KR101043097B1 - Method for manufacturing single crystalline silicon film on any substrate using light irradiation - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 단결정 실리콘 박막의 제조 방법은, 벌크 기판 상에 실리콘 산화막과 단결정 실리콘 박막이 순차 적층된 SOI 기판을 마련하는 단계; 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계; 및 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가한 상태에서 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하여, 상기 단결정 실리콘 박막을 남겨놓은 상태에서 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a single crystal silicon thin film, comprising: providing an SOI substrate in which a silicon oxide film and a single crystal silicon thin film are sequentially stacked on a bulk substrate; Adding an etchant or a vapor of an etchant to the single crystal silicon thin film; And irradiating light to the single crystal silicon thin film while applying the etching liquid or the vapor of the etching liquid, and removing the silicon oxide film while leaving the single crystal silicon thin film.

단결정 실리콘, 플렉시블 기판 Monocrystalline Silicon, Flexible Substrates

Description

광조사를 이용한 단결정 실리콘 박막의 제조 방법{Method for manufacturing single crystalline silicon film on any substrate using light irradiation}Method for manufacturing single crystalline silicon film on any substrate using light irradiation}

본 발명은 실리콘의 고온 증착을 수행하기 어려운 기판 등 다른 기판에 옮겨 사용할 수 있는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛의 조사와 에칭액을 이용하여 SOI 기판의 중간층 산화막만을 제거함으로써, 플렉시블 기판 등 다른 기판으로 용이하게 옮길 수 있는 단결정 실리콘 박막을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a single crystal silicon thin film that can be transferred to another substrate, such as a substrate which is difficult to perform high temperature deposition of silicon, and more particularly, by removing only the intermediate layer oxide film of the SOI substrate using light irradiation and etching solution. And a method for producing a single crystal silicon thin film that can be easily transferred to another substrate such as a flexible substrate.

고성능의 전자 소자 제작을 위한 다양한 기술과 재료들의 연구, 개발과 더불어 최근에는 휘어짐이 가능한 유연성 있는 소자에 대한 연구도 활발히 진행되고 잇다. 그 대표적인 예에 해당하는 유기물을 이용한 소자는 제작 온도가 낮아 플라스틱 기판 등 다양한 기판위에서 제작할 수 있는 장점이 있으나, 아직까지 재료에 대한 이해와 연구가 부족해 실제 기술 상용화에는 많은 연구와 노력이 필요하다. 이러한 연구와 더불어, 이미 그 성능과 이론이 정립된 실리콘을 이용하여 휘어지는 소자를 제작하려는 노력도 활발히 진행중이다. In addition to research and development of various technologies and materials for manufacturing high-performance electronic devices, research on flexible devices that can bend in recent years is being actively conducted. The device using organic material, which is a representative example, has the advantage of being able to be manufactured on various substrates such as plastic substrates due to low manufacturing temperature. In addition to these studies, efforts are being made to fabricate curved devices using silicon, which has already established its performance and theory.

실리콘 박막은 증착시 공정온도가 1400℃ 정도로 매우 높아 열에 내성이 약한 플라스틱과 같은 휘어지는 기판에 직접적으로 적용하기가 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로는 실리콘 박막을 기존의 높은 공정온도 하에서 증착한 후, 박막 소자만을 분리시켜 휘어지는 기판(플렉시블 기판) 위에 붙이는 기법이 있다. 고온 증착공정을 수행하기 어려운 기판에 옮겨 사용할 수 있는 단결정 실리콘 박막을 얻기 위한 기존의 공정으로는, 기판 상에 단결정 실리콘 박막을 증착한 후 단결정 실리콘 박막에 일정한 간격으로 구멍을 만들어 중간층 산화막을 제거하거나, 증착된 단결정 박막을 얇은 리본 형태로 제작하는 방법이 있다. The silicon thin film has a very high process temperature of about 1400 ° C. during deposition and thus cannot be directly applied to a curved substrate such as a plastic, which is poor in heat resistance. As a method to solve this problem, a silicon thin film is deposited under a conventional high process temperature, and then a thin film device is separated and pasted onto a flexible substrate (flexible substrate). Conventional processes for obtaining a single crystalline silicon thin film that can be transferred to a substrate that is difficult to perform a high temperature deposition process include depositing a single crystalline silicon thin film on a substrate, and then forming holes in the single crystalline silicon thin film at regular intervals to remove the interlayer oxide film. There is a method of manufacturing the deposited single crystal thin film in the form of a thin ribbon.

