DE112009002084T5 - Kristallherstellungsvorrichtung, mit derselben hergestellte Halbleitervorrichtung, und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit derselben - Google Patents

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Abstract

Eine Kristallherstellungsvorrichtung, mit welcher ein Kristall an einer gewünschten Position auf einem Substrat hergestellt werden kann, wird bereitgestellt. Eine Feder (2) hat ein Ende, welches an einem Halterahmen (1) befestigt ist, und ein anderes Ende, welches an einen magnetischen Körper (3) gekoppelt ist. Ein Ende des magnetischen Körpers (3) ist an die Feder gekoppelt, und das andere Ende ist an einen Kolben (6) gekoppelt. Eine Spule (4) ist um den magnetischen Körper (3) gewickelt und elektrisch zwischen einer Stromversorgungsschaltung (5) und einem Erdknoten (GND) verbunden. Der Kolben (6) hat einen geraden Abschnitt (61), der in einen Zylinder (7) eingeführt ist. Der Zylinder (7) hat eine hohle säulenförmige Form und ein kleines Loch (71) an seiner Bodenwand (7B). Der Zylinder (7) hält eine Siliziumschmelze (13). Ein Substrat (11) ist auf einem XY-Tisch (12) gegenüber dem kleinen Loch (71) im Zylinder (7) gelagert. Die Stromversorgungsschaltung (5) lässt einen pulsförmigen Strom durch die Spule (4) fließen, um den Kolben (6) in vertikaler Richtung (DR1) zu bewegen. Als Ergebnis wird ein Tröpfchen (14) von dem kleinen Loch (71) mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 1,02 m/s auf das Substrat (11) ausgestoßen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kristallherstellungsvorrichtung, eine mit derselben hergestellte Halbleitervorrichtung, und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit derselben. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kristallherstellungsvorrichtung, mit welcher ein kristalliner Halbleiter unter Verwendung einer Schmelze eines Elements eines Halbleiters hergestellt wird, eine mit derselben hergestellte Halbleitervorrichtung, und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung derselben.
  • HINTERGRUND
  • Bekannt sind Verfahren zur Herstellung eines Kristallmaterials, in welchen ein Teil einer Schmelze eines metallhaltigen Materials als Tröpfchen durch ein kleines Loch am Boden eines Behälters frei fallen gelassen wird (was also einen freiem Fall mit einer Anfangsgeschwindigkeit gleich Null entspricht) und das Tröpfchen auf ein kühlendes Teil auftrifft, und fest wird bzw. erstarrt (siehe Patendokument 1).
  • Dabei sind Beispiele für das metallhaltige Material Metalle, wie z. B. Titan oder Eisen, Legierungen, wie z. B. Titan-Nickel, Kupfer-Aluminium und Kupfer-Indium, Halbleiter, wie z. B. Germanium, Silizium, Indium-Antimon, Eisen-Silizium, und Kupfer-Indium-Selen, und Keramiken, wie z. B. Aluminium-Granat-Verbundstoffe.
  • Beispiele für kühlende Materialien umfassen Metalle, wie z. B. Kupfer und Eisen, sowie Keramiken, wie Glas und Aluminiumnitrid.
  • Der Durchmesser des Tröpfchens ist dabei im Bereich von 0,1 mm bis 50 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 10 mm.
  • Die Strecke für den freien Fall ist dabei auf eine solche Strecke gesetzt, dass das Tröpfchen nicht erstarrt, bis es auf das kühlende Teil auftrifft, und ist etwa 1 bis 50000 mal größer als die Länge (Durchmesser) des Tröpfchens in der Vertikalen.
  • In einem konventionellen Verfahren zur Herstellung eines Kristallmaterials wird eine Quarzglasplatte 6,5 m senkrecht unterhalb des kleinen Loches platziert, um ein Tröpfchen frei fallen zu lassen, und das Tröpfchen fällt dabei frei durch das kleine Loch, so dass ein Kristall auf der Quarzglasplatte hergestellt wird.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • In dem konventionellen Verfahren zur Herstellung des Kristallmaterials wird das Tröpfchen jedoch mit einer Anfangsgeschwindigkeit von Null fallen gelassen, was es erschwert, einen Kristall an der gewünschten Position auf einem Substrat herzustellen.
  • In dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Kristallmaterials wird das Verhältnis zwischen der Tröpfchenmenge und der Temperatur des kühlenden Teils wenn das Tröpfchen auf das kühlende Teil trifft nicht in Betracht gezogen, so dass das kühlende Teil je nach der frei fallenden Tröpfchenmenge schmelzen kann.
  • Daher soll die vorliegende Erfindung eine Lösung für die oben beschriebene Problemen bereitstellen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kristallherstellungsvorrichtung bereitzustellen, die fähig ist, einen Kristall an der gewünschten Position auf einem Substrat herzustellen.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kristallherstellungsvorrichtung bereitzustellen, mit welcher ein Kristall auf einem Substrat produziert bzw. hergestellt werden kann, wobei verhindert wird, dass das Substrat schmilzt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der die Anzahl der Schritte zum Produzieren eines Kristalls an der gewünschten Position verringert werden kann.
  • Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche mit einer Kristallherstellungsvorrichtung hergestellt werden kann, die einen Kristall auf einem Substrat herstellt, während verhindert wird, dass das Substrat schmilzt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kristallherstellungsvorrichtung ein Substrat, eine Schmelzaufnahme und eine Ausstoßeinheit. Die Schmelzaufnahme hat eine Ausstoßöffnung, die dem Substrat gegenüberliegend angeordnet ist und kann eine Schmelze aufnehmen, die ein Element eines Halbleiters aufweist. Die Ausstoßeinheit ist zum Ausstoßen von Tröpfchen aus dem Element des Halbleiters mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit aus der Ausstoßöffnung der Schmelzaufnahme auf das Substrat.
  • Die Kristallherstellungsvorrichtung umfasst vorzugsweise ferner einen Temperaturfühler und einen Regler. Der Temperaturfühler erfasst eine Temperatur des Substrats beim Auftreffen der Tröpfchen auf dem Substrat. Der Regler regelt ein Volumen der Tröpfchen und/oder die Anfangsgeschwindigkeit, so dass die mit dem Temperaturfühler erfasste Temperatur niedriger ist als ein Schmelzpunkt des Substrats.
  • Der Temperaturfühler weist vorzugsweise eine Lichtintensitätsmesseinheit, eine Berechnungseinheit und eine Temperaturausgabeeinheit auf. Die Lichtintensitätsmesseinheit bestrahlt das Substrat mit einem Laserstrahl und misst eine erste Lichtintensitätscharakteristik, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Lichtintensität von reflektiertem Licht, welches von einer Interferenz des Laserstrahls resultiert, darstellt. Die Berechnungseinheit berechnet, mit Hilfe von von außen empfangenen Daten, eine zweite Lichtintensitätscharakteristik, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Lichtintensität bei einem virtuellen Substrat darstellt, welches mit einer thermischen Last gleich der des Substrats beaufschlagt wird, wobei die zweite Lichtintensitätscharakteristik der ersten Lichtintensitätscharakteristik am nächsten kommt, und gibt ein reproduzierte Substrat aus, in welchem eine zeitliche Änderung der Temperatur des virtuellen Substrats mit der berechneten zweiten Lichtintensitätscharakteristik intern reproduziert ist. Die Temperaturausgabeeinheit gibt als Temperatur des Substrats zu verschiedenen Zeitpunkten vorliegende Temperaturen des von der Berechnungseinheit ausgegeben reproduzierten Substrats aus.
  • Die Ausstoßöffnung ist vorzugsweise entlang einer beliebigen Seite des Substrats, welches viereckig ist, angeordnet, und weist eine Mehrzahl von Mikroporen auf, um die Tröpfchen auszustoßen.
  • Die Kristallherstellungsvorrichtung weist vorzugsweise eine Bewegungseinheit auf. Diese Bewegungseinheit bewegt das Substrat in einer Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung ist, in welcher die Mehrzahl von Mikroporen angeordnet sind.
  • Die Schmelze und die Tröpfchen bestehen vorzugsweise jeweils aus einer Siliziumschmelze, einer Silizium-Germanium-Schmelze oder einer Germaniumschmelze.
  • Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung folgende Schritte auf einen ersten Schritt, in welchem eine Primerschicht (bzw. unterliegenden Schicht) mit einer Halbleiterschicht, die auf einem Halbleitersubstrat oder einem Hetero-Substrat aus einem Material, das kein Halbleiter ist, mit einer auf einem Substrat gebildeten isolierenden Schicht, oder mit einer auf einem Substrat gebildeten Halbleiterschicht/isolierenden Schicht gebildet ist; einen zweiten Schritt, in welchem eine kristalline Halbleiterschicht durch Ausstoßen von Tröpfchen eines Elements eines Halbleiters mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit auf die gewünschte Position auf dem Substrat produziert wird; und einen dritten Schritt, in welchem die Halbleitervorrichtung unter Verwendung der produzierten kristallinen Halbleiterschicht und/oder Primerschicht hergestellt wird.
  • Der erste Schritt umfasst vorzugsweise einen ersten Unterschritt, in welchem eine Gate-Elektrode auf dem Substrat produziert wird; einen zweiten Unterschritt, in welchem eine isolierenden Schicht auf der Gate-Elektrode produziert wird; und einen dritten Unterschritt, in welchem erste und zweite Halbleiterbereichen, die einen Dotierstoff aufweisen, auf der isolierenden Schicht produziert werden; wobei in dem zweiten Schritt, die kristalline Halbleiterschicht hergestellt wird, indem die Tröpfchen derart ausgestoßen werden, dass sie den ersten und den zweiten Halbleiterbereich berühren, und über der Gate-Elektrode angeordnet sind.
  • Der erste Schritt umfasst vorzugsweise einen ersten Unterschritt, in welchem eine amorphe Schicht auf dem Substrat produziert wird; und einen zweiten Unterschritt, in welchem eine isolierende Schicht auf der amorphen Schicht produziert wird; wobei in dem zweiten Schritt die kristalline Halbleiterschicht produziert wird durch Ausstoßen der Tröpfchen auf die isolierende Schicht, wodurch die amorphe Schicht kristallisiert wird.
  • Der zweite Schritt umfasst vorzugsweise einen ersten Unterschritt, in welchem ein erstes Kristallkorn durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Primerschicht, die ein Haltesubstrat und eine auf dem Haltesubstrat gebildete Ablösschicht bzw. Trennschicht aufweist, produziert wird; einen zweiten Unterschritt, in welchem ein zweites Kristallkorn durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Primerschicht, so dass das Tröpfchen in einer in der Ebene des Haltesubstrats liegenden Richtung in Kontakt kommt mit dem bereits produzierten Kristallkorn, produziert wird; und einen dritten Unterschritt, in welchem der zweite Unterschritt wiederholt durchgeführt wird, bis die kristalline Halbleiterschicht mit einer gewünschten Fläche auf der Primerschicht produziert ist.
  • Eine erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung umfasst ein Hetero-Substrat, eine Halbleiterschicht, einen Oxidfilm, und eine Elektrode. Das Hetero-Substrat ist aus einem Material, welches kein Halbleiter ist. Die Halbleiterschicht ist in Kontakt mit dem Hetero-Substrat gebildet und weist eine Kristallphase auf. Der Oxidfilm ist in Kontakt mit und auf der Halbleiterschicht gebildet. Die Elektrode ist in Kontakt mit und auf dem Oxidfilm gebildet. Die Halbleiterschicht umfasst einen ersten und einen zweiten Bereich, sowie einen Kanalbereich. Der erste Bereich weist einen ersten Leitungstyp auf. Der zweite Bereich weist den ersten Leitungstyp auf und ist in einer Position gebildet, die in einer in der Ebene des Hetero-Substrats liegenden Richtung von dem ersten Bereich beabstandet ist. Der Kanalbereich ist zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich in einer in der Ebene des Hetero-Substrats liegenden Richtung und in Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Bereich sowie dem Oxidfilm gebildet.
  • Vorzugsweise weist das Hetero-Substrat einen thermoplastischen Kunststoff auf, und die Halbleiterschicht ist in das Hetero-Substrat eingebettet.
  • Die Halbleiterschicht weist vorzugsweise eine monokristallinen Phase auf, die in einer Richtung orientiert ist.
  • Eine erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung umfasst ein Hetero-Substrat, eine Halbleiterschicht, eine erste Elektrode, und eine zweite Elektrode.
  • Das Hetero-Substrat ist aus einem Material, welches kein Halbleiter ist. Die Halbleiterschicht ist auf dem Hetero-Substrat angeordnet und weist eine Kristallphase auf. Die erste Elektrode ist in Kontakt mit einer Oberfläche der Halbleiterschicht auf der Seite des Hetero-Substrats gebildet. Die zweite Elektrode ist in Kontakt mit einer Oberfläche der Halbleiterschicht gegenüber der Oberfläche auf der Seite des Hetero-Substrats gebildet ist und weist mehrere gerade Metallstücke auf, die in bestimmten Abständen in einer Richtung in der Ebene des Hetero-Substrats angeordnet sind. Die Halbleiterschicht weist einen p-n-Übergang in einer Richtung senkrecht zum Hetero-Substrat auf, und weist ferner an der Oberfläche der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche auf der Seite des Heterosubstrats mit der Halbleiterschicht Pyramidenstrukturen auf, die in der von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode weisenden Richtung hervorstehen.
  • Die Halbleiterschicht umfasst vorzugsweise polykristallines Silizium, monokristallines Silizium, polykristallines Silizium-Germanium, monokristallines Silizium-Germanium, polykristallines Germanium oder monokristallines Germanium.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfasst einen ersten Schritt, in welchem eine Oberfläche eines monokristallinen Halbleitersubstrats mit Wasserstoff abgeschlossen wird; einen zweiten Schritt, in welchem eine kristalline Halbleiterschicht durch Ausstoßen von Tröpfchen eines Elements eines Halbleiters mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit an eine gewünschte Position auf der mit Wasserstoff abgeschlossenen bzw. terminierten Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat produziert wird; einen dritten Schritt, in welchem die kristallinen Halbleiterschicht von dem Halbleitersubstrat abgelöst wird; und einen vierten Schritt, in welchem eine Halbleitervorrichtung hergestellt wird, wobei die abgelöste kristalline Halbleiterschicht auf einem Hetero-Substrat, welches kein Halbleiter ist, fixiert wird.
  • Vorzugsweise umfasst der vierte Schritt:
    einen ersten Unterschritt, in welchem die abgelösten kristallinen Halbleiterschicht auf dem Hetero-Substrat fixiert wird;
    einen zweiten Unterschritt, in welchem erste und zweite Halbleiterbereichen mit einer Leitungsart gebildet werden, die sich von der der kristallinen Halbleiterschicht unterscheidet, in einem ersten Bereich auf einer Seite der kristallinen Halbleiterschicht sowie einem zweiten Bereich auf der anderen Seite der kristallinen Halbleiterschicht in einer Richtung, die in der Ebene des Hetero-Substrats liegt;
    einen dritten Unterschritt, in welchem ein Oxidfilm in Kontakt mit einem Bereich der kristallinen Halbleiterschicht außerhalb der ersten und der zweiten Halbleiterbereiche gebildet wird; und
    einen vierten Unterschritt, in welchem eine Elektrode in Kontakt mit dem Oxidfilm gebildet wird.
  • In dem ersten Unterschritt wird die kristalline Halbleiterschicht vorzugsweise in dem Hetero-Substrat, welches einen thermoplastischen Kunststoff aufweist, eingebettet.
  • Vorzugsweise umfasst der erste Schritt einen ersten Unterschritt, in welchem eine Mehrzahl von Löchern mit einer im Wesentlichen pyramidalen Struktur, die an einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in Richtung der Dicke des Halbleitersubstrats hervorstehen, gebildet wird; und einen zweiten Unterschritt, in welchem die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in dem die Löcher gebildet sind mit Wasserstoff abgeschlossen wird; und der vierte Schritt umfasst einen Unterschritt, in welchem ein p-n-Übergangs in einer Dickenrichtung der abgelösten kristallinen Halbleiterschicht gebildet wird; einen Unterschritt, in welchem eine erste Elektrode mit einer Mehrzahl von geraden Metallstücken, die in bestimmten Abständen in einer Richtung in der Ebene der kristallinen Halbleiterschicht angeordnet sind, auf der einen Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht mit den Pyramidenstrukturen gebildet wird; einen Unterschritt, in welchem eine zweite Elektrode auf der anderen Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht gegenüber der einen Oberfläche gebildet wird; und einen Unterschritt, in welchem die kristalline Halbleiterschicht auf dem Hetero-Substrat fixiert wird.
  • In dem Schritt zum Fixieren wird die kristalline Halbleiterschicht vorzugsweise auf das Hetero-Substrat geklebt.
  • Erfindungsgemäß wird eine Schmelze eines Elements eines Halbleiters als Tröpfchen mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit auf ein Substrat ausgestoßen, das Tröpfchen beginnt zu erstarren, wenn es auf das Substrat trifft, und ein kristalliner Halbleiter wird auf dem Substrat gebildet. Somit fliegt das Tröpfchen leichter zum Substrat hin als wenn es frei fallen gelassen wird. Je kleiner das Tröpfchen ist, desto schwieriger ist es aufgrund des Luftwiderstands, das Tröpfchen in die gewünschte Richtung fliegen zu lassen, so dass dadurch, dass das Tröpfchen mit einer Anfangsgeschwindigkeit versehen wird, die Präzision der Landestelle verbessert werden kann. Ferner kann die Dicke des Films nach dem Auftreffen und Erstarren mittels der Anfangsgeschwindigkeit eingestellt werden. Dabei wird die Filmdicke reduziert, je schneller die Anfangsgeschwindigkeit ist, wodurch die Abkühlgeschwindigkeit erhöht werden kann.
  • Somit kann erfindungsgemäß ein Kristall an der gewünschten Position auf dem Substrat produziert werden.
  • Ferner kann erfindungsgemäß die Menge des Tröpfchens derart gesteuert werden, dass die Temperatur des Tröpfchens nach dem Auftreffen auf das Substrat geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats.
  • Somit wird erfindungsgemäß ein Kristall auf einem Substrat produziert, während verhindert wird, dass das Substrat schmilzt.
  • Ferner kann erfindungsgemäß ein Tröpfchen mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit ausgestoßen auf eine Primerschicht aus einer Halbleiterschicht, die auf einem Substrat aus einem Halbleitersubstrat oder einem Hetero-Substrat aus einem Material, das kein Halbleiter ist, gebildet ist, aus einer auf einem Substrat gebildeten isolierenden Schicht, oder aus einer auf einem Substrat gebildeten Halbleiterschicht/isolierenden Schicht, wobei die Halbleitervorrichtung mit der so gebildeten kristallinen Halbleiterschicht und/oder Primerschicht hergestellt wird. Somit kann eine kristalline Halbleiterschicht, die herkömmlicherweise mittels Strukturierung hergestellt wurde durch das Ausstoßen von Tröpfchen hergestellt werden, und die Halbleitervorrichtung kann unter Verwendung der durch Ausstoßen von Tröpfchen hergestellten kristallinen Halbleiterschicht hergestellt werden.
  • Somit kann erfindungsgemäß eine Halbleitervorrichtung mit weniger Schritten hergestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt den Verlauf des Stroms durch die Spule in 1.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, zur Darstellung des Betriebs der Kristallherstellungsvorrichtung in 1.
