DD158444A1 - METHOD FOR PRODUCING A GLASS TYPE TORCH SEMICONDUCTOR ON A SUBSTRATE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung glasartig-amorpher Halbleiterschichten, wobei dieses amorphe Material eine geringe elektronische Zustandsdichte im Bereich des Energiegaps hat und somit in aktiven Bauelementen der Elektronik Anwendung finden kann. Das Ziel der Erfindung ist die Herstellung kostenguenstiger Halbleiterschichten, die teuere Halbleiterschichten oder -scheiben in der Elektronik ersetzen koennen und die hinreichend gute bzw. bessere elektronische Parameter besitzen als die bekannten Halbleitergrundmaterialien. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung amorpher Halbleiterschichten zu schaffen, mit dem eine geringe elektronische Zustandsdichte (< gleich 10 hoch 17 cm hoch -3eV hoch -1 fuer Silizium) i. Ber. d. verbotenen Zone, d.h. eine gering e Dichte an Defekten z. B. in Form nichtabgesaettigter haegender stomarer Bindungen im amorphen Halbleitermaterial erreicht wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurchgeloest, dass d. Halbleitermaterial in irgendeiner Form (amorph oder (poly-) kristallin) als duenner Film auf eine nicht aus einkristallinem Material des aufzubringenden Filmes bestehende, gut waermeleitende Unterlagen (Substrat) aufgebracht und anschliessend mit einem kurzen, hochintensiven Energieimpuls so bestrahlt wird, dass die Impulsenergie vollstaendig in dem Halbleiterfilm absorbiert und dadurch dieser geschmolzen wird. Aufgrund des kurzen Energieimpulses erfolgt waehrend der Bestrahlung keine Aufheizung des Substrates durch Waermeleitung, so dass nach dem Impulsende ein sehr schnelles Abkuehlen der Halbleiterschicht - ein Abschrecken - durch Waermeleitung in das Substratmaterial erfolgt. Dadurch entsteht eine duenne glasartig-amorphe Schicht auf der Unterlage.The invention relates to a method for producing vitreous-amorphous semiconductor layers, wherein this amorphous material has a low electronic density of states in the region of the energy gap and can thus be used in active components of electronics. The object of the invention is the production of cost-effective semiconductor layers which can replace expensive semiconductor layers or disks in electronics and which have sufficiently good or better electronic parameters than the known semiconductor base materials. The invention has for its object to provide a method for producing amorphous semiconductor layers, with a low electronic density of states (<equal to 10 high 17 cm high -3eV high -1 for silicon) i. Ber. d. forbidden zone, i. a low density of defects z. B. is achieved in the form of nichtabgesaettigter Haegender stomarer bonds in the amorphous semiconductor material. According to the invention, the object is achieved by d. Semiconductor material in any form (amorphous or (poly-) crystalline) applied as a thin film on a non-monocrystalline material of the film to be applied, well heat-conductive substrates (substrate) and then irradiated with a short, high-intensity energy pulse so that the pulse energy completely absorbed in the semiconductor film and thereby melted. Due to the short energy pulse, no heating of the substrate by heat conduction occurs during the irradiation, so that after the pulse end a very rapid cooling of the semiconductor layer - quenching - by heat conduction into the substrate material takes place. This creates a thin glassy-amorphous layer on the substrate.
Description
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Anwendungsgebiet der Erfindung 'Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung glasartigamorpher Halbleiterschichten, wobei dieses amorphe Material eine geringe elektronische Zustandsdichte im Bereich des Energiegaps hat und somit in aktiven Bauelementen der Elektronik Anwendung finden kann. 'The invention relates to a method for producing glassy amorphous semiconductor layers, wherein this amorphous material has a low electronic density of states in the region of the energy gap and can thus be used in active components of electronics. '
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
In der Elektronik werden für aktive Bauelemente Halbleiter (insbesondere Silizium) in Form von einkristallinen Scheiben und epitaktischen -Schichten verwendet. Die Materialeigenschaften des für die Bauelemente verwendeten Halble.itermaterials beeinflussen wesentlich deren Funktionstüchtigkeit. Durch Verunreinigungen verursachte Abweichungen von den optimalen elektronischen Parametern (z. B. StörStellenniveaus in der verbotenen Zone) und Mikroinhomogenitäten (z. B. Kristallbaufehler,' Ausscheidungsagglemorate) im Bereich der pn-Übergänge beeinträchtigen die Fun! tion der Bauelemente. Daher ist man gezwungen, mit sehr aufwendigen Verfahren.reines Halbleitermaterial mit einer nahezu idealen Kristallstruktur herzustellen»In electronics, semiconductors (in particular silicon) in the form of monocrystalline disks and epitaxial layers are used for active components. The material properties of the Halble.itermaterials used for the components significantly affect their functionality. Deviations from the optimal electronic parameters caused by impurities (eg disturbance levels in the forbidden zone) and microinhomogeneities (eg crystal defects, 'precipitation agglomerates') in the area of the pn junctions impair the fun! tion of the components. Therefore, one is forced to produce a semiconductor material with a nearly ideal crystal structure using very complex processes. "
Für bestimmte Anwendungsfälle war der Preis des Halbleitergrundmaterials bisher keine kritische Größe, da z, B. in der Mikroelektronik der Preis von einkristallinen, hochreinen Siliziumscheiben mit weniger als 5 % in die Kosten des fertigen Bauelementes eingeht /K. Tempelhoff, Wissenschaft und Fortschritt 30_ (1980) 74/.-Für andere Anwendungsfälle z. B. die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen, i& dagegen die Herstellung von billigen Halbleiterschichten die Vor aussetzung für eine breite Anwendung /K. Tempelhoff, Wissenschaf: und Fortschritt 30 (1980) 74/. Die Herstellungskosten von Solarzellen aus Halbleitergrundmaterial können heute mit Hilfe moderner Technologien sehr niedrig gehalten werdens so daß die Kosten des Halbleitergrundmaterials den Preis der Solarzellen bestimmen Energie mittels Solarzellen zu gewinnen ist somit wegen des hohe; Preises von Halbleitersilizium bisher nur in beschränktem Maße und für ganz spezielle Anwendungen ökonomisch.For certain applications, the price of the semiconductor base material was not critical so far, since, for example, in microelectronics, the price of monocrystalline, high-purity silicon wafers less than 5% is included in the cost of the finished device / K. Tempelhoff, Wissenschaft und Fortschritt 30_ (1980) 74 /.- For other applications, eg. For example, the conversion of sunlight into electrical energy by means of solar cells, i & the manufacture of cheap semiconductor layers, the prerequisite for a broad application / K. Tempelhoff, Wissenschaft: und Fortschritt 30 (1980) 74 /. The production costs of solar cells made of semiconductor base material can be kept very low today with the help of modern technologies s so that the cost of the semiconductor base material determine the price of the solar cells to gain energy by means of solar cells is thus because of the high; The price of semiconductor silicon has only been limited and economical for very specific applications.
