TWI803691B - 半導體製造方法及半導體製造裝置 - Google Patents

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Abstract

一種透過半導體製造裝置(100)所進行的半導體製造方法，其包含：配置步驟，其為分別配置使包含氧化鋁的基材(1)之一端產生氧化反應的陽極(2)、使基材(1)之另一端產生還原反應的陰極(3)；加熱步驟，分別使陽極(2)接觸所述基材(1)之一端且使陰極(3)接觸基材(1)之另一端之狀態下，將基材(1)加熱以使其熔融；熔融鹽電解步驟，於基材(1)之至少一部分熔融的整個期間或是部分期間當中，使電流流動於陽極(2)及陰極(3)之間，以進行熔融鹽電解；及半導體形成步驟，於熔融鹽電解步驟之後，將基材(1)冷卻，以形成p型氧化鋁半導體層及n型氧化鋁半導體層。

Description

半導體製造方法及半導體製造裝置
習知技術中，於半導體領域，尤其是功率半導體領域當中，要求高功率化，耐高電壓化，高溫運作化，及高頻化。於此等項目中，高耐壓化係為特別重要的問題。因此需要帶隙比習知的矽類半導體還要大的寬帶隙半導體。此外，於一次電池或二次電池之半導體電池的領域中，也期待著可增加電池的電動勢及儲電量的半導體正極材料及半導體負極材料的出現。
於此，矽(Si)的帶隙為1.1eV，相對於此，作為寬帶隙半導體，例如碳化矽(SiC)的帶隙為3.3eV，氮化鎵(GaN)的帶隙為3.4eV。
近年，具更大帶隙的寬帶隙半導體的開發持續進展。例如，作為寬帶隙半導體材料，帶隙5.5eV的金剛石(C)受到矚目。然而，由於金剛石本身並非半導體，因此必須注入離子以形成施子能階或受子能階對金剛石注入離子必須要有高溫高壓，因此存有著無法容易地進行之問題。
另一方面，氧化鋁的帶隙為8.8eV，若可作為寬帶隙半導體材料將會是具吸引力的。然而，到目前為止，於氧化鋁的帶隙內形成施子能階或受子能階係為困難。尤其是難以形成作為p型半導體的施子能階。因此，雖然氧化鋁作為極為優異的絕緣體而獲得了高度的可靠性，但是仍難以形成使用氧化鋁的p型半導體，以及使用氧化鋁的pn結。
於此，如專利文獻1所述，本案發明人針對關於氧化鋁為基材的半導體層及半導體層的製造方法進行了詳細的研究。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 國際專利申請公開公報第2016/175251號公報
本案發明人在發明了專利文獻1所載發明之後，進行了更進一步的研究，而其結果為得到了下列成果。也就是說，藉著於陽極與陰極之間施加約10~60V的高電壓進行火花放電，可製造出使用氧化鋁的半導體層，以及使用形成於該半導體層的pn結的元件。
然而，實際上透過火花法而製造出的半導體層的尺寸為約1μm(0.5~2μm)，就實際作為元件來使用上算是比較小的。
因此，本案發明人透過掃描法而進行複數次的火花法，藉此而實現了擴大半導體層。
然而，於此方法當中，於每個火花點的產物的半導體特性相異，產物整體上無法形成穩定的半導體特性。
此外，使用安裝了探針的手動探針器來尋求半導體層的大型化，其中所述探針的前端直徑係為約20μm。於此情形下，實際上作用於形成半導體層的面積很小，實際尺寸僅有約5μm。所形成的半導體層並未達到實用規模，無法測量電特性。
此外，為了要透過霍爾測量法等方式來測量半導體層的電特性，必須形成約20μm以上尺寸的半導體層，並且於此半導體層中對四個端子進行微細加工。此外，在實際使用時，需要超過1mm尺寸的半導體層。因此，存在著難以實現將以氧化鋁為基材的半導體層予以大型化的問題。
本發明係有鑑於上述情況而完成，其目的在於提供一種能夠實現將以氧化鋁為基材的半導體層予以大型化的半導體製造方法及半導體製造裝置。
為了解決上述問題所完成的本發明一實施形態中的半導體製造方法當中包含：配置步驟，其為分別配置使包含氧化鋁的基材之一端產生氧化反應的陽極、使所述基材之另一端產生還原反應的陰極；加熱步驟，分別使所述陽極接觸所述基材之一端且使所述陰極接觸所述基材之另一端之狀態下，將所述基材加熱以使其熔融；熔融鹽電解步驟，於所述基材之至少一部分熔融的整個期間或是部分期間當中，使電流流動於所述陽極及所述陰極之間，以進行熔融鹽電解；及半導體形成步驟，於所述熔融鹽電解步驟之後，將所述基材冷卻，以形成p型氧化鋁半導體層及/或n型氧化鋁半導體層。
根據本發明可實現將以氧化鋁為基材的半導體層予以大型化。
1:基材
2:陽極
2b:前端(陽極)
3:陰極
3a:小孔
3b:前端(陰極)
4:貫穿孔
5:產物
5a:(產物)端部
5b:(產物)端部
11:氧化鋁層
12:n型半導體層(n型氧化鋁半導體層)
13:p型半導體層(p型氧化鋁半導體層)
100:半導體製造裝置
101:雷射裝置(光源)
102:壓板
103:開孔壓板
103a:貫穿孔
104:直流電源
105:限流電阻器
106:開關
112:壓板
113:壓板
114:壓板
1301:影像
1302:影像
1303:影像
1304:影像
1305:影像
1306:影像
1601:影像
1602:影像
1603:影像
1701:影像
1702:影像
I:電流
S1:配置步驟
S2:加熱步驟
S3:熔融鹽電解步驟
S4:半導體形成步驟
S5:分離步驟
S6:調整步驟
〔圖1〕係為表示實施型態1當中半導體製造裝置以及單元的配置結構的圖。
〔圖2〕係為表示實施型態1當中於通電時電量少的情況下所形成的半導體層的圖。
〔圖3〕係為表示實施型態1當中形成有pn結的半導體層的圖。
〔圖4〕係為表示實施型態1當中於通電時電量少的情況下所形成的半導體層的圖。
〔圖5〕係為表示實施型態1當中基於雷射照射的氧化鋁半導體層之形成方法的圖。
〔圖6〕係為表示實施型態1當中，基材處於熔融鹽電解中於融點以上狀態的圖。
〔圖7〕係為表示實施型態1當中，半導體層形成過程中於熔點附近狀態的圖。
〔圖8〕係為表示實施型態1當中，半導體層形成過程中於室溫附近狀態的圖。
〔圖9〕係為表示實施型態1當中半導體製造方法的處理順序的流程圖。
〔圖10〕係為表示實施型態2當中表示半導體製造裝置及單元的配置構造的圖。
〔圖11〕係為表示實施型態2當中，透過雷射照射所形成的氧化鋁半導體層之形成方法的圖。
〔圖12〕係為表示實施例1當中，以示波器來觀察透過雷射照射時所得電壓及電流之變化之結果的圖。
〔圖13〕係為表示實施例1當中的SEM觀察及EDS元素分析之結果的圖。
〔圖14〕係為表示實施例2當中，以示波器來觀察進行雷射照射時所獲得的電壓及電流之變化之結果的圖。
〔圖15〕係為表示實施例2當中以光學顯微鏡拍攝受測材料表面之影像的圖。
〔圖16〕係為表示實施例2當中的SEM觀察及EDS元素分析之結果的圖。
〔圖17〕係為表示實施例2當中EDS元素分析的結果的圖。
〔圖18〕係為表示實施例1~2及比較例1~2的圖。
[實施型態1]
以下參考圖1~圖8來說明本發明實施型態1之半導體製造方法及半導體製造裝置，此外，為了便於說明，關於與各個實施型態中所示的組件具有相同組件及相同功能的組件，標上相同的元件符號，並且適當地省略其說明。
[原料]
於實施型態1當中，作為用於以雷射法來形成半導體層的原料之基材1，採用使用氧化鋁的材料。作為基材1的材料，除了一般稱為氧化鋁的材料之外，可使用熔點為2040℃的單晶的藍寶石，亦可使用非晶質(amorphous)或是多晶。基材1係為板狀，但並不限於此，亦可為棒狀、線狀、粉末狀等。此外，雖然基材1中所使用的氧化鋁的純度以高者為較佳，但亦可為相對低純度。例如，亦可將純度99.4%以上的氧化鋁或是4N的藍寶石使用於基材1。