  • 4 ist ein Graph, der ein Raman-Spektrum von kristallinem Silizium zeigt, welches mit der in 1 gezeigten Kristallherstellungsvorrichtung produziert wurde.
  • 5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Zeitdiagramm der Substrattemperatur, wenn Tröpfchen auf das Substrat ausgestoßen werden.
  • 7 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Dauer und dem Volumen darstellt.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, welches die Oberflächentemperatur eines Substrats beim Ausstoßen eines Tröpfchens auf das Substrat zeigt.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Kristallherstellungsvorrichtung in 5 darstellt.
  • 10 ist eine schematische Darstellung einer anderen Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 11 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus des Temperaturfühlers in 10.
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der in 11 dargestellten Berechnungseinheit.
  • 13 ist ein Graph, der die zeitliche Änderung des Reflexionsgrades darstellt.
  • 14 ist ein Graph, der die zeitliche Änderung des Reflexionsgrades darstellt.
  • 15 zeigt eine schematische Ansicht eines reproduzierten Substrats.
  • 16 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Kristallherstellungsvorrichtung in der 10 darstellt.
  • 17 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 18 ist ein Prozessdiagramm, welches einen Prozess zur Bildung von kristallinem Silizium unter Verwendung von Tröpfchen als Hitzequelle darstellt.
  • 19 ist ein erstes Prozessdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung eines TFTs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 20 ist ein zweites Prozessdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung eines TFTs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 21 ist ein drittes Prozessdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung eines TFTs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 22 ist ein viertes Prozessdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung eines TFTs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 23 ist ein erstes Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 24 ist ein zweites Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 25 ist ein Diagramm eines Röntgenbeugungsspektrums.
  • 26 ist ein Diagramm eines anderen Röntgenbeugungsspektrums.
  • 27 ist eine Schnittansicht durch einen TFT gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 28 ist ein erstes Prozessdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen eines TFTs 200, wie er in 27 dargestellt ist.
  • 29 ist ein zweites Prozessdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen eines TFTs 200, wie er in 27 dargestellt ist.
  • 30 ist ein drittes Prozessdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen eines TFTs 200, wie er in 27 dargestellt ist.
  • 31 ist ein teilweises Prozessdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung von in einer Matrix angeordneten TFTs zeigt.
  • 32 ist eine perspektivische Ansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 33 ist eine Schnittansicht der Solarzelle entlang der Schnittlinie XXXIII-XXXIII in 32.
  • 34 ist ein erstes Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle in den 32 und 33 zeigt.
  • 35 ist ein zweites Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle in den 32 und 33 zeigt.
  • 36 ist ein drittes Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle in den 32 und 33 zeigt.
  • 37 ist ein viertes Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle in den 32 und 33 zeigt.
  • 38 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 39 ist eine Schnittansicht der Solarzelle entlang der Linie XXXIX-XXXIX in 38.
  • 40 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 41 ist eine Schnittansicht durch die Solarzelle entlang der Linie XXXXI-XXXXI in 40.
  • BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Heranziehung der beiliegenden Figuren im Detail beschrieben, wobei gleiche oder entsprechende Merkmale durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in 1 dargestellt ist, enthält die Kristallherstellungsvorrichtung 10 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einen Halterahmen 1, eine Feder 2, einen magnetischen Körper 3, eine Spule 4, einen Stromversorgungsschaltkreis 5, einen Kolben 6, einen Zylinder 7, eine Heizvorrichtung 8, einen Reflektor 9, ein Substrat 11, und einen XY-Tisch 12.
  • Ein Ende der Feder 2 ist an dem Halterahmen 1 befestigt, und ihr anderes Ende ist mit einem Ende des magnetischen Körpers 3 verbunden.
  • Ein Ende des magnetischen Körpers 3 ist mit der Feder 2 verbunden, und sein anderes Ende ist an ein Ende des Kolbens 6 gekoppelt. Die Spule 4 ist um den magnetischen Körper 3 gewickelt und elektrisch zwischen dem Stromversorgungsschaltkreis 5 und einem Erdknoten GND verbunden.
  • Der Kolben 6 ist aus Boronnitrid (BN) gefertigt und umfasst einen geraden Abschnitt 61 sowie einen Stopperabschnitt 62. Der gerade Abschnitt 61 ist säulenförmig und hat einen Durchmesser von 1,5 mm ø und eine Länge von 145 mm. Der Stopperabschnitt 62 ist an einer Position angeordnet, die sich 40 mm von der Stelle befindet, an welcher der magnetische Körper 3 und der Kolben 6 aneinander gekoppelt sind. Ein Ende des geraden Abschnitts 61 ist an den magnetischen Körper 3 gekoppelt, und sein anderes Ende ist in den Zylinder 7 eingeführt.
  • Der Zylinder 7 ist aus BN gefertigt und hat eine hohle säulenförmige Form. Der Zylinder 7 ist mit Hilfe eines (nicht näher dargestellten) Lagerelements an dem Halterahmen 1 befestigt. Der Zylinder 7 hat einen inneren Durchmesser von 1,6 mm und einen äußeren Durchmesser von 6,0 mm. Der Zylinder 7 hat ein kleines Loch 71 in seiner unteren Wand 7B. Der Durchmesser des kleinen Loches 71 beträgt beispielsweise 100 μm ø.
  • Die Heizvorrichtung 8 ist mit Hilfe eines (nicht näher dargestellten) Lagerelements an dem Halterahmen 1 befestigt. Die Heizvorrichtung 8 hat einen Innendurchmesser von 7 mm ø und ist entlang einer Seitenwand 7A sowie der untern Wand 7B des Zylinders 7 vorgesehen. Die Heizvorrichtung 8 weist eine Öffnung 81 in ihrer unteren Wand 8B auf.
  • Der Reflektor 9 ist entlang einer Seitenwand 8A und der unteren Wand 8B der Heizvorrichtung 8 vorgesehen. Der Reflektor 9 weist eine Öffnung 91 in einem Abschnitt gegenüber der unteren Wand 8B der Heizvorrichtung 8 auf.
  • Das Substrat 11 ist auf dem XY-Tisch 12 platziert und gegenüber von dem Reflektor 9 in einem Abstand von 30 mm von Reflektor 9 angeordnet.
  • Der XY-Tisch 12 ist mit Hilfe eines (nicht näher dargestellten) Lagerelements an dem Halterahmen 1 befestigt und hält das Substrat 11.
  • Die Feder 2 dehnt sich aus bzw. zieht sich zusammen, wenn der magnetische Körper 3 sich in vertikaler Richtung DR1 bewegt. Der magnetische Körper 3 bewegt sich in vertikaler Richtung DR1, wenn Strom durch die Spule 4 fließt. Die Spule 4 lässt Strom zwischen dem Stromversorgungsschaltkreis 5 und dem Erdknoten GND fließen.
  • Der Stromversorgungsschaltkreis 5 lässt Strom durch die Spule 4 fließen. Der Kolben 6 bewegt sich auf und nieder, wenn sich der magnetische Körper 3 auf und nieder bewegt, und übt Druck auf eine im unteren Abschnitt des Zylinders 7 vorgehaltene Siliziumschmelze 13 aus. Der Kolben 6 stößt einen Teil der Siliziumschmelze 13 in Form von Tröpfchen 14 mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 durch das kleine Loch 71 aus. Dabei ist die Anfangsgeschwindigkeit v0 beispielsweise 1,02 m/s oder 1,03 m/s und ist in dieser Ausführungsform der Erfindung in einem Bereich von 0,2 m/s bis 2 m/s festlegbar.
  • Der Zylinder 7 hält die Siliziumschmelze 13. Die Heizvorrichtung 8 erhitzt den Zylinder 7 auf 1580°C, wobei kleine Stücke Silizium zur Siliziumschmelze 13 geschmolzen werden. Der Reflektor 9 reflektiert Hitze von der Heizvorrichtung 8 auf den Zylinder 7.
  • Der XY-Tisch 12 bewegt das Substrat 11 in der Ebene des Substrats 11.
  • Es sollte beachtet werden, dass der Bereich zwischen dem Reflektor 9 und dem Substrat mit einem inerten Gas, wie zum Beispiel Argon (Ar) gefüllt ist.
  • 2 zeigt den Verlauf des Stroms durch die Spule 4 in 1. Wie in 2 dargestellt ist, hat der Strom i durch die Spule 4 eine Puls-Wellenform wv. Diese Puls-Wellenform wv hat eine Breite W und eine Höhe H. Die Breite W hat die Größenordnung von Millisekunden. Die Höhe H ist gleich dem Stromwert des Stroms i1. Der Stromwert des Stroms i1 ist beispielsweise 1,37 A.
  • Der magnetische Körper 3 ist so eingestellt, dass er 2 mm über die Spule 4 hinausragend mit der Feder 2 ausbalanciert wird. Wenn die Puls-Wellenform wv (24 V, 1,37 A) zum Zeitpunkt t1 an die Spule 4 angelegt wird, dann fließt der Strom i1 von dem Stromversorgungsschaltkreis 5 zum Erdknoten GND während der Zeitdauer t1 bis t2. Als Ergebnis erfährt der magnetische Körper 3 eine nach unten gerichtete Kraft (in der Richtung von der Feder 2 zum Kolben 6) und wird nach unten gezogen. Dadurch wird der Kolben 6 der Bewegung des magnetischen Körpers 3 folgend nach unten bewegt.
  • Wenn die an die Spule 4 angelegte Puls-Wellenform wv endet, bewegt die Rückstellkraft der Spule 2 den magnetischen Körper 3 wieder nach oben (in der Richtung vom Kolben 6 zur Feder 2) und versetzt den magnetischen Körper 3 zurück ins Gleichgewicht.
  • Dabei beträgt der Unterschied zwischen der obersten Position und der untersten Position des sich bewegenden Kolbens einige zehn μm.
  • Somit bewegt sich der Kolben 6 zum Zeitpunkt t1 mehrere zehn μm nach unten und danach zum Zeitpunkt t2 mehrere zehn μm nach oben, wenn der Strom i mit der Wellenform wv durch die Spule 4 fließt.
  • Da der Kolben 6 während er nach unten fährt die Siliziumschmelze 13 mit einem vorbestimmten Druck zusammendrückt, wird ein Teil der Siliziumschmelze 13 in der Form eines Tröpfchens 14 mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 durch das kleine Loch 71 ausgestoßen.
  • Wie oben beschrieben, beträgt der Abstand zwischen dem Reflektor 9 und dem Substrat 11 dreißig mm, so dass wenn das Tröpfchen 14 mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 = 1,02 m/s ausgestoßen wird, dann braucht das Tröpfchen 14 etwa 26 msec um das Substrat 11 zu erreichen.
  • Wenn andererseits das Tröpfchen frei vom Durchgangsloch 71 fallen gelassen würde, dann bräuchte es etwa 78 msec um das Substrat 11 zu erreichen.
  • Da erfindungsgemäß durch den Kolben 6 auf die Siliziumschmelze 13 Druck ausgeübt wird und das Tröpfchen 14 mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 ausgestoßen wird, kann die Zeit, die nötig ist, damit das Tröpfchen das Substrat 11 erreicht, auf etwa ein Drittel verglichen mit dem freien Fall reduziert werden.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, zur Darstellung des Betriebs der Kristallherstellungsvorrichtung 10 in 1. Wie in 3 dargestellt ist, wenn der Betrieb zur Herstellung von kristallinem Silizium beginnt, dann werden Siliziumkörner in den Zylinder 7 gefüllt (Schritt S1).
  • Dann wird der Zylinder 7 mit der Heizvorrichtung 8 auf 1580°C erhitzt und die Siliziumschmelze 13 wird im Zylinder 7 hergestellt (Schritt S2). Der Stromversorgungsschaltkreis 5 lässt den Strom i mit der Puls-Wellenform wv mit der vorbestimmten Breite W und Höhe H durch die Spule 4 fließen, um den Kolben 6 herauf und herunter zu bewegen (Schritt S3).
  • Danach übt der Kolben 6 während er nach unten fährt einen vorbestimmten Druck auf die Siliziumschmelze 13 aus, und ein Tröpfchen 14 mit einem vorbestimmten Volumen wird durch das kleine Loch 71 im Zylinder 7 mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 auf eine gewünschte Position auf dem Substrat 11 ausgestoßen (Schritt S4).
  • Das Tröpfchen 14 erreicht das Substrat 11 und erstarrt. Als Ergebnis wird somit, wie in 1 dargestellt ist, kristallines Silizium 20 an der gewünschten Position auf dem Substrat 11 produziert (Schritt S5). Damit endet die Betriebsfolge.
  • Somit wird mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 ein Tröpfchen 14 mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 auf das Substrat 11 ausgestoßen und erstarrt bzw. verfestigt sich auf dem Substrat 11, um kristallines Silizium 20 auf dem Substrat 11 herzustellen. Folglich fliegt das Tröpfchen 14 leichter auf das Substrat 11 zu, als wenn es frei fallen gelassen wird.
  • Deswegen kann mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 kristallines Silizium 20 an der gewünschten Position auf dem Substrat 11 produziert werden.
  • 4 ist ein Graph, der ein Raman-Spektrum von kristallinem Silizium zeigt, welches mit der in 1 gezeigten Kristallherstellungsvorrichtung 10 produziert wurde. In 4 markiert die Ordinate die Raman-Streuintensität und die Ordinate markiert die Raman-Verschiebung. 4 zeigt ferner das Raman-Spektrum von monokristallinem Silizium (Si) zum Vergleich.
  • Wie in 4 dargestellt ist, hat das Raman-Spektrum des kristallinen Siliziums 20 (Kristall des geschmolzenen Si in 4), das mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 produziert wurde, dieselbe Peak-Wellenzahl wie monokristallines Silizium und seine Halbwertsbreite ist im Wesentlichen die gleiche wie die von monokristallinem Siliziums Si.
  • Somit ist ersichtlich, dass das mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 produzierte kristalline Silizium 20 eine Kristallinität aufweist, die vergleichbar hoch ist wie die von monokristallinem Si.
  • 5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Kristallherstellungsvorrichtung 10A gemäß dieser Ausführungsform kann eine Kristallherstellungsvorrichtung wie in 5 dargestellt sein. Wie in 5 dargestellt ist, gleicht die Kristallherstellungsvorrichtung 10A im Wesentlichen der Kristallherstellungsvorrichtung 10 in 1, außer dass sie zusätzlich noch einen Regler 15 aufweist.
  • Im Regler 15 sind Informationen über verschiedene Substrate mit unterschiedlichen Schmelzpunkten in Korrelation mit verschiedenen Puls-Wellenformen abgespeichert, die verschiedene Breiten W und/oder Höhen H aufweisen. Die verschiedenen Puls-Wellenformen sind Puls-Wellenformen, die es ermöglich, Tröpfchen 14 auszustoßen, die ein solches Volumen (Menge) haben, dass die Temperatur des entsprechenden Substrats geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats, wenn die Tröpfchen 14 zum Substrat hin ausgestoßen werden.
  • Nach Aufnahme der Art des Substrats 11 von außen, wählt der Regler 15 eine Puls-Wellenform aus, die der aufgenommenen Substratart entspricht, und gibt die ausgewählte Puls-Wellenform an die Stromversorgungsschaltung 5 aus.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Stromversorgungsschaltung 5 in der Kristallherstellungsvorrichtung 10A den Strom i der vom Regler 15 empfangenen Puls-Wellenform durch die Spule 4 fließen lässt.
  • 6 ist ein Zeitdiagramm zur Illustration der Substrattemperatur, wenn Tröpfchen auf das Substrat ausgestoßen werden. In 6 markiert die Ordinate die absolute Temperatur der Substrattemperatur und die Abszisse die Zeit. Die Kurven k1 bis k5 sind Zeitkurven der Substrattemperatur, wenn das Volumen eines Tröpfchens 14 jeweils 0,95 mm3, 0,47 mm3, 0,32 mm3, 0,19 mm3, bzw. 0,09 mm3 beträgt.
  • Wie in 6 dargestellt ist, steigt die Substrattemperatur um etwa 1600 K und sinkt dann ab, wenn das Volumen des Tröpfchens 14 0,95 mm3 beträgt und das Tröpfchen auf das Substrat 11 trifft. Auch wenn das Volumen des Tröpfchens 14 nicht 0,95 mm3 beträgt, steigt die Substrattemperatur zunächst wenn das Tröpfchen das Substrat 11 erreicht und sinkt dann ab. Die Substrattemperatur steigt wenn das Volumen des Tröpfchens 14 ansteigt.
  • 7 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Dauer und dem Volumen darstellt. In 7 stellt die Ordinate die Dauer (in ms) dar, und die Abszisse stellt das Volumen des Tröpfchens 14 dar. Dabei bezieht sich „Dauer” auf die Zeitlänge von dem Zeitpunkt zu dem die Temperatur des Substrats 11 bei Auftreffen des Tröpfchens 14 auf das Substrat 11 die Maximaltemperatur erreicht bis zu dem Zeitpunkt zu dem die Temperatur des Substrats auf 90% der Maximaltemperatur absinkt.
  • Wie in 7 dargestellt ist, steigt die Dauer proportional zum Volumen des Tröpfchens 14. Genauer gesagt, ist die Abkühlgeschwindigkeit des Substrats 11 geringer je größer das Volumen des Tröpfchens 14 ist, und größer je kleiner das Volumen des Tröpfchens 14 ist. Nachdem das Tröpfchen 14 das Substrat erreicht, wird aus diesem Grunde die Temperatur des Substrats 11 bei einer höheren Temperatur gehalten, wenn das Volumen des Tröpfchens 14 größer ist, und erreicht schneller eine niedrigere Temperatur, wenn das Volumen des Tröpfchens 14 kleiner ist.
  • Es ergibt sich, dass wenn das Volumen des Tröpfchens 14 nicht mehr als 0,5 mm3 beträgt, dann kann ein Glassubstrat als Substrat 11 verwendet werden, und wenn das Volumen des Tröpfchens 14 nicht mehr als 0,02 mm3 beträgt, dann kann ein Plastiksubstrat als Substrat 11 verwendet werden.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, welches die Oberflächentemperatur eines Substrats beim Ausstoßen eines Tröpfchens auf das Substrat zeigt. In 8 markiert die Ordinate die Oberflächentemperatur des Substrates als absolute Temperatur, und die Abszisse markiert die Zeit. Die Kurven k6 bis k8 zeigen jeweils eine Beziehung zwischen der Oberflächentemperatur des Substrats und der Zeit, wenn der Ausstoßdruck des Tröpfchens 14 graduell angehoben wird.
  • Wie in 8 dargestellt ist, kann die Oberflächentemperatur des Substrats einfacher abgesenkt werden, je größer der Ausstoßdruck des Tröpfchens 14 ist (vgl. Veränderung der Oberflächentemperatur aufgrund der Änderung von Kurve k6 zu Kurve k8).
  • Der Grund hierfür ist der, dass wenn der Ausstoßdruck des Tröpfchens 14 ansteigt, dann vergrößert sich die Ausweitung des Tröpfchens 14 nach dem Auftreffen auf dem Substrat und es ergibt sich eine geringere Filmdicke.
  • Die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 steigt, je größer der Ausstoßdruck des Tröpfchens 14 ist und sinkt, je kleiner der Ausstoßdruck des Tröpfchens 14 ist. Wenn also der Ausstoßdruck des Tröpfchens 14, also die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 eingestellt wird, dann kann auch die Temperatur des Substrats so eingestellt werden, dass sie geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats.
