特許 6337452 半導体素子形成用基板および半導体素子形成用基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6337452

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】半導体素子形成用基板および半導体素子形成用基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0392 20060101AFI20180528BHJP

   H05B 33/02 20060101ALI20180528BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20180528BHJP

   B32B 15/01 20060101ALI20180528BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20180528BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 284

   H05B33/02

   H05B33/14 A

   B32B15/01 B

   !C22C38/00 302R

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-253054(P2013-253054)

(22)【出願日】2013年12月6日

(65)【公開番号】特開2015-111621(P2015-111621A)

(43)【公開日】2015年6月18日

【審査請求日】2016年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】井上 良二

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 啓太

(72)【発明者】

【氏名】横田 将幸

【審査官】 河村 麻梨子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８１８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７６２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７４１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３７９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２４５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０６９７６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２０４４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００７８３１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２７／３２、３１／０２−３１／０７８、

３１／１８−３１／２０、５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｓ １０／００−１０／４０、３０／００−５０／１５、９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属層と、ＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属層と、前記第１金属層との間に前記第２金属層を挟み込むように配置され、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第３金属層とを含み、比重が４．８以下、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上で、かつ、厚みが１００μｍ以下のクラッド板材と、
前記クラッド板材の少なくとも片面の表面上に形成され、軟化点が４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成されている絶縁層とを備える、半導体素子形成用基板。

【請求項2】

前記クラッド板材の厚みは、３０μｍ以上である、請求項１に記載の半導体素子形成用基板。

【請求項3】

前記クラッド板材の比重は、３．５以上である、請求項１または２に記載の半導体素子形成用基板。

【請求項4】

前記第２金属層の平均厚みは、前記クラッド板材の厚みの１０％以上３５％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体素子形成用基板。

【請求項5】

半導体素子としての太陽電池素子に用いられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体素子形成用基板。

【請求項6】

半導体素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体素子形成用基板。

【請求項7】

ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属材と、ＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属材と、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第３金属材とを、前記第１金属材と前記第３金属材との間に前記第２金属材を挟み込むように積層した状態で接合することによって、前記第１金属材による第１金属層と、前記第２金属材による第２金属層と、前記第１金属層との間に前記第２金属層を挟み込むように配置され、前記第３金属材による第３金属層とを含み、比重が４．８以下、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上で、かつ、厚みが１００μｍ以下のクラッド板材を形成する工程と、
前記クラッド板材の少なくとも片面の表面上に、軟化点が４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成されている絶縁層を形成する工程とを備える、半導体素子形成用基板の製造方法。

【請求項8】

前記クラッド板材を形成する工程は、連続体の前記第１金属材と連続体の前記第２金属材と連続体の前記第３金属材とを積層した状態で連続的に接合して、連続体の前記クラッド板材を形成する工程を含み、
前記絶縁層を形成する工程は、前記連続体のクラッド板材の表面上に前記絶縁層を連続的に形成する工程を含む、請求項７に記載の半導体素子形成用基板の製造方法。

【請求項9】

前記クラッド板材を形成する工程は、前記第１金属材と、前記第１金属材、前記第２金属材および前記第３金属材を合計した全体の厚みの１０％以上３５％以下の厚みを有する前記第２金属材と、前記第３金属材とを接合する工程を含む、請求項７または８に記載の半導体素子形成用基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、半導体素子形成用基板および半導体素子形成用基板の製造方法に関し、特に、ＡｌまたはＡｌ合金とＦｅまたはＦｅ合金とが接合されたクラッド板材を備える半導体素子形成用基板およびその半導体素子形成用基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体素子が形成される半導体素子形成用基板として、曲げ応力に対して割れやすいガラス基板と比べて割れにくいＦｅまたはＦｅ合金から構成されるＦｅ層の表面上に、表面の欠陥を減少させる（表面を平滑にする）ことが可能なＡｌまたはＡｌ合金から構成されるＡｌ層を接合したクラッド板材が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、ＳＵＳ３０４板（Ｆｅ層）と、ＳＵＳ３０４板の一方面に配置されたＡｌ板（Ａｌ層）とが冷間圧接された２層のクラッド板材からなる太陽電池用金属基板が開示されている。

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に開示された太陽電池用金属基板では、ＳＵＳ３０４の延性がＡｌの延性よりも小さいことに起因して、クラッド板材の接合時とその後の圧延時にＡｌがＳＵＳ３０４に比べて過度に延びてしまうという不都合がある。このため、ＳＵＳ３０４側が凹むように太陽電池用金属基板が反ってしまい、太陽電池素子を太陽電池用金属基板上に形成しにくくなるという問題点がある。

【0005】

このため、基板の反りを抑制するために、Ｆｅ層の両側にＡｌ層が形成されたクラッド板材からなる基板が知られている（たとえば、特許文献２および３参照）。これらの基板では、Ｆｅ層の両側のＡｌ層が同様に展延することによって、基板の一方側のみが過度に延びるのが抑制され、その結果、基板の反りが抑制される。

【0006】

具体的には、上記特許文献２には、５０μｍの厚みを有するＳＵＳ４３０（Ｆｅ層）と、３０μｍの厚みを共に有し、ＳＵＳ４３０の両面にそれぞれ配置された一対のＡｌ（Ａｌ層）とが接合された３層のクラッド板材からなる太陽電池用の基板が開示されている。つまり、上記特許文献２の基板の厚みは、１１０（＝５０＋３０＋３０）μｍになるように形成されている。

【0007】

また、クラッド板材からなる放熱特性や光反射特性を改善した基板が開示される上記特許文献３には、全体の厚みに対して２０％以上７０％以下の厚みを有するＦｅ層と、全体の厚みに対して１５％以上４０％以下の厚みを有し、Ｆｅ層の両面にそれぞれ配置された一対のＡｌ層とが接合された３層のクラッド板材からなる点や、基板の厚みが０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である点が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特公平４−７８０３０号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３９１２９号公報

【特許文献3】ＷＯ２０１３／０６９７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、上記特許文献２に記載の太陽電池用の基板では、満足できる程度の薄厚化（１００μｍ以下）や、その結果、満足できる程度の軽量化に到っていない。

【0010】

また、上記特許文献３に記載の放熱特性や光反射特性が改善された基板は、半導体素子形成用の基板とは用途だけでなく要求事項も明らかに異なっている。さらに、上記特許文献３には、クラッド板材の厚みが小さくなることに起因する不都合への対処などの、基板に用いるクラッド板材の薄厚化についての記載や、厚みと耐力等の機械的強度との関係について記載されていない。ここで、薄厚化された半導体素子形成用基板において耐力が低い場合には、半導体素子形成用基板が自重で撓んだり、半導体素子形成用基板が搬送される際に加えられる張力（テンション）により半導体素子形成用基板が変形したりすることに起因して、半導体素子を容易に形成することができない。この結果、上記特許文献２および３に記載の基板では、半導体素子形成用基板に用いるクラッド板材の薄厚化や軽量化の要求を満足することは困難と考えられる。また、半導体素子の半導体素子形成用基板への形成容易化の要求を満足することも困難と考えられる。

【0011】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、薄厚化がなされ、これによる軽量化がなされたクラッド板材を備えた半導体素子形成用基板およびその半導体素子形成用基板の製造方法を提供することである。加えて、その半導体素子形成用基板への半導体素子の形成容易化が期待できる半導体素子形成用基板およびその半導体素子形成用基板の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この発明の第１の局面による半導体素子形成用基板は、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属層と、ＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属層と、第１金属層との間に第２金属層を挟み込むように配置され、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第３金属層とを含み、比重が４．８以下、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上で、かつ、厚みが１００μｍ以下のクラッド板材と、クラッド板材の少なくとも片面の表面上に形成され、軟化点が４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成されている絶縁層とを備える。なお、「比重」とは、標準物質である水の密度を１とした場合の、ある物質（ここでは、クラッド板材）の密度の比を意味する。

