一種制作半導(dǎo)體底板的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書一般涉及制作半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，特別涉及一種制作半導(dǎo)體底板的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶硅被用于大部分的電子器件應(yīng)用。除去現(xiàn)有的如顯示器及一些成像器，非晶硅還被用于玻璃襯底以操控顯示器或成像器的像素。在許多的應(yīng)用中，顯示器或成像器被制造在硅電子器件的上方。對于應(yīng)用于液晶顯示器(IXDs)，非晶硅提供了優(yōu)異的性能。對于下一代顯示器件如有機發(fā)光二極管(0LED)，采用非晶硅制作的有源矩陣(AM，ActiveMatrix)驅(qū)動晶體管已被證明存在問題。從根本上說，LCDs使用電壓器件，而有源矩陣發(fā)光二極管(AM-OLED)需要電流器件。擴展常規(guī)方法的嘗試涉及到在玻璃上改性現(xiàn)有技術(shù)的非晶硅。非晶硅被加到整個基底面板，通常在一側(cè)大于兩米，然后使用大型受激準分子激光器(large excimer lasers)在面板上掃描線聚焦進行重新結(jié)晶。激光器進行脈沖調(diào)制以便僅使硅表面熔化而不熔化玻璃，由于玻璃熔化溫度低于硅。這種技術(shù)造成了多晶硅的形成，而不是形成單晶娃。
[0003]任意類型的非晶體或多晶的晶體管，包括無硅及有機器件，其遷移率(themobility)遠小于單晶硅的晶體管的遷移率。非晶硅中的電子遷移率大約為I cm2/ V.S，與之相比對于聚娃約100 Cm2/ V.S,而對于高質(zhì)量單晶娃約為1500 cm2/ V.S。因此在這些器件中，用單晶硅替代非晶硅是有益的。
[0004]將二極管放置于硅球體的彎曲表面已被證明具有挑戰(zhàn)性。在先前的技術(shù)中，使用光刻在球體表面定義結(jié)構(gòu)的嘗試已做出，但這需要非標準的光學(xué)器件且成功率有限。使電觸頭連接到非平面的表面也需要非標準技術(shù)。這種包含在制造過程中的復(fù)雜度阻止了任何實質(zhì)上的進展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一實施方式，提供了一種制作半導(dǎo)體底板的方法，包括:在支撐構(gòu)件的穿孔中設(shè)置(depositing)半導(dǎo)體粒子，以便半導(dǎo)體粒子的一部分從所述支撐構(gòu)件突出；對半導(dǎo)體粒子的另一部分應(yīng)用吸力來保持半導(dǎo)體粒子位于所述穿孔中；在支撐構(gòu)件上部應(yīng)用(applying)密封材料層(a layer of encapsulant material)以使所述半導(dǎo)體粒子的所述部分(the port1n of the sem1-conducting particles)被密封材料層覆蓋；移除支撐構(gòu)件以顯露半導(dǎo)體粒子及密封材料層的組件(an assembly)；以及平坦化(planarizing)半導(dǎo)體粒子的所述另一部分。
[0006]根據(jù)一相關(guān)實施方式，所述另一部分為以下的之一(lies in one of):—平行于密封材料層的平面以及一與密封材料層共面的平面。
[0007]根據(jù)另一相關(guān)實施方式，平面化包括化學(xué)機械拋光(CMP, chemical-mechanicalplanarizat1n)。
[0008]根據(jù)另一相關(guān)實施方式，應(yīng)用所述密封材料層包括以下的至少一種:噴涂(spraying)所述密封材料至所述支撐構(gòu)件上,燒注(pouring)所述密封材料至所述支撐構(gòu)件上，展開(spreading)所述密封材料至所述支撐構(gòu)件上,軋制(rolling)所述密封材料至所述支撐構(gòu)件上，沖壓(pressing)所述密封材料至所述支撐構(gòu)件上，用所述密封材料靜電涂覆(electrostatically coating)所述支撐構(gòu)件以及真空成型(vacuum forming)所述密封材料層至所述支撐構(gòu)件上。
[0009]根據(jù)另一相關(guān)實施方式，密封材料層包括至少以下之一:液體(a fluid)、粉末及薄片。
[0010]根據(jù)另一相關(guān)實施方式，密封材料層包括至少以下之一:玻璃、塑料及光固化水泥(optically curable cement)。
[0011]根據(jù)另一相關(guān)實施方式，該方法進一步包括，在所述移除操作之前，在所述密封材料層上應(yīng)用一襯底材料層(a layer of substrate material )。根據(jù)一實施方式,所述組件(the assembly)進一步包括所述襯底材料層。根據(jù)一實施方式,該襯底材料層包含至少以下之一:玻璃，柔性玻璃(flex-glass)及塑料。
[0012]根據(jù)另一相關(guān)實施方式，該方法進一步包括，平坦化后移除所述密封材料層。
[0013]根據(jù)一實施方式，提供了制作半導(dǎo)體底板的系統(tǒng)，包括:具有穿孔的支撐構(gòu)件，所述穿孔中大小為可接收半導(dǎo)體粒子以使半導(dǎo)體粒子的一部分從支撐構(gòu)件中突出；一抽吸裝置，可操作地連接至所述支撐構(gòu)件，用于施加吸力至半導(dǎo)體粒子的另一部分以維持所述半導(dǎo)體粒子位于所述穿孔中；一施加器，用于在所述支撐構(gòu)件上施用所述密封材料層，以使半導(dǎo)體粒子的所述部分被密封材料覆蓋；及一平坦化裝置，用于平坦化半導(dǎo)體粒子的另一部分。