그러나, 단결정 실리콘 박막에 구멍 형성시, 또는 단결정 실리콘 박막을 리본 형태로 패터닝시 단결정 박막에 손상이 발생되기 쉽기때문에, 이러한 방식들은 온전한 단결정 실리콘 박막을 얻는 방법이 아니다. 또한 이러한 종래 방식으로는 '다른 기판으로 쉽게 이동 가능한' 넓은 면적의 단결정 실리콘 박막을 얻을 수 없기 때문에, 실제 소자를 제작하는 데에 있어서 한계를 갖게 된다. However, these methods are not a method of obtaining an intact single crystal silicon thin film because damage to the single crystal thin film is likely to occur when holes are formed in the single crystal silicon thin film or when the single crystal silicon thin film is patterned in a ribbon form. In addition, since such a conventional method cannot obtain a large area single crystal silicon thin film that is 'movably easily moved to another substrate', there is a limit in manufacturing an actual device.

본 발명의 일 과제는 타 기판으로 쉽게 이동가능한 대면적의 단결정 실리콘 박막을 얻기에 적합할 뿐만 아니라, 단결정 실리콘 박막의 손상이 없이 타 기판에 자유롭게 이동가능한 단결정 실리콘 박막을 얻을 수 있는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법을 제공하는 것이다. One object of the present invention is not only suitable for obtaining a large area single crystal silicon thin film that can be easily moved to another substrate, but also to obtain a single crystal silicon thin film that can be freely moved to another substrate without damaging the single crystal silicon thin film. It is to provide a manufacturing method.

본 발명의 일 측면에 따른 단결정 실리콘 박막의 제조 방법은, 벌크 기판 상에 실리콘 산화막과 단결정 실리콘 박막이 순차 적층된 SOI 기판을 마련하는 단계; 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계; 및 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가한 상태에서 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하여, 상기 단결정 실리콘 박막을 남겨놓은 상태에서 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a single crystal silicon thin film, comprising: providing an SOI substrate in which a silicon oxide film and a single crystal silicon thin film are sequentially stacked on a bulk substrate; Adding an etchant or a vapor of an etchant to the single crystal silicon thin film; And irradiating light to the single crystal silicon thin film while applying the etching liquid or the vapor of the etching liquid, and removing the silicon oxide film while leaving the single crystal silicon thin film.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하기 전에, 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기가 가해진 단결정 실리콘 박막 위에 마이크로 렌즈 어레이를 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사할 때 상기 마이크로 렌즈 어레이를 통해 빛을 모아서 조사할 수 있다. 상기 단결정 실리콘 박막에 조사되는 빛은 가시광선일 수 있다. 상기 가시광선은 380 내지 750 nm일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, before irradiating light to the single crystal silicon thin film, further comprising disposing a microlens array on the etching liquid or a single crystal silicon thin film to which the vapor of the etching solution is applied, When irradiating, light may be collected by irradiating through the micro lens array. The light irradiated onto the single crystal silicon thin film may be visible light. The visible light may be 380 to 750 nm.

상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계는, 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가한 상태에서 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하여, 상기 에칭액 또는 증기의 에칭제 성분이 상기 단결정 실리콘 박막을 통과하는 단계; 및 상기 단결정 실리콘 박막을 남겨놓은 상태에서, 상기 단결정 실리콘 박막을 통과한 에칭제 성분에 의해 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 에칭제 성분은 HF를 포함할 수 있다.The removing of the silicon oxide film may include: irradiating light to the single crystal silicon thin film while applying the etching liquid or the vapor of the etching liquid, such that the etchant component of the etching liquid or the vapor passes through the single crystal silicon thin film; And removing the silicon oxide film by the etchant component passing through the single crystal silicon thin film while leaving the single crystal silicon thin film. The etchant component may comprise HF.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 단결정 실리콘 산화막을 제거하는 단계 후에, 상기 단결정 실리콘 박막을 다른 기판 상으로 옮기는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 다른 기판은 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다. 상기 단결정 실리콘 박막을 다른 기판 상으로 옮기는 단계는, PDMS(PolyDiMethylSiloxane)을 이용하여 다른 기판 상으로 붙이는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, after removing the single crystal silicon oxide layer, the method may further include transferring the single crystal silicon thin film onto another substrate. The other substrate may be a flexible substrate. The transferring of the single crystal silicon thin film onto another substrate may include attaching the polycrystalline silicon thin film onto another substrate using PDMS (PolyDiMethylSiloxane).