【0013】

この発明の第１の局面による半導体素子形成用基板では、上記のように、半導体素子形成用基板が、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属層と、ＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属層と、第１金属層との間に第２金属層を挟み込むように配置され、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第３金属層とを含み、比重が４．８以下で、かつ、厚みが１００μｍ以下のクラッド板材を備える。これにより、クラッド板材の厚みを１００μｍ以下にして、クラッド板材の薄厚化を図り、これによる軽量化（比重が４．８以下）も図ることができる。さらに、半導体素子形成用基板のクラッド板材を、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上およびヤング率が１００ＧＰａ以上になるように構成することによって、１００μｍ以下の小さな厚みのクラッド板材を形成した場合にも、半導体素子形成用基板に用いるクラッド板材に必要な機械的強度（強度および剛性）を確保することができる。これにより、強度および剛性が小さいことに起因して、半導体素子を半導体素子形成用基板上にロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式などで連続的に形成する際に、半導体素子形成用基板が自重で撓んだり、半導体素子形成用基板が搬送される際に加えられる張力（テンション）により半導体素子形成用基板が変形したりするのを抑制することができる。これらの結果、クラッド板材の薄厚化やこれによる軽量化を図ることができ、そのクラッド板材を備えた薄厚かつ軽量な半導体素子形成用基板を得ることができる。

【0014】

また、上記第１の局面による半導体素子形成用基板は、クラッド板材の少なくとも片面の表面上に形成された絶縁層をさらに備える。この絶縁層の表面上に半導体素子を形成すれば、金属製のクラッド板材と半導体素子との絶縁を容易に確保することができ、半導体素子形成用基板へ半導体素子を容易に形成することができる。なお、半導体素子形成用基板に絶縁層が形成されていない場合には、半導体素子形成用基板上に半導体素子を連続的に形成した後に、基板を半導体素子ごとに分割して、半導体素子間の接続をしてモジュール化する必要がある。そこで、半導体素子形成用基板に絶縁層を形成することにより、基板を半導体素子ごとに分割することなく半導体素子間の接続を行うことができるので、半導体素子を備えるモジュールの生産性（量産性）をより向上させることができる。

【0015】

上記第１の局面による半導体素子形成用基板において、好ましくは、絶縁層は、軟化点が４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成されている。このように構成すれば、Ｂｉ系酸化物およびＶ系酸化物は、第１金属層および第３金属層を構成するＡｌまたはＡｌ合金との密着性が高いので、クラッド板材の表面上に絶縁層を容易に形成することができるとともに、コイル状に巻き取りを行う際などに半導体素子形成用基板に曲げ応力が加えられたとしても、絶縁層がクラッド板材から剥がれるのを抑制することができる。また、軟化点が４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を絶縁層として用いることによって、絶縁層を融解させるための温度（融解温度）を、軟化点よりも高い温度にしつつ、５００℃以下に抑えることができるので、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属層および第３金属層とＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属層との間の界面にＦｅ−Ａｌ系反応層が形成されるのを抑制することができるとともに、Ｆｅ−Ａｌ系反応層が形成されたとしても、その厚みが大きくなるのを抑制することができる。これにより、クラッド板材が脆化するのを抑制することができる。なお、融解温度が５００℃を超えると、Ｆｅ−Ａｌ系反応層の厚みが急激に大きくなり、クラッド板材が脆化しやすい。また、絶縁層の融解温度が低いことによって、絶縁層とクラッド板材との熱膨張係数の差によって生じる絶縁層とクラッド板材との間の熱応力も軽減することができる。

【0016】

上記第１の局面による半導体素子形成用基板において、好ましくは、クラッド板材の厚みは、３０μｍ以上である。このように構成すれば、クラッド板材に好ましい機械的強度を付与することができる第２金属層の厚みを確保することができる。また、クラッド板材の厚みが３０μｍ未満に小さくなることに伴って第２金属層の厚みが過度に薄厚化され、クラッド板材を形成する際の第１金属層および第３金属層の展延に追随できずに第１金属層および第３金属層に挟み込まれた第２金属層が破断する可能性が高まると考えられるが、このような破断の可能性を低減することができる。

【0017】

上記第１の局面による半導体素子形成用基板において、好ましくは、クラッド板材の比重は、３．５以上である。このように構成すれば、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属層および第３金属層の占める割合が過度に大きくなるのを抑制することができるので、第２金属層の占める割合が過度に小さくなって第２金属層の厚みが小さくなり、その結果、クラッド板材の機械的強度が必要以上に低下するのを抑制することができる。これにより、また、第２金属層の占める割合が過度に小さくなると、クラッド板材を形成する際の第１金属層および第３金属層の展延に追随できずに第１金属層および第３金属層に挟み込まれた第２金属層が破断する可能性が高まると考えられるが、このような破断の可能性を低減することができる。

【0018】

上記第１の局面による半導体素子形成用基板において、好ましくは、第２金属層の平均厚みは、クラッド板材の厚みの１０％以上３５％以下である。このように構成すれば、第２金属層の平均厚みをクラッド板材の厚みの１０％以上にすることによって、第２金属層の厚みが小さくなるのを抑制することができるので、クラッド板材の機械的強度を確保することができるとともに、クラッド板材を形成する際に、第１金属層および第３金属層の展延に追随できずに第２金属層が破断するのを抑制することができる。また、第２金属層の平均厚みをクラッド板材の厚みの３５％以下にすることによって、クラッド板材の比重が４．８より大きくなるのを抑制することができるので、クラッド板材の軽量化を図ることができる。なお、「平均厚み」とは、クラッド板材のＳＥＭによる断面写真などにおける複数の測定位置においてそれぞれ測定した、複数の厚みの平均を意味する。

【0019】

上記第１の局面による半導体素子形成用基板において、好ましくは、半導体素子としての太陽電池素子に用いられる。このように構成すれば、軽量化および薄厚化を図りながら、太陽電池素子を半導体素子形成用基板の表面上に容易に形成することができる。

【0020】

上記第１の局面による半導体素子形成用基板において、好ましくは、半導体素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる。このように構成すれば、軽量化および薄厚化を図りながら、有機エレクトロルミネッセンス素子を半導体素子形成用基板の表面上に容易に形成することができる。

【0021】

この発明の第２の局面による半導体素子形成用基板の製造方法は、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属材と、ＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属材と、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第３金属材とを、第１金属材と第３金属材との間に第２金属材を挟み込むように積層した状態で接合することによって、第１金属材による第１金属層と、第２金属材による第２金属層と、第１金属層との間に第２金属層を挟み込むように配置され、第３金属材による第３金属層とを含み、比重が４．８以下、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上で、かつ、厚みが１００μｍ以下のクラッド板材を形成する工程と、クラッド板材の少なくとも片面の表面上に、軟化点が４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成されている絶縁層を形成する工程とを備える。