Aus diesen Gründen versucht man gegenwärtig., "billige Solarzellen ze B. unter Verwendung von polykristallinen Siliziumschichten herzustellen«, Wegen den Korngrenzen 'im polykristallinen Halbleitermaterial sind solche Halbleiterschichten für andere elektronische Bauelemente wenig geeignet.For these reasons, it is currently trying. "Cheap solar cells, for example, e using polycrystalline silicon layers to produce," Because the grain boundaries' in the polycrystalline semiconductor material such semiconductor layers for other electronic components are not very suitable.
Dagegen sind amorphe Halbleiter als Grundmaterial für einen vielseitigen Einsatz in der Elektronik'interessant, wenn es gelingt j die elektronische Zustandsdichte in der verbotenen Zone niedrig zu halten /Physics Today 12/1979, S. 20/. Eine relativ geringe Zustandsdichte in der verbotenen Zone hat hydrogenisiertes amorphes Silizium (ca. 10 ' cm eV ), das durch Abscheidung aus einer German- bzw. SilangasatmoSphäre unter Einwirkung einer Glimmentladung erhalten wird. Auf der Basis dieses Materials sollen insbesondere billige Solarzellen entwickelt werden, wobei gegenwärtig die Quantenausbeute noch zu niedrig, ist /Electronics 8 (1980) 40/. In /W.A, Spear, Adv. Phys,, 26 (1.977) 811/ wird eine kurze Übersicht über dieses Verfahren gegeben. .On the other hand, amorphous semiconductors are an interesting material for versatile use in electronics if it is possible to keep electronic density of states in the forbidden zone low / Physics Today 12/1979, p. 20 /. A relatively low density of states in the forbidden zone has hydrogenated amorphous silicon (about 10 'cm eV), which is obtained by deposition from a german or silane gas atmosphere under the influence of a glow discharge. On the basis of this material in particular cheap solar cells are to be developed, whereby at present the quantum yield is still too low, / Electronics 8 (1980) 40 /. In / W. A. Spear, Adv. Phys., 26 (1.977) 811 / a brief overview of this method is given. ,
Ein anderes Herstellungsverfahren ist das reaktive Sputtern in Wasserstoff /T.D. Moustakas, et. al., Solid State Comm. 22 (1977) 155/. Bei so hergestelltem Material ist die elektronische Zustandsdichte in der. verbotenen Zone höher als beim letztgenannten Verfahren« Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht aber darin, daß sich das Halbleitermaterial bei der Schichtaufbringung besser dotieren läßt»Another manufacturing method is reactive sputtering in hydrogen / T.D. Moustakas, et. al., Solid State Comm. 22 (1977) 155 /. In the material thus produced, the electronic density of states in the. The advantage of this method is that the semiconductor material can be better doped during the coating process »
In /A.K. Gosh, et. al., J. Appl. Phys. 50 (1979) 34-09/ wird über die Herstellung hydrogenisierter amorpher Siliziumfilme durch Elektronenstrahlverdampfung unter Einwirkung eines atomaren Wasserstoff Strahles berichtete Auch das Verfahren des Ionen-Plattierens wurde bereits in /F.H. Cocks et. al., Appl. Phys. Lett, 26 (1980) 909/ zur Herstellung hydrogenisierter amorpher Siliziumschichten herangezogen.In /A.K. Gosh, et. al., J. Appl. Phys. 50 (1979) 34-09 / is reported on the production of hydrogenated amorphous silicon films by electron beam evaporation under the action of an atomic hydrogen jet. The process of ion plating was already in /F.H. Cocks et. al., Appl. Phys. Lett, 26 (1980) 909 / used for the production of hydrogenated amorphous silicon layers.
itTeben der Tatsache, daß die elektronische Zustandsdichte in der verbotenen Zone vtfn hydrogenisiertem amorphen Silizium noch relativ hoch ist, besteht für eine Anwendung in Solarzellen oder Dünnfilmtransistoren ein wesentlicher Nachteil darin, daß dieses Material bei etwa 350 0C instabil wird, weil dann der Wasserstoff aus dem Material ausdiffundiert.In view of the fact that the electronic density of states in the forbidden zone of hydrogenated amorphous silicon is still relatively high, for use in solar cells or thin film transistors, a significant disadvantage is that this material becomes unstable at about 350 ° C., because then the hydrogen is out the material diffused out.
. λ • βι vPSBtk ^dy ^t&F , λ • βι vPSBtk ^ dy ^ t & F
Eine Verbesserung der. thermischen Stabilität scheint mit der Herstellung von fluoridiertem amorphen-Silizium in /H. Matsumura.-et. al., Appl. Phys. Lett. 36 (1980) 439/ und /Ή. Van Dong und C. Thuault, Phys. Lett. £5A (1980) 229/ gelungen zu'sein, da es sich zeigt, daß Fluor ebenso wie Wasserstoff die Dichte der elektronischen Zustände in der verbotenen Zone verringern kann und fluoridiertes amorphes Silizium seine Eigenschaften auch nach längerer Temperung bei 600 0C kaum ändert. Die elektronische Zustandsdichte in der verbotenen Zone von fluoridiertem amorphen Silizium ist allerdings ebenso wie im hydrogenisiertem amorphen Silizium für viele Anwendungsfälle (z. B«. die Mikroelektronik) noch zu hoch. Hier wird besseres amorphes Halbleitermaterial (Silizium) mit einer nahezu idealen atomaren Nahordnung benötigt. Zu dessen Herstellung sind bisher noch keine Lösungen bekannt geworden.An improvement in the. Thermal stability seems to occur with the production of fluoridated amorphous-silicon in / H. Matsumura.-et. al., Appl. Phys. Lett. 36 (1980) 439 / and / Ή. Van Dong and C. Thuault, Phys. Lett. 5A £ (1980) 229 zu'sein / managed, since it is found that fluorine can reduce the density of electronic states in the forbidden zone as well as hydrogen and fluoridated amorphous silicon its properties even after prolonged annealing at 600 0 C scarcely changes. The electronic density of states in the forbidden zone of fluoridated amorphous silicon, however, as well as in hydrogenated amorphous silicon for many applications (eg, the microelectronics) is still too high. Here better amorphous semiconductor material (silicon) is needed with a nearly ideal atomic order. For its production, no solutions have yet been disclosed.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung ist die Herstellung kostengünstiger Halbleiterschichten, die teuere Halbleiterschichten oder -scheiben in der Elektronik ersetzen können und die hinreichend gute bzw. bessere elektronische Parameter besitzen als die bekannten Halbleitergrundmaterialien.The object of the invention is the production of cost-effective semiconductor layers which can replace expensive semiconductor layers or disks in electronics and which have sufficiently good or better electronic parameters than the known semiconductor base materials.