[0014]根據(jù)另一實施方式，提供了一種用于制作半導(dǎo)體底板的方法，包括:提供一在吸力下具有穿孔的襯底(a substrate);在穿孔中設(shè)置(depositing)半導(dǎo)體粒子以使半導(dǎo)體粒子的一部分從所述襯底突出，該半導(dǎo)體粒子通過吸力被保留在穿孔中；將襯底粘附(adhering)至半導(dǎo)體粒子以形成所述襯底及所述半導(dǎo)體粒子的組件(an assembly);以及平坦化所述半導(dǎo)體粒子的所述部分。
[0015]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，提供所述襯底給一支撐構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件配置以施加吸力至所述穿孔。
[0016]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，所述平面化的部分為以下的之一:一平行于所述組件的所述襯底的平面及一與所述組件的所述襯底共面的平面。
[0017]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，平坦化包括化學(xué)機械拋光(CMP)。
[0018]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，將襯底粘附至所述半導(dǎo)體粒子包括至少以下之一:在穿孔處施用粘合劑；在半導(dǎo)體粒子處施用粘合劑；加熱襯底；固化襯底；及融合(fusing)半導(dǎo)體粒子上的一氧化層至襯底上。
[0019]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，該方法進一步包括從支撐構(gòu)件上移除所述組件。
[0020]根據(jù)一相關(guān)的實施方式,所述支撐構(gòu)件包含一平面構(gòu)件、一傳送帶(a conveyor)或一滾筒(a drum)的其中之一。
[0021]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，所述半導(dǎo)體粒子包含硅球。
[0022]根據(jù)一相關(guān)的實施方式，所述襯底包含至少以下之一:玻璃，柔性玻璃(flex-glass)及塑料。
[0023]根據(jù)另一相關(guān)的實施方式，所述方法進一步包含平坦化后移除所述襯底。
[0024]根據(jù)另一實施方式，提供了一種制作半導(dǎo)體底板的系統(tǒng)，包含:一支撐表面，配置以提供吸力至一襯底的穿孔；一設(shè)置(cbpositing)裝置，用于在吸力下在穿孔中設(shè)置半導(dǎo)體粒子，該半導(dǎo)體粒子通過吸力保留在所述穿孔中以便所述半導(dǎo)體粒子的一部分從所述襯底中突出；一用于粘附所述襯底至所述半導(dǎo)體粒子的裝置，以形成所述襯底及所述半導(dǎo)體粒子的組件；及一平坦化裝置，用于平坦化所述半導(dǎo)體粒子的所述部分。
【附圖說明】
[0025]為更好理解此處描述的各種實施方式，以及更清楚的展示它們?nèi)绾胃吨T實施，僅通過舉例及如下附圖做出參照:
圖1根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了半導(dǎo)體球陣列粘附在襯底上以在預(yù)定義的位置上永久固定所述球的剖面圖；
圖2根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了單晶硅球陣列設(shè)置在非硅襯底上的照片；
圖3a根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了設(shè)置于一網(wǎng)格化襯底上的半導(dǎo)體球形粒子的剖面圖，該半導(dǎo)體球形粒子具有設(shè)置在所述球形粒子頂端的保形涂層(a conformalcoating)；
圖3b根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了圖3a中所示的半導(dǎo)體球粒子被平坦化后的剖面圖；
圖4a至4f根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了在平面表面形成觸點，及觸點至球體外表面的方法用于例如提供太陽能電池陣列；
圖5a根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了形成于一平坦化半導(dǎo)體粒子上的互補的NMOS及PMOS電路的局部剖面圖，所述平坦化半導(dǎo)體粒子形成時摻雜了 P-型材料；
圖5b根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了在單個平坦化球體中制造的單個晶體管器件的剖面圖；
圖5c根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了在一平坦化球形粒子中顯示的具有門控晶體管(gated transistors)的符號表不(symbolic representat1n)的電路的等軸側(cè)視圖(anisometric view)；
圖5d根據(jù)第一組非限制實施例，描繪了可制造的圖5b的球形粒子作為該種粒子的陣列中的其中一個；
圖6a至6d為根據(jù)第一組非限制實施例的粒子的剖視圖，其中顯示出垂直于所述平坦化的表面的最大深度；
圖7a至7c根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了制作半導(dǎo)體底板的方法；
圖8a至Sc根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了用于制作半導(dǎo)體底板的一種支撐構(gòu)件； 圖9根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了用于制作半導(dǎo)體底板的一種支撐構(gòu)件；