【0022】

この発明の第２の局面による半導体素子形成用基板の製造方法では、上記のように、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第１金属材と、ＦｅまたはＦｅ合金により構成される第２金属材と、ＡｌまたはＡｌ合金により構成される第３金属材とを、第１金属材と第３金属材との間に第２金属材を挟み込むように積層した状態で接合することによって、第１金属材による第１金属層と、第２金属材による第２金属層と、第１金属層との間に第２金属層を挟み込むように配置され、第３金属材による第３金属層とを含み、比重が４．８以下で、厚みが１００μｍ以下のクラッド板材を形成する。これにより、クラッド板材の厚みを１００μｍ以下にして、クラッド板材の薄厚化を図り、これによる軽量化（比重が４．８以下）も図ることができる。さらに、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上のクラッド板材を形成することによって、１００μｍ以下の小さな厚みのクラッド板材を形成した場合にも、半導体素子形成用基板に用いるクラッド板材に必要な機械的強度（強度および剛性）を確保することができる。これにより、強度および剛性が小さいことに起因して、半導体素子を半導体素子形成用基板上にロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式などで連続的に形成する際に、半導体素子形成用基板が自重で撓んだり、半導体素子形成用基板が搬送される際に加えられる張力（テンション）により半導体素子形成用基板が変形したりするのを抑制することができる。これらの結果、クラッド板材の薄厚化やこれによる軽量化を図ることができ、そのクラッド板材を備えた薄厚かつ軽量な半導体素子形成用基板を製造することができる。また、第１金属材による第１金属層と、第２金属材による第２金属層と、第１金属層との間に第２金属層を挟み込むように配置され、第３金属材による第３金属層とを含むクラッド板材を形成する工程を備える。これにより、クラッド板材を形成する工程において、第２金属層（第２金属材）の両側に設けられた第１金属層（第１金属材）および第３金属層（第３金属材）を同様に展延させることができるので、クラッド板材の一方側のみが過度に延びるのを抑制することができる。この結果、１００μｍ以下の小さな厚みのクラッド板材を形成した場合にも、半導体素子形成用基板が反るのを抑制することができる。

【0023】

また、上記第２の局面による半導体素子形成用基板の製造方法は、クラッド板材の少なくとも片面の表面上に絶縁層を形成する工程をさらに備える。この絶縁層の表面上に半導体素子を形成すれば、金属製のクラッド板材と半導体素子との絶縁を容易に確保することができるので、半導体素子形成用基板へ半導体素子を容易に形成することができる。また、半導体素子形成用基板に絶縁層を形成することにより、基板を半導体素子ごとに分割することなく半導体素子間の接続を行うことができるので、半導体素子を備えるモジュールの生産性（量産性）をより向上させることができる。

【0024】

上記第２の局面による半導体素子形成用基板の製造方法において、好ましくは、クラッド板材を形成する工程は、連続体の第１金属材と連続体の第２金属材と連続体の第３金属材とを積層した状態で連続的に接合して、連続体のクラッド板材を形成する工程を含み、絶縁層を形成する工程は、連続体のクラッド板材の表面上に絶縁層を連続的に形成する工程を含む。このように構成すれば、表面上に絶縁層を備えた連続体の半導体素子形成用基板を容易に形成することができるので、半導体素子形成用基板の生産性（量産性）を向上させることができる。なお、上述した半導体素子形成用基板を連続的に形成する手段としては、たとえば、帯状の長尺素材を巻き回してロール状（コイル状）になした長尺素材を用い、そのロール状（コイル状）にある長尺素材を巻き出して帯状に戻しながら積層した状態に接合してクラッド板材に形成し、そのクラッド板材を巻き取ってロール状（コイル状）になして連続体（半導体素子形成用基板）に仕上げる、といった手段がある。

【0025】

上記第２の局面による半導体素子形成用基板の製造方法において、好ましくは、クラッド板材を形成する工程は、第１金属材と、接合前の第１金属材、第２金属材および第３金属材を合計した全体の厚みの１０％以上３５％以下の厚みを有する第２金属材と、第３金属材とを接合する工程を含む。このように構成すれば、第２金属層を十分に確保してクラッド板材の機械的強度を確保しながらクラッド板材を薄厚化することができる。また、第２金属材の厚みを、接合前の第１金属材、第２金属材および第３金属材を合計した全体の厚みの１０％以上にすることによって、第２金属層（第２金属材）の厚みが小さくなるのを抑制することができるので、クラッド板材を形成する際に、第１金属層（第１金属材）および第３金属層（第３金属材）の展延に追随できずに第２金属層（第２金属材）が破断するのを抑制することができる。また、第２金属材の厚みを全体の厚みの３５％以下にすることによって、接合後のクラッド板材の比重が４．８より大きくなるのを抑制することができるので、クラッド板材の軽量化を図ることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、上記のように、薄厚化かつ軽量化された半導体素子形成用基板を得ることができる。また、本発明の半導体素子形成用基板の少なくとも片面の表面上に絶縁層を備えることにより、半導体素子の形成が容易な半導体素子形成用基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態による基板の構造を示した断面図である。

【図2】本発明の一実施形態による基板が用いられた太陽電池を示した断面図である。

【図3】本発明の一実施形態による基板が用いられた有機ＥＬ装置を示した断面図である。

【図4】本発明の一実施形態による基板の製造プロセスを説明するための模式図である。

【図5】本発明の効果を確認するために行った実験において、Ｆｅ層としてＳＵＳ４３０を用いた場合の結果を示した表である。

【図6】本発明の効果を確認するために行った断面観察における比較例２の断面写真である。

【図7】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例１の断面写真である。

【図8】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例２の断面写真である。

【図9】本発明の効果を確認するために行った断面観察における比較例３の断面写真である。

【図10】本発明の効果を確認するために行った実験において、Ｆｅ層としてＳＰＣＣを用いた場合の結果を示した表である。

【図11】本発明の効果を確認するために行った断面観察における比較例６の断面写真である。

【図12】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例３の断面写真である。

【図13】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例４の断面写真である。

【図14】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例５の断面写真である。

【図15】本発明の効果を確認するために行った断面観察における比較例７の断面写真である。

【図16】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例６の断面写真である。

【図17】本発明の効果を確認するために行った断面観察における実施例７の断面写真である。

【図18】本発明の効果を確認するために行った断面観察における比較例９の断面写真である。

【図19】本発明の効果を確認するために行った断面観察における比較例１０の断面写真である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0029】

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による基板１００の構造について説明する。なお、基板１００は、本発明の「半導体素子形成用基板」の一例である。

【0030】

本発明の一実施形態による基板１００は、図１に示すように、クラッド板材１と、クラッド板材１の上面１ａの表面上に形成された絶縁層２とを備えている。なお、上面１ａは、本発明の「クラッド板材の表面」の一例であり、上面１ａは、本発明の「片面」の一例である。

【0031】

クラッド板材１は、上方（Ｚ１方向）から下方（Ｚ２方向）に向かって、Ａｌ層１１とＦｅ層１２とＡｌ層１３とが順に積層された状態で接合されることによって形成されている。つまり、クラッド板材１は、３層のクラッド板材からなる。また、Ｆｅ層１２は、厚み方向（Ｚ方向）において、Ａｌ層１１とＡｌ層１３とにより挟み込まれている。また、クラッド板材１は、厚み方向（Ｚ方向）において、おおよそ３０μｍ以上で、かつ、１００μｍ以下の厚みｔ１を有している。なお、Ａｌ層１１、Ｆｅ層１２およびＡｌ層１３は、それぞれ、「第１金属層」、「第２金属層」および「第３金属層」の一例である。

【0032】

Ａｌ層１１および１３は、共に、Ａ１０５０やＡ１Ｎ３０（共にＪＩＳ規格）などの純Ａｌ、または、Ａｌ−Ｓｉ合金やＡｌ−Ｍｇ合金などの主にＡｌからなるＡｌ合金から構成されている。また、Ａｌ層１１とＡｌ層１３とは、同一の組成から構成されているとともに、Ａｌ層１１の平均厚みｔ２とＡｌ層１３の平均厚みｔ３とは、略同一になるように形成されている。また、Ａｌ層１１の露出する上面（上面１ａ）は、Ｆｅ層１２の表面よりも平滑に形成されている

【0033】

Ｆｅ層１２は、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）などの純Ｆｅ、または、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３６およびＳＵＳ３０４（共にＪＩＳ規格）などのステンレスやＦｅ−３６Ｎｉ合金、Ｆｅ−４２Ｎｉ合金およびＦｅ−４８Ｎｉ合金などのＦｅ−Ｎｉ合金などのＦｅ合金から構成されている。