[半導體製造裝置]
如圖1所示，實施型態1的半導體製造裝置100係構成為具有：壓板102及開孔壓板103，此兩者係為了使後述的陽極2及陰極3接觸基材1的治具，其中開孔壓板103係形成有貫穿孔103a；雷射裝置101，其係用以作為將雷射光照射至基 材1的光源；直流電源104，其係用以控制施加至陽極2與陰極3之間的電壓；限流電阻器105，其係用以限制流動於陽極2與陰極3之間的電流；以及開關106。
陽極2係配置於基材1的一側上(於圖1當中為下側)。此外，陰極3係配置於基材1的另一側(於圖1當中為上側)。壓板102及開孔壓板103係為板狀的治具，用於使陽極2及陰極3各自接觸基材1。
[陽極]
舉例來說，陽極2可使用鋁。作為陽極2的形狀，可使用板狀物。此外，陽極2的形狀亦可為粉末狀並為可適當改變。氧化鋁的熔點為2072℃。因此，若基材1熔融，與基材1接觸的鋁(熔點660℃)至少有一部分會熔融。因此易於消除基材1與陽極2之間的空隙。據此使得兩者間的接觸面積增加，因此能夠縮小基材1當中熔融鹽電解的陽極極化。
使用鋁板作為陽極2時，為了減輕半導體製造裝置100整體的重量，較佳地，可使用厚度為約0.01~10mm的薄板以作為鋁板。惟，較佳地，陽極2的厚度為1mm以上，以避免整個陽極2熔融而使結構受到破壞。
此外，用於陽極2的鋁板之純度越高越好，但亦可使用例如1085號鋁材(99.85質量%，其餘為Fe,Si等)等包含他元素的鋁合金。
此外，從雷射裝置101照射雷射至基材1的方向並不受限。從陽極2往基材1的方向照射雷射時，起初雷射會接觸到陽極2，透過雷射照射將陽極2破壞或是熔融之後，使得雷射照射的熱抵達基材1。於此情形下，亦可事先地在陽極2形成小孔並直接照射雷射至基材1。
[陰極]
舉例來說，陰極3可使用鉑板。於陰極3當中發生氧(O2)還原成氧離子(O2-)的反應。作為陰極3亦可使用其他各種材料，例如可使用鉑族金屬，例如銠；鉑族氧化物，例如氧化銥、氧化鈀、氧化釕；或是鉑族化合物。此外，作為陰極3，亦可使用含有上述的鉑族金屬、鉑族氧化物，或是鉑族化合物的合金；或是含有上述鉑族金屬、鉑族氧化物，或是鉑族化合物的混合物。此外，作為陰極3，亦可使用碳。
尤其是鉑(融點1768℃)的表現優異。鉑的純度越高越好，惟以作為陰極3的使用目的來說，只要是市售純度(99.9%)的鉑即可作為陰極3而充分發揮作用。當基材1熔融時，有時部分接觸到基材1的鉑也會熔融。於此情形下，易於消除基材1與陰極3之間的空隙。藉此使得基材1與陰極3之間的接觸面積增加，因此可縮小基材1當中熔融鹽電解的陰極極化。
與陽極2側同樣地，從雷射裝置101照射至基材1照射雷射的方向並不受限制。例如，從陰極3側往基材1的方向照射雷射時，起初雷射會接觸陰極3，並透過雷射照射而破壞或是熔融陰極3之後，使雷射照射的熱抵達基材1。通常會事先於陰極3形成小孔3a，並且使基材1的表面露出的狀態下，由雷射裝置101直接對基材1照射雷射。
於陰極3形成小孔3a具有以下優點。即，透過雷射照射使得基材1熔融，產生熔融鹽電解反應。此反應係為存在於陰極3之表面的氧還原成O2-的陰極反應。研判此陰極反應係發生於熔融鹽(氧化鋁)、陰極(鉑、固體或液體)及氧化劑(氧氣)等三相界面處。於此，陰極3與基材1之間的接觸點需要氧以作為反應性物種。此處的氧可使用空氣中的氧，亦可使用氧氣或是混合氧的氣體。此時， 為了使熔融鹽電解反應順利地進行，於陰極3的附近必須要有用來儲存氧氣的空間。因此，藉著使用形成有小孔3a的陰極3，以確保上述空間。
於此，鉑的熔點係為1768℃，比氧化鋁的熔點2072℃還低。因此，研判於透過雷射照射使基材1熔融情形下，即使雷射照射時間為短時間，陰極3當中接觸到基材1的部分還是會熔融。此外，當陰極3熔融的時間拉長，則可能作為陰極3的結構會受到破壞。因此，必須適當地設定雷射照射條件，以免使得作為陰極3的結構受到破壞。
[雷射裝置]
雷射裝置101係為用於將雷射光照射至基材1的裝置。雷射裝置101所照射的雷射於種類上有：碟式雷射(波長1030nm)、光纖雷射(波長1064nm)、YAG雷射(1064nm)、準分子雷射(波長係因雷射介質中氣體的種類而有所不同，例如193、248、308、351nm)、二氧化碳雷射(波長1.6μm)、半導體雷射等(波長因半導體的構成元素而有所不同，例如375~2000nm)等。於本實施型態之雷射法當中，以使用上述任一種雷射為較佳，其中，在進行形成氧化鋁半導體層實驗時，又以使用碟式雷射、光纖雷射或是二氧化碳雷射為更佳。
[照射雷射至受測材料之方法]
一般來說，可以針對雷射裝置101的雷射照射條件，細微地進行調整。具體來說，可適當地設置雷射照射輸出(W)、光斑尺寸(mm φ)、照射時間(ms)、散焦量(mm)等。由於碟式雷射及光纖雷射等的波長為約1000nm屬於紅外範圍，因此理論上雷射光應穿透基材1而無法加工。
然而，由於實際上於基材1之表面上具有凹凸或汙垢，因此會局部性地吸收雷射的熱。某些情況下，可將吸收此熱的部分為起點，透過熱從該起點傳遞至周圍來進行目標加工處理(於本實施型態當中為使基材1熔融)。於此，為了進行穩定的加工，較佳地，可藉由事先於基材1之表面塗覆極微量的石墨粉，以確實地確保吸熱部分。
通常係藉由雷射裝置101對單個基材1進行複數次的雷射照射。一般來說，雷射照射位置係為事先編寫好程式。雷射照射位置的定位係可使用例如：固定基材1並使用鏡子的檢流計掃描器(galvanometer scanner)；或是固定雷射裝置101而使基材1於XYZ載物台上移動；或是亦可同時使用此兩種方式。
[雷射照射單元]
如圖1所示，依順序層疊壓板102、陽極2、基材1、陰極3、開孔壓板103，其中壓板102及開孔壓板103具導電性。將此層疊構造稱為「單元」。
雷射照射時，將陰極3之小孔3a的位置及開孔壓板103之貫穿孔103a的位置對齊係為重要。此外，分別地使用夾具施加載重至壓板102及開孔壓板103，以固定壓板102及開孔壓板103。此時，必須先於壓板102、施加載重至壓板102之夾具兩者之間進行例如插入絕緣片以使其絕緣之處理。同樣地，必須先於開孔壓板103、施加載重至開孔壓板103之夾具兩者之間進行例如插入絕緣片以使其絕緣之處理。
直流電源104係用於將電壓施加至上述單元。直流電源104當中，正極側連接至壓板102，而負極側連接至開孔壓板103。於本實施型態當中，如圖1所示，限流電阻器105及開關106係配置於直流電源104之負極側、開孔壓板 103兩者之間。關於開關106係可用手動方式來進行開啟、關閉，惟，較佳地，可使雷射光照射的時機與開關106開啟、關閉同步；或是先使開關106於雷射照射前開啟，使得因雷射光照射而產生熔融鹽電解時自動地流過電流I。
[半導體製造方法]
接著使用圖1~9來說明使用半導體製造裝置100的半導體層製造方法。此外，設定半導體製造裝置100的周圍氣體環境係為在空氣中、室溫下作業。
首先，將陽極2配置於基材1當中作為一個主表面的下表面，並且將陰極3配置於該下表面所相對的基材1當中作為另一個主表面的上表面(配置步驟S1)。
接著，於使陽極2及陰極3分別接觸基材1的狀態下，將基材1加熱至基材1的熔點(2072℃)以上使其熔融(加熱步驟S2)。加熱基材1之處理係如圖5所示，藉由從雷射裝置101對基材1照射雷射光來進行。
以下針對加熱步驟S2詳細說明。於加熱步驟S2當中，起初開啟開關106，施加電壓至陽極2與陰極3之間。此外，一開始施加電壓於陽極2與陰極3之間時，電流I並未流動於絕緣體的基材1。