  • Wie oben dargestellt, hängt die Temperatur des Substrats 11 maßgeblich vom Volumen und der Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 ab. Wenn das Tröpfchen 14 auf das Substrat 11 auftrifft und das Substrat 11 schmilzt, dann wird ein Element, das einen Bestandteil des Substrats 11 bildet, als Verunreinigung in das Tröpfchen 14 gemischt während sich das Tröpfchen 14 verfestigt, was die Qualität des durch Verfestigung des Tröpfchens 14 produzierten kristallinen Silizium verringert. Es ist selbstverständlich vorteilhaft, dass das Substrat 11 nicht schmilzt.
  • Daher wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14, das vom kleinen Loch 71 im Zylinder 7 ausgestoßen wird, derart eingestellt, dass die Temperatur des Substrats 11 geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Erfindung die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14, das vom kleinen Loch 71 im Zylinder 7 ausgestoßen wird, derart eingestellt, dass die Temperatur des Substrats 11 geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Weiterhin werden in dieser Ausführungsform der Erfindung das Volumen (die Menge) und die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14, das vom kleinen Loch 71 im Zylinder 7 ausgestoßen wird, derart eingestellt, dass die Temperatur des Substrats 11 geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Genauer gesagt wird in dieser Ausführungsform der Erfindung mindestens ein Parameter aus Volumen (Menge) und Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14, das vom kleinen Loch 71 im Zylinder 7 ausgestoßen wird, derart eingestellt, dass die Temperatur des Substrats 11 geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen des Volumens (der Menge) und/oder der Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 beschrieben. Wenn die Breite W der Puls-Wellenform wv in 2 ansteigt, dann wird der magnetische Körper 3 für längere Zeit einer Kraft ausgesetzt, und somit übt auch der Kolben 6 für längere Zeit Druck aus auf die Siliziumschmelze 13. Als Ergebnis steigt das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14, das vom kleinen Loch 71 im Zylinder 7 ausgestoßen wird.
  • Wenn die Puls-Wellenform wv steiler ansteigt oder abfällt, dann steigt die Bewegungsgeschwindigkeit des magnetischen Körpers 3, was wiederum die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 6 erhöht. Somit übt der Kolben 6 einen größeren Druck auf die Siliziumschmelze 13 aus.
  • Wenn ferner die Höhe des Pulses wv (also die Größe des Stroms i) ansteigt, dann steigt auch die Bewegungsgeschwindigkeit des magnetischen Körpers 3, was wiederum die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 6 erhöht. Als Ergebnis übt der Kolben 6 einen größeren Druck auf die Siliziumschmelze 13 aus.
  • Daher wird erfindungsgemäß das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14 mittels der Breite W der Puls-Wellenform wv und der Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 mittels der Steilheit der steigenden oder fallenden Flanke der Puls-Wellenform wv (des Gradienten der steigenden oder fallenden Flanke der Puls-Wellenform wv) und der Größe des Stroms eingestellt.
  • Dadurch ergibt sich, dass wenn nur das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14 eingestellt werden soll, dann ist es auch nur notwendig, die Breite W der Puls-Wellenform wv zu verändern, wohingegen, wenn nur die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 eingestellt werden soll, dann ist es auch nur notwendig, die Steilheit der steigenden oder fallenden Flanke der Puls-Wellenform wv und die Größe des Stroms zu verändern. Wenn sowohl das Volumen (die Menge) als auch die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 eingestellt werden, dann sollten die Breite W der Puls-Wellenform wv, die Steilheit der steigenden oder fallenden Flanke der Puls-Wellenform wv und die Stromgröße eingestellt werden.
  • Auf diese Art und Weise kann das Volumen des Tröpfchens 14 mittels der Breite W der Puls-Wellenform wv kontrolliert werden, und die Anfangsgeschwindigkeit v0 des Tröpfchens 14 kann mittels der Höhe H und der Steilheit der steigenden oder fallenden Flanke der Puls-Wellenform wv eingestellt werden.
  • Wenn, wie oben beschrieben, das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14 nicht größer ist als 0,5 mm3, dann kann ein Glassubstrat verwendet werden, und wenn das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14 nicht größer ist als 0,02 mm3, dann kann ein Plastiksubstrat verwendet werden. Wenn das Substrat 11 ein Glassubstrat ist, dann muss daher ein durch die Spule 4 fließender Strom i mit einer Puls-Wellenform wv1 angelegt werden, der es ermöglicht, dass das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14 nicht größer ist als 0,5 mm3. Wenn das Substrat 11 ein Plastiksubstrat ist, dann muss ein durch die Spule 4 fließender Strom i mit einer Puls-Wellenform wv2 angelegt werden, der es ermöglicht, dass das Volumen (die Menge) des Tröpfchens 14 nicht größer ist als 0,02 mm3.
  • Wenn das in der Kristallherstellungsvorrichtung 10A verwendete Substrat 11 ein Glas- oder ein Plastiksubstrat ist, dann speichert der Regler 15 eine Korrespondenz zwischen dem Glassubstrat und der Puls-Wellenform wv1 sowie eine Korrespondenz zwischen dem Plastiksubstrat und der Puls-Wellenform wv2. Wenn das Substrat 11 ein Glassubstrat ist, dann empfängt der Regler 15 von außen, dass die Substratart ein Glassubstrat ist, wählt die Puls-Wellenform wv1, die einem Glassubstrat entspricht, wie von der empfangenen Substratart spezifiziert, und gibt die ausgewählte Puls-Wellenform an die Stromversorgungsschaltung 5 aus. Wenn das Substrat 11 ein Plastiksubstrat ist, dann empfängt der Regler 15 von außen, dass die Substratart ein Plastiksubstrat ist, wählt die Puls-Wellenform wv2, die einem Plastiksubstrat entspricht, wie von der empfangenen Substratart spezifiziert, und gibt die ausgewählte Puls-Wellenform an die Stromversorgungsschaltung 5 aus.
  • Dann lässt die Stromversorgungsschaltung 5 nach Empfang der Puls-Wellenform wv1 vom Regler 15 den Strom i mit der Puls-Wellenform wv1 durch die Spule 4 fließen. Auf diese Weise bewegt sich der Kolben 6 auf und nieder und stößt ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (Menge) von 0,5 mm3 oder weniger durch das kleine Loch 71 im Zylinder 7 zum Glassubstrat hin aus. Das Tröpfchen 14 erreicht das Glassubstrat und verfestigt sich. Dabei wird das Glassubstrat bei einer Temperatur gehalten, die niedriger ist als sein Schmelzpunkt.
  • Nach Empfang der Puls-Wellenform wv2 vom Regler 15 lässt die Stromversorgungsschaltung 5 den Strom i mit der Puls-Wellenform wv2 durch die Spule 4 fließen. Auf diese Weise bewegt sich der Kolben 6 auf und nieder und stößt ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (Menge) von 0,02 mm3 oder weniger durch das kleine Loch 71 im Zylinder 7 zum Plastiksubstrat hin aus. Das Tröpfchen 14 erreicht das Plastiksubstrat und verfestigt sich. Dabei wird das Plastiksubstrat bei einer Temperatur gehalten, die niedriger ist als sein Schmelzpunkt.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Kristallherstellungsvorrichtung 10A in 5 darstellt. Das Flussdiagramm in 9 ist im Wesentlichen dasselbe wie das Flussdiagramm in 3, außer dass die Schritte S3 und S4 im Flussdiagramm in 3 durch die Schritte S3A und S4A ersetzt sind.
  • Wie in 9 dargestellt ist, wenn der Betrieb zur Erzeugung von kristallinem Silizium 20 in der Kristallherstellungsvorrichtung 10A beginnt, dann werden die oben beschriebenen Schritte S1 und S2 nacheinander ausgeführt.
  • Danach empfängt der Regler 15 als Information die Art des Substrats 11 von außen und wählt eine Puls-Wellenform aus, die der empfangenen Art des Substrats 11 entspricht und gibt die ausgewählte Puls-Wellenform an die Stromversorgungsschaltung 5 aus. Die Stromversorgungsschaltung 5 lässt einen Strom mit der vom Regler 15 empfangenen Puls-Wellenform durch die Spule 4 fließen. Somit bewegt sich der Kolben 6 auf und nieder aufgrund des oben beschriebenen Mechanismus. Genauer gesagt lässt die Schaltung eine Puls-Wellenform mit einer Breite W und/oder einer Höhe H durch die Spule 4 fließen, bei denen ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit ausgestoßen wird, die es ermöglichen, dass die Temperatur des Substrats geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats, so dass der Kolben 6 auf und nieder bewegt wird (Schritt S3A).
  • Als Ergebnis wird ein Tröpfchen 14 mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 auf die gewünschte Position des Substrats 11 mit einem Volumen ausgestoßen, das es ermöglicht, dass die Temperatur des Substrat 11 niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11 (Schritt S4A).
  • Danach wird der oben beschriebene Schritt S5 ausgeführt und die Betriebsfolge endet.
  • Auf diese Weise wird mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10A ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit auf das Substrat 11 ausgestoßen, die es ermöglicht, dass die Temperatur des Substrats 11 niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11, um kristallines Silizium 20 zu produzieren. Somit wird die Temperatur des Substrats 11 wenn das Tröpfchen 14 auf das Substrat 11 trifft auf einer Temperatur gehalten, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Daher kann kristallines Silizium 20 produziert werden, während verhindert wird, dass das Substrat 11 schmilzt.
  • 10 ist eine schematische Darstellung einer anderen Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Kristallherstellungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann die Kristallherstellungsvorrichtung 10B in 10 sein. Wie in 10 dargestellt ist, ist die Kristallherstellungsvorrichtung 10B im Wesentlichen identisch mit der in 5 dargestellten Kristallherstellungsvorrichtung 10A, außer dass der Regler 15 durch einen Regler 15A ersetzt ist und außerdem ein Temperaturfühler 30 vorgesehen ist.
  • Der Regler 15A empfängt vom Temperaturfühler 30 eine Temperatur Tsub des Substrats 11 zum Zeitpunkt zu dem ein Tröpfchen 14 auf das Substrat 11 auftrifft, wählt eine Puls-Wellenform zum Ausstoßen eines Tröpfchens 14 aus mit einem Volumen (Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit, die es ermöglichen, dass die empfangene Temperatur Tsub geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11 und gibt die ausgewählte Puls-Wellenform an die Stromversorgungsschaltung 5 aus.
  • Der Temperaturfühler 30 erfasst mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren die Temperatur Tsub des Substrats 11 wenn das Tröpfchen 14 auf das Substrat 11 auftrifft und gibt die erfasste Temperatur Tsub an den Regler 15A aus.
  • 11 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus des Temperaturfühlers 30 in 10. Wie in 11 dargestellt ist, umfasst der Temperaturfühler 30 eine Lichtintensitätsmesseinheit 31, eine Berechnungseinheit 32 und eine Temperaturausgabeeinheit 33. Der Temperaturfühler 30 erfasst die Temperatur des Substrats 11, welches eine eindeutige Beziehung zwischen seiner Temperatur und seinem Brechungsindex aufweist.
  • Die Lichtintensitätsmesseinheit 31 strahlt einen Laserstrahl auf das Substrat 11 aus und misst eine Lichtintensitätscharakteristik X, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Lichtintensität von reflektiertem Licht darstellt, die von einer Interferenz von am Substrat 11 mehrfach reflektierten Laserstrahlen resultiert. Die Lichtintensitätsmesseinheit 31 gibt die verschiedenen Lichtintensitätscharakteristiken X an den verschiedenen gemessenen Positionen an die Berechnungseinheit 32 aus.
  • Die Berechnungseinheit 32 empfängt die mehreren Lichtintensitätscharakteristiken X von der Lichtintensitätsmesseinheit 31, sowie Daten von außen. Die eingegebenen Daten umfassen Anfangswerte für die Berechnung sowie Korrekturwerte dafür. Die Anfangswerte umfassen Formparameter für das Substrat 11, thermische und optische Parameter des Substrats 11, Hitzetransfer von der Siliziumschmelze 13, sowie die Größe eines Bereichs eines virtuellen Substrats (eines Substrats, welches eine Form sowie thermische und optische Parameter identisch mit denen des Substrats 11 aufweist), welches dem Hitzetransfer von der Siliziumschmelze 13 ausgesetzt ist.
  • Die Formparameter des Substrats 11 umfassen zum Beispiel die Dicke, Fläche und die Parallelität des Substrats. Die thermischen und optischen Parameter des Substrats 11 umfassen eine Anfangstemperatur, einen Anfangsreflexionsgrad, thermische Leitfähigkeit, Dichte, spezifische Wärme, Temperaturabhängigkeit eines Brechungsindex und dergleichen.
  • Die Berechnungseinheit 32 empfängt die verschiedenen Lichtintensitätscharakteristiken X und Eingabedaten und berechnet die Lichtintensitätscharakteristiken Y eines virtuellen Substrats unter derselben thermischen Last wie die, der das Substrat 11 ausgesetzt ist, basierend auf den empfangenen Eingabedaten für verschiedene Orte des virtuellen Substrats, und zwar gemäß des unten beschriebenen Verfahrens. Die Berechnungseinheit 32 wählt dann für denselben Ort auf dem virtuellen Substrat und dem Substrat 11 eine Lichtintensitätscharakteristik X und eine Lichtintensitätscharakteristik Y aus den Lichtintensitätscharakteristiken X und den Lichtintensitätscharakteristiken Y aus, erfasst den Unterschied zwischen den ausgewählten Lichtintensitätscharakteristiken Y und X, und berechnet eine Lichtintensitätscharakteristik Y durch Korrektur der Eingabedaten bis zur Minimierung der erfassten Differenz (also bis die Lichtintensitätscharakteristik Y der Lichtintensitätscharakteristik X weitest möglich angenähert ist). Auf diese Weise, erhält die Berechnungseinheit 32 aus den berechneten Lichtintensitätscharakteristiken Y die Lichtintensitätscharakteristik Yopt, die der Lichtintensitätscharakteristik X am nächsten ist, und zwar als Lichtintensitätscharakteristik Z.
  • Die Berechnungseinheit 32 führt diesen Prozess für verschiedene Orte auf dem virtuellen Substrat und dem Substrat 11 durch. Als Ergebnis erhält die Berechnungseinheit 32 die Lichtintensitätscharakteristik Z für alle Orte des virtuellen Substrats, erzeugt ein reproduziertes Substrat, in welchem die Temperaturverteilung und zeitliche Temperaturänderung des virtuellen Substrats, welches die erhaltenen Lichtintensitätscharakteristiken Z aufweist, verwirklicht sind, und gibt das reproduzierte Substrat an die Temperaturausgabeeinheit 33 aus.
  • Die Temperaturausgabeeinheit 33 extrahiert eine Temperaturverteilung des Substrats 11 oder eine zeitliche Temperaturänderung an verschiedenen Orten des Substrats 11 mittels des von der Berechnungseinheit 32 empfangenen reproduzierten Substrats und gibt die extrahierte Temperaturverteilung bzw. temporale Temperaturänderung an den Regler 15A aus.
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der in 11 dargestellten Berechnungseinheit 32. Wie in 12 dargestellt ist, umfasst die Berechnungseinheit 32 eine Dateneingabeeinheit 321, eine Wärmeleitungsanalyseeinheit 322, eine Umwandlungseinheit 323, eine optische Analyseeinheit 324, eine Bestimmungseinheit 325 und eine Ausgabeeinheit 326.
  • Die Dateneingabeeinheit 321 empfängt die oben beschriebenen Eingabedaten von außen. Die Dateneingabeeinheit 321 gibt die Anfangswerte der Eingabedaten an die Wärmeleitungsanalyseeinheit 322 aus, es sei denn, dass ein Befehlssignal COM, welches eine erneute Berechnung befiehlt, von der Bestimmungseinheit 325 empfangen wird. Die Dateneingabeeinheit 321 gibt korrigierte Anfangswerte an die Wärmeleitungsanalyseeinheit 322 aus, wenn das Befehlssignal COM von der Bestimmungseinheit 325 empfangen wird.
  • Die Wärmeleitungsanalyseeinheit 322 empfängt die Anfangswerte der Eingabedaten oder die korrigierten Anfangswerte von der Dateneingabeeinheit 321 und bestimmt die Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats unter Verwendung eines bekannten Wärmeleitungsanalyseverfahrens auf der Basis der empfangenen Anfangswerte oder der korrigierten Anfangswerte. Ein solches Verfahren ist z. B. das in Nicht-Patentdokument 1 offenbarte Wärmeleitungsanalyseverfahren. Die Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats umfassen die Änderung der Temperatur mit der Zeit an verschiedenen Orten des virtuellen Substrats. Die Wärmeleitungsanalyseeinheit 322 gibt die erhaltenen Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats an die Umwandlungseinheit 323 und die Bestimmungseinheit 325 aus.
  • Die Umwandlungseinheit 323 empfängt die Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats von der Wärmeleitungsanalyseeinheit 322 und wandelt die empfangenen Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats um in eine Brechungsindexverteilungscharakteristik. Wenn zum Beispiel ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 633 nm auf ein Quarzsubstrat gestrahlt wird, dann besteht die folgende Beziehung zwischen dem Brechungsindex n und der Temperatur T (°C): n = 1,457 + 1,2 × 10–5T. Wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 633 nm auf ein Si-Substrat gestrahlt wird, dann besteht die folgende Beziehung zwischen dem Brechungsindex n und der Temperatur T (°C): n = 4,04 + 2,105 × 10–4T. Somit wandelt die Umwandlungseinheit 323 die Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats um in die Brechungsindexverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats, und zwar unter Verwendung dieser Relationen zwischen dem Brechungsindex n und der Temperatur T. Wie oben beschrieben, bestehen die Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrates aus der zeitlichen Änderung der Temperatur an verschiedenen Orten des virtuellen Substrats und die Brechungsindexverteilungscharakteristiken bestehen aus den zeitlichen Veränderungen des Brechungsindex an den verschiedenen Stellen des virtuellen Substrats. Die Umwandlungseinheit 323 gibt die resultierenden Brechungsindexverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats an die optische Analyseeinheit 324 aus.
  • Die optische Analyseeinheit 324 empfängt die Brechungsindexverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats von der Umwandlungseinheit 323 und bestimmt die Lichtintensitätscharakteristiken Y des virtuellen Substrats für jeden der Orte des virtuellen Substrats, unter Verwendung eines bekannten optischen Analyseverfahrens, basierend auf den empfangenen Brechungsindexverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats. Die optische Analyseeinheit 324 gibt die erhaltenen Lichtintensitätscharakteristiken Y des virtuellen Substrats an die Bestimmungseinheit 325 aus.