【0034】

ここで、本実施形態では、クラッド板材１は、Ａｌ層１１、Ｆｅ層１２およびＡｌ層１３の各々の組成および厚みの比率を調整することによって、比重がおおよそ３．５以上で、かつ、４．８以下になるように形成されている。また、クラッド板材１の機械的強度としては、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上で、ヤング率が１００ＧＰａ以上になるように形成されている。また、上記したクラッド板材１の比重および機械的強度を確保するために、Ｆｅ層１２の平均厚みｔ４は、クラッド板材１の厚みｔ１のおおよそ１０％以上３５％以下になるように形成されている。つまり、Ａｌ層１１の平均厚みｔ２とＡｌ層１３の平均厚みｔ３とは、共に、クラッド板材１の厚みｔ１のおおよそ３２．５％以上４５．０％以下になるように形成されている。

【0035】

絶縁層２は、クラッド板材１と、クラッド板材１の上面１ａ上に形成される半導体素子（後述する太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３）とを絶縁する機能を有している。この絶縁層２は、Ｂｉ_２Ｏ_３などのＢｉ系酸化物、または、Ｖ_２Ｏ_５などのＶ系酸化物から構成されており、かつ、非晶質状態（ガラス状態）になるように構成されている。なお、Ｂｉ系酸化物またはＶ系酸化物の軟化点は、約４５０℃以下であり、他の一般的なガラス材料の軟化点よりも低いため、低温で加熱溶融が可能であり、生産性にも優れる。特にＶ系酸化物は、Ａｌとの密着性に優れるだけでなく、軟化点も低い材料である。

【0036】

また、絶縁層２の厚みｔ５は、約１μｍ以上約２０μｍ以下になるように形成されている。これにより、一様な絶縁層２を形成可能な厚みを有して、かつ、十分な絶縁耐圧を確保しつつ、絶縁層２の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができるので、後述する連続体の基板１００の巻き取り時にガラス状の絶縁層２に亀裂などが生じるのを抑制することが可能である。

【0037】

また、クラッド板材１の上面１ａ上に形成される絶縁層２の露出する上面２ａは、平滑に形成されている。これにより、絶縁層２の上面２ａには、後述する太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３が成長可能なように構成されている。なお、絶縁層２は、上面２に成長される太陽電池素子２０３または有機ＥＬ素子３０３に対応した表面平滑性と絶縁耐圧とを有する材料からなるのが好ましい。

【0038】

次に、図２および図３を参照して、本発明の一実施形態による基板１００を用いた太陽電池２００および有機ＥＬ装置３００について説明する。

【0039】

太陽電池２００では、図２に示すように、複数の薄膜系の太陽電池素子２０３が、本実施形態による基板１００（絶縁層２）の上面２ａ上に直接的に成長されることによって形成されている。この太陽電池素子２０３では、下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって、下部電極２０３ａと、光吸収層２０３ｂと、バッファ層２０３ｃと、上部電極２０３ｄとが基板１００上に直接的に積層されている。この太陽電池２００では、光吸収層２０３ｂに入射光が入射することにより電子が放出されることによって、下部電極２０３ａと上部電極２０３ｄとの間に電流が流れるように構成されている。なお、光吸収層２０３ｂとしては、薄膜Ｓｉや、薄膜化合物（ＣＩＳ（銅、インジウム、セレン）、ＣＩＧＳ（銅、インジウム、ガリウム、セレン）、ＣＺＴＳ（銅、亜鉛、スズ、硫黄）、および、ＣｄＴｅなど）、薄膜の有機物などの種々の半導体を用いることが可能である。また、太陽電池素子２０３は、本発明の「半導体素子」の一例である。

【0040】

また、有機ＥＬ照明や有機ＥＬディスプレイなどの有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を用いた有機ＥＬ装置３００では、図３に示すように、薄膜系の有機ＥＬ素子３０３が、本実施形態による基板１００（絶縁層２）の上面２ａ上に直接的に成長されることによって形成されている。この有機ＥＬ素子３０３では、下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって、順に、下部電極３０３ａと、正孔輸送層３０３ｂと、発光層３０３ｃと、電子輸送層３０３ｄと、透明な上部電極３０３ｅと、ガラス層３０３ｆとが基板１００上に直接的に積層されている。この有機ＥＬ素子３０３では、下部電極３０３ａと上部電極３０３ｅとの間の電圧差により、発光層３０３ｃに含まれる有機発光材料から放出された光が上方（Ｚ１方向）に向かって出射光として出射されるように構成されている。なお、有機ＥＬ素子３０３は、本発明の「半導体素子」の一例である。

【0041】

次に、図１および図４を参照して、本発明の一実施形態による基板１００の製造プロセスについて説明する。

【0042】

まず、図４に示すように、ロール状（連続体）のＡｌ材１１１、ロール状（連続体）のＦｅ材１１２およびロール状（連続体）のＡｌ材１１３を準備する。このＡｌ材１１１および１１３は、同一の組成（純ＡｌまたはＡｌ合金）から構成されているとともに、厚みが略同一である。また、Ｆｅ材１１２は、純ＦｅまたはＦｅ合金から構成されているとともに、Ｆｅ材１１２の厚みは、Ａｌ材１１１、Ｆｅ材１１２およびＡｌ材１１３の厚みの合計のおおよそ１０％以上３５％以下に設定されている。なお、Ａｌ材１１１、Ｆｅ材１１２およびＡｌ材１１３は、それぞれ、本発明の「接合前の第１金属材」、「接合前の第２金属材」および「接合前の第３金属材」の一例である。

【0043】

そして、Ａｌ材１１１、Ｆｅ材１１２およびＡｌ材１１３をこの順で積層させた状態で、圧延ロール１００ａによって、所定の圧下率で冷間圧延する（圧延（接合）工程）。これにより、Ａｌ材１１１によるＡｌ層１１、Ｆｅ材１１２によるＦｅ層１２、および、Ａｌ材１１３によるＡｌ層１３がこの順で互いに接合されて、１００μｍ以下の厚みｔ１を有するクラッド板材１（図１参照）がロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式で連続的に形成される。

【0044】

その後、粉末状のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を含むペースト１０２を、塗布装置１００ｂを用いて、連続体のクラッド板材１の上面１ａの表面上に連続的に塗布する（塗布工程）。そして、Ｂｉ系酸化物またはＶ系酸化物の約４５０℃以下の軟化点よりも大きく、かつ約５００℃よりも小さな融解温度に保たれた熱処理部１００ｃ内に、クラッド板材１を連続的に搬送する（融解工程）。これにより、ペースト１０２内の粉末状のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物が溶融することによって、クラッド板材１の上面１ａの表面上に、約１μｍ以上約２０μｍ以下の厚みｔ５を有するとともに、平滑な上面２ａを有する絶縁層２（図１参照）が連続的に形成される。この際、絶縁層２を融解させるための温度（融解温度）が低いので、Ａｌ層１１および１３とＦｅ層１２との間の界面にＦｅ−Ａｌ系反応層（図示せず）が形成されるのが抑制されるとともに、Ｆｅ−Ａｌ系反応層が形成されたとしても、その厚みが約１０μｍ以上に大きくなるのが抑制される。これにより、クラッド板材１が脆化するのを抑制することが可能である。なお、融解温度が５００℃を超えると、Ｆｅ−Ａｌ系反応層の厚みが約１０μｍ以上に急激に大きくなり、クラッド板材１が脆化しやすい。さらに、絶縁層２の融解温度が低いことによって、絶縁層２とクラッド板材１との熱膨張係数の差によって生じる絶縁層２とクラッド板材１との間の熱応力も軽減される。