Darlegung des V/es ens der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung amorpher Halbleiterschichten zu schaffen, mit dem eine geringe elektronische Zustandsdichte (<: 10 ' cm~ eV für Silizium) im Bereich der verbotenen Zone, d. h. eine geringe Dichte an Defekten z. B. in Form nich'tabgesättigter hängender atomarer Bindungen im amorphen Halbleitermaterial erreicht wird. Erfindungsgemäß· wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Halbleitermaterial in irgendeiner Form· (amorph oder (poly-)kristallj als dünner Film auf eine nicht aus einkristallinem Material des aufzubringenden Filmes bestehende, gut wärmeleitende Unterlage (Substrat) aufgebracht und anschließend mit einem kurzen, hochintensiven Energieimpuls so bestrahlt wird, daß die Impulsener-The invention has for its object to provide a method for producing amorphous semiconductor layers, with a low electronic density of states (<: 10 ' cm ~ eV for silicon) in the forbidden zone, ie a low density of defects z. B. in the form of nich'tabgesättigter suspended atomic bonds in the amorphous semiconductor material is achieved. According to the invention, the object is achieved in that the semiconductor material is applied in some form (amorphous or (poly-) crystalline as a thin film to a non-monocrystalline material of the film to be applied existing, good heat-conductive pad (substrate) and then with a short, high-intensity energy pulse is irradiated so that the pulse energy
ser geschmolzen wird. Aufgrund des kurzen Energieimpulses erfolgt während der Bestrahlung keine Aufheizung des Substrates durch Wärmeleitung, so daß nach dem Impulsende ein sehr schnelles Abkühlen der Halbleiterschicht - ein Abschrecken - durch Wärmeleitung in das Substratmaterial erfolgt. Dadurch entsteht eine dünne glasartig-amorphe Schicht auf der Unterlage. Dickere glasartig-amorphe Schichten werden dadurch erzeugt, daß ?;iederholt dünne Filme des Halbleitermaterials unterhalb der Umwandlungstemperatur amorph-(poly-)kristallin auf die schon amorphisierte Halbleiterschicht aufgebracht und anschließend wiederum durch einen entsprechenden Snergieimpuls in die amorphe Phase überführt werden«, Dickere aufgebrauchte Halbleiterfilme können nicht durch einen Energieimpuls glasartig amorphisiert werden, da für dicke geschmolzene Filme die Abkühlrate zu gering ist und das Material somit (poly-)kristallin erstarrt. Unter glasartig-amorphen Halbleitern werden hier Atomkonfigurationen verstanden, bei denen die von kristallinen Zustand her . bekannte Nahordnung weitestgehend erfüllt ist (keine bzw. nur wenige nichtabgesättigte hängende Bindungen)» die aber durch gestörte Bindungswinkel'keine Fernordnung aufweisen» Die Unterlage soll' so geartet sein, daß sie eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit-besitzt und nicht aus einkristallinem Material des aufzubringenden Filmes besteht. Wenn ihre Oberfläche amorph ist oder eine Kristallstruktur und/oder Gitterkonstante hat, die von der Kristallstruktur und Gitterkonstante des aufgebrachten Halbleitermaterials abweicht, wirkt sie nicht als Kristallisationskeim für das erstarrende Halbleitermaterial. Bei Fehlen von Kristallisationskeimen erstarren dünne flüssige Halbleiterschichten schon bei niedrigeren Abkühlraten amorph, verglichen mit dem Fall, daß Kristallisationskeime vorhanden sind. Solche Kristallisationskeime liegen' z. B«, vor, wenn polykristallines Material des aufzubringenden Filmes als Unterlage verwendet wird,, d. h. also Material, das die oben geforderten Eigenschaften nicht aufweist. Vorteiltiafterweise kann auch dieses i. a. billige Material eingesetzt werden, wenn es vor dem Aufbringen "des ersten Halbleiterfilmes durch einen entsprechend kurzen Energieimpuls so bestrahlt wird, daß nur eine Oberflächenschicht geringster Dicke aufgeschmolzen wird, die anschließend ν«! λ «t-\ tr\ 4- A m^_ q-m^-n^V* ai^ σ "H £3 Τ*Τ*Ήit is melted. Due to the short energy pulse, there is no heating of the substrate by thermal conduction during the irradiation, so that after the pulse end a very rapid cooling of the semiconductor layer - a quenching - by heat conduction into the substrate material. This creates a thin glassy-amorphous layer on the substrate. Thicker vitreous-amorphous layers are produced by repeatedly depositing thin films of the semiconductor material below the transition temperature amorphously (poly) crystalline on the already amorphized semiconductor layer and then converting them again into the amorphous phase by means of a corresponding energetic impulse, "Thicker consumed ones Semiconductor films can not be amorphized by an energy pulse glassy because for thick molten films, the cooling rate is too low and thus the material solidifies (poly) crystalline. By glassy-amorphous semiconductors are meant atomic configurations in which the ones of crystalline state. known Nahordnung is largely fulfilled (no or only a few nichtabgesättigte hanging bonds) "but by disturbed bond angle'dark remote order" The pad should 'be such that it has the best possible thermal conductivity-and not of monocrystalline material of the applied film consists. If its surface is amorphous or has a crystal structure and / or lattice constant that deviates from the crystal structure and lattice constant of the deposited semiconductor material, it does not act as a nucleation agent for the solidifying semiconductor material. In the absence of nuclei, thin liquid semiconductor layers solidify amorphously even at lower cooling rates compared to the case where nuclei are present. Such crystallization nuclei are 'z. B ", when polycrystalline material of the film to be applied is used as a base, ie, material that does not have the properties required above. Vorteiltiafterweise also this ia can be used cheap material when it is irradiated so by a correspondingly short power pulse before the application of "the first semiconductor film is that only a surface layer of smallest thickness is melted, which then ν!" Λ "t \ tr \ 4 - A m ^ _ qm ^ -n ^ V * ai ^ σ "H £ 3 Τ * Τ * Ή
Die Anforderungen an Energieimpulse zur Amorphisierung polykristallinen Substratoberflächen sind dabei besonders hoch, d. h. sie müssen in einer dünnen Oberflächenschicht absorbiert werden und kürzer sein als Energieimpulse, die der Amorphisierung anschließend aufgebrachter Halbleiterfilme dienen. Die Unterlage soll ein guter Wärmeleiter sein, damit es in der Abkühlphase nicht zu einem Wärmestau unter dem aufgebrachten erhitzten Halbleiterfilm kommt. Gute Wärmeleitung in der Unterlage resultiert in einer hohen Abkühlrate des geschmolzenen Halbleiterfilms. Bei gleicher Impulsdauer kann man daher durch Verwendung besser wärmeleitender Unterlagen dickere Halbleiterschichten amorph!sieren. Andererseits erreicht man durch Verwendung gut wärmeleitender Unterlagen schon für relativ lange Energieimpulse die notwendige Abkühlrate für ein glasartig-amorphes Erstarren. Die Unterlage kann elektrisch isolierendes, halbleitendes oder metallisches Verhalten besitzen. Der Energieimpuls (z. B. Läserlichtimpuls, Impuls beschleunigter Elektronen oder Ionen) muß so geartet sein, daß die Energie im wesentlichen in der zuletzt aufgebrachten Halbleiterschicht absorbiert wird (was z. B. durch die Wahl einer geeigneten Photonen-, Elektronen- bzw. Ionenenergie erreicht werden kann), daß die absorbierte Energie zum Aufschmelzen der zuletzt aufgebrachten Halbleiterschicht ausreicht und daß die Impulsdauer kurz genug für das geforderte schnelle Abschrecken der kurzzeitig geschmolzenen Halbleiterschicht ist.The requirements for energy pulses for amorphizing polycrystalline substrate surfaces are particularly high, d. H. they must be absorbed in a thin surface layer and be shorter than energy pulses that serve to amorphize subsequently deposited semiconductor films. The base should be a good heat conductor, so that it does not come to a heat accumulation under the applied heated semiconductor film in the cooling phase. Good heat conduction in the underlay results in a high cooling rate of the molten semiconductor film. With the same pulse duration, it is therefore possible to amorphize thicker semiconductor layers by using better thermally conductive underlays. On the other hand, by using highly thermally conductive substrates, the necessary cooling rate for a glassy-amorphous solidification is achieved even for relatively long energy pulses. The pad may have electrically insulating, semiconducting or metallic behavior. The energy pulse (eg laser light pulse, pulse of accelerated electrons or ions) must be such that the energy is essentially absorbed in the last deposited semiconductor layer (which can be achieved, for example, by the choice of a suitable photon, electron or Ion energy can be achieved) that the absorbed energy sufficient to melt the last applied semiconductor layer and that the pulse duration is short enough for the required rapid quenching of the short-term molten semiconductor layer.