  • Die Bestimmungseinheit 325 empfängt die mehreren Lichtintensitätscharakteristiken X des Substrats 11 von der Lichtintensitätsmesseinheit 31, die mehreren Lichtintensitätscharakteristiken Y des virtuellen Substrats von der optischen Analyseeinheit 324, und die Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats von der Wärmeleitungsanalyseeinheit 322. Die Bestimmungseinheit 325 wählt eine der Lichtintensitätscharakteristiken X und eine der Lichtintensitätscharakteristiken Y für denselben Ort auf dem virtuellen Substrat und dem Substrat 11 aus, und extrahiert die Differenz der Oszillationsfrequenz und -phase zwischen den ausgewählten Lichtintensitätscharakteristiken X und den ausgewählten Lichtintensitätscharakteristiken Y mittels eines Mustervergleichsverfahrens. Die Bestimmungseinheit 325 extrahiert wiederholt die Differenz, bis die Differenz der Oszillationsfrequenz und -phase minimal ist. Somit erzeugt die Bestimmungseinheit 325 ein Befehlssignal COM und gibt dieses Signal an die Dateneingabeeinheit 321 aus, bis mindestens drei Unterschiede extrahiert sind. Der Grund hierfür ist, dass wenn mindestens drei Unterschiede extrahiert werden können, dann kann die minimale Differenz erfasst werden. Genauer gesagt, wenn die beim zweiten Mal extrahierte Differenz kleiner ist als die beim ersten Mal extrahierte Differenz, und die beim dritten Mal extrahierte Differenz größer ist als die beim zweiten Mal extrahierte Differenz, dann ist ersichtlich die beim zweiten Mal extrahierte Differenz am kleinsten.
  • Die Bestimmungseinheit 325 führt den Prozess zum Erfassen der kleinsten Differenz für alle Orte auf dem virtuellen Substrat durch. Wenn die kleinste Differenz für jeden der Orte auf dem virtuellen Substrat bestimmt wurde, dann bestimmt die Bestimmungseinheit 325 die mehreren Lichtintensitätscharakteristiken Y bei denen die kleinste Differenz erhalten wird als die Lichtintensitätscharakteristiken Z des reproduzierten Substrats. Die Bestimmungseinheit 325 bestimmt ferner eine Temperaturverteilungscharakteristik, die von der Wärmeleitungsanalyseeinheit 322 erhalten wird wenn die Lichtintensitätscharakteristiken Z erfasst werden (die Temperaturverteilungscharakteristiken umfassen dabei die zeitliche Änderung der Temperatur an verschiedenen Orten auf dem reproduzierten Substrat) als die Temperaturverteilungscharakteristiken des reproduzierten Substrats. Danach gibt die Bestimmungseinheit 325 die Temperaturverteilungscharakteristiken des reproduzierten Substrats an die Ausgabeinheit 326 aus.
  • Nachdem Erhalt der Temperaturverteilungscharakteristiken des reproduzierten Substrats von der Bestimmungseinheit 325, erzeugt die Ausgabeeinheit 326 ein reproduziertes Substrat, in welchem die Temperaturverteilung und die zeitliche Temperaturänderung an den verschiedenen Orten auf Basis der empfangenen Temperaturverteilungscharakteristik des reproduzierten Substrats reproduziert werden und gibt das erzeugte reproduzierte Substrat an die Temperaturausgabeeinheit 33 aus.
  • 13 und 14 sind Graphen, die die zeitliche Änderung des Reflexionsgrades darstellen. In den 13 und 14 repräsentiert die Ordinate den Reflexionsgrad und die Abszisse repräsentiert die Zeit.
  • Wie in 13 dargestellt ist, vergleicht die Bestimmungseinheit 325 eine für einen Ort auf dem Substrat 11 ausgewählte Lichtintensitätscharakteristik X mit einer ausgewählten Lichtintensitätscharakteristik Y an einem Ort des virtuellen Substrats, der dem Ort auf dem Substrat 11 entspricht, und extrahiert die Differenz zwischen den Lichtintensitätscharakteristiken X und Y.
  • Wie in 13 dargestellt ist, oszillieren die Lichtintensitätscharakteristiken X und Y, und da die Positionen der Spitzen und Täler der Lichtintensitätscharakteristiken X und Y sich unterscheiden, kann die Bestimmungseinheit 325 einfach die Differenz zwischen Oszillationsfrequenz und -phase zwischen den Lichtintensitätscharakteristiken X und Y durch ein Mustervergleichsverfahren extrahieren.
  • Die Bestimmungseinheit 325 extrahiert wiederholt die Differenz zwischen der Lichtintensitätscharakteristik X und Lichtintensitätscharakteristiken Y, die unter Verwendung korrigierte Anfangswerte berechnet wurden, und erfasst schließlich eine Lichtintensitätscharakteristik Z mit der minimalen Differenz, also mit anderen Worten, die Lichtintensitätscharakteristik Z, die der Lichtintensitätscharakteristik X am nächsten kommt (siehe 14).
  • Die Bestimmungseinheit 325 führt das Verfahren zum Erfassen der Lichtintensitätscharakteristik Z für mehrere Orte auf dem virtuellen Substrat durch und erfasst mehrere solcher Lichtintensitätscharakteristiken Z. Wenn die mehreren Lichtintensitätscharakteristiken Z erfasst sind, gibt die Bestimmungseinheit 325 die von der Wärmeanalyseeinheit 322 erhaltenen Temperaturverteilungscharakteristiken des virtuellen Substrats als Temperaturverteilungscharakteristiken des reproduzierten Substrats an die Ausgabeeinheit 326 aus.
  • 15 zeigt eine schematische Ansicht eines reproduzierten Substrats. Es sollte beachtet werden, dass 15 aus illustratorischen Gründen eine Temperaturverteilung an vier Orten sowie die zeitliche Temperaturänderung an den vier Orten zeigt.
  • Wie in 15 dargestellt ist, reproduziert die Ausgabeeinheit 326, nach dem Empfang der Temperaturverteilungscharakteristiken des reproduzierten Substrats von der Bestimmungseinheit 325, die zeitlichen Änderungscharakteristiken CH1 bis CH4 der Temperatur an den Orten PS1 bis PS4, welche die empfangenen Temperaturverteilungscharakteristiken bilden zu einem reproduzierten Substrat SUB. Die Ausgabeeinheit 326 gibt das reproduzierte Substrat SUB an die Temperaturausgabeeinheit 33 aus.
  • Nach dem Empfang des reproduzierten Substrats, referenziert die Temperaturausgabeeinheit 33 das empfangene reproduzierte Substrat SUB, um für jeden Zeitpunkt die Temperatur an den Orten PS1 bis PS4 zu erfassen, und gibt das Ergebnis an den Regler 15A aus.
  • Wie oben beschrieben, erfasst der Temperaturfühler 30, von den berechneten Lichtintensitätscharakteristiken Y für jeden Ort auf dem Substrat eine Lichtintensitätscharakteristik Y, die der tatsächlich gemessenen Lichtintensitätscharakteristik X am nächsten kommt als Lichtintensitätscharakteristik Z, und bestimmt eine Temperaturverteilungscharakteristik (bestehend aus einer zeitlichen Änderung der Temperatur an jedem Ort auf dem Substrat), wenn die Lichtintensitätscharakteristiken Z für jeden der Orte erfasst sind als Temperaturverteilung auf dem Substrat 11 und als zeitliche Änderung der Temperatur an jedem Ort des Substrats 11.
  • Der Temperaturfühler 30 bestimmt dann mittels des oben beschriebenen Verfahrens eine Temperatur Tsub des Substrats 11, wenn ein Tröpfchen 14 auf das Substrats 11 trifft, und gibt die erfasste Temperatur Tsub an den Regler 15A aus.
  • Nach dem Erhalten der Temperatur Tsub des Substrats 11 von dem Temperaturfühler 30, erzeugt der Regler 15A eine Puls-Wellenform, die verwendet wird, um ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (einer Menge) zu erzeugen, bei der die erhaltene Temperatur Tsub niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11 und gibt die erzeugte Puls-Wellenform an die Stromerzeugungsschaltung 5 aus.
  • In diesem Fall erzeugt der Regler 15A nacheinander Puls-Wellenformen, die verschiedene Breiten W und/oder Höhen H haben, gibt die Puls-Wellenformen an die Stromerzeugungsschaltung 5 aus, und bestimmt schließlich eine Puls-Wellenform, bei der die vom Temperaturfühler 30 erhaltene Temperatur Tsub niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Folglich wird beim Erzeugen von kristallinem Silizium 20 auf dem Substrat 11 unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10B eine Testregion auf dem Substrat 11 vorgesehen, und eine Puls-Wellenform bei der die Temperatur Tsub in der Testregion niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11 wird schließlich bestimmt. Unter Verwendung der erhaltenen Puls-Wellenform wird kristallines Silizium 20 in der gewünschten Position auf dem Substrat 11 produziert.
  • 16 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Kristallherstellungsvorrichtung 10B in der 10 darstellt. Das Flussdiagramm in der 16 hat die Schritte S3B und S3C anstatt des Schritts S3A des Flussdiagramms in 9, wobei der Rest gleich ist wie im Flussdiagramm der 9.
  • Wie in 16 dargestellt ist, werden, wenn der Betrieb zur Herstellung von kristallinem Silizium 20 unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10B gestartet wird, die Schritte S1 und S2 wie oben beschrieben nacheinander durchgeführt.
  • Danach wird das Substrat 11 mittels eines XY-Tisches 12 so bewegt, dass die Testregion des Substrats 11 gegenüber dem kleinen Loch 71 des Zylinders 7 liegt. Dann wird in der Testregion bei Änderung der Breite W und/oder der Höhe H eine Puls-Wellenform bestimmt mit einer Breite W und/oder die Höhe H, bei denen ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (einer Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit ausgestoßen wird, mit denen die Temperatur des Substrats 11 geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11 (Schritt S3B).
  • Dabei erzeugt der Regler 15A eine Puls-Wellenform wv01 mit einer Breite W1 und einer Höhe H1, und gibt die erzeugte Puls-Wellenform wv01 an die Stromerzeugungsschaltung 5 aus. Die Stromerzeugungsschaltung 5 lässt einen Strom mit der erzeugten Puls-Wellenform wv01 durch die Spule 4 fließen, um den Kolben 6 auf und nieder zu bewegen, so dass ein Tröpfchen 14 auf die Testregion des Substrats ausgestoßen wird. Der Temperaturfühler 30 erfasst mittels des oben beschriebenen Verfahrens eine Temperatur Tsub1 des Substrats 11 beim Auftreffen des Tröpfchens 14 auf die Testregion des Substrats 11, und gibt die erfasste Temperatur Tsub1 an den Regler 15A aus.
  • Wenn die Temperatur Tsub1 niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11, dann bestimmt der Regler 15A die Puls-Wellenform wv01 als Puls-Wellenform, die verwendet wird, um ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (einer Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit auszustoßen, die es ermöglichen, dass die Temperatur des Substrats 11 niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Wenn andererseits die Temperatur Tsub1 nicht geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11, dann erzeugt der Regler 15A eine Puls-Wellenform wv02, bei welcher die Breite W1 und/oder die Höhe H1 geändert sind, und gibt die erzeugte Puls-Wellenform an die Stromerzeugungsschaltung 5 aus. Die Stromerzeugungsschaltung 5 lässt den Strom mit der Pulswellenform wv02 durch die Spule 4 fließen, um den Kolben auf und nieder zu bewegen, so dass ein Tröpfchen 14 auf die Testregion auf dem Substrat 11 ausgestoßen wird. Der Temperaturfühler 30 erfasst mit dem oben beschriebenen Verfahren die Temperatur Tsub2 des Substrats 11, beim Auftreffen des Tröpfchens 14 auf der Testregion, und gibt die erfasste Temperatur Tsub2 an den Regler 15A aus.
  • Danach wird der oben beschriebene Betrieb wiederholt durchgeführt, bis die Temperatur Tsub des Substrats 11 niedriger ist, als der Schmelzpunkt des Substrats 11, und der Regler 15A bestimmt eine Puls-Wellenform, die verwendet wird, um ein Tröpfchen 14 auszustoßen mit einem Volumen (Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit, mit denen die Temperatur des Substrats 11 niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11.
  • Nach dem Schritt S3B bewegt der XY-Tisch 12 das Substrat 11 derart, dass die gewünschte Position, auf der kristallines Silizium 20 hergestellt werden soll, gegenüber dem kleinen Loch 71 des Zylinders 7 angeordnet ist, der Regler 15A gibt die bestimmte Puls-Wellenform an die Stromerzeugungsschaltung 5 aus, und die Stromerzeugungsschaltung 5 lässt den Strom mit der vom Regler 15A empfangenen Pulswellenform durch die Spule 4 fließen, um den Kolben 6 auf und nieder zu bewegen (Schritt S3C).
  • Dann werden die Schritte S4A und S5 nacheinander durchgeführt und das kristalline Silizium 20 wird an der gewünschten Position auf dem Substrat 11 produziert.
  • Wenn das kristalline Silizium 20 unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10B produziert wurde, wird ein Tröpfchen 14 mit einem Volumen (einer Menge) und/oder einer Anfangsgeschwindigkeit, bei denen die gemessene Temperatur Tsub des Substrats 11 geringer ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11, auf das Substrat 11 ausgestoßen und kristallines Silizium 20 wird somit produziert.
  • Daher kann kristallines Silizium 20 an der gewünschten Position auf dem Substrat 11 produziert werden, während verlässlich vermieden wird, dass das Substrat 11 schmilzt. Das kristalline Silizium 20 kann an der gewünschten Position von Substraten 11 mit unterschiedlichen Schmelzpunkten produziert werden, wobei verlässlich vermieden wird, dass das Substrat 11 schmilzt.
  • Wenn das kristalline Silizium 20 unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10B produziert wird, dann kann eine Temperatur Tsub an jedem der verschiedenen Orte auf dem Substrat 11 mittels dem Temperaturfühler 30 erfasst werden, und somit kann das kristalline Silizium 20 an der gewünschten Position auf Substraten 11 produziert werden, bei denen tendenziell eine Temperaturdifferenz zwischen dem Rand und der Mitte besteht, wobei verlässlich verhindert wird, dass das Substrat 11 schmilzt.
  • Ferner können, wenn das kristalline Silizium 20 unter Verwendung des Kristallherstellungsvorrichtung 10B produziert wird, zeitliche Änderungen der Temperatur Tsub an verschiedenen Orten auf dem Substrat 11 mit dem Temperaturfühler 30 erfasst werden. Somit kann der Regler 15A zeitliche Änderungen in der Temperatur Tsub an jedem Ort auf dem Substrat 11 mit dem Temperaturfühler 30 erfassen, anhand dieser Temperatur eine Puls-Wellenform erzeugen, mit der die Temperatur des Substrats 11 eine Temperatur erreicht, bei der ein Tröpfchen 14, das auf das Substrat 11 auftrifft, einfach erstarrt, und entsprechend das kristalline Silizium 20 an einer geeigneten Position auf dem Substrat 11 produzieren.
  • Auf diese Art und Weise kann kristallines Silizium 20 hoher Qualität mit hoher Reproduzierbarkeit hergestellt werden.
  • 17 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Kristallherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Kristallherstellungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann eine Kristallherstellungsvorrichtung 10C wie in 17 dargestellt sein.
  • Wie in 17 dargestellt ist, weist die Kristallherstellungsvorrichtung 10C einen Kolben 60 und einen Zylinder 70 an Stelle des Kolbens 6 bzw. des Zylinders 7 in der Kristallherstellungsvorrichtung 10 in 1 auf, wobei andere Aspekte gleich denen in der Kristallherstellungsvorrichtung 10 sind.
  • Der Kolben 60 ist aus BN gefertigt, und umfasst einen geraden Abschnitt 601 und einen Stopperabschnitt 602. Der gerade Abschnitt 601 ist säulenförmig und hat einen quadratischen Querschnitt. Die Fläche an seinem Boden ist 1,5 mm × 50 mm, und seine Höhe ist 145 mm. Der Stopperabschnitt 602 ist an einer Position angeordnet, die sich 40 mm von der Stelle befindet, an welcher der magnetische Körper 3 und der Kolben 60 aneinander gekoppelt sind. Ein Ende des geraden Abschnitts 601 ist an den magnetischen Körper 3 gekoppelt, und sein anderes Ende ist in den Zylinder 70 eingeführt.
  • Der Zylinder 70 ist aus BN gefertigt und hat eine hohle säulenförmige Form, mit einem quadratischen Querschnitt. Der Zylinder 70 ist mit Hilfe eines (nicht näher dargestellten) Lagerelements an dem Halterahmen 1 befestigt. Der Zylinder 70 hat innere Abmessungen von 1,6 mm × 51 mm und äußere Abmessungen von 6,0 mm × 60 mm. Der Zylinder 70 hat n kleine Löcher 701 bis 70n in seiner unteren Wand 70B (wobei n ein Integer nicht kleiner als 2 ist). Die kleinen Löcher 701 bis 70n sind in einer geraden Linie entlang einer Seite des Substrats 11 angeordnet. Die kleinen Löcher 701 bis 70n haben jeweils einen Durchmesser von beispielsweise 100 μm ø. Der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden kleinen Löchern ist beispielsweise auf den Abstand zwischen den herzustellenden Halbleitervorrichtungen gesetzt.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der Kristallherstellungsvorrichtung 10C, eine Heizvorrichtung 8 um eine Seitenwand 70A und eine Bodenwand 70B des Zylinders 70 vorgesehen ist, und eine Öffnung 81 in einer Position gegenüber der n kleinen Löcher 701 bis 70n vorgesehen ist. Der Reflektor 9 weist eine Öffnung 91 in einer Position gegenüber der n kleinen Löcher 701 bis 70n auf.
  • Wenn in der Kristallherstellungsvorrichtung 10C die Stromversorgungsschaltung 5 einen Strom i mit einer Puls-Wellenform wv (siehe 2) durch die Spule 4 fließen lässt, dann bewegt sich der Kolben 60 auf und nieder durch den oben beschriebenen Mechanismus, um einen vorgeschriebenen Druck auf die Siliziumschmelze 13 auszuüben.
  • Danach werden von den n kleinen Löchern 701 bis 70n n Tröpfchen 141 gleichzeitig auf das Substrat 11 ausgestoßen, so dass n kristalline Siliziumbereiche 201 gleichzeitig an den gewünschten Positionen auf dem Substrat produziert werden.
  • Auf diese Art und Weise produziert die Kristallherstellungsvorrichtung 10C die n kristallinen Siliziumbereiche 201 gleichzeitig auf dem Substrat 11. Daher können mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10C auf einfache Weise eine Mehrzahl von TFTs (Dünnfilmtransistoren) in einer Matrix auf dem Substrat 11 hergestellt werden. In diesem Fall bewegt der XY-Tisch 12 das Substrat 11 in einer Richtung, die orthogonal zur Richtung ist, in welcher die n kleinen Löcher 701 bis 70n angeordnet sind.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der Kristallherstellungsvorrichtung 10C, der Betrieb zur Herstellung der n kristallinen Siliziumbereiche 201 in Übereinstimmung gemäß dem Flussdiagramm in 3 durchgeführt wird. Daher wird der Betrieb der Kristallherstellungsvorrichtung 10C durchgeführt, indem die Schritte im Flussdiagramm in 3 für jede Position auf dem Substrat 11 in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, entlang welcher die n kleinen Löcher 701 bis 70n angeordnet sind, durchgeführt wird.
  • Die Kristallherstellungsvorrichtung 10C kann ferner den Regler in 5 aufweisen. In diesem Fall, wird mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10C der Betrieb zur Herstellung von n kristallinen Siliziumbereichen 201 in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm in 9 ausgeführt.
  • Die Kristallherstellungsvorrichtung 10C kann ferner den Regler 15A und den Temperaturfühler 30 in 10 aufweisen. In diesem Fall wird der Betrieb der Kristallherstellungsvorrichtung 10C zur Herstellung der n kristallinen Siliziumbereiche 201 in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm in 16 ausgeführt.