【0045】

この結果、連続体の基板１００が作製されて、コイル状（ロール状）に巻き取られる。なお、絶縁層２の厚みｔ５が約２０μｍ以下であることによって、絶縁層２の厚みが過度に大きくなるのを抑制することが可能であるので、連続体の基板１００の巻き取り時にガラスにより構成された絶縁層２に亀裂などが生じるのを抑制することが可能である。

【0046】

このように、本実施形態の基板１００の製造プロセスでは、Ａｌ材１１１、Ｆｅ材１１２およびＡｌ材１１３を連続的に接合して、クラッド板材１を形成するとともに、クラッド板材１の表面上に連続的に絶縁層２を形成することによって、連続体の基板１００を容易に形成することが可能であるので、基板１００の生産性（量産性）を向上させることが可能である。また、クラッド板材１の０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上であり、クラッド板材１のヤング率が１００ＧＰａ以上であることによって、基板１００が自重で撓むのを抑制することが可能であるとともに、基板１００が搬送される際に加えられる張力（テンション）により基板１００が変形するのを抑制することが可能である。

【0047】

その後、太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３などの半導体素子が、連続体の基板１００上にロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式などで連続的、かつ、直接的に形成（成長）される。これにより、太陽電池素子２０３を有する太陽電池２００および有機ＥＬ素子３０３を有する有機ＥＬ装置３００などが連続的に製造される。この際、基板１００を半導体素子（太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３）ごとに分割することなく半導体素子間の接続を行うことができるので、半導体素子を備えるモジュール（太陽電池２００および有機ＥＬ装置３００）の生産性（量産性）をより向上させることが可能である。

【0048】

なお、Ｆｅ層１２としてＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には、Ｆｅ層１２の熱膨張係数を小さくして、有機ＥＬ素子３０３に設けられる図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の熱膨張係数に近づけることが可能になるので、有機ＥＬ素子３０３とクラッド板材１との間に、熱膨張に起因した熱応力が生じるのを抑制することが可能である。この結果、Ｆｅ−Ｎｉ合金から構成されるＦｅ層１２を含む基板１００は、有機ＥＬ装置３００に好適に用いることが可能である。

【0049】

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0050】

本実施形態では、上記のように、クラッド板材１を、比重が４．８以下で、かつ、厚みが１００μｍ以下になるように形成することによって、クラッド板材１の厚みを１００μｍ以下にして、クラッド板材１の薄厚化と、これによる軽量化（比重が４．８以下）とを図ることができる。よって、そのクラッド板材１を用いた基板１００は薄厚化かつ軽量化される。さらに、クラッド板材１を、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上になるように形成することによって、１００μｍ以下の小さな厚みのクラッド板材１に形成した場合にも、そのクラッド板材１を用いた基板１００の機械的強度（強度および剛性）を確保することができる。よって、基板１００の強度および剛性が小さいことに起因して、半導体素子を基板１００上にロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式で連続的に形成する際に、基板１００が自重で撓んだり、基板１００が搬送される際に加えられる張力により基板１００が変形したりするのを抑制することができる。これらの結果、クラッド板材１の薄厚化やこれによる軽量化を図ることができ、そのクラッド板材１を備えた薄厚かつ軽量な基板１００を得ることができる。

【0051】

また、本実施形態では、クラッド板材１を、Ａｌ層１１になるＡｌ材１１１とＦｅ層１２になるＦｅ材１１２とＡｌ層１３になるＡｌ材１１３とが積層された状態で接合することによって形成するとともに、比重が４．８以下で、かつ、１００μｍ以下の厚みｔ１になるように形成する。これにより、クラッド板材１作成時（接合時とその後の圧延時）に、Ｆｅ層１２になるＦｅ材１１２の両側に設けられたＡｌ層１１および１３になるＡｌ材１１１および１１３を同様に展延させることができるので、クラッド板材１の一方側のみが、つまりＡｌ層１１側あるいはＡｌ層１３側のみが、過度に延びるのを抑制することができる。この結果、１００μｍ以下の非常に小さな厚みのクラッド板材１に形成した場合にも、基板１００が一方側に反るのを抑制することができる。

【0052】

また、本実施形態では、クラッド板材１の上面１ａの表面上に絶縁層２を形成することによって、金属製のクラッド板材１と半導体素子である太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３との絶縁を容易に確保しつつ、基板１００の絶縁層２の上面２ａ上に太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３を容易に形成することができる。

【0053】

また、本実施形態では、絶縁層２をＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成することによって、Ｂｉ系酸化物およびＶ系酸化物は、Ａｌ層１１および１３を構成するＡｌまたはＡｌ合金との密着性が高いので、クラッド板材１の表面１ａ上に絶縁層２を容易に形成することができるとともに、コイル状に巻き取りを行う際などに基板１００に曲げ応力が加えられたとしても、絶縁層２がクラッド板材１から剥がれるのを抑制することができる。また、軟化点が約４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を絶縁層２として用いることによって、絶縁層２を融解させるための温度（融解温度）を、軟化点よりも高い温度にしつつ、約５００℃以下に抑えることができるので、Ａｌ層１１および１３とＦｅ層１２との間の界面にＦｅ−Ａｌ系反応層（図示せず）が形成されるのを抑制することができるとともに、Ｆｅ−Ａｌ系反応層が形成されたとしても、その厚みが大きくなるのを抑制することができる。これにより、クラッド板材１が脆化するのを抑制することができる。また、絶縁層２の融解温度が低いことによって、絶縁層２とクラッド板材１との熱膨張係数の差によって生じる絶縁層２とクラッド板材１との間の熱応力も軽減することができる。

【0054】

また、本実施形態では、クラッド板材１がおおよそ３０μｍ以上の厚みｔ１を有することによって、Ｆｅ層１２の厚みｔ４を確保できるので、Ａｌ層１１および１３の展延に追随できずにＡｌ層１１および１３に挟み込まれたＦｅ層１２の破断の可能性を低減することができる。

【0055】

また、本実施形態では、クラッド板材１の比重をおおよそ３．５以上にすることによって、ＡｌまたはＡｌ合金により構成されるＡｌ層１１および１３の占める割合が過度に大きくなるのを抑制することができるので、Ｆｅ層１２の占める割合が過度に小さくなってＦｅ層１２の厚みｔ４が過度に小さくなり、その結果、クラッド板材１の機械的強度が必要以上に低下するのを抑制することができる。これにより、Ａｌ層１１および１３の展延に追随できずにＡｌ層１１および１３に挟み込まれたＦｅ層１２の破断の可能性を低減することができる。

【0056】

また、本実施形態では、Ｆｅ層１２の平均厚みｔ４をクラッド板材１の厚みｔ１の１０％以上にすることによって、Ｆｅ層１２の厚みが確保できるので、Ａｌ層１１および１３の展延に追随できずにＡｌ層１１および１３に挟み込まれたＦｅ層１２の破断の可能性を低減することができる。

【0057】

また、本実施形態では、Ｆｅ層１２の平均厚みｔ４をクラッド板材１の厚みｔ１の３５％以下にすることによって、クラッド板材１の比重が４．８より大きくなるのを抑制することができるので、クラッド板材１および基板１００の軽量化に有効である。

【0058】

また、本実施形態では、太陽電池素子２０３または有機ＥＬ素子３０３を形成するための基板として、薄厚かつ軽量なクラッド板材１を用いることによって、太陽電池素子２０３または有機ＥＬ素子３０３が上面２ａ上に形成された薄厚かつ軽量な基板１００を得ることができる。

【0059】

また、本実施形態では、安価な純Ａｌから構成されるＡｌ層１１および１３と、安価な純ＦｅまたはＦｅ合金から構成されるＦｅ層１２とを用いることによって、安価にクラッド板材１を形成することができ、そのクラッド板材１を用いて安価な基板１００を形成することができる。