施加電壓的大小雖然會根據上述單元的構成材料或是雷射照射條件而不同，但設定在1~60V之範圍內。於本實施型態當中，為了要抑制熔融鹽電解的速度，將限流電阻器105串聯配置於直流電源104，並使一定程度以上的電流I無法流過。控制流動於陽極2與陰極3之間的電流I的電量。
然後，如圖5所示，從雷射裝置101往開孔壓板103的方向射出雷射光。從雷射裝置101透過開孔壓板103之貫穿孔103a以及陰極3之小孔3a，將雷射光照射至基材1。
於加熱步驟S2之後，在基材1的至少一部分熔融的整個期間中，如圖6所示般，使電流I流動於陽極2及陰極3之間，以進行熔融鹽電解(熔融鹽電解步驟S3)。熔融鹽電解係發生於基材1與陽極2之間的界面，以及基材1與陰極3之間的界面。此外，進行熔融鹽電解步驟S3的期間可僅為基材1的至少一部分熔融的整個期間當中的部分期間。
熔融鹽電解步驟S3當中係將基材1加熱至熔點以上使其熔融。此熱係從基材1傳送至陽極2側及陰極3側。從基材1傳送至陽極2側的熱使得作為陽極2的鋁板之表面的一部分熔融。熔融後的基材1之表面係與熔融後的陽極2之表面緊密接觸。於此界面中進行陽極反應。
另一方面，從基材1傳送至陰極3側的熱，可能會使作為陰極3的鉑板之表面的一部分熔融。於此情形下，熔融後的基材1之表面係與熔融後的陰極3之表面緊密接觸。透過使空氣中的氧供給至熔融後的基材1之表面與熔融後的陰極3之表面兩者之間的界面，使得於此界面中進行陰極反應。
於上述熔融鹽電解步驟S3之後，使基材1冷卻，以形成n型半導體層12及p型半導體層13(半導體形成步驟S4)。具體來說，藉由雷射裝置101所作的雷射照射係於半導體形成步驟S4當中結束。當雷射照射結束，基材1的溫度下降，基材1的一部分凝固變成固體。其結果為如圖8所示，於陽極2側上形成呈現缺乏氧或鋁過量狀態的n型半導體層12(n型氧化鋁半導體層)。此外，於陰極3側上形成呈現氧過量或是缺乏鋁狀態的p型半導體層13(p型氧化鋁半導體層)。
藉由本實施型態之半導體製造方法而獲得的n型半導體層12及p型半導體層13的厚度，可以透過基材1的厚度、雷射照射條件、陽極2與陰極3之間流動電流I的電量(電流*時間)等來變更。例如，當基材1的厚度為0.5mm時，可於5~250μm的寬廣範圍內分別形成n型半導體層12及p型半導體層13的厚度。此外，透過調整熔解電解時的電解條件，可形成n型半導體層12及p型半導體層13之間面接觸的pn結。惟，液態的熔融鹽因流動的緣故使得形態變化變大。因此，n型半導體層12及p型半導體層13可能不會形成漂亮的層狀。也就是說，可能會形成混合著n型半導體、p型半導體、氧化鋁及金屬鋁的層；或者是混合著n型半導體、p型半導體、氧化鋁及金屬鋁當中至少二或三者的層。
圖2~4係表示實施形態1當中，適當地改變流動於陽極2與陰極3之間電流I的電量的情況下，於熔融鹽電解後冷卻至室溫而形成的n型半導體層12及p型半導體層13的圖。圖2~4係表示並未產生因熔融鹽流動所導致的形態變化，n型半導體層12及p型半導體層13形成為漂亮層狀的情形。圖2係表示電流I的電量少的情形，於陽極2側上形成n型半導體層12。此外，於陰極3側上形成p型半導體層13。此外，於n型半導體層12及p型半導體層13之間存在氧化鋁層11。由於氧化鋁層11於室溫下係為絕緣體，因此無法實現半導體裝置。
圖3係表示電流I的電量比圖2情形還多且形成有pn結的情形，於陽極2側上形成有n型半導體層12。此外，於陰極3側上形成有p型半導體層13。此外，n型半導體層12與p型半導體層13於一個界面上接觸使得pn接合，形成pn二極體。也就是說，於圖3情形中可實現半導體裝置。
此外，於圖3當中描繪陰極3側之反應面與陽極2側的反應面呈平行的理想的pn接面。然而，實際上因上述熔融鹽流動導致產生形態變化，使得 陰極3側的反應面、陽極2側的反應面不呈平行；或是陰極反應速度及陽極反應速度不均，因而無法形成理想的pn接面，作為其結果，無法形成pn接面及pn結，而呈現混合著形成有氧化鋁之接面的狀態。於此情形下，雖然pn接面的面積小仍可作為半導體裝置發揮作用，但裝置特性並不均勻。
圖4係表示電流I的電量比圖3還多的情形。P型半導體層13的厚度及n型半導體層12的厚度隨著電流I的電量增加而分別地變厚，但是如果p型半導體層13及n型半導體層12混合，會形成熔融的氧化鋁層11。於高溫下熔融的氧化鋁雖然離子化而具有離子傳導性，但由於在室溫下若溫度下降會變成絕緣的氧化鋁，因此與圖2的構成同樣地無法實現半導體裝置。
於本實施形態當中，只要是為了獲得pn接面二極體而形成如圖3所示的pn結即可。惟，若非如圖3所示例子般的理想的pn結，則由於上述理由的緣故而使得難以製造特性穩定的高品質pn接面二極體。
根據本實施形態而形成的p型半導體層13及n型半導體層12，係可使用作為氧化鋁半導體裝置及氧化鋁半導體電池的原料。
回到圖9，說明於半導體形成步驟S4之後的製造步驟。於本實施形態當中，於半導體形成步驟S4之後進行分離步驟S5。於分離步驟S5當中，首先，移除掉施加至壓板102及開孔壓板103的載重，並且從半導體製造裝置100上僅移除夾在陽極2及陰極3之間的n型半導體層12及p型半導體層13。然後，藉由例如切割或是濺鍍方式來切除n型半導體層12及p型半導體層13。於濺鍍情形下，當要切除n型半導體層12時先遮罩p型半導體層13；當要切除p型半導體層13時先遮罩n型半導體層12再進行切除。
將切除的n型半導體層12及p型半導體層13取出，可分別將n型半導體層12作為n型氧化鋁半導體原料來使用；將p型半導體層13作為p型氧化鋁半導體原料來使用。因熔融鹽流動而使得於所形成的物質中混合存在著n型半導體、p型半導體、氧化鋁及金屬鋁當中至少兩者時，可利用混合存在的物質密度(g/cm3)彼此不同這點來收集混合存在的各個物質。具體來說，可先將所形成的物質製成粉末狀，再透過離心分離方式來收集混合存在的各個物質單體的粉末。藉此可分別將n型半導體粉末使用於n型氧化鋁半導體原料；將p型半導體粉末用於p型氧化鋁半導體原料。
透過混合n型氧化鋁半導體原料、p型氧化鋁半導體原料以及絕緣的氧化鋁原料，可調整所混合出的原料的載子濃度。具體來說，分離步驟S5之後進行調整步驟S6。於此調整步驟S6當中，係同時地對n型半導體層12與一般的氧化鋁進行濺鍍、成膜處理。或者，透過將藉由離心分離方式所收集到的n型半導體粉末與一般的氧化鋁粉末以適當比例作混合，以形成在總量上調整了載子濃度的n型氧化鋁半導體。不論是上述透過濺鍍所作成膜及離心分離所進行的任何混合情況下，所形成的半導體層中即使含有些許的p型半導體也沒有問題。此外，同時對p型半導體層13、一般的氧化鋁進行濺鍍成膜。或者透過以適當的比例還混合藉由離心分離所收集的p型半導體粉末及一般的氧化鋁粉末，以形成在總量上調整了載子濃度的p型氧化鋁半導體。於上述濺鍍所作成膜及離心分離所進行的任何混合情況下，所形成的半導體層中即使含有些許的n型半導體也沒有問題。
如圖2~4中所示的p型半導體層13及n型半導體層12皆為氧化鋁半導體裝置或是半導體電池電極材料的原料。此外，若是形成為如圖2~4所示 組合p型半導體層13及n型半導體層12的層疊構成，可實現二極體、電晶體以及閘流體等各種半導體裝置。此外，若以圖2~4所示p型半導體層13為正極材料；以n型半導體層12為負極材料，可實現半導體二次電池。
[推斷半導體層的形成過程]
以下針對形成n型半導體層12及p型半導體層13的機制進行說明。