Die Dicke des Halbleiterfilms, der auf die gut wärmeleitende Unterlage bzw. die schon amorphisierte Halbleiterschicht aufgebracht wird, muß so geartet sein, daß sie mit einem Energieimpuls geschmolzen werden kann, ohne daß an der Oberfläche des Halbleiterfilms die Siedetemperatur des Halbleitermaterials erreicht wird. Andererseits muß der Halbleiterfilm so dünn sein, ... daß die kritische Abkühlrate für. ein glasartig-amorphes Erstarre: überschritten wird. Bei angenommener Oberflächenabsorption der Energie sind die Abkühlrate sowie die maximal amorph!sierbare Schichtdicke im wesentlichen eine'Punktion der Energieimpulsdauer. The thickness of the semiconductor film, which is applied to the well-heat-conductive substrate or the already amorphized semiconductor layer, must be such that it can be melted with an energy pulse, without on the surface of the semiconductor film, the boiling temperature of the semiconductor material is achieved. On the other hand, the semiconductor film must be so thin that the critical cooling rate for. a glassy-amorphous solidification: is exceeded. Assuming surface absorption of the energy, the cooling rate and the maximum amorphous layer thickness are essentially a function of the energy pulse duration.
Das Aufbringen des Halbleitermaterials auf die Unterlage oder eine schon glasartig-amorphisierte Halbleiterschicht"in Form eines amorphen oder CiDoly-^kristaiThe application of the semiconductor material to the substrate or an already glassy-amorphized semiconductor layer "in the form of an amorphous or CiDoly- kristai
te Verfahren geschehen (u. a. durch Abscheiden aus einer Gas~ atmosphäre (z. B, Silan), durch Aufdampfen, durch reaktives Sputtern, durch lonen-Plattieren)· "Die Temperatur einer schon glasartig amorph!sierten Halbleiterschicht darf beim Aufbringen eines weiteren Halbleiterfilms die Umwandlungstemperatur amorph-(poly-)kristallin nicht überschreiten, weil durch kristallisieren des glasartig-amorphen Materials störende Korngrenzen entstehen.(eg, by deposition from a gas atmosphere (eg, silane), by vapor deposition, by reactive sputtering, by ion plating). "The temperature of a semiconductor layer already amorphous in glassy form may be increased by the application of another semiconductor film Transition temperature amorphous (poly) crystalline, because by crystallizing the glassy-amorphous material disturbing grain boundaries arise.
Mit der Erfindung können Heteroschichtstrukturen vorteilhaft dadurch hergestellt werden, daß nacheinander Halbleiterschichten verschiedener Materialien aufgebracht und bestrahlt werden. Dabei ist zu beachten, daß Halbleitermaterial mit der höheren Schmelztemperatur immer vor dem tiefer schmelzenden aufgebracht und bestrahlt werden muß. So muß z. B. eine glasartig-amorphe Siliziumschicht (Schmelztemperatur T„x = 14-12 0C) vor einer glasartig-amorphen Germaniumschicht (T . = 93? C) erzeugt werden, da bei einer umgekehrten Reihenfolge durch die.hohe Schmelztemperatur des Siliziums auch das darunterliegende Germanium geschmolzen wird und es zur Durchmischung der Halbleitermaterialien kommt. Desweiteren ist zu beachten, daß die Energie dichte des Impulses dem zu. behandelnden Material anzupassen ist, d. h. ze B. eine Germaniumschicht erfordert weniger Energiedichte als eine gleichdicke Siliziumschicht bzw«, bei gleicher Energiedichte kann eine dickere Germaniumschicht glasartig amorphisiert v/erden. Unter Nutzung.der Erfindung können auch vorteilhaft dotierte p-. und η-leitende glasartig-amorphe Halbleiterschichten hergestellt werden, indem man nach bekannten Verfahren (z. B. werden im Silanprozeß dem Silan gasförmige Hydride wie BpHg bzw. PH^ beigemengt) direkt p» oder η-leitendes Halbleitermaterial auf die Unterlage oder eine schon vorhandene glasartig-amorphe Schicht ab-· scheidet. Während des Amorphisierungsprozesses werden die Dotanden in die entstehende Atomkonfiguration. eingebaut und somit, elektrisch aktiviert. Wird eine dicke glasartig-amorphe Halbleiterschicht durch wiederholtes Aufbringen und Amorphisieren dünner Halbleiterfilme hergestellt, so kann jeder dieser Filme entweder p-leitend, η-leitend oder undotiert hergestellt werden. Der Leitungstyp eines Halbleiterfilms kann auch durch'andere Dotierungsverfahren festgelegt werden5 wie z.. B.