【0060】

[実施例１]
次に、図５〜図１５を参照して、本発明の効果を確認するために行った実験[実施例１]について説明する。この[実施例１]では、絶縁層が形成されていない半導体素子形成用基板（クラッド板材）において、クラッド板材の厚み、または、Ｆｅ層の厚みの比率を異ならせた場合における、断面観察、比重測定、および、機械的強度測定（０．２％耐力およびヤング率測定）を行った。また、クラッド板材のハンドリング性（半導体素子を形成する際の取り扱いのしやすさ）を判定した。

【0061】

まず、Ｆｅ層をＳＵＳ４３０から構成した場合の実験結果について説明する。このＦｅ層をＳＵＳ４３０から構成した場合においては、クラッド板材の厚みを１００μｍに固定する一方、Ｆｅ層となる接合前のＦｅ材の厚みの比率を異ならせて、クラッド板材におけるＦｅ層の厚みの比率が異なるように形成して測定を行った。

【0062】

ここで、実施例１として、Ａ１０５０（純Ａｌ）から構成されるＡｌ材、ＳＵＳ４３０から構成されるＦｅ材、および、Ａ１０５０から構成されるＡｌ材を準備した。その際、接合前のＡｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材の厚みの比率を１：１：１にした。つまり、実施例１では、Ｆｅ材の厚みの比率を３３％にした。

【0063】

また、実施例２では、接合前のＡｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材の厚みの比率を２：１：２にした点を除いて、実施例１と同様にした。つまり、実施例２では、Ｆｅ材の厚みの比率を２０％にした。

【0064】

一方、比較例１では、ＳＵＳ４３０から構成され、１００μｍの厚みのＳＵＳ板材を用いた。つまり、比較例１では、Ａｌ層を設けず、Ｆｅ材すなわちＦｅ層の厚みの比率を１００％にした。

【0065】

また、比較例２では、接合前のＡｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材の厚みの比率を１：２：１にした点を除いて、実施例１と同様にした。つまり、比較例２では、Ｆｅ材の厚みの比率を５０％にした。

【0066】

また、比較例３では、接合前のＡｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材の厚みの比率を３：１：３にした点を除いて、実施例１と同様にした。つまり、比較例３では、Ｆｅ材の厚みの比率を１４％にした。

【0067】

また、比較例４では、Ａ１０５０から構成され、１００μｍの厚みのＡｌ板材を用いた。つまり、比較例４では、Ａｌ層のみとしてＦｅ層を設けず、Ｆｅ層の厚みの比率を０％にした。

【0068】

そして、実施例１、２、比較例２および３の各々において、Ａｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材をこの順に積層させて、所定の圧下率で圧延して互いに接合させることによって、Ａｌ材によるＡｌ層、Ｆｅ材によるＦｅ層、および、Ａｌ材によるＡｌ層がこの順で互いに接合された、実施例１、２、比較例２および３のクラッド板材を作製した。その際、クラッド板材の厚みが１００μｍになるように圧延した。なお、比較例１および４は、単一板材でありクラッド板材ではないため、接合を行っていない。

【0069】

（断面観察）
次に、作製した実施例１、２、比較例２および３のクラッド板材を所定の位置で切断した後に、クラッド板材の断面をＳＥＭを用いて観察した。

【0070】

図６〜図９に、それぞれ、比較例２、実施例１、２および比較例３の断面写真を示す。図６〜図８にそれぞれ示す比較例２、実施例１および２においては、Ｆｅ層の破断が観察されなかった。なお、図８に示す実施例２では、Ｆｅ層とＡｌ層との界面が波打つように形成され、Ｆｅ層の厚みが不均一になった。これは、接合時の展延によりＦｅ材（Ｆｅ層）がその両側に配置された一対のＡｌ材（Ａｌ層）により引っ張られ、その結果、Ｆｅ層の一部（機械的強度が弱い部分）の厚みが、他の部分の厚みに比べて小さくなったからであると考えられる。

【0071】

一方、図９に示す比較例３では、Ｆｅ層の破断が観察された。これは、接合時の展延によりＦｅ層が一対のＡｌ層により引っ張られ、その結果、Ｆｅ層の一部（機械的強度が弱い部分）が破断したと考えられる。これらの結果から、Ｆｅ層をＳＵＳ４３０から構成した場合において、Ｆｅ層の破断は必ず発生するわけではないが、Ｆｅ層が破断する確率を低減するには、接合前のＦｅ材の厚みの比率を少なくとも１５％以上確保することが好ましいことが分かった。さらに、接合前のＦｅ材の厚みの比率を２０％より大きく確保することによって、Ｆｅ層の厚みが不均一化するのを抑制することが可能であり、その結果、Ｆｅ層の破断を確実に抑制することが可能であると考えられる。

【0072】

なお、図８に示す実施例２のように、Ｆｅ層の厚みが均一でない場合は、断面写真の複数の測定位置における厚みｔ３ａ〜ｔ３ｊをそれぞれ測定し、それらの平均（＝Σｔ３ｘ／１０：ｘ＝ａ〜ｊ）をＦｅ層の平均厚みｔ３として算出した。この実施例２におけるＦｅ層の平均厚みｔ３は、２０μｍであった。

【0073】

（比重測定）
また、水中浸漬法により、作製した実施例１、２および比較例２のクラッド板材の比重を測定した。なお、比較例３は、芯材（Ｆｅ層）が破断したことによりクラッド板材を作製できなかったため、比重測定を行わなかった。

【0074】

図５に示す比重の測定結果から、実施例１および２のクラッド板材の比重は、３．５以上４．５以下になり、軽量化されていることが判明した。一方、比較例２のクラッド板材の比重（５．１７）は４．８よりも大きくなり、軽量化が不十分であることが判明した。この結果から、ＳＵＳ４３０から構成されたＦｅ層の厚みの比率を少なくとも３５％以下にすることによって、比重を４．８以下にして軽量化することが可能であると考えられる。

【0075】

（機械的強度測定、ハンドリング性判定）
また、実施例１、２および比較例２のクラッド板材と、比較例１のＳＵＳ板材および比較例４のＡｌ板材とに対して、ＪＩＳ規格に基づく引張試験を行うことによって、各々の機械的強度（０．２％耐力およびヤング率）を測定した。さらに、クラッド板材、ＳＵＳ板材およびＡｌ板材のハンドリング性を判定した。具体的には、クラッド板材の自重による撓みや張力（テンション）による変形が生じる場合には、ハンドリング性が悪い（取り扱いにくい）として、バツ印（×印）を付す一方、取り扱い時に撓みや変形が略生じない場合には、ハンドリング性が良好である（取り扱いやすい）として、丸印（○印）を付した。なお、比較例３は、クラッド板材のＦｅ層が破断したため、機械的強度測定およびハンドリング性判定は行わなかった。なお、Ｆｅ層が破断しているクラッド板材（比較例３）の０．２％耐力は、実質的にＡｌ層に用いたＡ１０５０材の０．２％耐力（概ね１２５ＭＰａ以下）と同等または略近似であり、本発明のクラッド板材に必要とする１５０ＭＰａ以上の０．２％耐力を備えていないと考えられる。

【0076】

図５に示す０．２％耐力およびヤング率の測定結果から、Ｆｅ層の厚みの比率が２０％以上である実施例１および２の０．２％耐力およびヤング率は、それぞれ、１５０ＭＰａ以上および１００ＧＰａ以上になった。また、この実施例１および２は、ハンドリング性も良好であった。一方、比較例４のＡｌ板材は、０．２％耐力およびヤング率が、それぞれ、１５０ＭＰａ未満（１１７ＭＰａ）および１００ＧＰａ未満（６９ＧＰａ）になるとともに、ハンドリング性も悪かった。つまり、比較例４のＡｌ板材は、軽量ではあるものの機械的強度が低く、その結果、ハンドリング性が悪くなることが判明した。