圖5係表示透過雷射照射使得作為絕緣體的基材1熔融的狀態。基材1當中受到雷射照射的部分係為熔點(此情形下為2072℃)以上的高溫而成為熔融鹽。其結果為當使開關106關閉時，因熔融鹽電解所致的電流I如圖6所示般流動。
當因熔融鹽電解所致的電流I流動時，於基材1之陽極2側當中產生於下式(1)當中所示陽極反應。此外，於基材1之陰極3側當中產生以下式(2)所示陰極反應。
Al→Al3++3e 式(1)
O2+4e→2O2- 式(2)
4Al+3O2→4Al3++6O2- 式(3)
如上述般，於熔點以上溫度下根據式(1)及式(2)而使熔融鹽電解產生，使得如式(3)所示般，Al3+及O2-累積於基材1內而形成作為n型半導體層12來源的熔融離子層以及p型半導體層13來源的熔融離子層。
當雷射照射結束時溫度降低。在形成n型半導體層12的熔融離子層及形成p型半導體13的熔融離子層內，溫度的下降速度並非完全均勻。因此，於各個熔融離子層內混合存在著固、液態且局部凝固形成Al2O3。由於(a)熔融狀態殘留的部分仍然處於離子化；或是(b)雖然固體的Al2O3於室溫下為絕緣體，但 靠近熔點的高溫下具有電子導電性；或是(c)同時存在上述兩個理由，使得如圖7所示般，持續產生陽極反應及陰極反應。於n型半導體12層內部缺乏O2-離子，Al3+過量，使得失去了電平衡。為了維持電中性，於n型半導體層12內部形成新的施子能階。另一方面，於p型半導體層13內部缺乏Al3+離子，O2-離子過量，使得失去了電平衡。為了維持電中性，於p型半導體層13內形成新的受子能階。
此外，研判當溫度下降至室溫時，會形成如圖8所示的n型半導體層12及p型半導體層13。也就是說，n型半導體12會成為缺乏氧或是鋁過量的n型半導體。另一方面，p型半導體層13會成為缺乏鋁或是氧過量的p型半導體。於此等n型半導體層12及p型半導體層13之間的範圍中係形成有絕緣的氧化鋁層11。
當p型半導體層13與n型半導體層12面接觸時形成pn結，於其接合部產生空乏層。空乏層的厚度係由新產生的施子能階的載子濃度及受子能階的載子濃度來決定。由n型半導體層12及p型半導體層13的剖面EDS分析(Energy dispersive X-ray spectrometry：X射線能量散布分析儀)的結果，推斷載子濃度的最大值為極高濃度(1021~1023個/cm3)。由於載子濃度極高，因此空乏層的厚度為1nm以下，穿隧電流容易流動。此外，研判空乏層的電子狀態金屬化而獲得高導電性。
如上所說明般，可形成尺寸20μm以上的半導體層。藉著收集半導體層可形成尺寸0.1mm以上的半導體層，以形成實用的裝置材料。此外，可藉著形成n型半導體粉末及p型半導體粉末並使其分別地固化，以形成任意尺寸的實用裝置及半導體電池用電極材料。
此外，當將圖1及圖5所示的直流電源104的正極側及負極側互換時，陽極2成為陰極；而陰極3成為陽極。其結果為相對於上述實施型態1產生逆反應，分別於陽極2表面上透過陽極反應而形成氧過量型氧化鋁p型半導體；以及於陰極3表面上透過陽極反應而形成氧缺乏型氧化鋁n型半導體。
[實施型態2]
接著，參考圖6~11來說明關於本發明實施型態2的半導體製造方法及半導體製造裝置。此外，再次地使用說明實施型態1所用的圖6~圖9，來針對實施型態2的基材、半導體狀態圖或是表示半導體製造方法之處理順序的流程圖。此外，為了便於說明，關於與上述實施型態1當中已說明組件具有相同功能的組件標上相同的元件符號，可能省略其說明。
於實施型態1當中係藉著雷射照射而使基材1熔融而貫穿基材1。相對於此，於實施型態2當中，並非透過雷射照射而貫穿基材1，而是透過雷射照射而使基材1的一個主面熔融成平面狀。於此方法當中，係藉著使電流流動於陽極2與陰極3之間來產生熔融鹽電解，其中陽極2與陰極3係與熔融的一個主面接觸。
[原料]
實施型態2當中，與實施型態1同樣地使用氧化鋁來作為原料之基材1，其係用於透過雷射法來形成半導體層。此外，作為基材1的材質，除了一般稱為Alumina的氧化鋁材料以外，也可為單晶、熔點為2040℃的藍寶石，其可為非晶質(amorphous)或是多晶。基材1雖為板狀，但並不限於此，亦可為其他的棒狀、 線狀、粉末狀等。此外，雖然用於基材1的氧化鋁的純度以高者為較佳，但亦可為相對較低的純度。例如亦可使用純度99.4%以上的氧化鋁或是4N的藍寶石為基材1。
[半導體製造裝置]
實施型態2的半導體製造裝置100係如圖10所示般結構，其中將基材1配置於絕緣體之壓板112之上，於其上使板狀的陽極2與板狀的陰極3分離配置，並且進一步地分別將絕緣體之壓板113配置於陽極2之上；將絕緣體之壓板114配置於陰極3之上。於壓板112之中央部形成貫穿孔4，以備因雷射照射使得基材1熔融貫穿時的情況。雖然並未於圖10中示出，壓板112、壓板113、壓板114、陽極2及陰極3係各個彼此固定，以使位置關係不會偏移。此外，半導體製造裝置100係構成為具備：雷射裝置101，其將雷射光照射至基材1；直流電源104，其用於施加電壓至陽極2與陰極3之間；限流電阻器105；開關106。
陽極2係配置於基材1上表面一邊的端側(圖10中為左側)上。此外，陰極3係配置於基材1另一邊的端側(圖10中為右側)上。壓板112及壓板113上設置有治具，其係用於使陽極2接觸基材1。壓板112及壓板114上設置有治具，其係用於使陰極3接觸基材1。
[陽極]
陽極2使用鋁板。此外，陽極2的形狀並不限於板狀，亦可為其他例如棒狀、將粉末固定成板狀或棒狀。當其為板狀時，其厚度係以約0.01~10mm為較佳。研判當透過雷射照射使得基材1熔融時，陽極2當中接觸基材1的部分也熔融。當陽 極2的板厚大時，熔融的基材1的熱容易透過陽極2而散發至外部。其結果為由於陽極2的基材1之間接觸面的溫度上升受到抑制，使得陽極2並不熔融；或是難以熔融。
另一方面，陽極2的厚度係以0.2mm以下為較佳。當陽極2的熔融時間拉長，作為陽極2的結構會受到破壞。必須設定適當的雷射照射條件。
此外，使用於陽極2的鋁的純度以高者為較佳，但亦可使用例如1085號鋁材(99.85質量%，其餘為Fe,Si等)等包含其他元素的鋁合金。
[陰極]
設定陰極3使用鉑板。除此之外，作為陰極3，亦可使用鉑族金屬，例如銠；鉑族氧化物，例如氧化銥、氧化鈀、氧化釕；或是鉑族化合物。此外，作為陰極3，亦可使用含有上述的鉑族金屬、鉑族氧化物，或是鉑族化合物的合金；或是含有上述鉑族金屬、鉑族氧化物，或是鉑族化合物的混合物。此外，作為陰極3，亦可使用碳。另外，鉑的熔點係為1768℃。再者，鉑的純度以高者為較佳，惟若有市售的純度(99.9%)即可作為陰極3而充分發揮作用。陰極3的形狀並不限於板狀，亦可為其他例如棒狀、將粉末固化成板狀或棒狀。在板狀的情況下，其厚度係以約0.01~10mm為較佳。
此外，在使用鉑作為陰極3的情況下，由於其熔點比基材1的熔點(2072℃)還低，因此研判當透過雷射照射使基材1熔融時，陰極3當中接觸基材1的部分亦熔融。當陰極3熔融的時間拉長，作為陰極3的結構會受到破壞。必須適當地設定雷射破壞條件。
從雷射裝置101對基材1照射雷射的情況下，雷射光係依序地穿透壓板113與壓板114之間、陽極2與陰極3之間而接觸基材1之表面。由雷射裝置101側來看時，基材1之表面當中雷射光所接觸到的位置係為陽極2之前端2b與陰極3之前端3b之間的中間位置。
[雷射裝置]
