイの残存物とを除去するステップとを繰り返すことにより、さらなるSiワイヤアレイを製造するために前記Siウェハを再利用するステップと;を含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法において、さらに、前記成長させたSiワイヤアレイを前記結合材料基質に変換した後に、結合材料の残渣とワイヤアレイの残存物とを除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項11または12に記載の方法において、さらに、Siワイヤアレイを成長させるステップと、この成長させたSiワイヤアレイを結合材料基質に変換するステップとを繰り返すことにより、さらなるSiワイヤアレイを製造するために前記Siウェハを再利用するステップの1またはそれ以上のサイクルの後に、前記パターン形成された酸化物層を除去するステップと、
さらなるSiワイヤアレイの製造を補助するために前記Siウェハ上にパターン形成された酸化物層を再び堆積するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11乃至13のいずれか1項に記載の方法において、Siワイヤアレイを成長させるステップは、
前記パターン形成された酸化物層の穴に触媒金属を堆積させるステップと、
成長ガスを適用するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11乃至14のいずれか1項に記載の方法において、前記結合材料が、ポリマを含むことを特徴とする方法。
- 半導体構造の製造のために基板を再利用する方法であって、
前記基板上に堆積したパターン形成された酸化物層を用いて、前記基板上に半導体構造を成長させるステップであって、前記パターン形成された酸化物層は、当該パターン形成された酸化物層の穴に触媒金属の堆積を受けて前記半導体構造の成長を補助するステップと;
ここで成長させた半導体構造を結合材料基質に変換するステップと;
半導体構造を成長させるステップと、成長した半導体構造を結合材料基質に変換するステップと、結合材料料の残渣と半導体構造の残存物を除去するステップと、を繰り返すことにより、さらなる半導体構造の製造のために前記基板を再利用するステップと;を含むことを特徴とする方法。 - 請求項16に記載の方法において、さらに、前記成長させた半導体構造を結合材料基質に変換するステップの後に、結合材料の残渣と半導体構造の残存物を除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項16または17に記載の方法において、さらに、構造体を成長させるステップと、この成長させた半導体構造を結合材料基質に変換するステップとを繰り返すことにより、さらなる半導体を製造するために前記基板を再利用するステップの1またはそれ以上のサイクルの後に、前記パターン形成された酸化物層を除去するステップと、
さらなる半導体構造の製造を補助するために前記基板上にパターン形成された酸化物層を再び堆積するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項16乃至18のいずれか1項に記載の方法において、前記結合材料が、ポリマを含むことを特徴とする方法。
- 請求項16乃至19のいずれか1項に記載の方法において、前記触媒金属の堆積の少なくとも一例は、前記触媒金属の電着を含むことを特徴とする方法。
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