  • Wenn die Kristallherstellungsvorrichtung 10C den Temperaturfühler 30 aufweist, empfängt der Regler 15A von dem Temperaturfühler 30 eine Temperatur Tsub an jedem Ort des Substrats 11, und erzeugt unter Heranziehung der Temperaturverteilung auf dem Substrat eine Puls-Wellenform, mit der n Tröpfchen 141 mit einem Volumen (einer Menge) ausgestoßen werden, bei denen die Temperatur Tsub des Substrats 11 niedriger ist als der Schmelzpunkt des Substrats 11, und gibt die Puls-Wellenform der Stromversorgungsschaltung 5 aus. Die Stromversorgungsschaltung 5 lässt einen Strom in der von dem Regler 15A empfangenen Puls-Wellenform durch die Spule 4 fließen. Der Kolben 60 bewegt sich auf und nieder, und die n Tröpfchen 141 werden auf das Substrat 11 ausgestoßen.
  • Somit können eine Mehrzahl von TFTs, die in einer Matrix angeordnet sind, auf einfache Weise produziert werden, während verhindert wird, dass das Substrat 11 schmilzt.
  • Ferner kann die Kristallherstellungsvorrichtung 10C jeweils n Sets der Feder 2, des magnetischen Körpers 3, der Spule 4, der Stromversorgungsschaltung 5, des Kolbens 6 und des Zylinders 7 in 1, anstelle der Feder, des magnetischen Körpers 3, der Spule 4, der Stromversorgungsschaltung 5, dem Kolben 60 und dem Zylinder 70 aufweisen. In diesem Falle werden die n Kolben 6 individuell gesteuert, um sich auf und nieder zu bewegen, und somit können die Ausstoßmengen der n Tröpfchen 14 individuell gesteuert werden. Als Ergebnis können n kristalline Siliziumbereiche 20 an n Orten auf dem Substrat 11 mit individueller Steuerung produziert werden.
  • Wenn ferner Regler 15 oder 15A und Temperaturfühler 30 vorgesehen sind in der Kristallherstellungsvorrichtung 10C mit den oben beschriebenen n Sets (jeweils mit einer Feder 2, einem magnetischen Körper 3, einer Spule 4, einer Stromversorgungsschaltung 5, einem Kolben 6 und einem Zylinder 7), dann können die auf dem Substrat 11 herzustellenden n kristallinen Siliziumbereiche 20 noch individueller gesteuert werden.
  • Ferner müssen die Kristallherstellungsvorrichtung 10C und die kleinen Löcher 701 bis 70n nicht auf einer Linie angeordnet werden, sondern können radial, konzentrisch oder in einer beliebigen Form angeordnet werden.
  • Gemäß der obigen Beschreibung, erstarrt ein Tröpfchen 14 (oder 141) in kristallines Silizium 20, aber in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Tröpfchen 14 (oder 141) auch als Hitzequelle zur Bildung von kristallinem Silizium verwendet werden.
  • 18 ist ein Prozessdiagramm, welches einen Prozess zur Bildung von kristallinem Silizium unter Verwendung von Tröpfchen als Hitzequelle darstellt. Wie in 18 dargestellt ist, wird ein amorpher Silizium-(a-Si:H)-Film 21 auf einem Substrat 11 unter Verwendung von Silan-Gas (SiH4) als Ausgangsmaterial mittels Plasma-CVD (Chemical Vapor Deposition) abgeschieden, und dann wird ein Silizium-Oxid-Film 22 auf dem a-Si:H-Film 21 unter Verwendung von SiH4-Gas und Sauerstoffgas (O2) als Ausgangsmaterialgase durch Plasma-CVD abgeschieden (siehe Schritt (a)).
  • Danach werden das Substrat 11, der darauf angeordnete a-Si:H-Film 21, und der darauf angeordnete Silizium-Oxidfilm 22 auf einen XY-Tisch 12 auf der Kristallherstellungsvorrichtung 10 angeordnet, und ein Tröpfchen 14 wird durch das oben beschriebene Verfahren an eine gewünschte Position des Silizium-Oxidfilms 22 ausgestoßen (siehe Schritt (b)).
  • Danach erstarrt ein auf dem Silizium-Oxidfilm 22 auftreffendes Tröpfchen 14 in kristallines Silizium 20 und eine Region des a-Si:H-Films 21 unter dem kristallinen Silizium 20 kristallisiert der mittels Hitze von dem Tröpfchen 14, so dass kristallines Silizium 210 in dem a-Si:H-Film 21 produziert wird (siehe Schritt (c)).
  • Wenn dabei Tröpfchen 14 nacheinander in seitlicher Richtung auf dem kristallinen Silizium 20 auftreffen, kann der gesamte a-Si:H-Film kristallisiert werden.
  • Auf diese Weise können mit dieser Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines der Kristallherstellungsvorrichtungen 10, 10A, 10B und 10C das Tröpfchen 14 (oder 141) als Hitzequelle verwendet werden, um das kristalline Silizium zu bilden.
  • In den Kristallherstellungsvorrichtungen 10, 10A, 10B und 10C kann das Substrat 11 so gehalten werden, dass der Winkel zwischen der Richtung in der Ebene des Substrats 11 und der Ausstoßrichtung der Tröpfchen 14 (oder 141) kleiner ist als 90°. Auf diese Weise breiten sich die Tröpfchen 14 (oder 141), welche auf dem Substrat 11 auftreffen, in der Richtung in der Ebene des Substrats 11 aus, in Abhängigkeit von der Neigung des Substrats 11, so dass ein kristallines Silizium als Dünnfilm produziert werden kann.
  • Die 19 und 20 sind erste und zweite Prozessdiagramme, welche ein Verfahren zur Herstellung eines TFTs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Wie in 9 dargestellt ist, wird eine SiO2 oder SiO2/SiNx enthaltende Pufferschicht 41 durch Plasma-CVD auf einem Substrat 11 aus Glas gebildet. Dabei ist die Filmdicke der Pufferschicht 41 zum Beispiel etwa 200 nm. Wolfram (W), Molybdän (Mo), Chrom (Cr) und/oder Tantal (Ta) enthaltendes Metall wird auf der Pufferschicht 41 abgeschieden, und das abgeschiedene Metall wird durch Photolithographie strukturiert, um Gate-Elektroden 42 und 43 auf der Pufferschicht 41 zu produzieren (siehe Schritt (a)).
  • Ein gate-isolierender Film 44 aus einem Siliziumoxidfilm wird dann durch Plasma-CVD produziert, um die Gate-Elektroden 42 und 43 zu bedecken (siehe Schritt (b)). Danach wird ein Polysilizium-Film auf der gesamten Oberfläche durch Plasma-CVD gebildet, und der so gebildete Polysilizium-Film wird durch Photolithographie in Polysilizium-Filme 45 bis 48 strukturiert (siehe Schritt (c)).
  • Danach wird die gesamte Oberfläche des Samples mit Photoresist bedeckt, und das bedeckte Photoresist wird durch Photolithographie strukturiert, so dass eine Photoresist-Schicht 49 gebildet wird, um die Gate-Elektrode 42 und die Polysiliziumfilme 44 und 46 zu bedecken. Danach wird ein n-Dotierstoff (wie z. B. Phosphor (P)) durch Ionenimplantation implantiert. Somit werden aus den Polysiliziumfilmen 47 und 48 jeweils n-Polysiliziumfilme 51 und 52 hergestellt (siehe Schritt (d)).
  • Wie in 20 dargestellt ist, wird nach dem Entfernen der Photoresistschicht 49 die gesamte Oberfläche des Samples mit Photoresist bedeckt, und das aufgetragene Photoresist wird durch Photolithographie strukturiert, so dass eine Photoresistschicht 53 gebildet wird, um die Gate-Elektrode 43 und die Polysiliziumfilme 51 und 52 zu bedecken. Danach wird ein p-Dotierstoff (wie z. B. Bor (B)) durch Ionenimplantation implantiert. Auf diese Weise werden aus den Polysiliziumfilmen 45 und 46 jeweils die Polysiliziumfilme 54 und 55 produziert (siehe Schritt (e)).
  • Danach wird das Sample auf den XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 gesetzt, und Tröpfchen 14 werden mittels des oben beschriebenen Verfahrens nacheinander auf die Gate-Elektroden 42 und 43 ausgestoßen. Auf diese Art und Weise kann auf der Gate-Elektrode 42 mit den p-Polysiliziumfilmen 54 und 55 verbundenes kristallines Silizium 56 und auf der Gate-Elektrode 43 mit den n-Polysiliziumfilmen 51 und 52 verbundenes kristallines Silizium 57 gebildet werden (siehe Schritt (f).
  • Es sollte beachtet werden, dass im Schritt (f) auch ein amorpher Siliziumfilm, der etwa 2 nm bis 10 nm dünn ist, auf dem gate-isolierenden Film 44 zwischen den p-Polysiliziumfilmen 54 und 55 und auf dem gate-isolierenden Film 44 zwischen den n-Polysiliziumfilmen 51 und 52 gebildet werden, und Tröpfchen 14 auf die gebildeten amorphen Siliziumfilme ausgestoßen werden können, um kristallines Silizium 56 und 57 zu bilden. In diesem Fall wird der amorphe Siliziumfilm durch die auftreffenden Tröpfchen 14 kristallisiert und mit dem kristallinen Silizium 56 und 57 integriert. Somit wird ein amorpher Siliziumfilm, der etwa 2 nm bis 10 nm dünn ist, auf dem gate-isolierenden Film 44 gebildet, so dass die Adhäsion zwischen dem gate-isolierenden Film 44 und dem kristallinen Silizium 56 und 57 verbessert werden kann und die Zustandsdichte an der Grenzfläche zwischen dem gate-isolierenden Film 44 und dem kristallinen Silizium 56 und 57 reduziert werden kann.
  • Nach dem Schritt (f) wird ein Siliziumoxidfilm auf der gesamten Oberfläche des Samples mittels Plasma-CVD gebildet, und der gebildete Siliziumoxidfilm wird mit einem Photoresist beschichtet. Danach wird das aufgetragene Photoresist durch Photolithographie strukturiert, und der Siliziumoxidfilm wird unter Verwendung des strukturierten Photoresist als Maske geätzt, um einen isolierenden Film 58 als Zwischenschicht zu bilden. Danach wird eine Drain Elektrode 59 gebildet und mit dem n-Polysiliziumfilm 51 und dem p-Polysiliziumfilm 55 verbunden, eine Source-Elektrode 60 wird gebildet und mit dem n-Polysiliziumfilm 52 verbunden, und eine Source-Elektrode 61 wird gebildet und mit dem p-Polysiliziumfilm 54 verbunden. Auf diese Weise werden ein n-dotierter TFT und ein p-dotierte TFT hergestellt (siehe Schritt (g)).
  • In dem fertig gestellten p-dotierten TFT wird das kristalline Silizium 56, welches unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 durch Erstarren von Tröpfchen 14 hergestellt ist, als Kanalschicht verwendet. Im n-dotierten TFT wird das kristalline Silizium 57, welches unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 durch Erstarren von Tröpfchen 14 hergestellt ist, als Kanalschicht verwendet.
  • Bei Verwendung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung eines TFTs wird eine Kanalschicht statt des Schritts (f) durch die folgenden Schritte A bis D hergestellt Im Schritt A wird mittels Plasma-CVD ein Polysiliziumfilm gebildet, der die n-Polysiliziumfilme 51 und 52 und die p-Polysiliziumfilme 54 und 55 bedeckt; in Schritt B, wird der so gebildete Polysiliziumfilm mit einem Photoresist beschichtet; im Schritt C wird das aufgetragene Photoresist durch Photolithographie strukturiert, um ein Photoresist auf den Gate-Elektroden 42 und 43 zu bilden; und im Schritt D wird der Polysiliziumfilm unter Verwendung des Photoresists als Maske geätzt und eine Kanalschicht wird auf den Gate Elektroden 42 und 43 gebildet.
  • Daher können unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die vier Schritte A bis D durch einen einzelnen Schritt implementiert werden, und die Anzahl der Schritte kann somit drastisch reduziert werden.
  • Das als Kanalschicht dienende kristalline Silizium 56 (oder 57) wird durch ein einzelnes Tröpfchen 14 produziert, welches durch ein kleines Loch 71 im Zylinder 7 ausgestoßen wird, und somit kann das Ausgangsmaterial effektiver genutzt werden als in konventionellen Verfahren zum Herstellen einer Kanalschicht, in welchen der überschüssige Polysiliziumfilm weggeätzt wird.
  • Ferner können Schäden durch das Ätzen reduziert werden, so dass TFTs mit besseren Eigenschaften hergestellt werden können.
  • Ferner kann die Anzahl der Verwendungen von Photoresist reduziert werden, was die Materialkosten senkt.
  • Wenn die TFTs unter Verwendung der Schritt (a) bis (g) in den 19 und 20 hergestellt werden, dann können die Tröpfchen 14 unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 in Schritt (c) verfestigt werden, um die Polysiliziumfilme 45 bis 48 zu bilden. Somit können bei der Bildung der Polysiliziumfilme 45 bis 48 die oben beschriebenen vier Schritte A bis D durch einen einzelnen Schritt realisiert werden. Als Ergebnis kann somit die Anzahl der Schritte weiter reduziert werden. Auch können die Ausgangsmaterialien so effektiver genutzt werden. Ferner können Schäden durch Ätzen weiter reduziert werden, so dass die Eigenschaften der TFTs weiter verbessert werden können.
  • Die 21 bis 22 zeigen dritte und vierte Prozessdiagramme, welche ein Verfahren zur Herstellung von TFTs gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung zeigen.
  • Wie in 21 dargestellt ist, wird eine Pufferschicht 41 auf dem Substrat 11 durch das oben beschriebene Verfahren gebildet, und ein amorpher Siliziumfilm 62 wird durch Plasma-CVD auf der Pufferschicht 41 gebildet (siehe Schritt (a)).
  • Als nächstes wird der amorphe Siliziumfilm 62 durch Photolithographie in amorphe Siliziumfilme 63 und 64 strukturiert. Danach wird durch Plasma-CVD ein gate-isolierender Film 65 aus einem Siliziumoxidfilm hergestellt, um die amorphen Siliziumfilme 63 und 64 zu bedecken (siehe Schritt (b)).
  • Dann wird das Sample auf einen XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 gesetzt, und eine Mehrzahl von Tröpfchen 14 wird auf den amorphen Siliziumfilm 63 ausgestoßen und eine weitere Mehrzahl von Tröpfchen 14 wird auf den amorphen Siliziumfilm 64 ausgestoßen. Als Ergebnis werden mehrere kristalline Siliziumbereiche 66 auf dem gate-isolierenden Film 65 gebildet, und kristallines Silizium 68 wird aus dem amorphen Siliziumfilm 63 unter den mehreren kristallinen Siliziumbereichen 66 hergestellt. Ferner werden mehrere kristalline Siliziumbereiche 67 auf dem gate-isolierenden Film 65 gebildet und kristallines Silizium 69 wird aus dem amorphen Siliziumfilm 64 unter den mehreren kristallinen Siliziumbereichen 67 hergestellt (siehe Schritt (c)).
  • Danach wird das kristalline Silizium 66 und 67 durch eine flüssige Mixtur von Flusssäure (Fluorwasserstoffsäure) und Salpetersäure entfernt und Al wird auf die gesamte Oberfläche des gate-isolierenden Films 65 durch Bedampfen aufgetragen. Das Al wird durch Photolithographie in die Gate-Elektroden 72 und 73 strukturiert. Danach wird die gesamte Oberfläche mit Photoresist beschichtet und das aufgetragene Photoresist strukturiert, so dass ein das kristalline Silizium 69 und die Gate-Elektrode 73 bedeckendes Photoresist 74 gebildet wird. Danach wird ein p-Dotierstoff durch Ionenimplantation implantiert. Auf diese Art und Weise wird aus dem kristallinen Silizium 68 ein kristallines Silizium 75 sowie kristallines p-Silizium 76 und 77 gebildet. Dabei wird das kristalline Silizium 75 unter der Gate-Elektrode 72 und das kristalline p-Silizium 76 und 77 auf beiden Seiten des kristallinen Siliziums 75 gebildet (siehe Schritt (d)).
  • Wie in 22 dargestellt ist, wird nach dem Schritt (d) das Photoresist 74 entfernt, und die gesamte Oberfläche des Samples wird erneut mit Photoresist beschichtet. Das aufgetragene Photoresist wird durch Photolithographie in ein Photoresist 78 strukturiert, welches die Gate-Elektrode 72, das kristalline Silizium 75 und das kristalline p-Silizium 76 und 77 bedeckt. Danach wird ein n-Dotierstoff durch Ionenimplantation implantiert, wobei das Photoresist 78 als Maske verwendet wird. Auf diese Weise werden kristallines Silizium 82 und kristallines n-Silizium 83 und 84 aus dem kristallinen Silizium 69 gebildet. Dabei wird das kristalline Silizium 82 unter der Gate-Elektrode 73 gebildet, und das kristalline n-Silizium 83 und 84 wird auf beiden Seiten des kristallinen Siliziums 82 gebildet (siehe Schritt (e)).
  • Nach Schritt (e) wird das Photoresist 78 entfernt, und ein Siliziumoxidfilm wird auf der gesamten Oberfläche des Samples produziert. Danach wird der Siliziumoxidfilm mit Photoresist beschichtet, das aufgetragene Photoresist wird durch Photolithographie strukturiert und der Siliziumoxidfilm und der gate-isolierende Film 65 werden durch Photolithographie strukturiert, und der Siliziumoxidfilm und der gate-isolierende Film 65 werden geätzt, um einen isolierenden Film 85 als Zwischenschicht zu bilden, wobei das strukturierte Photoresist als Maske verwendet wird. Eine Source-Elektrode 86 wird hergestellt und mit dem kristallinen p-Silizium 76 verbunden, eine Drain-Elektrode 87 wird hergestellt und mit dem kristallinen p-Silizium 77 und dem kristallinen n-Silizium 83 verbunden. Ferner wird eine Source-Elektrode 88 hergestellt und mit dem kristallinen n-Silizium 84 verbunden. Somit werden ein TFT des n-Typs und ein TFT des p-Typs fertig gestellt (siehe Schritt (f)).
  • Bei den TFTs, die gemäß den Schritten (a) bis (f) in den 21 und 22 hergestellt sind, dient das kristalline Silizium 75 und 82, das somit indirekt durch das Ausstoßen von Tröpfchen 14 gebildet ist, als Kanal-Schichten.
  • Wenn die TFTs gemäß der Schritte (a) bis (f) in den 21 und 22 hergestellt werden, dann ergeben sich verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichen Prozessen zur Herstellung von TFTs, ähnlich wie in dem Fall der Herstellung von TFTs gemäß der Schritte (a) bis (g), wie in den 19 und 20 dargestellt.
  • Die 23 und 24 sind erste und zweite Prozessdiagramme, die ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Wie in 23 dargestellt ist, wird eine Opferschicht 111 auf einem Substrate 11 gebildet, und das Substrat 11 mit der Opferschicht 111 darauf wird auf einem XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 platziert. Dabei ist die Opferschicht 111 aus einem Siliziumoxidfilm oder einer porösen Si-Schicht hergestellt, die einfach von dem Substrat 11 getrennt werden kann.
  • Unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 wird ein Tröpfchen 14 auf die Opferschicht 111 ausgestoßen, um kristallines Silizium 112 zu bilden. Danach wird ein Tröpfchen 14 auf eine Position neben dem kristallinen Silizium 112 ausgestoßen, so dass neues kristallines Silizium hergestellt wird, welches an dem kristallinen Silizium 112 anhaftet (siehe Schritt (a)).
  • Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, und eine Stromerzeugungsschicht 113 aus Polysilizium wird auf der gesamten Oberfläche der Opferschicht 111 gebildet (siehe Schritt (b)).
  • Danach wird auf der Oberseite 113A der Stromerzeugungsschicht 113P ionenimplantiert oder als Verunreinigung diffundiert, so dass eine n-Schicht 114 produziert wird. Danach wird ein transparenter leitender Film 115 aus ITO (Indium Tin Oxide) oder SnO2 über die gesamte Oberfläche der n-Schicht 114 gebildet. Die Oberfläche des transparenten leitenden Films 115 weist eine Strukturierung auf. Darauffolgend wird der transparente leitende Film 115 mit Photoresist beschichtet, das aufgetragene Photoresist wird durch Photolithographie strukturiert, der transparente leitende Film 115 und das aufgetragene Photoresist werden durch Photolithographie strukturiert, und der transparente leitende Film 115 wird unter Verwendung des strukturierten Photoresists als Maske geätzt. Dann wird Al auf der gesamten Oberfläche durch Bedampfen aufgetragen. Nach dem Entfernen des Photoresists wird eine n-seitige Elektrode 116, die mit der n-Schicht 114 verbunden ist, hergestellt (siehe Schritt (c)). Es sollte beachtet werden, dass in Schritt (c), auch durch Abscheiden der n-Schicht durch Plasma-CVD eine Verbindung hergestellt werden kann.
  • Wie in 24 dargestellt ist, wird die Opferschicht 111 (Siliziumoxidfilm) durch Flusssäure entfernt und die geschichtete Struktur mit der n-seitigen Elektrode 116, dem transparenten leitenden Film 115, der n-Schicht 114 und der stromerzeugenden Schicht 113 wird von dem Substrat 11 getrennt. Danach wird B als Verunreinigung auf einer Oberfläche gegenüber von der Seite der n-Schicht 114 der stromerzeugenden Schicht 113 ionenimplantiert oder diffundiert, um eine p-Schicht 117 zu bilden, und Al wird auf der p-Schicht 117 dampfabgeschieden, so dass eine p-seitige Elektrode 118 hergestellt wird (siehe Schritt (d)). Das Sample wird auf ein endgültiges Substrat 119 geklebt, und somit die Solarzelle fertig gestellt (siehe Schritt (e)).
  • Es sollte beachtet werden, dass in den 23 und 24, ein isolierender Film sowie Glas respektive als Opferschicht 111 und als Substrat 11 verwendet werden, aber es ist in dieser Ausführungsform der Erfindung auch möglich, poröses Si und einen Si-Wafer zu verwenden. In diesem Falle kann der Si-Wafer wiederverwendet werden, und wenn ein Tröpfchen 14 auf das poröse Si ausgestoßen wird, dann kann kristallines Silizium mit kontrollierter Orientierung aufgewachsen werden.
  • Wenn TFTs unter Verwendung der Schritte (a) bis (g) in den 19 und 20 hergestellt werden, dann stellen die Schritte (a) bis (e) einen ersten Schritt zur Herstellung einer Primerschicht mit einer Halbleiterschicht (n-Polysiliziumfilme 51 und 52 und p-Polysiliziumfilme 54 und 55) dar, die auf einem Hetero-Substrat 11 (Glas oder Plastiksubstrat) mit einem Material, das kein Halbleiter ist, gebildet wird.
  • Schritt (a) ist dabei ein erster Unterschritt zum Herstellen der Gate-Elektroden 42 und 43 auf dem Hetero-Substrat 11, Schritt (b) ist ein zweiter Unterschritt zum Herstellen einer isolierenden Schicht (gate-isolierender Film 44) auf den Gate-Elektroden 42 und 43, und die Schritte (c) bis (e) sind ein dritter Unterschritt zum Herstellen von ersten und zweiten Halbleiterregionen (die n-Polysiliziumfilme 51 und 52 und die p-Polysiliziumfilme 54 und 55) mit einem Dotierstoff auf einer isolierenden Schicht (gate-isolierender Film 44).
  • Schritt (f) ist ein zweiter Schritt zur Herstellung eines kristallinen Halbleiters durch Ausstoßen eines Tröpfchens aus einem Element eines Halbleiters an der gewünschten Stelle auf dem Hetero-Substrat 11 mit der gewünschten Anfangsgeschwindigkeit.
  • Schritt (g) ist ein dritter Schritt zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen (TFTs) unter Verwendung des gebildeten kristallinen Halbleiters und der Primerschicht (die n-Polysiliziumfilme 51 und 52 sowie die p-Polysiliziumfilme 54 und 55).
  • Wenn TFTs unter Verwendung der Schritte (a) bis (f) in den 21 und 22 hergestellt werden, dann sind die Schritte (a) und (b) ein erster Schritt zum Bilden einer Primerschicht aus einer Halbleiterschicht (die amorphen Siliziumfilme 63 und 64)/isolierende Schicht (gate-isolierender Film 65), gebildet auf dem Hetero-Substrat 11 (Glas oder Plastiksubstrat).
  • Schritt (a) ist ein erster Unterschritt zum Herstellen einer amorphen Schicht (amorphe Siliziumfilme 63 und 64) auf einem Hetero-Substrat, und Schritt (b) ist ein zweiter Unterschritt zum Herstellen einer isolierenden Schicht (gate-isolierender Film 65) auf der amorphen Schicht (amorphe Siliziumfilme 63 und 64).
  • Schritt (c) ist ein zweiter Schritt zum Herstellen einer kristallinen Halbleiterschicht (kristallines Silizium 68 und 69) durch Ausstoßen von Tröpfchen eines Elements des Halbleiters an der gewünschten Position auf dem Hetero-Substrat 11 mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit.
  • Ferner sind die Schritte (d) bis (f) ein dritter Schritt zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der hergestellten kristallinen Halbleiterschicht (kristallines Silizium 68 und 69).
  • Wenn eine Solarzelle unter Verwendung der Schritte (a) bis (e) in den 23 und 24 hergestellt wird, dann ist in Schritt (a) der Schritt zum Herstellen einer Opferschicht 111 auf dem Substrat 11 ein erster Schritt zum Herstellen einer Primerschicht mit einer Halbleiterschicht (Opferschicht 111), die auf einem Hetero-Substrat 11 (Glas- oder Plastiksubstrat) gebildet wird, wobei das Hetero-Substrat aus einem Material ist, das kein Halbleiter ist.
  • Die Schritte (a) und (b) sind ein zweiter Schritt zum Herstellen einer kristallinen Halbleichterschicht (stromerzeugenden Schicht 113) durch Ausstoßen von Tröpfchen aus einem Element eines Halbleiters auf eine gewünschte Position auf ein Hetero-Substrat 11 mit der gewünschten Anfangsgeschwindigkeit.
  • In Schritt (a) ist der Schritt zum Herstellen von kristallinem Silizium 112 durch Ausstoßen von Tröpfchen 14 auf die Operschicht 111 auf dem Substrat 11 ein erster Unterschritt zum Herstellen eines ersten kristallinen Korns durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf eine Primerschicht aus einem Haltesubstrat und einer ablösbaren Schicht, die auf dem Haltesubstrat gebildet ist; der Schritt zum Herstellen von kristallinem Silizium durch Ausstoßen eines Tröpfchens 14 in Kontakt mit dem kristallinen Silizium 112 ist ein zweiter Unterschritt zum Herstellen eines zweiten Kristallkorns durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Primerschicht in Kontakt mit dem Kristallkorn (kristallines Silizium 112), welches bereits in der Ebene des Haltesubstrats hergestellt ist; der Schritt zum Herstellen von kristallinem Silizium 112 durch wiederholtes Ausstoßen von Tröpfchen 14, bis das kristalline Silizium 112 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 11 hergestellt ist, ist ein dritter Unterschritt, in welchem der zweite Unterschritt wiederholt ausgeführt wird, bis eine kristalline Halbleiterschicht mit einer gewünschten Fläche auf einer Primerschicht produziert ist.
  • Ferner sind die Schritte (c) bis (e) ein dritter Schritt zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der hergestellten kristallinen Halbleiterschicht (stromerzeugende Schicht 113).
  • Die Substrate, die in dem Prozess zur Herstellung der TFTs in den 19 und 20, in dem Prozess zur Herstellung der TFTs in den 21 und 22 und in dem Prozess zur Herstellung einer Solarzelle in den 23 und 24 verwendet werden, können Halbleitersubstrate sein, und somit kann die oben beschriebene Primerschicht eine Halbleiterschicht, die auf einem Hetero-Substrat oder einem Halbleitersubstrat gebildet ist, oder eine Halbleiterschicht/isolierende Schicht aufweisen, die auf dem Substrat gebildet ist.
  • Wenn, in einem Prozess zum Herstellen eines nichtflüchtigen Speichers mit Source, Drain, Kanalschicht, Gate und Speicherschicht, die zwischen der Kanalschicht und dem Gate gebildet ist, die Speicherschicht unter Verwendung einer kristallinen Halbleiterschicht hergestellt wird, dann umfasst die Primerschicht einen isolierenden Film, der auf dem Substrat gebildet ist.
  • Daher umfasst die Primerschicht im Allgemeinen eine auf einem Substrat gebildete Halbleiterschicht, eine auf einem Substrat gebildete isolierende Schicht, oder eine auf einem Substrat gebildete Halbleiterschicht/isolierende Schicht.
  • Ein Beispiel für die Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats als Substrat 11 wird als nächstes erläutert. Wenn ein monokristallines Siliziumsubstrat als Substrat 11 verwendet wird, dann wird das monokristalline Siliziumsubstrat durch RCA gereinigt, dann in 0.1%-ig verdünnte Flusssäure getaucht und schließlich mit destilliertem Wasser für 10 Minuten gereinigt. Durch die Behandlung des monokristallinen Siliziumsubstrats mit verdünnter Flusssäure wird die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats mit Wasserstoff abgeschlossen bzw. terminiert.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats bei 1000°C oxidiert werden, die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats dann mit verdünnter Flusssäure geätzt werden, und dann mit destilliertem Wasser abgespült und so mit Wasserstoff abgeschlossen werden kann. Mit diesem Verfahren kann das monokristalline Siliziumsubstrat mit einer glatten Oberfläche versehen werden.
  • Die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats kann auch mit gepufferter Flusssäure (BHF) mit einem pH-Wert von 9 bis 10 geätzt werden, und das monokristalline Siliziumsubstrat kann mit kochendem destilliertem Wasser gereinigt und so seine Oberfläche mit Wasserstoff abgeschlossen werden. Wenn dieses Verfahren angewendet wird, dann kann der Bindungszustand (Monohydrid oder Dihydrid) an der Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats gesteuert bzw. eingestellt werden.
  • Nach der Reinigung wird das monokristalline Siliziumsubstrat auf dem XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 platziert.
  • Das monokristalline Siliziumsubstrat kann eine der folgenden Orientierungen haben: exakte (100) Ebene, exakte (110) Ebene, exakte (111) Ebene, 4 Grad zur (100) Ebene, 4 Grad zur (110) Ebene und 4 Grad zur (111) Ebene.
  • 25 zeigt ein Röntgenbeugungsspektrum. In 25 markiert die Abszisse den Beugungswinkel (28), und die Ordinate markiert die Beugungsintensität. 25 zeigt die Messergebnisse der Röntgenbeugung von kristallinem Silizium, das auf einem monokristallinem Siliziumsubstrat mit (100) Ebene gebildet ist, kristallinem Silizium, das auf einem monokristallinem Siliziumsubstrat mit (110) Ebene gebildet ist, kristallinem Silizium, das auf einem monokristallinem Siliziumsubstrat mit (111) Ebene gebildet ist, und kristallinem Silizium, das auf einem Quarzsubstrat gebildet ist. 25 zeigt zum Vergleich auch das Messergebnis einer Röntgenbeugung, eines zufällig orientierten Materials.
  • Wie aus 25 ersichtlich ist, wenn kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats mit einer (100) Ebene als Substrat 11 gebildet wird, dann hat das kristalline Silizium eine Orientierung von (400), was dieselbe Orientierung ist wie die Orientierung (100) des monokristallinen Siliziumsubstrats.
  • Wenn kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrat mit einer (110) Ebene als Substrat 11 gebildet wird, dann hat das kristalline Silizium eine Orientierung von (220), was dieselbe Orientierung ist wie die Orientierung (110) des monokristallinen Siliziumsubstrats.
  • Wenn ferner kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinem Siliziumsubstrats mit einer (111) Ebene als Substrat 11 gebildet wird, dann hat das kristalline Silizium eine (220) Orientierung und eine (111) Orientierung.
  • Wenn ferner kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines Quarzsubstrats als Substrat 11 gebildet wird, dann hat das kristalline Silizium eine (331) Orientierung, eine (311) Orientierung und eine (220) Orientierung, was einer zufälligen Orientierung nahe kommt.
  • Somit konnte gezeigt werden, dass wenn monokristallines Silizium mit einer (100) Orientierung oder einer (110) Orientierung als Substrat 11 verwendet wird, dann kann kristallines Silizium mit derselben Orientierung wie die des monokristallinen Substrats hergestellt werden.
  • 26 ist ein Graph, der ein anderes Röntgenbeugungsspektrum zeigt. Es sollte beachtet werden, dass 26 ein Röntgenbeugungsspektrum von kristallinem Silizium zeigt, welches mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 hergestellt wurde, ohne die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats mit Wasserstoff abzuschließen.
  • In 26 markiert die Abszisse den Beugungswinkel (28), und die Ordinate markiert die Beugungsintensität. 26 zeigt die Messergebnisse der Röntgenbeugung von kristallinem Silizium, das auf einem kristallinen Substrat mit (100) Ebene gebildet ist, kristallinem Silizium, das auf einem monokristallinem Siliziumsubstrat mit (110) Ebene gebildet ist, und kristallinem Silizium, das auf einem monokristallinem Siliziumsubstrat mit (111) Ebene gebildet ist. 26 zeigt zum Vergleich auch das Messergebnis einer Röntgenbeugung eines zufällig orientierten Materials.
  • Wie aus 26 ersichtlich ist, wenn kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrat mit einer (100) Ebene als Substrat 11 gebildet wird, dann hat das kristalline Silizium eine Orientierung von (220) und eine Orientierung von (442), welche sich von der Orientierung (100) des monokristallinen Siliziumsubstrats unterscheiden.
  • Wenn kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrat mit einer (110) Ebene als Substrat 11 hergestellt wird, dann hat das kristalline Silizium eine Orientierung von (220), allerdings ist die Beugungsdichte sehr gering.
  • Wenn ferner kristallines Silizium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinem Siliziumsubstrats mit einer (111) Ebene als Substrat 11 hergestellt wird, dann hat das kristalline Silizium eine (111) Orientierung, eine (220) Orientierung und eine (311) Orientierung.
  • Wenn also die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats nicht mit Wasserstoff abgeschlossen wird, dann ist es schwierig, kristallines Silizium herzustellen, welches die Orientierung des monokristallinen Siliziumsubstrats annimmt.
  • Als Ergebnis konnte somit gezeigt werden, dass bei Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats dessen Oberfläche mit Wasserstoff abgeschlossen ist, kristallines Silizium mit derselben Orientierung wie die eines monokristallinen Siliziumsubstrats hergestellt werden kann.
  • Das kristalline Silizium, welches unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats dessen Oberfläche mit Wasserstoff abgeschlossen ist hergestellt wurde, kann auf einfache Weise von dem monokristallinen Siliziumsubstrat abgelöst werden.
  • Andererseits ist kristallines Silizium, welches unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats hergestellt wurde, dessen Oberfläche nicht mit Wasserstoff abgeschlossen wurde, nur schwer von dem monokristallinen Siliziumsubstrat abzulösen. Ein Experiment, um herauszufinden, ob solches kristallines Silizium von einem monokristallinen Siliziumsubstrat abgelöst werden kann, dessen Oberfläche nicht mit Wasserstoff abgeschlossen ist, wurde zehn Mal durchgeführt, und das kristalline Silizium konnte in keinem der zehn Fälle vom monokristallinen Siliziumsubstrat abgelöst werden.
  • Es wurde somit gezeigt, dass das Abschließen der Oberfläche eines monokristallinen Siliziumsubstrats durch Wasserstoff zum Ablösen des kristallinen Siliziums vom monokristallinen Siliziumsubstrat beiträgt.
  • 27 ist eine Schnittansicht durch einen TFT gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 27 dargestellt ist, umfasst der TFT 200 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ein Hetero-Substrat 210, kristallines Silizium 220, einen Oxidfilm 230 und eine Gate-Elektrode 240.
  • Das Hetero-Substrat 210 ist im Allgemeinen aus einem Material, welches kein Halbleiter ist, z. B. ein thermoplastischer Kunststoff, wie Polykarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethersulfon (PES) and Cyclo-Olefin-Polymer (zum Beispiel APELTM, erhältlich von Mitsui Chemicals, Inc.).
  • Das kristalline Silizium 220 wird mit einer Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats, dessen Oberfläche mit Wasserstoff abgeschlossen ist, hergestellt. Das kristalline Silizium 220 hat dieselbe Orientierung wie die von dem monokristallinen Substrat und ist im Hetero-Substrat 210 eingebettet. In diesem Fall fällt die Oberfläche des kristallinen Siliziums 220 im Wesentlichen zusammen mit der Oberfläche des Hetero-Substrats 210.
  • Das kristalline Silizium 220 umfasst einen Source-Bereich 221, einen Drain-Bereich 222 und einen Kanal-Bereich 223. Der Source-Bereich 221 und der Drain-Bereich 222 sind jeweils aus monokristallinem n-Silizium oder aus monokristallinem p-Silizium. Die Bereiche des kristallinen Siliziums 220 außerhalb des Source-Bereichs 221 und des Drain-Bereichs 222 enthalten monokristallines Silizium des i-Typs.
  • Es sollte beachtet werden, dass wenn das monokristalline Silizium 220 groß genug ist, dann können auch mehrere TFTs auf einem Stück kristallinen Siliziums 220 gebildet werden.
  • Der Oxidfilm 230 ist aus SiO2 und ist auf und in Kontakt mit dem Kanal-Bereich 223 des kristallinen Siliziums 220 gebildet. Eine Gate-Elektrode 240 ist zum Beispiel aus Al und ist auf und in Kontakt mit dem Oxidfilm 230 gebildet.
  • Die 28 bis 30 sind erste bis dritte Prozessdiagramme zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen eines TFTs 200, wie er in 27 dargestellt ist.
  • Wie in 28 dargestellt ist, wird zu Beginn der Herstellung des TFT 200 ein monokristallines Siliziumsubstrat mit (100) Orientierung oder (110) Orientierung RCA-gereinigt, und dann in eine 0.1%-ig verdünnte Flusssäure getaucht, gefolgt von einer Reinigung für 10 Minuten mit destilliertem Wasser. Auf diese Weise wird ein monokristallines Siliziumsubstrat 300 erhalten, dessen Oberfläche mit Wasserstoff abgeschlossen ist (Schritt (a) in 28).
  • Das monokristalline Siliziumsubstrat 300 wird auf dem XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 platziert.