雷射裝置101係為用於將雷射光照射至基材1的裝置。關於雷射裝置101所照射的雷射種類有：碟式雷射(波長1030nm)、光纖雷射(波長1064nm)、YAG雷射(波長1064nm)、準分子雷射(波長係根據雷射介質中氣體的種類而不同，如193、248、308、351nm等)、二氧化碳雷射(波長1.6μm)、半導體雷射(波長係根據半導體的構成元素而變化，如375~2000nm等)等。於本實施型態當中的雷射法當中，以使用上述任一種雷射為較佳。為了執行實施型態2當中氧化鋁半導體層的形成實驗，以使用二氧化碳雷射為較佳。
[將雷射照射至受測材料之方法]
通常，透過設定雷射裝置101使得能夠對雷射照射條件細微地進行調整。例如，可適當地對照射能量(mJ)、脈衝寬度(ms)、週期(ms)、照射時間(s)、散焦量(mm)等進行設定。由於碟式雷射或光纖雷射等的波長係為約1000nm的紅外範圍，因此理論上雷射光應會穿透基材1而無法加工。
然而，由於實際上於基材1之表面上具有凹凸或汙垢，因此會局部性地吸收雷射的熱，某些情況下，可將吸收此熱的部分為起點而進行以傳導熱為目的之加工處理(於本實施型態當中為使基材1熔融)。於此，為了進行穩定 的加工，較佳地，可藉由事先於基材1之表面塗覆極微量的石墨粉，以確實地確保起點。二氧化碳雷射並不會穿透基材1而易於溶解成平面狀，因此不需要設置起點。
通常，透過雷射裝置101，於一個基材1進行複數次雷射照射。雷射照射位置一般來說係為事先編寫好程式。關於雷射照射位置的定位作法，可將基材1固定並使用搭配鏡子的檢流計掃描器；或是將雷射裝置101固定並使基材1於XYZ載物台移動；或是亦可同時使用此兩者。
[雷射照射單元]
於實施型態2當中係如圖10所示，依序層疊壓板112、基材1，並且於基材1的一端側上依序層疊陽極2、壓板113；於基材1的另一端側上依序層疊陰極3、壓板114，以構成單元。
將陽極2之前端2b、陰極3之前端3b之間的距離調整至0.05~5mm。當小於0.05mm時，則雷射光可能直接照射至陽極2之前端2b或是陰極3之前端3b，為不理想情況。當大於5mm時，由於透過雷射照射產生於基材1的熱無法透過基材1而充分地傳送至陽極2之前端2b或是陰極3之前端3b，因此於陽極2之前端2b或是陰極3之前端3b並未產生熔融。較佳地，將其調整為0.15~0.5mm。由雷射裝置101側來觀察時，基材1之表面當中雷射光所接觸到的位置，係為陽極2之前端2b與陰極3之前端3b之間的中間位置，此點係為重要。
上述用於施加電壓至單元的直流電源104的正極側透過限流電阻器105、開關106連接至陽極2；負極側連接至陰極3。開關106可用手動方式進行開啟、關閉，亦可使雷射光照射時機與開關106的開啟、關閉同步，或是亦可於 雷射照射前將開關106設定為開啟，然後以雷射光照射使得產生熔融鹽電解時自動地造成電流I流動。
[半導體製造方法]
接著，針對使用半導體製造裝置100的半導體層之製造方法，使用圖9、圖10及圖11來進行說明。此外，將半導體製造裝置100的周圍氣體環境設定為於空氣中、室溫下作業。
首先，將陽極2及陰極3配置於基材1之一個主表面上(配置步驟S1)。
接著，於分別使陽極2與陰極3接觸基材1的狀態下，使基材1加熱至基材1之熔點(2072℃)以上並使其熔融(加熱步驟S2)。基材1的加熱處理係如圖11所示，透過從雷射裝置101對基材1照射雷射光來進行。
以下針對加熱步驟S2進行詳細說明。於加熱步驟S2當中，起初開啟開關106，施加電壓至陽極2與陰極3之間。此外，一開始施加電壓於陽極2與陰極3之間時，電流I並未流過絕緣體的基材1。
施加電壓的大小係根據上述單元的構成材料或是雷射照射條件而變化，設定於1~60V範圍內。於本實施型態當中，為了抑制熔融鹽電解之速度，將限流電阻器105串聯配置至直流電源104，並使一定程度以上的電流I無法流過。控制流動於陽極2與陰極3之間的電流I的電量。
接著，如圖11所示，從雷射裝置101往基材1的方向射出雷射光。雷射光從雷射裝置101照射至處於陽極2之前端2b與陰極3之前端3b之間的中間位置的基材1之表面。
於加熱步驟S2之後，於基材1的至少一部分熔融的整個期間當中，如圖6所示般，使電流I流動於陽極2及陰極3之間，以進行熔融鹽電解(熔融鹽電解步驟S3)。此外，於進行熔融鹽電解步驟S3的期間亦可僅為基材1的至少一部分在熔融的整個期間中的部分期間。
於熔融鹽電解步驟S3當中，基材1被加熱至熔點以上而熔融。此熱係由基材1傳送至陽極2之前端2b及陰極3之前端3b。從基材1傳送至陽極2之前端2b的熱係使陽極2之前端2b的表面的一部分熔融。熔融後的基材1之表面與熔融後的陽極2之前端2b的表面緊密接觸。於此界面中進行陽極反應。
另一方面，從基材1傳送至陰極3之前端3b的熱係使陰極3之前端3b的表面的一部分熔融。熔融後的基材1之表面、熔融後的陰極3之前端3b的表面兩者之間係緊密接觸。透過將空氣中的氧供給至熔融後的基材1之表面、熔融後的陰極3的前端3b之表面兩者之間的界面，以進行此界面中的陰極反應。
藉著上述陽極反應及陰極反應，於基材1內形成產物5。接近陽極2的產物5之端部5a處於缺乏氧或是鋁離子過量的狀態。此外，接近陰極3的產物5之端部5b處於氧離子過量或是缺乏鋁離子的狀態。於上述熔融鹽電解步驟S3之後將產物5冷卻，以形成n型半導體層12及p型半導體層13(半導體形成步驟S4)。具體來說，透過雷射裝置101所作的雷射照射於半導體形成步驟S4當中結束。當雷射照射結束時，產物5的溫度下降。產物5的一部分凝固變成固體。其結果如圖8所示，於陽極2側上形成缺乏氧或是鋁過量狀態的n型半導體層12。此外，於陰極3側上形成氧過量或是缺乏鋁狀態的p型半導體層13。
透過第二實施型態之半導體製造方法所獲得的n型半導體層12及p型半導體層13的厚度係可藉由基材1的厚度、雷射照射條件、流動於陽極2及陰 極3之間的電流I的電量(電流*時間)等來變更。例如可分別於1~100μm的寬廣範圍內形成n型半導體層12及p型半導體層13的厚度。此外，可透過調整熔融電解時的電解條件，來形成n型半導體層12與p型半導體層13面接觸的pn結。
此外，當把圖10及圖11所示的直流電源104的陽極側與陰極側互換時，陽極2變成陰極，而陰極3變成陽極。其結果為，相對於上述實施型態1產生逆反應，分別於陽極2表面形成氧過量型氧化鋁的p型半導體；於陰極3表面形成氧缺乏型氧化鋁的n型半導體。
回到圖9，說明半導體形成步驟S4之後的製造步驟。於實施型態2當中亦於半導體形成步驟S4之後進行分離步驟S5。於此分離步驟S5當中，首先除去壓板113、壓板114、陽極2及陰極3，由半導體製造裝置100移除形成有n型半導體層12及p型半導體層13的基材1。接著，透過例如切割或是濺鍍來分離n型半導體層12及p型半導體層13。於濺鍍情形下，於分離n型半導體層12時先遮罩p型半導體層13；於分離p型半導體層13時先遮罩n型半導體層12，再進行處理。此外，由於混合在產物5當中的n型半導體、p型半導體、氧化鋁及金屬鋁各具有不同的密度(g/cm3)，因此可先大量收集產物5並將其變成粉末狀之後，再藉由離心分離方式來收集單體粉末。
將分離好的n型半導體及p型半導體取出，可分別地將n型半導體用作n型氧化鋁半導體原料；將p型半導體用作p型氧化鋁半導體原料。可透過混合此等氧化鋁半導體原料及絕緣氧化鋁原料來調整載子濃度。
具體來說，於分離步驟S5之後進行調整步驟S6。於此調整步驟S6當中，透過同時使n型半導體層與一般的氧化鋁濺鍍而成膜，以形成載子濃度經過調整的n型氧化鋁半導體層。或者透過以適當比例透過離心分離所收集的混 合n型半導體粉末與一般的氧化鋁粉末，來形成總量上調整了載子濃度的n型氧化鋁半導體。不論是透過上述濺鍍所作成膜、離心分離之任何一種混合的情況下，即使是所形成的半導體層中包含些許的p型半導體也沒有問題。此外，同時使p型半導體層13與一般的氧化鋁濺鍍成膜。或者透過以適當比例來混合藉由離心分離所收集到的p型半導體粉末及一般的氧化鋁粉末，來形成總量上調整了載子濃度的p型氧化鋁半導體。不論是透過上述濺鍍所作成膜、離心分離所作的任何混合一種情況，即使是所形成的半導體層中包含些許的n型半導體也沒有問題。