« durch Ionenimplantation,With the invention, heterostructure structures can advantageously be produced by successively applying and irradiating semiconductor layers of different materials. It should be noted that semiconductor material with the higher melting temperature must always be applied before the lower melting and irradiated. So must z. B. a glassy-amorphous silicon layer (melting temperature T " x = 14-12 0 C) in front of a glassy amorphous germanium layer (T. = 93 ° C) are generated because in a reverse order by die.hohe melting temperature of the silicon and the underlying germanium is melted and it comes to the mixing of the semiconductor materials. Furthermore, it should be noted that the energy density of the pulse to. be adapted material treated, ie z e as a germanium layer requires less energy density as a uniformly thick silicon layer or "at the same energy density, a thicker layer of germanium glassy amorphized v / ground. Utilizing the invention can also advantageously doped p-. and η-conductive glassy-amorphous semiconductor layers can be prepared by directly or p-type η-conductive semiconductor material on the substrate or an already by known methods (eg silane in the silane gaseous hydrides such as BpHg or PH ^ are added) existing glassy-amorphous layer separates. During the amorphization process, the dopants become the resulting atomic configuration. built-in and thus, electrically activated. When a thick glassy amorphous semiconductor layer is formed by repeatedly applying and amorphizing thin semiconductor films, each of these films can be made either p-type, η-type or undoped. The conductivity type of a semiconductor film may also be determined by other doping methods 5 such as, for example, ion implantation,
«· «Β» ^ ftJ"·" Β "^ ftj
wobei die Dotierung zweckmäßig vor dem glasartigen Amorphisierer erfolgt', da durch das nachfolgende Bestrahlen gleichzeitig eine gute elektrische Aktivität der. Fremdatome erreicht .wird. Ist die Unterlage metallisch und wird ein guter Ohmscher Kontakt zwischen dem zuerst erzeugten glasartig-amorphen Halbleiter film und der metallischen Unterlage gefordert, so kann dieser Kontakt erfindungsgemäß durch Legierungs- oder Verbindungsbildung (z. B. Silizidbildung) zwischen dem Material der Unterlage und dem aufgebrachten Halbleitermaterial in einem Verfahrensschritt mit der Amorph!sierung des zuerst aufgebrachten Halbleiterfilmes dadurch hergestellt werden, daß die Schmelztemperatur der Unterlage unter oder bei .der Schmelztemperatur des aufgebrac ten Halbleiterfilmes liegt und daß die Bestrahlung so erfolgt, daß durch den Energieimpuls für die Amorphisierung auch ein dünn Metallfilm an der Grenzfläche Unterlage-Halbleiterfilm geschmolzen wird. Für die Legierungsbildung mit Silizium kommen z. B. Al minium, aber auch andere niedrig schmelzende metallische Unterla gen in Frage. .the doping is expediently carried out in front of the glassy amorphizer ', since the subsequent irradiation at the same time a good electrical activity of the. Foreign atoms are reached. If the substrate is metallic and a good ohmic contact between the first produced glassy-amorphous semiconductor film and the metallic substrate is required, this contact can according to the invention by alloying or compound formation (eg silicidation) between the material of the substrate and the applied Semiconductor material in a process step with the Amorph! Tion of the first applied semiconductor film are prepared by the fact that the melting temperature of the substrate is below or at. The melting temperature of the baked semiconductor film and that the irradiation takes place so that by the energy pulse for the amorphization and a thin Metal film is melted at the interface pad semiconductor film. For alloying with silicon z. B. Al minium, but also other low-melting metallic Unterla conditions in question. ,
Soll die Legierungs- bzw. Verbindungsbildung des zuerst erzeugte glasartig-amorphen Halbleiterfilmes mit der Unterlage vermieden bzw. bei einer metallischen Unterlage eine gleichrichtende Grenz fläche wie eine Schottky-Barriere erzeugt werden, so muß die Unterlage eine Schmelztemperatur haben, die weit über der Schmelztemperatur des aufgebrachten Halbleitermaterials liegt. Für das Halbleitermaterial Silizium kommen dafür Molybdän, aber auch andere, hochschmelzende Metalle in Frage.If the alloy or compound formation of the first generated glassy amorphous semiconductor film to be avoided with the pad or in a metallic substrate a rectifying boundary surface such as a Schottky barrier are generated, the pad must have a melting temperature well above the melting temperature of the applied semiconductor material is located. For the semiconductor material silicon for molybdenum, but also other refractory metals come into question.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung soll nachstehend an fünf Ausführungsbeispielen erklärt werden. .... . . 1. Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung besteht darin, daß ein glasartig-amorpher Siliziumfilm für Anwendungsfälle in de; Elektronik hergestellt wird. Dazu wird zuerst eine ca. 50 mn dicke Siliziumschicht auf ein Metallsubstrat aufgedampft. Das Metallsubstrat soll z. B. aus Stahl bestehen, dessen Oberfläche durch eine 0,5 /um dicke Molybdänschicht veredelt wurde.The invention will be explained below with reference to five embodiments. ..... , 1. An embodiment of the invention is that a glassy-amorphous silicon film for use in de; Electronics is produced. For this purpose, first an approximately 50 mm thick silicon layer is evaporated on a metal substrate. The metal substrate should z. B. made of steel whose surface was refined by a 0.5 / thick molybdenum layer.