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 에칭액은 HF 또는 BOE 용액을 포함할 수 있다. 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계는, 상기 단결정 실리콘 박막을 에칭액에 넣는 단계를 포함할 수 있다. 다른 대안으로서, 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계는, 밀폐된 공간에 상기 단결정 실리콘 박막을 에칭액과 함께 배치하여 상기 밀폐된 공간에 있 는 에칭액으로부터 나온 증기가 상기 단결정 실리콘 박막에 가해지는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the etching solution may include an HF or BOE solution. Adding the etching liquid or the vapor of the etching liquid to the single crystal silicon thin film may include inserting the single crystal silicon thin film into the etching liquid. As another alternative, applying the etching liquid or the vapor of the etching liquid to the single crystal silicon thin film may include placing the single crystal silicon thin film together with the etching liquid in an enclosed space such that steam from the etching liquid in the enclosed space is applied to the single crystal silicon thin film. It may include the step of being applied.

본 발명에 따르면, 리본 형태의 단결정 실리콘 패터닝이나 박막에의 구멍 제작 과정 없이도, 다른 기판에 자유롭게 이동가능한 단결정 실리콘 박막을 얻을 수 있다. 이로써 단결정 실리콘 증착시 열문제로 인한 기판 사용의 한계를 극복할 수 있다. 또한, 단결정 실리콘 박막의 손상 없이, 휘어질 수 있는 플라스틱 기판 등 다른 기판에 옮길 수 있는 대면적의 단결정 실리콘 박막을 쉽게 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막의 제조 방법을 사용함으로써, MOS 트랜지스터, 박막 트랜지스터(TFT), 다이오드 등과 같은 다양한 단결정 실리콘 박막 소자를 휘어지는 기판 위에 제작하는 것이 가능해진다. 이는 비정질 실리콘, 유기물 등을 이용하여 휘어지는 소자를 제작하는 데에 한계로 지적되었던 성능의 문제를 고순도의 단결정 실리콘의 사용으로 극복함과 동시에, 휘어지는 소자의 제작 과정에 대한 새로운 방식을 제공할 수 있다. 또한, 온전한 단결정 실리콘 박막을 대면적으로 얻어냄으로써 공정 효율의 극대화를 가져올 수 있다.According to the present invention, a single crystal silicon thin film can be freely moved to another substrate without a ribbon-shaped single crystal silicon patterning process or a hole making process in the thin film. This overcomes the limitations of substrate usage due to thermal issues when depositing single crystal silicon. In addition, it is easy to obtain a large area single crystal silicon thin film that can be transferred to another substrate such as a flexible plastic substrate without damaging the single crystal silicon thin film. By using the method for producing a single crystal silicon thin film according to the present invention, it is possible to fabricate various single crystal silicon thin film elements such as MOS transistors, thin film transistors (TFTs), diodes, and the like on a curved substrate. This overcomes the problem of performance, which has been pointed out as a limitation in fabricating curved devices using amorphous silicon, organic materials, etc., and can provide a new method for the fabrication process of curved devices. . In addition, by obtaining an intact single crystal silicon thin film in a large area, it is possible to maximize the process efficiency.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