p型半導體層13及n型半導體層12皆為氧化鋁半導體裝置及半導體電池電極材料的原料。此外，若為組合p型半導體層13及n型半導體層12的層疊構成，可實現二極體、電晶體、閘流體等各種半導體裝置及半導體電池。此外，於n型半導體粉末及p型半導體粉末的情形下，可透過將此等粉末固化來形成任意尺寸的實用裝置及半導體電池用電極材料。
[實施例及比較例]
以下參考圖18對實施例及比較例進行說明。,
[實施例1]
以下參考圖1~9及圖18來說明實施例1。實施例1當中使用尺寸50x50x0.5mm的99.6%的氧化鋁(alumina板)板以作為基材1。作為陽極2，使用尺寸50x50x0.5mm的5N的氧化鋁板。作為陰極3，使用尺寸50x50x0.1mm的4N鉑板，且該鉑板於中央部9處具有直徑1mm的小孔3a，其係用於使雷射光穿透。
此外，作為陽極2側的壓板102，使用尺寸80x80x10mm的SUS304板。作為陰極3側的開孔壓板103，使用尺寸80x80x10mm的SUS304板，且板中於中央部的九處具有直徑1mm的貫穿孔103a，其係用於使雷射光穿透。
如圖1所示，依照壓板102、陽極2、基材1、陰極3、開孔壓板103之順序層疊而構成單元。
此時，使陰極3的9處的小孔3a與開孔壓板103當中9處之貫穿孔103a之間的重疊精確度設定為0.1mm以內，並以雷射光照射基材1。此外，分別以例如夾具等來施加重量至壓板102及開孔壓板103，以固定壓板102及開孔壓板103。
此時，將由厚度1mm的鐵氟龍(Teflon®)所形成的絕緣片置入夾具的整個夾持部中，藉此使得壓板102及開孔壓板103彼此之間電絕緣。此外，亦可適當地變更絕緣片的材質。
作為雷射裝置101，使用TruDisk10003(使用創浦公司製碟式雷射機)。作為直流電源104，使用PMX500-0.1A(菊水電子公司製)。用於測量電壓及電流各種變化的示波器使用DS-5412(岩崎通訊公司製)。
首先，於9處當中第一個貫穿孔103a處，於圖1中開關106為關閉之狀態下，以雷射照射輸出500W、光斑尺寸φ 0.3mm、照射時間500ms、散焦量±0mm等條件下來進行照射。以此雷射照射條件來事先地確認氧化鋁可良好地溶解。
接著，於9處當中第二個貫穿孔103a處，將直流電源104設定為60V的恆定電壓模式，並如圖5所示般於將開關106開啟後，立即以同上述條件進 行雷射照射。此時，設定限流電阻器105為10Ω。確認好於雷射照射時間中電流I流過之後將開關106關閉。藉此獲得直徑約1.2mm的產物。
於圖12當中係表示以示波器觀察進行雷射照射時所得到的電壓及電流之變化的結果。橫軸當中，於0.0秒右側係表示雷射照射開始以後的時間；0.0秒左側係表示雷射照射開始之前的時間。左側之縱軸係表示電壓；右側之縱軸係表示電流。
如圖12所示，於雷射照射之前(0.0秒之左側)，電壓原本為約60V，但於雷射照射之後立即地大幅降低。其後一直到0.5秒時呈0~8V，過了0.5秒以後電壓上升，從0.5秒起至2.2秒之間維持於12~16V。2.2秒之後大致為0V。
另一方面，電流在雷射照射過後立即達到峰值，然後又立刻變成0.1A。其後，維持0.1A直到2.2秒。過了2.2秒之後急遽地下降而達到0.0A。
吾人由上述內容研判，從0.0秒起至1.0秒之間，產生了圖6所示的陽極反應及陰極反應，並於1.0秒起至2.2秒之間，形成了圖7所示的p型半導體層13以及n型半導體層12。
對於受測材料進行SEM觀察及EDS元素分析。該受測材料係將單元拆解取出基材1，對9處當中第二個貫穿孔103a照射雷射使電流I流動時所形成的受測材料。首先，由於雷射裝置101的反側(陽極2側)上附著有部分的鋁，將其完全去除。接著，將所形成的受測材料取出，用手將基材1分割為二，使得斷面中呈現出貫穿孔103a為大致二等分。圖13表示出由陽極2方向，針對其單側受測材料之剖面及將其剖面來進行SEM觀察及EDS元素分析之結果。圖13之上方的三個圖(第一排)當中，影像1301係為SEM影像；影像1302係與影像1301相同位置的Al元素映射影像；影像1303係為與影像1301相同位置的O元素映射影像。
圖13之下方的三個圖(第二排)當中，影像1304係為SEM影像；影像1305係為與影像1304相同位置的Al元素的映射影像；影像1306係為與影像1304相同位置的O元素映射影像。惟，第二排的影像1304係為與元素映射影像不同時期所觀察到的影像，並未拍攝其他所有影像中的CT(碳帶黏著劑)。
圖13當中，「B」的部分係表示塊體。關於「a」部分，係為強烈檢測出Al但幾乎檢測不到O的部分，可判斷為鋁金屬。關於「v」的部分，Al與塊體相同；但檢測到的O的部分則小於塊體，可判斷為缺乏氧的n型半導體。關於「e」部分，Al與塊體相同；但檢測到的O的部分大於塊體，判斷為氧過量的p型半導體。此外，「CT」部分係為如上述所述分別存在著碳帶黏著劑的位置。
由上述內容可知，藉由本方法形成了p型半導體、n型半導體。惟，「V」部分的n型半導體、「e」部分的p型半導體的存在位置並沒有規則性，並非如圖2~圖4所示的漂亮層狀。推測此條件的雷射照射之能量過大。要形成漂亮層狀的半導體，需要最佳化陽極、陰極之結構、雷射照射條件、通電電量等。此外，雖然n型半導體係為氧缺乏型氧化鋁；p型半導體係為氧過量型氧化鋁，經電子束繞射確認後，此兩者皆為非晶質或是含有部分多晶的非晶質。
[實施例2]
接著，參考圖10~圖18來說明實施例2。於實施例2當中，作為基材1，係使用尺寸25*25*0.5mm的99.6%的氧化鋁板(alumina板)。作為陽極2，使用尺寸20*40*0.18mm的1085號鋁材(99.85質量%，其餘為Fe,Si等)的鋁板。此外，作為陰極3，使用尺寸1.5*30*0.2mm的4N鉑條板。
如圖10所示，於壓板112上配置基材1，於基材1上表面的一邊的端部(圖10的左側)依序配置陽極2及壓板113。於基材1上表面的另一端部側(圖10的右側)上依序配置陰極3及壓板114。此時，使陽極2之前端2b與陰極3之前端3b平行，其間隔為0.20mm。此外，使雷射光穿透前端2b及前端3b間的中間部分而接觸到基材1。
以SUS螺絲分別地進行固定，將基材1及陽極2夾在壓板112及壓板113之間；並將基材1及陰極3夾在壓板112及壓板114之間。此時使陽極2及陰極3之間不具電接觸。
作為雷射裝置101，使用澀谷工業股份有限公司製的二氧化碳氣體雷射機SPL2305-E400。作為直流電源104，使用菊水電子股份有限公司製的PMX500-0.1A。用來測量電壓及電流各種變化的示波器則使用DS-5412A(岩崎通訊機股份有限公司製)。
起初在未將陽極2、陰極3安裝至基材1時照射雷射至基材1，以確定基材1的熔解型態為良好時的雷射照射條件。其結果為，可確認到將照射條件設定為照射脈衝能量100mJ、脈衝寬度0.1ms、週期10ms、照射時間0.5s、散焦量4.0mm的情形下，於基材1的表面上獲得直徑約0.7m的熔融痕，氧化鋁熔融情況良好。
接著，如圖11所示，將陽極2、陰極3安裝至基材1，將直流電源104設定為60V的恆定電壓，開啟開關106，其後，以與上述般相同條件進行雷射照射。限流電阻器105設定為0Ω。確認好雷射照射的時間中電流I流過之後將開關106關閉。
