JP2014523106A - レーザパターニングのための一体化された光および熱遮蔽層を有する薄膜構造およびデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、全体として参照により本明細書に組み込まれている、2011年8月8日出願の米国仮特許出願第61/521,212号の利益を主張する。
Claims (15)
- 誘電体および/または半導体層の選択的な除去のためのレーザビームによるレーザ直接パターニングに適合している薄膜デバイスであって、
基板、
前記基板を覆う第1のデバイス層、
前記第1のデバイス層を覆う第1の熱遮蔽層、
前記第1の熱遮蔽層を覆う第1の光遮蔽層、および、
前記第1の光遮蔽層を覆う第2のデバイス層
を備え、
前記第1の光遮蔽層が、前記第1の光遮蔽層に到達するレーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第1の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に隣接するデバイス層の温度が前記隣接するデバイス層の融解温度Tmを超過するように、前記第1の熱遮蔽層を通る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、デバイス。 - 前記隣接するデバイス層が前記第2のデバイス層であり、前記第1の光遮蔽層が、前記第2のデバイス層を通って前記第1のデバイス層の方へ透過する前記レーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第1の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に前記第1のデバイス層の温度が前記第1のデバイス層の融解温度Tm’に到達しないように、前記第2のデバイス層から前記第1のデバイス層に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記隣接するデバイス層が前記第1のデバイス層であり、前記第1の光遮蔽層が、前記第1のデバイス層を通って前記第2のデバイス層の方へ透過する前記レーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第1の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に前記第1のデバイス層の温度が前記第1のデバイス層の融解温度Tm’を超過するように、前記第1のデバイス層から前記第2のデバイス層に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に前記第1のデバイス層の温度が前記第1のデバイス層の(Tm)/3に到達しないように、前記第2のデバイス層から前記第1のデバイス層に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率を有する導電層である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の光遮蔽層と前記第1の熱遮蔽層が同じ層である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第2のデバイス層内の第2の熱遮蔽層と、前記第2の熱遮蔽層を覆う第2の光遮蔽層とをさらに備え、
前記第2のデバイス層が、前記第2の熱遮蔽層によって覆われた前記第2のデバイス層の第1の部分と、前記第2の光遮蔽層を覆う前記第2のデバイス層の第2の部分とを備え、前記第2の光遮蔽層が、前記第2のデバイス層の前記第2の部分を通って前記第2のデバイス層の前記第1の部分の方へ透過する前記レーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第2の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に前記第2のデバイス層の前記第1の部分の温度が前記第2のデバイス層の前記第1の部分の融解温度Tm”に到達しないように、前記第2のデバイス層の前記第2の部分から前記第2のデバイス層の前記第1の部分に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、
請求項1に記載のデバイス。 - 前記薄膜デバイスが薄膜電池であり、前記第1のデバイス層が電流コレクタ層であり、前記第2のデバイス層の前記第1の部分が、アノード電流コレクタ、アノード、電解質、およびカソードを備えるスタックであり、前記第2のデバイス層の前記第2の部分が保護コーティングである、請求項6に記載のデバイス。
- 前記薄膜デバイスが薄膜電池である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1のデバイス層が電流コレクタ層であり、前記第2のデバイス層が、アノード電流コレクタ、アノード、電解質、およびカソードを備えるスタックである、請求項8に記載のデバイス。
- 前記第1の光遮蔽層が金の金属層であり、前記金の金属層が厚さ10ナノメートル未満である、請求項8に記載のデバイス。