본 발명의 일 실시형태에서, SOI 기판의 상층부를 이루는 단결정 실리콘 박막에 액체 또는 증기상태의 HF 또는 BOE를 가한 상태에서 그 에칭액 성분이 가해진 단결정 실리콘 박막에 가시광선(예컨대, 백색광)을 쬐어준다. 이로써, 에칭액 성분 중의 HF 분자는 단결정 실리콘 박막에 대한 투과율이 높아져 그 단결정 실리콘 박막을 통과하여 그 아래의 실리콘 산화막을 에칭으로 제거할 수 있게 된다. 단결정 실리콘 박막은 상기 에칭액 또는 그 증기에 의해 손상을 받지 않으며, 벌크 실리콘 기판과 서로 물리적 또는 화학적으로 결합되어 있는 것이 아니기 때문에, 전사 프린팅(trasfer printing) 등에 의해 플렉시블 기판 등 다른 기판으로 쉽게 옮겨질 수 있다. In one embodiment of the present invention, visible light (for example, white light) is exposed to a single crystal silicon thin film to which the etching liquid component is applied while HF or BOE in liquid or vapor state is applied to the single crystal silicon thin film forming the upper layer of the SOI substrate. As a result, the HF molecules in the etching liquid component have a high transmittance to the single crystal silicon thin film and can pass through the single crystal silicon thin film to remove the silicon oxide film under the etching. Since the single crystal silicon thin film is not damaged by the etchant or its vapor and is not physically or chemically bonded to the bulk silicon substrate, it can be easily transferred to another substrate such as a flexible substrate by transfer printing or the like. have.

도 1 내지 6은 본 발명의 실시형태에 따른 '다른 기판으로 자유롭게 이동가능한' 단결정 실리콘 박막을 제조하는 공정을 설명하기 위한 단면도들이다. 1 to 6 are cross-sectional views for explaining a process for manufacturing a 'crystal freely moveable' single crystal silicon thin film according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하면, 실리콘 기판/산화막/단결정 실리콘의 적층체로 된 SOI 기판(104)을 준비한다. 이 SOI 기판(104)은 벌크 실리콘 웨이퍼와 같은 벌크 기판(101)과 그 위에 순차 형성된 실리콘 산화막(102) 및 단결정 실리콘 박막(103) 을 포함한다. First, referring to FIG. 1, an SOI substrate 104 made of a laminate of a silicon substrate / oxide film / single crystal silicon is prepared. This SOI substrate 104 includes a bulk substrate 101, such as a bulk silicon wafer, a silicon oxide film 102 and a single crystal silicon thin film 103 sequentially formed thereon.

그리고 나서, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, SOI 기판의 단결정 실리콘 박막(103)에 에칭액(32) 또는 에칭액(42)의 증기를 가해준다. 에칭액(32, 42)으로는 HF 용액 또는 BOE 용액을 사용할 수 있다. Then, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the vapor of the etching solution 32 or the etching solution 42 is applied to the single crystal silicon thin film 103 of the SOI substrate. As the etching solutions 32 and 42, an HF solution or a BOE solution can be used.

단결정 실리콘 박막(103)에 에칭액이나 그 증기를 가해주는 방법으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 식각조(31)에 담겨진 에칭용 HF 또는 BOE 용액 (32)내에 적층체 SOI 기판(104)를 넣거나 담글 수 있다(dipping). HF 또는 BOE 용액 내에 담근 후 꺼내어 단결정 실리콘 박막(103)의 표면을 HF 용액 또는 그 증기의 분위기로 만들 수 있다.As a method of applying an etching solution or a vapor thereof to the single crystal silicon thin film 103, as shown in FIG. 2, the laminated SOI substrate 104 is included in the etching HF or BOE solution 32 contained in the etching bath 31. You can add or dip it. After submerging in HF or BOE solution, the surface of the single crystal silicon thin film 103 can be made into the atmosphere of HF solution or its vapor.