-8*- -Ä. £. SH J-8 * - -Ä. £. SH J
_Durch -Bestrahlung mit der vierten Harmonischen eines gütegeschalteten Neodymlasers (Wellenlänge λ= 265 nm) mit einer Impulsdauer von weniger als 10 nsec und mit einer Energiedichte von maximal 1 Ws/cm wird die aufgedampfte Siliziumschicht glasartig amorphisiert. Durch wiederholtes Aufdampfen von ca» 50 nm dichen Siliziumschichten auf die schon glasartig-amorphisierte Schicht mit jeweils folgender Bestrahlung mit oben genanntem Laserimpuls wird eine glasartig-amorphe Siliziumschicht von 0,1 bis 2 /um Dicke erzeugt. Beim Aufdampfen der Siliziumschicht auf schon glasartig-amorphisiertes Silizium muß die Substrattemperatur unter der Umwandlungstemperatur amorph-kristallin (ca. 600 0C für Silizium) bleiben. Durch Dotieren des Siliziums während des Aufdampfprozesses mittels bekannter Verfahren kann die glasartig-amorphe Schicht eine Grunddotierung (p- oder η-leitend) erhalten. Da die Schicht keine Korngrenzen wie polykristallines Silizium enthält und eine geringe elektronische Zustandsdichte in der verbotenen Zone hat, eignet sie sich als Grundmaterial für die Mikroelektronik, d, h. in sie können bipolare und unipolare Bauelemente eingebracht werden* Zu beachten ist, daß bei der Herstellung der elektronischen Bauelemente die Umwandlungstemperatur amorph-kristallin nicht längere Zeit überschritten werden darf, d. h. es dürfen nur Niedrigtemperaturprozesse wie z» 'B. die Ionenimplantation zur Anwendung kommen. Das Ausheilen der Implantationsschaden in der glasartig-amorphen Struktur und den Einbau der implantierten Ionen in die Struktur kann man erreichen, indem man nach der Ionenimplantation die Oberfläche durch oben genannten Laserimpuls erneut schmilzt und glasartig-amorph erstarren läßt bzw. noch vor dem Amorphisieren der zuletzt .aufgedampften Schicht die Fremdatome implantiert,, · . ' By irradiation with the fourth harmonic of a Q-switched neodymium laser (wavelength λ = 265 nm) with a pulse duration of less than 10 nsec and with an energy density of at most 1 Ws / cm, the vapor-deposited silicon layer is amorphized glass-like. By repeated vapor deposition of about 50 nm thick silicon layers on the already glassy-amorphized layer with each subsequent irradiation with the above-mentioned laser pulse, a glassy-amorphous silicon layer of 0.1 to 2 / produced by thickness. Vapor deposition of the silicon layer on already glassy-amorphized silicon substrate temperature must remain amorphous-crystalline below the glass transition temperature (about 600 0 C for silicon). By doping the silicon during the vapor deposition process by known methods, the glassy amorphous layer can be given a basic doping (p- or η-type). Since the layer contains no grain boundaries such as polycrystalline silicon and has a low density of electronic states in the forbidden zone, it is suitable as a base material for microelectronics, d, h. bipolar and unipolar components can be incorporated in them * It should be noted that in the manufacture of electronic components, the transition temperature amorphous-crystalline may not be exceeded for a long time, ie, only low-temperature processes such as "B. the ion implantation are used. The healing of the implantation damage in the glassy-amorphous structure and the incorporation of the implanted ions into the structure can be achieved by re-melting the surface after ion implantation by the above-mentioned laser pulse and allowed to solidify glassy-amorphous or even before amorphizing the last .dampften layer implanted the impurities ,, ·. '
Anstelle eines Metallsubstrates kann für die aufzubringende glasartig-amorphe Siliziumschicht auch ein Substrat bestehend aus polykristallinen Silizium verwendet werden. Dieses Material besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit und ist i. a. billig»Instead of a metal substrate can be used for the applied glassy amorphous silicon layer, a substrate consisting of polycrystalline silicon. This material has good thermal conductivity and is i. a. cheap"
Die Substratoberfläche wird vorteilhaft vorbehandelt, indem durch Bestrahlung mit der vierten Harmonischen eines gütegeschalteten Neodymlasers mit einer Energiedichte von maximal 0,5 Ws/cm und einer besonders kurzen Impulsdauer von etwa 1 nsec eine Oberflächenschicht geringster Dicke in den glasartig-amorphen Zustand überführt wird. Dadurch werden Keime für ein einkristallines Erstarren einer aufgebrachten, kurzzeitig geschmolzenen Schicht beseitigt und es können nun wie oben beschrieben dickere aufgebrachte Siliziumfilme (ca. 50 nm) durch längere Laserimpulse glasartig amorphisiert werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen glasartig-amorphen Siliziumschichten kann auch eine Alternative zur SOS (Silicon on Sapphire)-Technik realisiert werden. Bei der SOS-Technik wird eine einkristalline Siliziumschicht auf einer geeigneten, isolierenden Unterlage (Saphir) gezüchtet, wobei die Unterlage· Von hoher Kristallqualität sein muß und daher sehr teu-er ist» Bei der Herstellung einer glasartig-amorphen Siliziumschicht auf einer isolierenden-Unterlage wird dagegen lediglich gefordert, daß die Unterlage eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und daß ihre Schmelztemperatur über der des Siliziums liegt. Die Unterlage kann z. B. aus BeO- oder AIpOo-Kristallen geringer Qualität oder aus polykristallinem Materialien dieser Verbindungen bestehen, wobei sich insbesondere die bekanntendichtgebrannten AlgO,- und BeO-Reinoxidkeramiken anbieten. Beryllium- und Aluminiumoxid besitzen als Isolatoren eine relc tiv gute Wärmeleitfähigkeit (Ag0Q ~ 200 W/mK; AA1 q ^ 30 W/ml .dagegen Siliziumdioxid nur Agi0. ^ 1 W/mK). Die sonstige Weiterverarbeitung der Schicht, erfolgt unter Beachtung der oben gemachten Einschränkung analog der SOS-Technik. Eine glasartig-amorphe Siliziumschicht auf 'einem Substrat kani nach oben beschriebenen Verfahren auch vorteilhaft dadurch hergestellt werden, daß nach .bekannten Verfahren Filme aus hydrogen i si ert em oder fluoridiertem amorphen Silizium abgeschieden und jeweils anschließend glasart'ig-amorphisiert werden. Wasserstoff bzw. Fluor können.zu einer Verbesserung der elek-* tronischen Eigenschaften der Schicht führen.The substrate surface is advantageously pretreated by transferring a surface layer of the smallest thickness into the glassy-amorphous state by irradiation with the fourth harmonic of a Q-switched neodymium laser with an energy density of at most 0.5 Ws / cm and a particularly short pulse duration of about 1 nsec. As a result, nuclei are eliminated for a single-crystal solidification of an applied, briefly molten layer and it can now as described above thicker applied silicon films (about 50 nm) are glassy amorphized by longer laser pulses. With the aid of the glass-like amorphous silicon layers according to the invention, an alternative to the SOS (Silicon on Sapphire) technique can also be realized. In the SOS technique, a monocrystalline silicon layer is grown on a suitable insulating substrate (sapphire), which substrate must be of high crystal quality and therefore very expensive. In the production of a glassy amorphous silicon layer on an insulating substrate However, it is only required that the pad has a good thermal conductivity and that their melting temperature is above that of silicon. The pad can, for. Example of BeO or AIpOo crystals of low quality or polycrystalline materials of these compounds, in particular, the well-known AlgO, - and offer BeO pure oxide ceramics. Beryllium and aluminum oxide have a relatively good thermal conductivity as insulators (Ag 0 Q ~ 200 W / mK, A A1 q ^ 30 W / ml, while silicon dioxide only Ag i0 . ^ 1 W / mK). The other further processing of the layer, taking into account the above-made restriction analogous to the SOS technology. A glassy-amorphous silicon layer on a substrate kani method described above are also advantageously prepared by known methods. Films deposited from hydrogen i si erated or fluoridated amorphous silicon and are then each glass-like amorphized. Hydrogen or fluorine can lead to an improvement in the electrical properties of the layer.