- 前記第1の熱遮蔽層がインジウムスズ酸化物層である、請求項8に記載のデバイス。
- 誘電体および/または半導体層の選択的な除去のためのレーザビームにより薄膜デバイスをレーザ直接パターニングする方法であって、
基板、
前記基板を覆う第1のデバイス層、
前記第1のデバイス層を覆う第1の熱遮蔽層、
前記第1の熱遮蔽層を覆う第1の光遮蔽層、および
前記第1の光遮蔽層を覆う第2のデバイス層
を備える薄膜デバイスを設けることであって、前記第1の光遮蔽層が、前記第2のデバイス層を通って前記第1のデバイス層の方へ透過するレーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第1の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に前記第1のデバイス層の温度が前記第1のデバイス層の融解温度Tm’に到達しないように、前記第2のデバイス層から前記第1のデバイス層に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、薄膜デバイスを設けることと、
前記薄膜デバイスをレーザ直接パターニングすることであって、前記レーザビームが、前記第2のデバイス層のレーザ照射部分を除去し、前記レーザビームが、前記第1の光遮蔽層に到達する前に前記第2のデバイス層を通過する、レーザ直接パターニングすることと
を含む方法。 - 前記薄膜デバイスが、前記第2のデバイス層内の第2の熱遮蔽層と、前記第2の熱遮蔽層を覆う第2の光遮蔽層とをさらに備え、前記第2のデバイス層が、前記第2の熱遮蔽層によって覆われた前記第2のデバイス層の第1の部分と、前記第2の光遮蔽層を覆う前記第2のデバイス層の第2の部分とを備え、前記第2の光遮蔽層が、前記第2のデバイス層の前記第2の部分を通って前記第2のデバイス層の前記第1の部分の方へ透過するレーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第2の熱遮蔽層が、レーザ直接パターニング中に前記第2のデバイス層の前記第1の部分の温度が前記第2のデバイス層の前記第1の部分の融解温度Tm”に到達しないように、前記第2のデバイス層の前記第2の部分から前記第2のデバイス層の前記第1の部分に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層であり、前記レーザ直接パターニングが、前記第2のデバイス層の前記第2の部分のレーザ照射部分を除去することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 誘電体および/または半導体層の選択的な除去のための1つまたは複数のレーザビームにより薄膜デバイスをレーザ直接パターニングする方法であって、
基板、
前記基板を覆う第1のデバイス層、
前記第1のデバイス層を覆う第1の熱遮蔽層、
前記第1の熱遮蔽層を覆う第1の光遮蔽層、および
前記第1の光遮蔽層を覆う第2のデバイス層
を備える薄膜デバイスを設けることであって、前記第1の光遮蔽層が、前記第1のデバイス層を通って前記第2のデバイス層の方へ透過する第1のレーザビームからのレーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第1の熱遮蔽層が、前記第1のレーザビームによるレーザ直接パターニング中に前記第1のデバイス層の温度が前記第1のデバイス層の融解温度Tm’に到達するように、前記第1のデバイス層から前記第2のデバイス層に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、薄膜デバイスを設けることと、
前記第1のレーザビームを使用して前記薄膜デバイスをレーザ直接パターニングすることであって、前記レーザ直接パターニングが、前記第1のデバイス層のレーザ照射部分を除去し、前記第1のレーザビームが、前記第1の熱遮蔽層に到達する前に前記第1のデバイス層を通過し、前記第1のデバイス層の前記照射部分に対応する、前記第1の熱遮蔽層、前記第1の光遮蔽層、および前記第2の層の部分が、前記第1のデバイス層の前記照射部分の前記除去とともに除去される、レーザ直接パターニングすることと
を含む方法。 - 第2のレーザビームを使用して前記薄膜デバイスをレーザ直接パターニングすることをさらに含み、第2のレーザ直接パターニングが、前記第2のデバイス層のレーザ照射部分を除去し、前記第2のレーザビームが、前記第1の光遮蔽層に到達する前に前記第2のデバイス層を通過し、前記第1の光遮蔽層が、前記第2のデバイス層を通って前記第1のデバイス層の方へ透過する前記第2のレーザビームからの前記レーザエネルギーの一部分を吸収または反射する金属層であり、前記第1の熱遮蔽層が、前記第2のレーザビームによるレーザ直接パターニング中に前記第1のデバイス層の温度が前記第1のデバイス層の融解温度Tm’に到達しないように、前記第2のデバイス層から前記第1のデバイス層に入る熱流を低減させるのに十分低い熱拡散率Dを有する導電層である、請求項14に記載の方法。
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