다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 적층체 SOI 기판(104)을 HF 또는 BOE 용액(42)과 함께 밀폐된 공간(80) 내에 두면, 용기(41) 내의 HF 또는 BOE 액(42)에서 나온 증기의 에칭제 성분(HF 분자)이 SOI 기판(104)의 단결정 실리콘 박막에 가해질 수 있다.As another example, as shown in FIG. 3, the laminate SOI substrate 104 may be placed in an enclosed space 80 together with the HF or BOE solution 42 to provide HF or BOE liquid 42 in the vessel 41. The etchant component (HF molecules) of the vapors from () may be applied to the monocrystalline silicon thin film of the SOI substrate 104.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상술한 HF 또는 BOE 용액 또는 그 증기가 가해진 상태에서 단결정 실리콘 박막(103) 위에 마이크로 렌즈 어레이(50)를 배치하여 이 마이크로 렌즈 어레이(50)를 통해 빛을 모아서 단결정 실리콘 박막(103) 에 쪼아준다. 예를 들어, 백색광의 가시광선을 단결정 실리콘 박막(103)에 조사할 수 있다. 조사되는 빛의 파장은 예를 들어, 380 내지 750nm의 파장을 이용할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이(50)는 예를 들어, 유리 등의 투명 기판(51) 상에 복수의 마이크로 렌즈(53)가 배열되어 있는 구조를 가질 수 있다.Next, as shown in FIG. 4, the microlens array 50 is disposed on the single crystal silicon thin film 103 in the state in which the above-described HF or BOE solution or the vapor is applied thereto, and the light passes through the microlens array 50. And collect the single crystal silicon thin film 103. For example, visible light of white light can be irradiated to the single crystal silicon thin film 103. The wavelength of the irradiated light may use, for example, a wavelength of 380 to 750 nm. The microlens array 50 may have, for example, a structure in which a plurality of microlenses 53 are arranged on a transparent substrate 51 such as glass.

상술한 바와 같이 빛을 쬐어준 상태에서는 에칭액 내의 HF 분자가 단결정 실리콘에서의 확산 현상이 촉진되어 단결정 실리콘 박막(103)에 대한 투과율이 높아진다. 이에 의해, 빛을 받은 HF 분자는 단결정 실리콘 박막(103)을 통과하여 그 아래에 있는 실리콘 산화막(102)을 제거하게 된다. As described above, the diffusion of HF molecules in the etching solution in the single crystal silicon is promoted in the light-exposed state, thereby increasing the transmittance of the single crystal silicon thin film 103. As a result, the lighted HF molecules pass through the single crystal silicon thin film 103 to remove the silicon oxide film 102 below.

단결정 실리콘의 결정구조는 단단하고 원자사이의 거리가 서로 가깝기 때문에 HF 분자(예컨대, 실리콘 산화막의 에칭액으로 사용되는 HF 용액 또는 BOE 용액 내의 HF 분자)가 통과할 수 없다. 그러나, 상술한 바와 같이 HF 또는 BOE를 SOI 기판(104)의 단결정 실리콘 박막(103)에 가한 상태에서 그 박막(103)에 빛을 조사하면, 그 용액 또는 증기의 에칭제 성분인 HF는 단결정 실리콘 박막(103)에 대한 투과율이 높아져 단결정 실리콘 박막(103)을 통과하고, 그 영역(103) 아래에 있는 실리콘 산화막(102)을 에칭 또는 제거할 수 있다. 이로써 벌크 웨이퍼와 분리 가능한 대면적의 단결정 실리콘 박막을 얻는 것이 가능해진다. Since the crystal structure of single crystal silicon is hard and the distance between atoms is close to each other, HF molecules (for example, HF solution used as an etching solution of a silicon oxide film or HF molecules in a BOE solution) cannot pass through. However, when HF or BOE is applied to the single crystal silicon thin film 103 of the SOI substrate 104 and the light is irradiated to the thin film 103 as described above, HF, which is an etchant component of the solution or vapor, is single crystal silicon. The transmittance to the thin film 103 is increased to pass through the single crystal silicon thin film 103 and to etch or remove the silicon oxide film 102 under the region 103. This makes it possible to obtain a large area single crystal silicon thin film that can be separated from the bulk wafer.

HF 용액 또는 BOE 용액은 단결정 실리콘 박막에 대비하여 실리콘 산화물에 높은 식각비를 나타내기 때문에, 상술한 바와 같이 HF 또는 BOE 용액이나 그 증기가 단결정 실리콘 박막(103)에 가해지더라도 단결정 실리콘 박막(103)에 대한 손상은 거의 무시할만하고 실리콘 산화막(102)만을 제거할 수 있게 된다. Since the HF solution or the BOE solution exhibits a higher etching ratio to the silicon oxide than the single crystal silicon thin film, the single crystal silicon thin film 103 may be applied even if the HF or BOE solution or its vapor is applied to the single crystal silicon thin film 103 as described above. Is almost negligible and only the silicon oxide film 102 can be removed.