Eine Möglichkeit für eine simultane Herstellung einer glasarti'g-amorphen Siliziumschicht und einer Legierungsschicht zwischen einer metallischen Unterlage und dem amorphen Silizium zwecks Ohmscher Kontaktbildung besteht nach der Erfindung darin, daß z. B. auf einen Stahlträger eine dünne Platinschicht (50 ... 500 nm dick) aufgedampft wird und daß auf diese Platinschicht eine dünne Siliziumschicht (20 ... 100 nm dick) aufgedampft und diese anschließend mit einem sehr kurzen (<1O ns) und intensiven (0,1 0.. 1 J/cm ) kurzwelligen Laserimpuls behandelt wird. Dabei kommt es zwischen der aufgedampften Platinschicht und der Siliziumschicht zur Legierungsbildung, die legierte Schicht besteht aus verschiedenen Suiziden. Auf diese erste glasartig-amorphisierte Schicht werden wie in Beispiel 1 weitere glasartig amorphisierte Schichten aufgebracht und das Substrat, z. B. zu einer Solarzelle weiterverarbeitet. Die laserinduzier-te Bildung der Legierungsschicht bringt den Vorteil, daß die Herstellung der sonst zur Sicherung eines guten Ohmschen Kontaktes zur Unterlage notwendigen, stark~n+-dotierten Siliziumschicht eingespart wird (s. a. Beispiel 3).One possibility for a simultaneous production of a glass-like amorphous silicon layer and an alloy layer between a metallic substrate and the amorphous silicon for the purpose of ohmic contact formation according to the invention is that z. B. on a steel support, a thin platinum layer (50 ... 500 nm thick) is vapor-deposited and that on this platinum layer, a thin silicon layer (20 ... 100 nm thick) vapor-deposited and then with a very short (<1O ns) and intense (0.1 0 .. 1 J / cm) short-wave laser pulse is treated. It comes between the vapor-deposited platinum layer and the silicon layer for alloy formation, the alloyed layer consists of different suicides. As in Example 1, further glassy amorphized layers are applied to this first glassy-amorphized layer and the substrate, e.g. B. further processed to a solar cell. The laserinduzier-th formation of the alloy layer has the advantage that the manufacture of the otherwise to ensure a good ohmic contact to the base necessary, strong ~ n + -doped silicon layer is saved (see Example 3).
Die Herstellung einer Solarzelle unter Nutzung der Erfindung erfolgt z. B. dadurch, daß eine dünne Siliziumschicht (0,03 bis 0,1 /um dick) auf eine metallische Unterlage, ze B« Stahl, abgeschieden wird. Diese Siliziumschicht wird anschließend durch Ionenimplantation z. B. mit Arsenionen stark dotiert. Mit einem sehr kurzen ( ^ 10 ns) und intensiven (0,1The production of a solar cell using the invention takes place z. Example, in that a thin silicon layer (0.03 to 0.1 / um thick) on a metallic substrate, z e B «steel, is deposited. This silicon layer is then by ion implantation z. B. heavily doped with arsenic ions. With a very short (^ 10 ns) and intense (0.1
2 '2 '
·.. 1 J/cm ) kurzwelligen Laserimpuls wird die aufgebrachte Siliziumschicht amorphisiert, wobei die eingeschossenen Dotierungsatome gleichzeitig elektrisch aktiviert werden, so daß ' eine n+-leitende glasartig-amorphe Schicht entsteht. Diese stark dotierte Schicht erzeugt einen Ohmschen Kontakt zur metallischen Unterlage«, Auf die schon glasartig-amorphisierte Siliziumschicht werden wiederholt dünne undotierte Siliziumfilme aufgebracht und jeweils anschließend wieder mit einem entsprechenden Laserimpuls glasärtig-amorphisiert. Hat die glasartig-amorphisierte Siliziumschicht eine Gesamtdicke von 0,2 bis 2 axb erreicht, so wird unterhalb der Umwandlungstem-. peratur amorph-kristallin ein dünner lichtdurchlässiger Pia-· .. 1 J / cm) short-wave laser pulse, the applied silicon layer is amorphized, wherein the injected doping atoms are simultaneously electrically activated, so that 'an n + -conductive glassy-amorphous layer is formed. This heavily doped layer produces an ohmic contact with the metallic substrate. On the already glassy-amorphized silicon layer, thin undoped silicon films are repeatedly applied and then each again glass-amorphized with a corresponding laser pulse. If the glassy-amorphized silicon layer has reached a total thickness of 0.2 to 2 axb , then below the conversion temperature . amorphous-crystalline a thin translucent pia-
amorphe Silizium eine Schottky-Barriere bildet. Zur Komplettierung der Solarzelle werden noch eine Antireflexionsschicht und ein Gitterkontakt aufgebracht. Eine Solarzelle auf der Basis von Ge, GaAs und anderer Halbleiter kann bei Verwendung geeigneter Dotierungsatome und Laserparameter nach dem gleichen Verfahren hergestellt werden, amorphous silicon forms a Schottky barrier. To complete the solar cell, an antireflection layer and a grid contact are applied. A solar cell based on Ge, GaAs and other semiconductors can be produced using suitable doping atoms and laser parameters according to the same method.
4. Die Herstellung eines Vidikons unter Verwendung der Erfindung kann z. B. dadurch erfolgen, daß auf eine gut wärmeleitende durchsichtige Grundplatte (z. B. AIgO^) eine sehr dünne, durchsichtige und elektrisch leitende Schicht mit der Funktion einer Elektrode aufgebracht wird. Diese Schicht muß außerdem thermisch stabil sein und die Injektion von Defektelektronen ins Silizium blokieren, sie kann z. B. aus SnO2 bestehen. Nun werden wie in Beispiel 1 dünne (^ 50 nm) Siliziumschichten aufgebracht und erfindungsgemäß glasartig-amorphisiert, bis die Gesamtdicke der glasartig-amorphisierten Schicht 1 c.» 2 /um beträgt. Anschließend wird eine poröse SboS-3-Schicht von etwa 0,1 /um Dicke aufgebracht, die als Elektronenstopper wirkt und Elektroneninjektion ins Silizium verhindert. Durch die Verwendung der erfindungsgemäß herge-4. The preparation of a vidicle using the invention may, for. Example, take place in that a very thin, transparent and electrically conductive layer is applied with the function of an electrode on a good thermal conductivity transparent base plate (eg AlgO ^). This layer must also be thermally stable and block the injection of holes into the silicon, it may, for. B. consist of SnO 2 . Now thin (^ 50 nm) silicon layers are applied as in Example 1 and according to the invention glassy-amorphized until the total thickness of the glassy-amorphized layer 1 c. »2 / um. Subsequently, a porous SboS-3 layer of about 0.1 / um thickness is applied, which acts as an electron stopper and prevents electron injection into the silicon. By the use of the invention according to
. stellten glasartig-amorphen Siliziumschicht anstelle des auch für. Vidikons bekannten hydrogenisierten amorphen Siliziums kann die Qualität des Photoleiters und damit die Fernsehbild-• ' qualität weiter verbessert werden. Soll die Bildaufnahme nich im sichtbaren, sondern in einem anderen Spektralbereich erfol gen, so kann im Vidikon ein anderes glasartig-amorphisiertes Halbleitermaterial (ζ. B. Germanium) als Potoleiter verwendet werden», put glassy-amorphous silicon layer instead of also for. Vidikon's known hydrogenated amorphous silicon can further improve the quality of the photoconductor and thus the television picture quality. If the image acquisition is not to be performed in the visible, but in another spectral range, then another vitrified-amorphized semiconductor material ("germanium") can be used as a potol conductor. "
5. Unter Nutzung der Erfindung können Heteroschichtstrukturen bestehend aus Schichten verschiedener, glasartig-amorphisierter Halbleiter hergestellt werden. HeteroÜbergänge finden z.B in Heterophotodioden Anwendung. Dabei nutzt man gewöhnlich aus, daß der Halbleiter mit der breiteren verbotenen Zone E1 für Photonen mit W<E durchlässig ist, d. h. ein sogenanntes Frontfenster bildet. Dies hat den Vorteil, daß die Umsetzung der Strahlung tief im Inneren des Bauelementes erfolgt, ?/o .der Einfluß der Oberfläche gering 1st. Eine Elektron-Def ektelöktrnn-GpriAT.q-h-i nn oT»f λ! ff-i- v-i-i-r. ο-,-,-ρ Αππ A~™ -ü^^^j-^.5. Using the invention, heterostructure structures consisting of layers of various glassy amorphized semiconductors can be prepared. Hetero transitions are used, for example, in heterophotodiodes. It is usually used that the semiconductor with the wider forbidden zone E 1 for photons with W <E is permeable, ie forms a so-called front window. This has the advantage that the reaction of the radiation takes place deep inside the component, the influence of the surface is small. An electron Defektelöktrnn GpriAT.qhi nn oT »f λ! ff-i-viir. ο -, -, - ρ Αππ A ~ ™ -ü ^^^ j- ^.