  • Danach wird mit dem oben beschriebenen Verfahren ein Tröpfchen 14 auf die gewünschte Position auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 ausgestoßen (siehe Schritt (b) in 28). Nachdem das Tröpfchen 14 auf dem monokristallinen Substrat 300 auftrifft, erstarrt es, wobei es die Orientierung des monokristallinen Siliziumsubstrats 30 annimmt.
  • Somit wird kristallines Silizium 220 mit derselben Orientierung wie das von monokristallinem Siliziumsubstrat 300 auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 gebildet (siehe Schritt (c) in 28).
  • Danach wird das kristalline Silizium 220 von dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 abgelöst und das abgelöste kristalline Silizium 220 wird auf einem Hetero-Substrat 210 platziert (siehe Schritt (d) in 28). Dabei wird das kristalline Silizium 220 derart auf dem Hetero-Substrat 210 platziert, dass nicht nur die Orientierung der Oberfläche sondern auch die Orientierung der Stromflussrichtung übereinstimmen. Zum Beispiel kann das kristalline Silizium 220 in der Richtung angeordnet werden, in welcher der Source-Bereich 221 und der Drain-Bereich 222 gebildet sind, so dass der Kanal-Bereich 223 entlang der <100> Richtung gebildet ist. Auf diese Weise kann kristallines Silizium dessen drei Raumrichtungen ausgerichtet sind auf dem Hetero-Substrat gebildet werden.
  • Danach wird das Hetero-Substrat 210 erhitzt. Dadurch wird das Hetero-Substrat 210, welches aus thermoplastischem Kunststoff besteht, erweicht, und das kristalline Silizium 220 wird graduell in das Hetero-Substrat 210 eingebettet. Wenn das kristalline Silizium 220 fast komplett im Hetero-Substrat 210 eingebettet ist, wird das Hetero-Substrat 210 abgekühlt. Auf diese Weise wird das Hetero-Substrat 210 gehärtet, während das kristalline Silizium 220 darin eingebettet ist (siehe Schritt (e) in 28).
  • Wie in 29 dargestellt ist, wird nach Schritt (e) die gesamte Oberfläche des Hetero-Substrats 210 mit dem darin eingebetteten kristallinen Silizium 220 mit Resist beschichtet, und das aufgetragene Resist wird durch Photolithographie in eine Resiststruktur 250 auf den Oberflächen des Hetero-Substrats 210 und des kristallinen Silizium 220 strukturiert.
  • Unter Verwendung der Resiststruktur 250 als Maske, wird ein p-Dotierstoff (zum Beispiel B) oder ein n-Dotierstoff (zum Beispiel P) durch Ionenimplantation in das kristalline Silizium 220 implantiert (siehe Schritt (f) in 29.
  • Danach wird die Resiststruktur 250 entfernt, und der Source-Bereich 221, der Drain-Bereich 222 und der Kanal-Bereich 223 werden in dem kristallinen Silizium 220 gebildet (siehe Schritt (g) in 29).
  • Danach wird ein Oxidfilm 260 aus SiO2 auf der gesamten Oberfläche des Samples durch Plasma-CVD unter Verwendung eines SiH4-Gases und eines N2O-Gases als Ausgangsgase gebildet (siehe Schritt (h) in 29).
  • Die gesamte Oberfläche des Oxidfilms 260 wird dann mit Resist beschichtet, und das aufgetragene Resist wird durch Photolithographie in eine Resiststruktur 270 auf der Oberfläche des Oxidfilms 260 strukturiert. Der Oxidfilm 260 wird unter Verwendung der Resiststruktur 270 als Maske geätzt, und dann wird die Resiststruktur 270 entfernt (siehe Schritt (i) in 29).
  • Als Ergebnis wird ein Oxidfilm 230 in Kontakt mit dem Kanal-Bereich 223 des kristallinen Siliziums 220 gebildet (siehe Schritt (j) in 30).
  • Eine Gate-Elektrode 240 wird auf dem Oxidfilm 230 gebildet. Auf diese Weise wird der TFT 200 fertig gestellt (siehe Schritt (k) in 30).
  • Es sollte beachtet werden, dass der Source-Bereich 221 und der Drain Bereich 222 auch selbstausrichtend gebildet werden können, nachdem die Gate-Elektrode 240 gebildet wurde.
  • Somit kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung kristallines Silizium 220 mit derselben Ausrichtung wie die des monokristallinen Siliziumsubstrats 300 produziert werden, während das produzierte kristalline Silizium 220 einfach von dem monokristallinen Substrat 300 abgelöst werden kann, und somit unter Verwendung des kristallinen Siliziums 220 ein TFT in einfacher Weise auf dem Hetero-Substrat 210 hergestellt werden kann.
  • Es sollte beachtet werden, dass in den oben beschriebenen Schritten (a) bis (k), nachdem das kristalline Silizium 220 in dem Hetero-Substrat 210 eingebettet wurde, der Source-Bereich 221, der Drain-Bereich 222 und der Kanal-Bereich 223 durch Ionen-Implantation in dem kristallinen Silizium 220 gebildet werden. Allerdings ist diese Ausführungsform der Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, und es ist auch möglich, dass der Source-Bereich 221, der Drain-Bereich 222 und der Kanal-Bereich 223 in dem kristallinen Silizium 220 gebildet werden, nachdem das kristalline Silizium 220 auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 gebildet wurde, und dann das kristalline Silizium 220 von dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 abzulösen und in das Hetero-Substrat 210 einzubetten.
  • 31 ist ein teilweises Prozessdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung von in einer Matrix angeordneten TFTs zeigt.
  • Wie in 31 dargestellt ist, wird bei der Herstellung von TFTs 200 in einer Matrix ein monokristallines Siliziumsubstrat 300, dessen Oberfläche mit Wasserstoff abgeschlossen ist, auf dem XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 platziert.
  • Dann werden Tröpfchen 14 mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 auf die gewünschte Position auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 ausgestoßen während der XY-Tisch 12 in die X- und die Y-Richtung bewegt wird, und kristalline Siliziumbereiche 220 werden in einer Matrix auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 gebildet (siehe Schritt (a) in 31).
  • Dann werden die in einer Matrix angeordneten kristallinen Siliziumbereiche 220 auf dem Hetero-Substrat 210 platziert, und das Hetero-Substrat 210 wird erhitzt, so dass die kristallinen Siliziumbereiche 220 in das Hetero-Substrat 210 eingebettet werden (siehe Schritt (b) in 31).
  • Die kristallinen Siliziumbereiche 220 durchlaufen die Schritte (f) bis (k) in den 29 und 30, wodurch in einer Matrix angeordnete TFTs auf dem Hetero-Substrat 210 hergestellt werden.
  • Auch in diesem Fall können die kristallinen Siliziumbereiche 220 in das Hetero-Substrat 210 eingebettet werden, nachdem der Source-Bereich 221, der Drain-Bereich 222 und der Kanal-Bereich 223 in jedem der kristallinen Siliziumbereiche 220 gebildet sind.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der obigen Beschreibung, Bereiche im kristallinen Silizium 220 außerhalb des Source-Bereichs 221 und des Drain-Bereichs 222 aus monokristallinem Silizium des i-Typs gemacht sind, aber diese Ausführungsform der Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt und Bereiche außerhalb des Source-Bereichs 221 und des Drain-Bereichs 222 im kristallinen Silizium 220 können auch aus monokristallinem n-Silizium oder monokristallinem p-Silizium sein.
  • Wenn die Bereiche außerhalb des Source-Bereichs 221 und des Drain-Bereichs 222 aus monokristallinem n-Silizium sind, dann sind die Source- und Drain-Bereiche 221 und 222 jeweils aus monokristallinem p-Silizium. Wenn die Bereiche außerhalb des Source-Bereichs 221 und des Drain-Bereichs 222 aus monokristallinem p-Silizium sind, dann sind die Source- und Drain-Bereiche 221 und 222 jeweils aus monokristallinem n-Silizium.
  • Um die in einer Matrix angeordneten TFTs herzustellen, wird vorzugsweise die Kristallherstellungsvorrichtung 10C verwendet. Somit können mehrere in einer Matrix angeordnete kristalline Siliziumbereiche 220 auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 300 angeordnet werden, indem das monokristalline Siliziumsubstrat 300 nur in X- oder in Y-Richtung bewegt wird.
  • 32 ist eine perspektivische Ansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 33 ist eine Schnittansicht der Solarzelle entlang der Schnittlinie XXXIII-XXXIII in 32.
  • Wie aus den 32 und 33 ersichtlich ist, weist die Solarzelle 400 ein Hetero-Substrat 410, eine rückseitige Elektrode 420, kristallines Silizium 430, einen Oxidfilm 440 und frontseitige Elektroden 450 auf.
  • Das Hetero-Substrat 410 ist im Allgemeinen aus einem Material gefertigt, welches kein Halbleiter ist, wie z. B. Glas oder ein flexibles Substrat (z. B. aus Kunststoff). Die rückseitige Elektrode 420 ist zum Beispiel aus Silber (Ag) und ist zwischen und in Kontakt mit dem Hetero-Substrat 410 und dem kristallinen Silizium 430 gebildet. Dabei ist die rückseitige Elektrode 420 in Kontakt mit der gesamten Oberfläche des kristallinen Siliziums 430.
  • Das kristalline Silizium 430 ist auf und in Kontakt mit der rückseitigen Elektrode 420 gebildet. Der Oxidfilm 440 ist aus SiO2 und ist auf und in Kontakt mit dem kristallinen Silizium 430 gebildet. Der Oxidfilm 440 ist etwa 0,2 μm dick.
  • Die Oberflächenelektrode 450 besteht zum Beispiel aus Al und ist in einem Bereich ohne den Oxidfilm 440 auf und in Kontakt mit dem kristallinen Silizium 430 gebildet. Die Oberflächenelektrode 450 umfasst mehrere gerade Metallstücke 451 und 452, die in einem bestimmten Abstand (z. B. mehrere Millimeter) in einer Richtung DR1 angeordnet sind, sowie ein lineares Metallstück 453, welches entlang der Richtung DR1 angeordnet ist.
  • Das gerade Metallstück 453 verbindet die geraden Metallstücke 451 und 452. Die geraden Metallstücke 451 und 452 haben jeweils eine Breite von mehreren Hundert μm und eine Dicke von etwa 1 mm, und das gerade Metallstück 453 hat eine Breite von etwa 2 mm und eine Dicke von mehreren Hundert μm.
  • Das kristalline Silizium 430 ist aus polykristallinem Silizium oder monokristallinem Silizium und weist Pyramidenstrukturen PYM an der Oberfläche auf der Seite gegenüber dem Hetero-Substrat 410 auf. Das kristalline Silizium 430 umfasst kristallines p-Silizium 431 sowie kristallines n+-Silizium 432.
  • Das kristalline p-Silizium 431 hat eine Dicke von 100 μm bis 200 μm. Die Trägerdichte des kristallinen p-Siliziums 431 ist von 1016 cm–3 bis 1017 cm–3.
  • Dann wird kristallines n+-Silizium auf der Seite der Pyramidenstrukturen PYM mit einer Dicke von 0,1 μm bis 0,2 μm gebildet. Die Trägerdichte des kristallinen n+-Siliziums 432 ist nicht weniger als 1019 cm–3.
  • Die Pyramidenstrukturen PYM sind etwa 1 μm groß und haben eine im Wesentlichen viereckige Pyramidenform.
  • Somit hat die Solarzelle 400 einen p-n-Übergang in einer Richtung senkrecht zum Hetero-Substrat 410, und weist Pyramidenstrukturen PYM an seiner Oberfläche auf.
  • Als Ergebnis kann die Solarzelle 400 Spiegelungen an der Oberfläche reduzieren und Licht ins Innere führen, wobei das eingeführte Licht im Inneren gehalten wird. Elektron-Loch-Paare, die in oder nahe dem p-n-Übergang erzeugt werden, werden in der Richtung der Dicke des kristallinen Siliziums 430 durch ein elektrisches Feld in einer Verarmungsschicht isoliert, und die Elektronen bewegen sich zum kristallinen n+-Silizium 432, wohingegen die Löcher sich zur rückseitigen Elektrode 420 hin bewegen.
  • Die Elektronen und Löcher, die im kristallinen p-Silizium 431 außerhalb des p-n-Übergangs erzeugt werden, bewegen sich mittels Diffusion zum kristallinen n+-Silizium 432 bzw. zur rückseitigen Elektrode 420.
  • Die Elektronen, die sich zur Seite des kristallinen n+-Siliziums 432 hin bewegen, können davon abgehalten werden, an der Grenzfläche vom n+-Silizium 432 und dem Oxidfilm 440 zu rekombinieren, bewegen sich zum n+-Silizium 432, und erreichen die Oberflächenelektrode 450. Die Löcher erreichen die rückseitige Elektrode 420. Auf diese Weise tragen sowohl Elektronen als auch Löcher zur Stromerzeugung bei.
  • Die 34 bis 37 sind erste bis vierte Prozessdiagramme, die ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle 400 in den 32 und 33 zeigen.
  • Wie in 34 dargestellt ist, wird zu Beginn der Herstellung der Solarzelle 400 ein monokristallines Siliziumsubstrat 500 mit einer (100) Orientierung oder einer (110) Orientierung RCA-gereinigt, dann wird die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats 500 anisotrop geätzt und mehrere in einer Matrix angeordnete Ausnehmungen 501 werden auf der Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats 500 gebildet. Dabei haben die mehreren Ausnehmungen 501 jeweils eine Pyramidenstruktur PYM, die in die Dickenrichtung des monokristallinen Siliziumsubstrats 500 ragt.
  • Danach wird das monokristalline Siliziumsubstrat 500 in eine 0,1%-ig verdünnte Flusssäure getaucht, und danach für 10 Minuten mit destilliertem Wasser gereinigt. Somit wird die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats 500 mit Wasserstoff abgeschlossen (siehe Schritt (a) in 34).
  • Danach wird das monokristalline Siliziumsubstrat 500 auf den XY-Tisch 12 der Kristallherstellungsvorrichtung 10 platziert, und Tröpfchen 14 werden mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 auf die gesamte Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrats 500 ausgestoßen, während der XY-Tisch 12 in die X- und die Y-Richtungen bewegt wird (siehe Schritt (b) in 34). Dabei bestehen die Tröpfchen 14 aus einer p-Siliziumschmelze.
  • Als Ergebnis wird kristallines p-Silizium 502 auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 500 gebildet (siehe Schritt (c) in 34).
  • Wie in 35 dargestellt ist, wird kristallines Silizium 502 mit einer Pyramidenstruktur PYM an der Oberfläche erhalten, wenn das kristalline Silizium 502 von dem monokristallinen Siliziumsubstrat 500 nach Schritt (c) abgelöst wird (siehe Schritt (d) in 35).
  • Danach werden P-Atome durch Ionenimplantation von der Seite der Oberfläche mit den Pyramidenstrukturen PYM im kristallinen Silizium 502 implantiert (siehe Schritt (e) in 35). Dadurch wird kristallines Silizium 430 aus kristallinem p-Silizium 431 und kristallinem n+-Silizium 432 gebildet (siehe Schritt (e) in 35).
  • Daraufhin wird die Oberfläche des kristallinen Siliziums 430 auf der Seite des kristallinen n+-Siliziums 432 komplett in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert, und ein Oxidfilm 503 wird gebildet (siehe Schritt (f) in 35).
  • Danach wird die gesamte Oberfläche des Samples mit einem Resist beschichtet, und das aufgetragene Resist wird durch Photolithographie in eine Resiststruktur 504 strukturiert (siehe Schritt (g) in 35).
  • Wie in 36 dargestellt ist, wird nach dem Schritt (g) der Oxidfilm 503 mit der Resiststruktur 504 als Maske geätzt. Auf diese Weise wird ein Oxidfilm 440 gebildet (siehe Schritt (h) in 36).
  • Danach wird, mit der Resiststruktur 504 als Maske, Al dampfabgeschieden (siehe Schritt (i) in 36), und die Resiststruktur 504 wird entfernt. Als Ergebnis werden die Oberflächenelektroden 450 gebildet (siehe Schritt (j) in 36).
  • Wie in 37 dargestellt ist, wird nach dem Schritt (j) Ag auf die Rückseite des kristallinen Siliziums 430 dampfabgeschieden, um eine rückseitige Elektrode 420 zu bilden (siehe Schritt (k) in 37).
  • Das Sample wird dann mit einem Klebstoff auf das Hetero-Substrat 410 geklebt. Auf diese Weise wird die Solarzelle 400 fertig gestellt (siehe Schritt (1) in 37. Dabei können ein thermohärtender Silikonklebstoff (erhältlich z. B. von Dow Corning Corporation) und eine leitende Paste (wie z. B. eine Silberpaste oder Kupferpaste) als Klebstoff verwendet werden.
  • Wenn ein Silikonklebstoff als Klebstoff verwendet wird, dann wird die gesamte Oberfläche des Hetero-Substrats 410 mit dem Silikonklebstoff beschichtet, und das Sample wird auf dem aufgetragenen Silikonklebstoff platziert und erhitzt. Auf diese Weise wird der Silikonklebstoff gehärtet und das Sample wird auf das Hetero-Substrat 410 geklebt.
  • Wenn eine leitende Paste als Klebstoff verwendet wird, dann wird die leitende Paste auf das Hetero-Substrat 410 gedruckt, das Sample wird auf die aufgetragene leitende Paste platziert und die leitende Paste wird getrocknet. Auf diese Weise wird das Sample auf das Hetero-Substrat 410 geklebt.
  • Das Sample kann auch mittels Transfer unter Verwendung eines Bondingfilms (wie z. B. HIATTACH, erhältlich von Hitachi Chemicals Co., Ltd.) oder durch Transfer auf ein flexibles Substrat durch Brennen bei etwa 150°C (beispielsweise unter Verwendung von REXALPHA, erhältlich von Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.) auf das Hetero-Substrat 410 geklebt werden.
  • Wie oben beschrieben, kann unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 kristallines Silizium 502 mit Pyramidenstrukturen PYM auf seiner Oberfläche in einfacher Weise hergestellt werden.
  • Wenn eine Solarzelle 400 gemäß den Schritten (a) bis (l) in den 34 bis 37 hergestellt wird, dann kann ein einmal hergestelltes kristallines Siliziumsubstrat 500 mehrere Male verwendet werden, um kristallines Silizium 502 herzustellen. Somit ist es nicht nötig, jedes Mal wenn eine Solarzelle 400 hergestellt wird, anisotropes Ätzen durchzuführen, um die Pyramidenstrukturen PYM herzustellen.
  • Ferner, wenn eine Solarzelle 400 gemäß den in den 34 bis 37 dargestellten Schritten (a) bis (l) hergestellt wird, dann müssen keine Siliziumblöcke geschnitten werde, so dass Material gespart werden kann. Dies kann auch die Kosten der Solarzellen verringern.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der obigen Beschreibung, die rückseitige Elektrode 420 gebildet wird, nachdem das kristalline Silizium 502 vom monokristallinen Siliziumsubstrat 500 abgelöst wurde. Allerdings sind die Ausführungsformen der Erfindung nicht hierauf beschränkt, und es ist auch möglich, die rückseitige Elektrode 420 nach dem Schritt (c) in 34 zu bilden, und dann das kristalline Silizium 502 vom monokristallinen Siliziumsubstrat 500 abzulösen. Mit anderen Worten, kann der Schritt (k) in 37 auch zwischen dem Schritt (c) in 34 und dem Schritt (d) in 35 eingefügt werden.