於圖14表示以示波器觀察此時的電壓與電流的結果。橫軸當中，於0.0秒右側係表示開始雷射照射起算的時間，0.0秒左側係表示開始雷射照射之前的時間。左側的縱軸係表示電壓；右側的縱軸係表示電流。此外，圖14所示的測量當中係將示波器的觸發位準(trigger level)設定為電壓58V以下，因此於開始雷射照射起經過0.2秒之後施加觸發。因此，實際從雷射照射起算的經過時間是在時間軸讀數上加了0.2秒後的時間。
如圖14所示，雷射照射前(0.0秒之左側)的情況中，電壓係維持於約60V；因雷射照射的關係使得電壓略為下降並持續了約2秒鐘不穩定的狀態。其後恢復至60V的電壓。
另一方面，幾乎無法測量到電流。以此方式用示波器來作測量，電流被雜訊覆蓋而檢測不出來，但是直接讀取電流計的話，可於0.0秒起至2.0秒之間測量到約4mA的電流，且於2秒後測量到0mA的電流。原本預測於此實驗會有約0.1A的電流流經，但是實際上為約4mA，也僅有些微的半導體形成。
電流會比預測的還小的原因研判如下。也就是說，由於陽極2及陰極3大於基材1的熔融部且熱容量也大，因此透過雷射照射所形成的基材1之熔融部的熱會透過陽極2之前端2b及陰極3之前端3b而傳送至陽極2及陰極3，易於散熱。研判因此使得於前端2b及前端3b越是產生熔融鹽電解，溫度上升的部分就越少、或者是溫度上升的時間就非常少進而導致。
圖15係表示以光學顯微鏡來拍攝所形成的受測材料之影像。於基材1中央的變黑部分係為透過雷射照射所形成的熔解部。以左側虛線框起的部分係為陰極3的極板位置；以右側虛線框起的部分係為陽極2的極板位置。並且標示出了陰極3之前端3b的位置；以及陽極2之前端2b的位置。前端3b與前端2b之 間的間隔為0.2mm。熔融部的尺寸於圖中於上下方向上為約0.7mm。此與上述並未安裝陽極2、陰極3而進行雷射照射時情況為大致相同。
相對於此，所形成的受測材料的左右方向的寬度為約0.3mm。於陰極3側(左側)當中，熔融部側的線條與前端3b的線條幾乎一致，於陽極2側(右側)當中，熔融部右側的線條比前端2b還要往右側還要超出約0.1mm。
圖16係為與圖15相同受測材料的SEM觀察、EDS元素分析的結果。影像1601係為SEM影像；影像1602係為Al的元素映射圖像；影像1603係為O的元素映射影像。
由於從圖16難以理解Al與O之間的強度差異，因此僅將圖16中的影像1602及影像1603放大顯示於圖17。影像1701係為影像1602的放大圖；影像1702係為影像1603的放大圖。
如圖17所示，於影像1701及影像1702的相同地方標示虛線圓形。比較用「e」所表示的三個圓圈內部分，可知雖然相對於Al的強度程度輕微，但O的強度高，形成了氧過量的p型半導體。此外，參考圖15及圖16可知沿著陰極3之前端3b形成了p型半導體。
另一方面，比較以「v」所示的圓圈內部分，可知雖然相對於Al的強度程度輕微，但O的強度低，形成了缺乏氧的n型半導體。參考圖15及圖16，可知於陽極2之前端2b附近與基材1之間形成了n型半導體。
雖然相較於實施例1來說，實施例2的產物量非常地少，但其原因是於實施例1當中，雷射照射時的電量係為0.1A*2.2s；相對於此，於實施例2中雷射照射時的電量係為4mA*2s，也就是1/27。例如，可將陽極2及陰極3的型態 設定為線狀而非板狀，使其尺寸變小，藉此減少以雷射照射所產生的熱之放熱量，以提高實施例2的電量並增加半導體的產生量。
此外，由於n型半導體係為氧缺乏型氧化鋁、p型半導體係為氧過量型氧化鋁，因此可用電子束繞射來確認到此等皆屬於非晶質或是包含部分多晶的非晶質。因此若更正確地表示的話，n型半導體係為「氧缺乏型非晶質氧化鋁」；p型半導體係為「氧過量型非晶質氧化鋁」。
[比較例1]
以下說明比較例1，其係為了分析上述實施例1、2的結果而進行。與實施例1、2的相異之處在於比較例1並未進行熔融鹽電解步驟S3。
產物的尺寸與實施例1約為相同，直徑為1.2mm。對所形成的物質進行EDS元素分析。由於雷射裝置101之反側(陽極2側)上附著有部分的鋁金屬，因此將此完全除去，針對判別為基材1之表面的部分進行EDS分析。
其結果為就元素部份檢測到Al及O。作為參考，針對並未進行透過雷射裝置101所作雷射照射的部分之基材1，亦進行測量Al及O之後，發現Al及O的強度沒有差別。也就是說，於比較例1當中無法形成半導體層。
[比較例2]
接著說明比較例2。與實施例1~3的相異之處在於比較例2當中並未進行透過雷射裝置101所作的雷射照射。
於比較例2當中，作為基材1，使用尺寸為24*24mm且厚度0.1mm的5N鋁板。此外，以古內化學製的5N的鋁Al(φ 76*6mm厚)為靶材，於Ar+O2氣體、總壓力 0.4Pa條件下進行約40分鐘的濺鍍，以於鋁板上形成約30nm的氧化鋁膜。作為濺鍍裝置係使用日電阿內爾法製的SPC-350型。
接著，於日本電子製的掃描型探針顯微鏡JSPM-5200上使用探針(保得感測器(Budgetsensors)公司製)而以火花法進行形成產物。以鋁板側為陽極2，以探針側為陰極3，將施加電壓設定為60V，以約10V/s的掃描速度來施加電壓。以約20V的施加電壓來施加火花。藉此於比較例2中形成直徑約1μm尺寸的非常小的產物。
使用FIB(Focused Ion Beam，聚焦離子束)來製作產物的剖面受測材料，進行TEM觀察及EDS元素分析。其結果為就元素部分檢測到Al及O。由於產物的表面側(陰極側)係為O多Al少，因此研判形成p型半導體層。此外，由於產物的鋁側(陽極側)係O少Al多，因此研判形成n型半導體層。
雖然於p型半導體層13與n型半導體層12之間存在絕緣體的氧化鋁層11，但其部分係為p型半導體層13與n型半導體層12直接接觸的部分，因此於此研判產生pn結。此外，n型係為氧缺乏型非晶質氧化鋁；p型半導體係為氧過量型的非晶質氧化鋁。
於圖18中彙整出以上所說明實施例1、實施例2、比較例1及比較例2的結果。於實施例1及實施例2當中，可以藉由對於基材1進行透過雷射照射及通電所作的熔融鹽電解來獲得目標物之p型半導體層13及n型半導體層12。
相對於此，以比較例1方式，進行透過雷射裝置101所作的雷射照射，但是並未進行熔融鹽電解的情形下，無法獲得半導體層。此外，以比較例2方式，以火花法所獲得的產物係為半導體化之物，其尺寸卻小至約1μm，無法獲得大的半導體層。
[整理]
本發明一實施型態之半導體製造方法當中包含：配置步驟S1，其為分別配置使包含氧化鋁的基材1之一端產生氧化反應的陽極2、使基材1之另一端產生還原反應的陰極3；加熱步驟S2，分別使陽極2接觸基材1之一端且使陰極3接觸基材1之另一端之狀態下，將基材1加熱以使其熔融；熔融鹽電解步驟S3，於基材1之至少一部分熔融的整個期間或是部分期間當中，使電流I流動於陽極2及陰極3之間，以進行熔融鹽電解；及半導體形成步驟S4，於熔融鹽電解步驟S3之後，將基材1冷卻，以形成p型氧化鋁半導體層13及n型氧化鋁半導體層12。
此外，於加熱步驟S2當中係使用雷射光來加熱所述基材1，所述雷射光係包含YAG雷射、碟式雷射、光纖雷射、準分子雷射、二氧化碳雷射、半導體雷射當中的至少其中之一。
根據上述構成，可有效率地加熱基材1。
此外，陽極2係由鋁所形成；陰極3係由鉑所形成。
此外，陽極2係為鉑所形成；陰極由鋁所形成。
此外，基材1係由粉末狀或板狀材質所形成。
此外，還可包含：分離步驟S5，將半導體形成步驟S4中所形成的p型氧化鋁半導體層13及n型氧化鋁半導體層12分離；及調整步驟S6，針對分離步驟S5中所分離的p型氧化鋁半導體層13及/或n型氧化鋁半導體層12，使其與一般的氧化鋁同時地濺鍍成膜，藉此形成調整過載體濃度的氧化鋁半導體層。