圖10根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種半導(dǎo)體底板；
圖1la及Ilb根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種制作半導(dǎo)體底板的方法，所述半導(dǎo)體底板包括襯底材料層(a layer of substrate material)；
圖lie至lie根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種制作半導(dǎo)體底板的方法； 圖12根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種制作半導(dǎo)體底板的方法的流程圖；
圖13根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種用于制作半導(dǎo)體底板的系統(tǒng)；
圖14a至14d根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種制作半導(dǎo)體底板的方法；
圖15根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種用于制作半導(dǎo)體底板的支撐構(gòu)件；
圖16根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種用于制作半導(dǎo)體底板的方法的流程圖；
圖17根據(jù)第二組非限制實施例，描繪了一種用于制作半導(dǎo)體底板的系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0026]此處描述的為制作半導(dǎo)體底板(亦在本文中稱為“半導(dǎo)體器件”)的方法及系統(tǒng)。根據(jù)第一組實施例，多個平坦化的半導(dǎo)體粒子位于一襯底的預(yù)定義位置上以形成適于平面電子器件裝配的局部范圍，平面電子器件裝配于平坦化表面區(qū)域的上側(cè)、內(nèi)部或其下方。根據(jù)第二組實施例，半導(dǎo)體粒子被放置在所述半導(dǎo)體底板的支撐材料中，利用支撐材料中的穿孔或作為可去除或移除支撐的構(gòu)件中的穿孔，構(gòu)造所述半導(dǎo)體底板。
[0027]根據(jù)第二組實施例的第一子集，半導(dǎo)體粒子設(shè)置在一支撐構(gòu)件的穿孔中以使所述半導(dǎo)體粒子的一部分從支撐構(gòu)件中突出。對半導(dǎo)體粒子應(yīng)用吸力使其保持在所述穿孔中，并且在支撐構(gòu)件上應(yīng)用密封材料層以覆蓋所述半導(dǎo)體粒子的突出部分。然后所述支撐構(gòu)件從所述半導(dǎo)體粒子及所述密封材料層處移開，此時一起形成了半導(dǎo)體粒子及密封材料層的組件。所述半導(dǎo)體粒子的所述部分進行平坦化以形成半導(dǎo)體底板。
[0028]根據(jù)第二組實施例的第二組子集，提供了在吸力下具有穿孔的襯底，且半導(dǎo)體粒子被設(shè)置在襯底的穿孔中，以便半導(dǎo)體粒子的一部分從襯底突出，以及通過吸力保持半導(dǎo)體粒子在穿孔中。襯底粘附在半導(dǎo)體粒子上以形成襯底與半導(dǎo)體粒子的組件，且半導(dǎo)體粒子的所述部分進行平坦化處理。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解，出于本披露的目的，“X、Y與Z中至少一個”及“X、Y與Z中的一個或多個”的表達可以解釋為只有X、只有Y、只有Z，或者兩個或更多項X、Y和Z的任意組合(例如:XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
[0030]如上所述，在各種設(shè)備中如平板顯示器使用單晶硅替換多晶硅是有利的。根據(jù)一些實施例，在一非晶硅襯底上的預(yù)設(shè)位置制造多個平面單晶硅區(qū)域，用于電子器件制造。例如，單晶娃晶圓(wafers of single crystal silicon)用于大型顯示器太昂貴且尺寸過小:與現(xiàn)有的IXD顯示器的一側(cè)多于2米相比，硅晶圓典型直徑為300mm。通過比較，單晶硅的近似球形粒子，球體或球形粒子已制作為大小小于或等于2mm，這與單個像素尺寸相比屬于大型。發(fā)明人Witter等于1985年4月30日提交名為用于生產(chǎn)結(jié)晶圓面球體的工藝的美國專利4637855通過引用包含于此，其描述了結(jié)晶球體的制作。
[0031]此外，關(guān)于制作連接至非平面表面的電觸頭，硅球體的彎曲表面摻雜有η-型摻雜劑以形成η-型硅圍繞一 P-型硅區(qū)域，P-型硅區(qū)域包含了大部分球體表面。涉及光伏器件領(lǐng)域的一些實施例，其中平面表面及下面的區(qū)域可以與如η-型摻雜劑摻雜且下面區(qū)域可以與P-型摻雜劑摻雜以形成太陽能電池。Satoshi OMAE等人發(fā)表的文章(CrystalCharacterizat1n of Spherical Silicon Solar Cell by X-ray Diffract1n, SatoshiOMAEj Takashi ΜΙΝΕΜ0Τ0, Mik1 MUR0Z0N0, Hideyuki T AKAKURA and Yoshihiro HAMAKAW A, Japanese Journal of Applied Physics Vol.45， N0.SAj 2006， pp.3933-3937#2006.The Japan Society of Applied Physics)中描述了一種娃球體光伏電池。
[0032]此處所