상기한 실시예에서는 마이크로 렌즈 어레이(50)를 통해 빛을 복수의 위치에서 집중시켜 단결정 실리콘 박막(103)에 조사함으로써 복수의 위치에서 에칭제 성분의 투과율을 집중시켰으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이(50) 없이 빛을 단결정 실리콘 박막(에칭제 성분이 가해진 박막)(103)에 직접 조사할 수도 있다.In the above-described embodiment, the transmittance of the etchant component is concentrated at a plurality of positions by concentrating light at a plurality of positions through the micro lens array 50 and irradiating the single crystal silicon thin film 103. However, the present invention is not limited thereto. no. For example, light may be directly irradiated to the single crystal silicon thin film (thin film to which an etchant component is applied) 103 without the micro lens array 50.

도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 공정을 통해 실리콘 산화막(102)을 제거함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 벌크 실리콘 웨이퍼 등의 기판(101) 상에 단순히 얹힌 단결정 실리콘 박막(103)을 얻게 된다. 이 단결정 실리콘 박막(103)은 기판(101)과는 실질적으로 물리적, 화학적인 결합 없이 단순하게 기판(101) 위에 얹힌 상태로 존재하기 때문에, 다른 기판으로 쉽게 옮길 수 있다.By removing the silicon oxide film 102 through the process described above with reference to FIGS. 1 to 4, a single crystal silicon thin film 103 is simply placed on a substrate 101 such as a bulk silicon wafer as shown in FIG. 5. do. Since the single crystal silicon thin film 103 exists simply on the substrate 101 without substantially physically and chemically bonding with the substrate 101, it can be easily transferred to another substrate.

도 6은 기판(101)으로부터 다른 기판(130) 상으로 옮겨진 단결정 실리콘 박막(103)을 나타낸다. 일 실시예로서, '기판(101) 상에 단순히 얹혀서 다른 기판에 자유롭게 이동가능한 상태로 있는' 단결정 실리콘 박막(103)(도 5 참조)을 PDMS(PolyDiMethylSiloxane)을 이용하여 기판(101)으로부터 쉽게 적출한 후, 이를 다른 기판(130) 상으로 붙일 수 있다. 단정질 실리콘 박막(103)은 플렉시블 기판(예컨대, PET 기판)과 같은 다른 기판(110) 상으로 쉽게 옮겨 붙여질 수 있다. 원하는 다른 기판 상으로 옮겨진 단결정 실리콘 박막은, MOS 트랜지스터, TFT, 다이오드와 같은 실리콘 박막 소자를 휘어지는 기판 위에 제작하는 데에 유용하게 적용될 수 있다. 6 shows a single crystal silicon thin film 103 transferred from substrate 101 to another substrate 130. In one embodiment, the single crystalline silicon thin film 103 (see FIG. 5), which is simply placed on the substrate 101 and freely movable to another substrate, is easily extracted from the substrate 101 using PDMS (PolyDiMethylSiloxane). After that, it may be pasted onto another substrate 130. The monocrystalline silicon thin film 103 can be easily transferred onto another substrate 110 such as a flexible substrate (eg, a PET substrate). The single crystal silicon thin film transferred onto another desired substrate can be usefully applied for fabricating silicon thin film devices such as MOS transistors, TFTs, diodes on a curved substrate.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims, .

도 1 내지 6은 본 발명의 실시형태에 따른 비정질 실리콘 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an amorphous silicon thin film according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

101: 기판 102: 실리콘 산화막101: substrate 102: silicon oxide film

103: 단결정 실리콘 박막 104: SOI 기판103: single crystal silicon thin film 104: SOI substrate

110: 다른 기판 50: 마이크로 렌즈 어레이110: another substrate 50: micro lens array

51: 투명 기판 53: 마이크로 렌즈51: transparent substrate 53: micro lens

31: 식각조 32, 42: 에칭 용액31: etching bath 32, 42: etching solution

41: 용기 80: 밀폐 공간41: container 80: sealed space

Claims (12)