於上述半導體製造方法中所使用的半導體製造裝置100具備：壓板102，其係用於使陽極2接觸基材1，陽極2係用於使基材1的一端產生氧化反 應；開孔壓板103，其係用於使陰極3接觸基材1，其中陰極3係用於使基材1之另一端產生還原反應；直流電源104，其係用於施加電壓至陽極2及陰極3之間；雷射裝置101，其用作將雷射光照射至所述基材1之光源。
此外，本發明並不限定於上述各個實施型態及各個實施例，於請求項所示範圍內可進行各種變更，將不同實施型態中所分別揭示的技術手段作適當組合後所獲得的實施型態，亦包含於本發明之技術範圍內。
1:基材
2:陽極
3:陰極
3a:小孔
11:氧化鋁層
100:半導體製造裝置
101:雷射裝置
102:壓板
103:開孔壓板
103a:貫穿孔
104:直流電源
105:限流電阻器
106:開關

Claims (7)

  1. 一種半導體製造方法，其包含：配置步驟，其為分別配置使包含氧化鋁的基材之一端產生氧化反應的陽極、使所述基材之另一端產生還原反應的陰極；加熱步驟，分別使所述陽極接觸所述基材之一端且使所述陰極接觸所述基材之另一端之狀態下，將所述基材加熱以使其熔融；熔融鹽電解步驟，於所述基材之至少一部分熔融的整個期間或是部分期間當中，使電流流動於所述陽極及所述陰極之間，以進行熔融鹽電解；及半導體形成步驟，於所述熔融鹽電解步驟之後，將所述基材冷卻，以形成p型氧化鋁半導體層及/或n型氧化鋁半導體層。
  2. 如請求項1所述之半導體製造方法，其中，所述加熱步驟當中係使用雷射光來加熱所述基材，所述雷射光係包含YAG雷射、碟式雷射、光纖雷射、準分子雷射、二氧化碳雷射、半導體雷射當中的至少其中之一。
  3. 如請求項1或2所述之半導體製造方法，其中，所述陽極係由鋁或是鋁合金所形成，所述陰極係由鉑或是至少部分表面被鉑覆蓋之金屬所形成。
  4. 如請求項1或2所述之半導體製造方法，其中，所述陽極係由鉑或至少部分表面被鉑覆蓋之金屬所形成；且所述陰極係由鋁或鋁合金所形成。
  5. 如請求項1或2所述之半導體製造方法，其中，所述基材係由粉狀或板狀的材料所形成。
  6. 如請求項1或2所述之半導體製造方法，其中包含：分離步驟，將所述半導體形成步驟中所形成的p型氧化鋁半導體層及/或n型氧化鋁半導體層分離；及調整步驟，針對所述分離步驟中所分離的p型氧化鋁半導體層及/或n型氧化鋁半導體層，與一般的氧化鋁同時進行濺鍍成膜，藉此形成調整過載體濃度的氧化鋁半導體層。
  7. 一種半導體製造裝置，其係使用於如請求項1~6中任一項所述之半導體製造方法中，其具備：治具，其係用於分別使產生氧化反應的陽極接觸所述基材之一端，使產生還原反應的陰極接觸所述基材之另一端；及直流電源，其係用於施加電壓至所述陽極及所述陰極之間；光源，其將雷射光照射至所述基材。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7412702B2 (ja) * 2020-02-06 2024-01-15 三菱マテリアル株式会社 熱流スイッチング素子
US20230241718A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for transformative interface/surface painting (trip) for arbitrary 3d surface/interface structures

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343224B2 (zh) * 1973-12-15 1978-11-17
JP2007235118A (ja) * 2006-02-02 2007-09-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体膜の結晶化方法、半導体装置の製造方法、及びレーザ照射装置
JP2013008817A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法
WO2013035844A1 (ja) * 2011-09-08 2013-03-14 株式会社タムラ製作所 Ｇａ2Ｏ3系半導体素子
JP2016143841A (ja) * 2015-02-04 2016-08-08 国立研究開発法人情報通信研究機構 半導体装置とその製造方法
US20160312377A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Siemens Energy, Inc. Laser Deposit Surface Control Using Select Fluxes and Electrochemistry

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7563661B2 (en) 2006-02-02 2009-07-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Crystallization method for semiconductor film, manufacturing method for semiconductor device, and laser irradiation apparatus
JP5343224B1 (ja) 2012-09-28 2013-11-13 Ｒｏｃａ株式会社 半導体装置および結晶
JP2018107153A (ja) 2015-04-28 2018-07-05 株式会社Uacj 発振素子及び発振装置
TWI735786B (zh) * 2017-06-09 2021-08-11 日商Ｕａｃｊ股份有限公司 半導體層、振盪元件及半導體層的製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343224B2 (zh) * 1973-12-15 1978-11-17
JP2007235118A (ja) * 2006-02-02 2007-09-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体膜の結晶化方法、半導体装置の製造方法、及びレーザ照射装置
JP2013008817A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法
WO2013035844A1 (ja) * 2011-09-08 2013-03-14 株式会社タムラ製作所 Ｇａ2Ｏ3系半導体素子
JP2016143841A (ja) * 2015-02-04 2016-08-08 国立研究開発法人情報通信研究機構 半導体装置とその製造方法
US20160312377A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Siemens Energy, Inc. Laser Deposit Surface Control Using Select Fluxes and Electrochemistry

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