【0077】

これらの結果から、Ｆｅ層をＳＵＳ４３０から構成した場合には、クラッド板材の厚みを１００μｍ以下にして、クラッド板材の薄厚化や、これによる軽量化（比重が４．８以下）を図りながら、機械的強度（０．２％耐力およびヤング率が、それぞれ、１５０ＭＰａ以上および１００ＧＰａ以上）を確保するためには、実施例１および２のように、Ｆｅ層の厚みを１５％以上３５％以下確保することが好ましいことが分かった。

【0078】

次に、Ｆｅ層をＳＰＣＣ（純Ｆｅ）から構成した場合の実験結果について説明する。このＦｅ層をＳＰＣＣから構成した場合においては、Ｆｅ層をＳＵＳ４３０から構成した場合と異なり、主に、クラッド板材全体の厚みを異ならせて測定を行った。

【0079】

ここで、実施例３として、Ａ１Ｎ３０（純Ａｌ）から構成されるＡｌ材、ＳＰＣＣから構成されるＦｅ材、および、Ａ１Ｎ３０から構成されるＡｌ材を準備した。その際、接合前のＡｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材の厚みの比率を１：１：１にした。つまり、実施例３では、Ｆｅ材の厚みの比率を３３％にした。そして、圧延後（接合後）のクラッド板材の厚みが６９μｍになるように所定の圧下率で圧延して、Ａｌ材によるＡｌ層、Ｆｅ材によるＦｅ層、および、Ａｌ材によるＡｌ層がこの順で互いに接合された実施例３のクラッド板材を作製した。

【0080】

また、実施例４のクラッド板材は、実施例３のクラッド板材を厚みが４８μｍになるようにさらに圧延することによって作製した。

【0081】

また、実施例５のクラッド板材は、実施例３のクラッド板材を厚みが３５μｍになるようにさらに圧延することによって作製した。

【0082】

一方、比較例５では、ＳＰＣＣから構成され、５０μｍの厚みのＳＰＣＣ板材を用いた。つまり、Ａｌ層を設けなかった。

【0083】

また、比較例６のクラッド板材では、接合前のＡｌ材、Ｆｅ材およびＡｌ材の厚みの比率を１：２：１にした点を除いて、実施例３のクラッド板材と同様にした。

【0084】

また、比較例７のクラッド板材は、実施例３のクラッド板材を厚みが２８μｍになるようにさらに圧延することによって作製した。

【0085】

また、比較例８では、Ａ１Ｎ３０から構成され、５０μｍの厚みのＡｌ板材を用いた。つまり、Ｆｅ層を設けなかった。なお、比較例５および８は、単一板材でありクラッド板材ではないため、接合を行っていない。

【0086】

（断面観察１）
次に、作製した実施例３〜５、比較例６および７のクラッド板材を所定の位置で切断した後に、クラッド板材の断面をＳＥＭを用いて観察した。

【0087】

図１１〜図１５に、それぞれ、比較例６、実施例３〜５および比較例７の断面写真を示す。図１１〜図１４にそれぞれ示す比較例６および実施例３〜５においては、Ｆｅ層の破断が観察されなかった。なお、図１３および図１４にそれぞれ示す実施例４および５では、Ｆｅ層とＡｌ層との界面が波打つように形成され、Ｆｅ層の厚みが不均一になった。一方、図１５に示す比較例７では、Ｆｅ層の破断が観察された。これらの結果から、Ｆｅ層をＳＰＣＣから構成した場合において、Ｆｅ層の破断は必ず発生するわけではないが、Ｆｅ層が破断する確率を低減するには、クラッド板材の厚みが少なくとも３０μｍ以上になるように圧延することが好ましく、また、接合前のＦｅ材の厚みを少なくとも１０μｍ（３０μｍ／３）以上確保することも好ましいことが分かった。さらに、クラッド板材の厚みを６５μｍ以上になるように圧延することによって、Ｆｅ層の厚みが不均一化するのを抑制することが可能であり、その結果、Ｆｅ層の破断を確実に抑制することが可能であると考えられる。

【0088】

（比重測定）
また、水中浸漬法により、作製した実施例３〜５および比較例６のクラッド板材の比重を測定した。なお、比較例７は、芯材（Ｆｅ層）が破断したことによりクラッド板材を作製できなかったため、比重測定を行わなかった。

【0089】

図１０に示す比重の測定結果から、実施例３〜５のクラッド板材の比重は、４．８以下になり、十分に軽量化されていることが判明した。一方、比較例６のクラッド板材の比重（５．１７）は４．８よりも大きくなり、軽量化が不十分であることが判明した。この結果から、ＳＰＣＣから構成されたＦｅ層の厚みの比率を少なくとも３５％以下にすることによって、比重を４．８以下にして十分に軽量化することが可能であると考えられる。

【0090】

（機械的強度測定、ハンドリング性判定）
また、実施例３〜５および比較例６のクラッド板材と、比較例５のＳＰＣＣ板材および比較例８のＡｌ板材との機械的強度（０．２％耐力およびヤング率）を測定した。さらに、クラッド板材、ＳＰＣＣ板材およびＡｌ板材のハンドリング性を判定した。なお、比較例７は、クラッド板材のＦｅ層が破断したため、機械的強度測定およびハンドリング性判定は行わなかった。なお、Ｆｅ層が破断しているクラッド板材（比較例７）の０．２％耐力は、実質的にＡｌ層に用いたＡ１Ｎ３０材の０．２％耐力（概ね１２５ＭＰａ以下）と同等または略近似であり、本発明のクラッド板材に必要とする１５０ＭＰａ以上の０．２％耐力を備えていないと考えられる。

【0091】

図１０に示す０．２％耐力およびヤング率の測定結果から、クラッド板材の厚みが３０μｍ以上である実施例３〜５の０．２％耐力およびヤング率は、それぞれ、１５０ＭＰａ以上および１００ＧＰａ以上になった。また、実施例３〜５は、ハンドリング性も良好であった。一方、比較例８のＡｌ板材は、０．２％耐力およびヤング率が、それぞれ、１５０ＭＰａ未満（１２２ＭＰａ）および１００ＧＰａ未満（７１ＧＰａ）になるとともに、ハンドリング性も悪かった。つまり、比較例８のＡｌ板材は、軽量ではあるものの、薄厚化されていることにより機械的強度が低く、その結果、ハンドリング性が悪くなることが判明した。

【0092】

これらの結果から、Ｆｅ層をＳＰＣＣから構成した場合には、クラッド板材の厚みを３０μｍ程度まで小さくして、クラッド板材の薄厚化を図り、これによる軽量化（比重が４．８以下）を図りながら、機械的強度（０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上）を保持することができた。また、接合前のＦｅ材の厚みを少なくとも１０μｍ以上確保することによっても、Ｆｅ層の破断の可能性を抑制することが可能であることが判明した。

【0093】

[実施例２]
次に、図１６〜図１９を参照して、本発明の効果を確認するために行った実験[実施例２]について説明する。この[実施例２]では、絶縁層の接合状態を確認するために、絶縁層が形成された半導体素子形成用基板の断面観察を行った。

【0094】

ここで、実施例６では、Ａ１０５０（純Ａｌ）から構成されるＡｌ層、ＳＵＳ４３０から構成されるＦｅ層、および、Ａ１０５０から構成されるＡｌ層からなる３層のクラッド板材を準備した。そして、クラッド板材の一方表面（Ａｌ層の表面）上に、軟化点が４１０℃であり、Ｂ_２Ｏ_３を少量含むＢｉ_２Ｏ_３（Ｂｉ系酸化物）の粉末を塗布した。その後、このＢｉ系酸化物を４６０℃（融解温度）で融解させることによって、Ｂｉ系酸化物（Ｂｉ系ガラス）からなる絶縁層が形成された実施例６の試験材を作製した。