벌크 기판 상에 실리콘 산화막과 단결정 실리콘 박막이 순차 적층된 SOI 기판을 마련하는 단계; Providing an SOI substrate having a silicon oxide film and a single crystal silicon thin film sequentially stacked on a bulk substrate; 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계; 및 Adding an etchant or a vapor of an etchant to the single crystal silicon thin film; And 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가한 상태에서 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하여, 상기 단결정 실리콘 박막을 남겨놓은 상태에서 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.And irradiating light to the single crystal silicon thin film while applying the etching liquid or the vapor of the etching liquid, and removing the silicon oxide film while leaving the single crystal silicon thin film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하기 전에, 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기가 가해진 단결정 실리콘 박막 위에 마이크로 렌즈 어레이를 배치하는 단계를 더 포함하고, Before irradiating light to the single crystal silicon thin film, further comprising disposing the microlens array on the etching liquid or the single crystal silicon thin film to which the vapor of the etching solution is applied; 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사할 때 상기 마이크로 렌즈 어레이를 통해 빛을 모아서 조사하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.And collecting light through the microlens array when irradiating light onto the single crystal silicon thin film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 실리콘 박막에 조사되는 빛은 가시광선인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The light irradiated onto the single crystal silicon thin film is a method of manufacturing a single crystal silicon thin film, characterized in that the visible light. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 실리콘 박막에 조사되는 빛의 파장은 380 내지 750 nm인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The wavelength of light irradiated to the single crystal silicon thin film is a method for producing a single crystal silicon thin film, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계는, Removing the silicon oxide film, 상기 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가한 상태에서 상기 단결정 실리콘 박막에 빛을 조사하여, 상기 에칭액 또는 증기의 에칭제 성분이 상기 단결정 실리콘 박막을 통과하는 단계; 및 Irradiating light to the single crystal silicon thin film while the etching liquid or the vapor of the etching liquid is applied, and the etchant component of the etching liquid or steam passes through the single crystal silicon thin film; And 상기 단결정 실리콘 박막을 남겨놓은 상태에서, 상기 단결정 실리콘 박막을 통과한 에칭제 성분에 의해 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.Removing the silicon oxide film by the etchant component passing through the single crystal silicon thin film while leaving the single crystal silicon thin film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에칭액 성분은 HF 분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The etchant component comprises HF molecules. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 실리콘 산화막을 제거하는 단계 후에, 상기 단결정 실리콘 박막을 다른 기판 상으로 옮기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.After removing the single crystal silicon oxide film, transferring the single crystal silicon thin film onto another substrate. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 다른 기판은 플렉시블(flexible) 기판인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The other substrate is a method of manufacturing a single crystal silicon thin film, characterized in that the flexible (flexible) substrate. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 단결정 실리콘 박막을 다른 기판 상으로 옮기는 단계는, PDMS(PolyDiMethylSiloxane)을 이용하여 다른 기판 상으로 붙이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The step of transferring the single crystal silicon thin film on another substrate, the method of manufacturing a single crystal silicon thin film comprising the step of attaching onto another substrate using PolyDiMethylSiloxane (PDMS). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에칭액은 HF 또는 BOE 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The etching solution is a method of manufacturing a single crystal silicon thin film, characterized in that the HF or BOE solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계는, 상기 단결정 실리콘 박막을 에칭액에 넣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.The step of applying the etching liquid or the vapor of the etching liquid to the single crystal silicon thin film, the method of producing a single crystal silicon thin film comprising the step of putting the single crystal silicon thin film in the etching liquid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 실리콘 박막에 에칭액 또는 에칭액의 증기를 가하는 단계는, 밀폐된 공간에 상기 단결정 실리콘 박막을 에칭액과 함께 배치하여 상기 밀폐된 공간에 있는 에칭액으로부터 나온 증기가 상기 단결정 실리콘 박막에 가해지는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.Applying an etchant or vapor of an etchant to the single crystal silicon thin film may include placing the single crystal silicon thin film together with an etchant in a sealed space such that steam from the etchant in the enclosed space is applied to the single crystal silicon thin film. The manufacturing method of the single crystal silicon thin film characterized by the above-mentioned.
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