„12- β» ** «rf &, U ,J "12- β" ** "rf &, U , J
abgewandten Seite des pn-Überganges, dadurch kann die Generation von Minoritätsträgern in der Frontschicht und damit der Diffusionsanteil des Photοstromes völlig unterdrückt werden.opposite side of the pn junction, thereby the generation of minority carriers in the front layer and thus the diffusion portion of Photοstromes can be completely suppressed.
Eine Heteroschichtstruktur für eine Photodiode kann unter Ver- wendung der Erfindung hergestellt werden, indem z. B. auf eine gut wärmeleitende durchsichtige Unterlage wie Al2Oo ein dünner durchsichtiger elektrisch leitender Film mit einer hohen Schmelztemperatur aufgebracht wird, der beispielsweise aus einem ca. 5 μ dicken Platinfilm oder einer dickeren Zinnoxidschicht bestehen kann. Auf die elektrisch leitende Schicht werden drei-.mal ca. 20 mn dicke amorphe oder polykristalline Siliziumschichten abgeschieden und jeweils anschließend mit der vierten Harmonischen eines gütegeschalteten Nd-YAG-Lasers mit einer Impulsdauer von ca, 1 nsec und mit einer Energiedichte von maxi-A hetero-layer structure for a photodiode can be produced using the invention by, for. B. on a good heat-conducting transparent substrate such as Al 2 Oo a thin transparent electrically conductive film is applied with a high melting temperature, which may for example consist of an approximately 5 μ thick platinum film or a thicker tin oxide. 20 μm thick amorphous or polycrystalline silicon layers are deposited three times on the electrically conductive layer and then each with the fourth harmonic of a Q-switched Nd-YAG laser with a pulse duration of about 1 nsec and with an energy density of max.
mal 1 V/s/cm glasartig amorphisiert. Die Siliziumschichten können z. Bo durch den bekannten Silanprozeß aus der Gasphase abgeschieden werden« Das aufgebrachte Silizium wird nach bekannten Verfahren 'während des Abscheidungsprozesses mit n~dotierenden Fremdatomen wie z. B„ Phosphor versetzt, welches im Amorphisierungsproze'ß elektrisch aktiviert wird. Auf die 60 nm dicke, η-leitende glasartig-amorphisierte Siliziumschicht, werden nun dreimal ca. 40 m dicke Germaniumschichten aufgebracht und jeweils anschließend mit oben beschriebenem Laserimpuls glasartig amorphisiert. Das Germanium wird während des Abscheidungsprozesses mit p-dotierten Fremdatomen wie z. B. Gallium .versetzt, das durch den Amorphisierungsprozeß.gleichfalls elektrisch aktiviert wird. Anschließend wird auf die glasartigamorphisierte Germaniumschicht eine elektrisch gut leitende Schicht aufgebracht. · . ·times 1 V / s / cm amorphized glassy. The silicon layers may, for. Be deposited by the known silane process from the gas phase "The applied silicon is prepared by known methods' during the deposition process with n-doping impurities such. B "phosphorus, which is electrically activated in Amorphisierungsproze'ß. On the 60 nm thick, η-type glassy-amorphized silicon layer, are now three times applied about 40 m thick germanium layers and then each amorphized glass-like with the above-described laser pulse. The germanium is during the deposition process with p-doped impurities such. B. gallium, which is electrically activated by the Amorphisierungsprozeß.gleichfalls. Subsequently, an electrically good conductive layer is applied to the glassy amino-germanium layer. ·. ·
Außer beim Amorphisierungsprozeß selbst darf bei allen Verfah-.rensschritten die Umwandlungstemperatur amorph-kristallin (ca„ 600 0C für Si, ca. 300 0G für Ge) nicht-überschritten werden.. Außerdem muß beachtet werden, daß das Halbleitermaterial mit der höheren Schmelztemperatur (hier Silizium mit 1412 0C) vor dem tiefer schmelzenden Halbleitermaterial (hier Germanium mit 937 0C) aufgebracht und glasartig-amorph.isie.rt wird.The conversion temperature must amorphous-crystalline (ca "600 0 C for Si, about 300 0 G Ge) are non-exceeded in any procedural-.rensschritten except when Amorphisierungsprozeß itself .. It must also be noted that the semiconductor material is higher with the Melting temperature (here silicon with 1412 0 C) in front of the lower melting semiconductor material (here germanium with 937 0 C) is applied and glassy amorphous.isie.rt.
Claims (5)
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DD81229320A DD158444A1 (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | METHOD FOR PRODUCING A GLASS TYPE TORCH SEMICONDUCTOR ON A SUBSTRATE |
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DD158444A1 true DD158444A1 (en) | 1983-01-12 |
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DD81229320A DD158444A1 (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | METHOD FOR PRODUCING A GLASS TYPE TORCH SEMICONDUCTOR ON A SUBSTRATE |
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DD (1) | DD158444A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0273547A2 (en) * | 1986-09-30 | 1988-07-06 | Kuroki Kogyosho Co., Ltd. | A method for producing amorphous metal layer |
-
1981
- 1981-04-20 DD DD81229320A patent/DD158444A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0273547A2 (en) * | 1986-09-30 | 1988-07-06 | Kuroki Kogyosho Co., Ltd. | A method for producing amorphous metal layer |
EP0273547A3 (en) * | 1986-09-30 | 1988-08-31 | Kuroki Kogyosho Co., Ltd. | A method for producing amorphous metal layer |
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