【0095】

また、実施例７では、Ｂｉ系酸化物の代わりに軟化点が３７０℃であり、Ｐ_２Ｏ_５を含むＶ_２Ｏ_５（Ｖ系酸化物）の粉末を塗布し、４１０℃（融解温度）で融解させることによって、Ｖ系酸化物（Ｖ系ガラス）からなる絶縁層を形成した点を除いて、実施例６と同様にして、実施例７の試験材を作製した。

【0096】

一方、比較例９では、ＳＵＳ４３０の板材を準備した。つまり、Ａｌ層が形成されていない板材を用いた。そして、実施例６と同様に、ＳＵＳ板材の表面上に、Ｂｉ系酸化物（Ｂｉ系ガラス）からなる絶縁層が形成された比較例９の試験材を作製した。

【0097】

また、比較例１０では、Ｂｉ系酸化物の代わりにＶ系酸化物（Ｖ系ガラス）からなる絶縁層を形成した点を除いて、比較例９と同様にして、比較例１０の試験材を作製した。

【0098】

そして、作製した実施例６、７、比較例９および１０の試験材を所定の位置で切断した後に、試験材の断面をＳＥＭを用いて観察した。

【0099】

図１６〜図１９に、それぞれ、実施例６、７、比較例９および１０の試験材における絶縁層と板材との界面近傍の断面写真を示す。図１６および図１７に示す実施例６および７の試験材では、絶縁層とクラッド板材のＡｌ層との界面において隙間や気泡などが観察されずに、絶縁層とＡｌ層とが密着していた。一方、図１８に示す比較例９の試験材では、絶縁層とＳＵＳ４３０の板材との界面において隙間や気泡などが略観察されなかったものの、図１６に示す実施例６の試験材と比べて、絶縁層と板材との密着性が若干劣っているように観察された。また、図１９に示す比較例１０の試験材では、絶縁層とＳＵＳ４３０の板材との界面において隙間や気泡などが明確に観察され、図１７に示す実施例７の試験材と比べて、絶縁層と板材との密着性が明確に劣っていることが観察された。

【0100】

この結果、クラッド板材のＡｌ層に形成されたＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物からなる絶縁層は密着性が高く、その結果、コイル状に巻き取りを行う際などに絶縁層が形成されたクラッド板材（半導体素子形成用基板）に曲げ応力が加えられたとしても、絶縁層がクラッド板材から剥がれるのを抑制することができると推察できる。

【0101】

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0102】

たとえば、上記実施形態では、絶縁層２をＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物から構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。

【0103】

また、上記実施形態では、基板１００がクラッド板材１と、クラッド板材１の上面１ａに形成された絶縁層２とを備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド板材の上面上に絶縁層を設けることが好ましいが、絶縁層を必ずしも設けずにクラッド板材だけで半導体素子形成用基板を構成してもよく、半導体素子形成用基板の製造工程を簡略化することが可能である。また、クラッド板材の上面の表面上だけでなく、下面の表面上にも絶縁層を形成してもよい。さらに、クラッド板材の全面（全周）の表面上に絶縁層を形成してもよい。

【0104】

また、上記実施形態では、クラッド板材１の厚みｔ１をおおよそ３０μｍ以上にした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド板材の０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上で、かつ、ヤング率が１００ＧＰａ以上になるのであれば、クラッド板材の厚みは３０μｍ未満であってもよい。その際、Ｆｅ層として、機械的強度（強度および剛性）の高いＦｅ合金を用いる方が好ましい。

【0105】

また、上記実施形態では、クラッド板材１がＡｌ層１１、Ｆｅ層１２およびＡｌ層１３の３層のクラッド板材から構成された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、Ａｌ層とＦｅ層との間に、耐熱性を向上させるための層や、Ａｌ層とＦｅ層との密着性を向上させる層などを設けてもよい。つまり、クラッド板材は、３層以上の層構造を有するクラッド板材であればよい。

【0106】

また、上記実施形態では、クラッド板材１の比重を３．５以上にした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド板材の比重は３．５未満であってもよい。その際、クラッド板材の０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上で、かつ、ヤング率が１００ＧＰａ以上になるのであれば、Ｆｅ層としてより軽量なＦｅ合金を用いるのが好ましい。それにより、Ｆｅ層の厚みを小さくして薄厚化を図りつつ、全体として軽量化することが可能である。

【0107】

また、上記実施形態では、Ｆｅ層１２の平均厚みｔ４をクラッド板材１の厚みｔ１のおおよそ１０％以上３５％以下になるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド板材の０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上で、かつ、ヤング率が１００ＧＰａ以上になるのであれば、Ｆｅ層の平均厚みをクラッド板材の厚みの１０％未満にしてもよい。また、クラッド板材の比重が４．８以下になるのであれば、Ｆｅ層の平均厚みをクラッド板材の厚みの３５％より大きくしてもよい。

【0108】

また、上記実施形態では、粉末状のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を含むペースト１０２を、連続体のクラッド板材１の上面１ａ上に連続的に塗布するとともに、粉末状のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を溶融させることによって、絶縁層２を連続的に形成して、連続体の基板１００を作製した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド板材に絶縁層を連続的に設けなくてもよい。つまり、ロール状（連続体）のクラッド板材を作製し、そのロール状のクラッド板材を所定の大きさに切断した後に、クラッド板材の表面上に絶縁層を形成して、半導体素子が成長可能な基板を作製してもよい。

【0109】

また、上記実施形態では、軟化点が約４５０℃以下のＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を絶縁層として用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、絶縁層として、たとえば、約５００℃程度の軟化点を有するＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を用いてもよい。つまり、絶縁層として、軟化点が約４５０℃よりも大きなＢｉ系酸化物またはＶ系酸化物を用いてもよい。これであっても、クラッド板材の表面上に絶縁層を容易に形成することが可能であるとともに、半導体素子形成用基板に曲げ応力が加えられたとしても、絶縁層がクラッド板材から剥がれるのを抑制することが可能である。また、絶縁層として、Ｂｉ系酸化物およびＶ系酸化物以外の他の絶縁物（たとえば、Ｂｉ系酸化物およびＶ系酸化物以外の酸化物など）を用いてもよい。

【0110】

また、上記実施形態では、Ａｌ層１１の厚みｔ２とＡｌ層１３の厚みｔ３とが略同一になる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ａｌ層１１の厚みｔ２とＡｌ層１３の厚みｔ３とを異ならせてもよい。この場合、Ａｌ層１１の延性と、Ａｌ層１３の延性とが略同じになるように、Ａｌ材１１１および１１３の各々の厚みやＡｌ層１１および１３の各々の厚みを調整するのが好ましい。つまり、Ａｌ層１１および１３の組成が異なる場合には、延性が略同じになるように各々の厚みを異ならせるのが好ましい。これにより、基板において、反りなどの変形が生じるのを抑制することが可能である。

【0111】

また、上記実施形態では、基板１００の上面２ａ上に成長される本発明の「半導体素子」の一例として、薄膜系の太陽電池素子２０３および有機ＥＬ素子３０３を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基板の表面上に、たとえば、ＬＥＤやレーザ光源などの薄膜系でない半導体素子を形成してもよい。

【符号の説明】

【0112】

１ クラッド板材
１ａ 上面（片面）
２ 絶縁層
２ａ 上面（絶縁層の表面）
１１ Ａｌ層（第１金属層）
１２ Ｆｅ層（第２金属層）
１３ Ａｌ層（第３金属層）
１００ 基板（半導体素子形成用基板）
１１１ Ａｌ材（第１金属材）
１１２ Ｆｅ材（第２金属材）
１１３ Ａｌ材（第３金属材）
２０３ 太陽電池素子（半導体素子）
３０３ 有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子（半導体素子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】