  • Gemäß den obigen Erläuterungen umfasst das kristalline Silizium 430 kristallines p-Silizium 431 und kristallines n+-Silizium 432, aber die Ausführungsformen sind nicht hierauf beschränkt, und das kristalline Silizium 430 kann auch kristallines n-Silizium mit einer Dicke von 100 μm bis 200 μm sowie kristallines p+-Silizium mit einer Dicke von 0,1 μm bis 0,2 μm aufweisen.
  • In diesem Falle werden im Schritt (b) in 34 Tröpfchen 14 aus n-Silizium mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 auf das monokristalline Siliziumsubstrat 500 ausgestoßen und B wird in Schritt (e) in 35 durch Ionenimplantation in das kristalline Silizium 430 implantiert.
  • 38 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 39 ist eine Schnittansicht der Solarzelle entlang der Linie XXXIX-XXXIX in 38.
  • Wie in den 38 und 39 dargestellt ist, weist die Solarzelle 400A kristallines Silizium 430A anstelle des kristallines Siliziums 430 der Solarzelle 40 in den 32 und 33 auf, wobei die übrige Anordnung dieselbe ist wie für die Solarzelle 400.
  • Das kristalline Silizium 430A wird durch Hinzufügen von kristallinem p+-Silizium zum kristallinen Silizium 430 in 33 erhalten, wobei andere Aspekte gleich denen wie beim kristallinen Silizium 430 sind.
  • Das kristalline p+-Silizium 430A besteht aus polykristallinem Silizium oder monokristallinem Silizium und ist in Kontakt mit und zwischen dem kristallinen p-Silizium 431 und der rückseitigen Elektrode 420 gebildet. Das kristalline p+-Silizium 433 hat eine Trägerdichte von mindestens 1019 cm–3 und eine Dicke von 0,1 μm bis 0,2 μm.
  • In der Solarzelle 400A hat das kristalline Silizium 430A das kristalline p+-Silizium 433 auf der Seite des rückseitigen Elektrode 420, und daher werden Elektronen, die zur Seite der rückseitigen Elektrode 420 hin diffundieren davon abgehalten an der rückseitigen Elektrode 420 zu rekombinieren. Da das kristalline Silizium 430 auf der Seite seiner Oberflächenelektrode 450 kristallines n+-Silizium 432 aufweist, kann verhindert werden, dass Löcher, die zur Oberflächenelektrode 450 diffundieren, an der Oberflächenelektrode 450 rekombinieren. Als Ergebnis kann die Anzahl von Elektronen und Löchern, die zur Stromerzeugung beitragen erhöht werden, so dass die Umwandlungseffizienz der Solarzelle 400A verbessert werden kann.
  • Die Solarzelle 400A wird hergestellt, indem ein Schritt des Implantierens von B durch Ionenimplantation in das kristalline Silizium 430 zwischen den Schritten (e) und (f) in den Schritten (a) bis (l) in den 34 bis 37 hinzugefügt wird.
  • Beim Herstellen der Solarzelle 400A kann nach dem Schritt (c) in 34 durch Ionenimplantation B in das kristalline Silizium 502 implantiert werden, und dann das kristalline Silizium 502 von dem monokristallinen Siliziumsubstrat 400 abgelöst werden.
  • 40 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 41 ist eine Schnittansicht durch die Solarzelle entlang der Linie XXXXI-XXXXI in 40.
  • Wie in den 40 und 41 dargestellt ist, weist die Solarzelle 400B kristallines Silizium 430B anstelle des kristallinen Siliziums 430 der Solarzelle 400 in den 32 und 33 auf, wobei die anderen Aspekte dieselben sind wie in der Solarzelle 400.
  • Das kristalline Silizium 430B besteht aus polykristallinem Silizium oder monokristallinem Silizium. Das kristalline Silizium 430B ist in Kontakt mit und zwischen der rückseitigen Elektrode 420 und dem Oxidfilm 440 sowie der Oberflächenelektrode 450 gebildet.
  • Das kristalline Silizium 430B enthält kristallines n-Silizium 434, kristallines p+-Silizium 435 und kristallines n+-Silizium 436.
  • Das kristalline n-Silizium 434 weist eine Dicke von 100 μm bis 200 μm auf und hat eine Trägerdichte von 1016 cm–3 bis 1017 cm–3.
  • Das kristalline p+-Silizium 435 hat eine Dicke von 0,1 μm bis 0,2 μm und hat eine Trägerdichte von mindestens 1019 cm–3.
  • Das kristalline n+-Silizium 436 hat eine Dicke von 0,1 μm bis 0,2 μm und hat eine Trägerdichte von mindestens 1019 cm–3.
  • Ähnlich der Solarzelle 400A, hält das kristalline p+-Silizium 435 in der Solarzelle 400B die Elektronen davon ab zu rekombinieren, und auch das kristalline n+-Silizium 436 hält die Elektronen davon ab zu rekombinieren.
  • Somit kann die Umwandlungseffizienz der Solarzelle 400B verbessert werden.
  • Die Solarzelle 400B wird mit demselben Verfahren hergestellt wie die Solarzelle 400A.
  • In der obigen Beschreibung weist der TFT 200 kristallines Silizium 220 aus monokristallinem Silizium auf, aber die Ausführungsform der Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt, und der TFT 200 kann auch kristallines Germanium aus monokristallinem Germanium oder kristallines Silizium-Germanium aus monokristallinem Silizium-Germanium aufweisen. In diesem Fall wird das kristalline Germanium mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Germaniumsubstrats mit einer bestimmten Orientierung als Substrat 11 hergestellt. Der Oxidfilm 230 besteht aus GeO2.
  • Die Solarzellen 400, 400A und 400B können kristallines Germanium oder kristallines Silizium-Germanium anstelle des kristallinen Siliziums 430, 430A und 430B enthalten. In diesem Falle besteht das kristalline Germanium aus polykristallinem Germanium oder monokristallinem Germanium. Das kristalline Germanium wird mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Germaniumsubstrats mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 501 (siehe 34) in seiner Oberfläche als Substrat 11 hergestellt. Der Oxidfilm 440 besteht aus GeO2. Das kristalline Siliziumgermanium besteht aus polykristallinem Silizium-Germanium oder monokristallinem Silizium-Germanium. Das kristalline Silizium-Germanium wird mit der Kristallherstellungsvorrichtung 10 unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats oder eines monokristallinen Germaniumsubstrats mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 501 (siehe 34) auf seiner Oberfläche als das Substrat 11 hergestellt. Der Oxidfilm 440 besteht aus SiO2 oder GeO2.
  • Ferner können gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung der TFT 200 und die Solarzellen 400, 400A und 400B unter Verwendung eines jeden der Kristallherstellungsvorrichtungen 10A, 10B und 10C hergestellt werden.
  • Beim Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 kann der Schritt der Herstellung einer Halbleiterschicht durch Strukturierung von Photoresist mittels Photolithographie wie oben beschrieben auch ersetzt werden durch die Herstellung einer Halbleiterschicht durch das Ausstoßen von Tröpfchen 14, und somit muss das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung lediglich den Schritt zur Herstellung einer durch Strukturierung herstellbaren Halbleiterschicht aufweisen, die mittels des Ausstoßen von Tröpfchen 14 auf das Substrat hergestellt werden kann.
  • Unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 können auch andere Halbleitervorrichtungen als die oben beschriebenen TFTs und Solarzellen auf einfache Weise hergestellt werden. Zum Beispiel können Speicher mit Quantenpunkten auf einfache Weise hergestellt werden. Auch eine dreidimensionale LSI-Schaltung (large scale integrated circuit) kann auf einfache Weise hergestellt werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der obigen Beschreibung, die TFTs und die Solarzellen unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtung 10 hergestellt wurden, aber die Ausführungsformen der Erfindung sind nicht hierauf beschränkt, und es ist auch möglich, Halbleitervorrichtung, wie z. B. TFTs oder Solarzellen, unter Verwendung der Kristallherstellungsvorrichtungen 10A, 10B oder 10C herzustellen.
  • Insbesondere kann die Kristallherstellungsvorrichtung 10C durch gleichzeitiges Ausstoßen mehrere Tröpfchen n kristalline, in einer Reihe angeordnete Halbleiterschichten herstellen, so dass in einer Matrix angeordnete TFTs auf einfache Weise hergestellt werden können, indem das Substrat 11 in einer Richtung bewegt wird, die senkrecht ist zu der Richtung in welcher die n kristallinen Halbleiterschichten angeordnet sind. Somit ist die Kristallherstellungsvorrichtung 10C für die Herstellung von in einer Matrix angeordneten TFTs geeignet.
  • Ferner kann die Siliziumschmelze 13 eine Siliziumschmelze mit einem n-Dotierstoff oder einem p-Dotierstoff sein. In diesem Falle können die n-Polysiliziumfilme 51 und 52 und die p-Polysiliziumfilme 54 und 55 durch das einmalige Ausstoßen von Tröpfchen 14 ohne Ionenimplantation hergestellt werden, und somit können TFTs mit einer Anzahl von Schritten hergestellt werden, die sogar noch geringer ist als die Anzahl von Schritten (a) bis (g) in den 19 und 20.
  • Ferner können die Zylinder 7 bzw. 70 auch eine Silizium-Germanium-Schmelze oder eine Germanium-Schmelze anstelle der Siliziumschmelze 13 beinhalten.
  • Ferner können in den Kristallherstellungsvorrichtungen 10, 10A, 10B und 10C Tröpfchen 14 (oder 141) mittels einer elastischen Welle oder einem elektrischen Feld anstelle des oben beschriebene auf elektromagnetischer Induktion beruhenden Verfahrens ausgestoßen werden. Bei einem Verfahren des Ausstoßens von Tröpfchens 14 (oder 141) mittels einer elastischen Welle, wird von einem Transducer bzw. Energieumwandler eine elastische Welle an die Siliziumschmelze 13 angelegt, und die angelegte elastische Welle lässt die Siliziumschmelze 13 vibrieren, so dass Tröpfchen 14 (oder 141) von den kleinen Löchern 71 (701 bis 70n) ausgestoßen werden. In diesem Verfahren unter Verwendung eines elektrischen Felds zum Ausstoßen von Tröpfchen 14 (oder 141), wird eine Spannung zwischen einer Elektrode und der Siliziumschmelze 13 angelegt, so dass Tröpfchen 14 (oder 141) durch elektrostatische Induktion ausgestoßen werden.
  • In den Ausführungsformen der Erfindung entsprechen die Zylinder 7 und 70 jeweils einer „Schmelzaufnahme”.
  • Die kleinen Löcher 71 (701 bis 70n) entsprechen jeweils einer „Ausstoßöffnung” und die kleinen Löcher 701 bis 70n entsprechen einer „Mehrzahl von Mikroporen”.
  • Ferner bilden die Feder 2, der magnetische Körper 3, die Spule 4, und die Stromversorgungsschaltung 5 eine „Ausstoßeinheit”.
  • Ferner entspricht der XY-Tisch 12 einer „Bewegungseinheit”.
  • Ferner entsprechen die n-Polysiliziumfilme 51 und 52 jeweils einem „ersten Halbleiterbereich” und einem „zweiten Halbleiterbereich”, und auch die p-Polysiliziumfilme 54 und 55 entsprechen jeweils einem „ersten Halbleiterbereich” und einem „zweiten Halbleiterbereich”.
  • Die kristallinen Siliziumbereiche 220, 430, 430A und 430B entsprechen jeweils einer „Halbleiterschicht” und die Gate-Elektrode entspricht einer „Elektrode”.
  • Der Source-Bereich 221 entspricht einem „ersten Bereich” und der Drain-Bereich entspricht einem „zweiten Bereich”.
  • Die rückseitige Elektrode 420 stellt eine „erste Elektrode” und die frontseitige Elektrode 450 stellt eine „zweite Elektrode” dar.
  • Es sollte beachtet werden, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen in allen Aspekten lediglich exemplarisch und nicht einschränkend sind. Der Umfang der Erfindung wird lediglich durch die folgenden Ansprüche begrenzt und nicht durch die obige Beschreibung der Ausführungsformen. Sämtliche Abwandlungen und Variationen, die unter den Schutzumfang der Ansprüche fallen, sollen von den Ansprüchen umfasst sein.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung kann auf eine Kristallherstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Kristalls unter Verwendung einer Schmelze, die ein Element eines Halbleiters aufweist, angewandt werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer solchen Kristallherstellungsvorrichtung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (20)

  1. Kristallherstellungsvorrichtung aufweisend: ein Substrat; eine Schmelzaufnahme mit einer Ausstoßöffnung, die dem Substrat gegenüberliegend angeordnet ist, zur Aufnahme einer Schmelze, die ein Element eines Halbleiters aufweist; eine Ausstoßeinheit zum Ausstoßen von Tröpfchen aus dem Element des Halbleiters mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit aus der Ausstoßöffnung der Schmelzaufnahme auf das Substrat.
  2. Kristallherstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Temperaturfühler, zur Erfassung einer Temperatur des Substrats beim Auftreffen der Tröpfchen auf dem Substrat; und einen Regler zum Regeln eines Volumens der Tröpfchen und/oder der Anfangsgeschwindigkeit, so dass die mit dem Temperaturfühler erfasste Temperatur niedriger ist als ein Schmelzpunkt des Substrats.
  3. Kristallherstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Temperaturfühler aufweist: eine Lichtintensitätsmesseinheit zum Bestrahlen des Substrats mit einem Laserstrahl und zum Messen einer ersten Lichtintensitätscharakteristik, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Lichtintensität von reflektiertem Licht, welches von einer Interferenz des Laserstrahls resultiert, darstellt; eine Berechnungseinheit zum Berechnen, mit Hilfe von von außen empfangenen Daten, einer zweiten Lichtintensitätscharakteristik, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Lichtintensität bei einem virtuellen Substrat darstellt, welches mit einer thermischen Last gleich der des Substrats beaufschlagt wird, wobei die zweite Lichtintensitätscharakteristik der ersten Lichtintensitätscharakteristik am nächsten kommt, und zur Ausgabe eines reproduzierten Substrats, in welchem eine zeitliche Änderung der Temperatur des virtuellen Substrats mit der berechneten zweiten Lichtintensitätscharakteristik intern reproduziert ist; und eine Temperaturausgabeeinheit zur Ausgabe, als Temperatur des Substrats, zu verschiedenen Zeitpunkten vorliegende Temperaturen des von der Berechnungseinheit ausgegeben reproduzierten Substrats.
  4. Kristallherstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ausstoßöffnung entlang einer beliebigen Seite des Substrats, welches viereckig ist, angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Mikroporen aufweist, um die Tröpfchen auszustossen.
  5. Kristallherstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend eine Bewegungseinheit zum Bewegen des Substrats in einer Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung ist, in welcher die Mehrzahl von Mikroporen angeordnet sind.
  6. Kristallherstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schmelze und die Tröpfchen jeweils aus einer Siliziumschmelze, einer Silizium-Germanium-Schmelze oder einer Germaniumschmelze bestehen.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen ersten Schritt, in welchem einer Primerschicht mit einer Halbleiterschicht, die auf einem Halbleitersubstrat oder einem Hetero-Substrat aus einem Material, das kein Halbleiter ist, mit einer auf einem Substrat gebildeten isolierenden Schicht, oder mit einer auf einem Substrat gebildeten Halbleiterschicht/isolierenden Schicht gebildet ist; einen zweiten Schritt, in welchem eine kristalline Halbleiterschicht durch Ausstoßen von Tröpfchen eines Elements eines Halbleiters mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit auf die gewünschte Position auf dem Substrat produziert wird; und einen dritten Schritt, in welchem die Halbleitervorrichtung unter Verwendung der produzierten kristallinen Halbleiterschicht und/oder Primerschicht hergestellt wird.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der erste Schritt aufweist: einen ersten Unterschritt, in welchem eine Gate-Elektrode auf dem Substrat produziert wird; einen zweiten Unterschritt, in welchem eine isolierende Schicht auf der Gate-Elektrode produziert wird; und einen dritten Unterschritt, in welchem erste und zweite Halbleiterbereiche, die einen Dotierstoff aufweisen, auf der isolierenden Schicht produziert werden; wobei in dem zweiten Schritt, die kristalline Halbleiterschicht hergestellt wird, indem die Tröpfchen derart ausgestoßen werden, dass sie den ersten und den zweiten Halbleiterbereich berühren, und über der Gate-Elektrode angeordnet sind.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der erste Schritt aufweist: einen ersten Unterschritt, in welchem eine amorphen Schicht auf dem Substrat produziert wird; und einen zweiten Unterschritt, in welchem eine isolierende Schicht auf der amorphen Schicht produziert wird; wobei in dem zweiten Schritt die kristalline Halbleiterschicht produziert wird durch Ausstoßen der Tröpfchen auf die isolierende Schicht, wodurch die amorphe Schicht kristallisiert wird.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der zweite Schritt aufweist: einen ersten Unterschritt, in welchem ein erstes Kristallkorns durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Primerschicht, die ein Haltesubstrat und eine auf dem Haltesubstrat gebildete Ablösschicht bzw. Primerschicht aufweist, produziert wird; einen zweiten Unterschritt, in welchem ein zweites Kristallkorns produziert wird durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Primerschicht, so dass das Tröpfchen in einer in der Ebene des Haltesubstrats liegenden Richtung in Kontakt kommt mit dem bereits produzierten Kristallkorn; und einen dritten Unterschritt, in welchem der zweite Unterschritt wiederholt durchgeführt wird, bis die kristalline Halbleiterschicht mit einer gewünschten Fläche auf der Primerschicht produziert ist.
  11. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Hetero-Substrat aus einem Material, welches kein Halbleiter ist; eine Halbleiterschicht, die in Kontakt mit dem Hetero-Substrat gebildet ist und eine Kristallphase aufweist; ein Oxidfilm, der in Kontakt mit und auf der Halbleiterschicht gebildet ist; eine Elektrode, die in Kontakt mit und auf dem Oxidfilm gebildet ist, wobei die Halbleiterschicht aufweist: einen ersten Bereich eines ersten Leitungstyps; einen zweiten Bereich eines ersten Leitungstyps, der in einer Position gebildet ist, die in einer in der Ebene des Hetero-Substrats liegenden Richtung von dem ersten Bereich beabstandet ist; und einen Kanalbereich, der zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich in einer in der Ebene des Hetero-Substrats liegenden Richtung und in Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Bereich sowie dem Oxidfilm gebildet ist.
  12. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Hetero-Substrat einen thermoplastischen Kunststoff aufweist; und die Halbleiterschicht in das Hetero-Substrat eingebettet ist.
  13. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Halbleiterschicht eine monokristallinen Phase aufweist, die in einer Richtung orientiert ist.
  14. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Hetero-Substrat aus einem Material, welches kein Halbleiter ist; eine Halbleiterschicht, die auf dem Hetero-Substrat gebildet ist und eine Kristallphase aufweist; eine erste Elektrode, die in Kontakt mit einer Oberfläche der Halbleiterschicht auf der Seite des Hetero-Substrats gebildet ist; und eine zweite Elektrode, die in Kontakt mit einer Oberfläche der Halbleiterschicht gegenüber der Oberfläche auf der Seite des Hetero-Substrats gebildet ist und mehrere gerade Metallstücke aufweist, die in bestimmten Abständen in einer Richtung in der Ebene des Hetero-Substrats angeordnet sind; wobei die Halbleiterschicht einen p-n-Übergang in einer Richtung senkrecht zum Hetero-Substrat aufweist, sowie auf der Oberfläche der gegenüberliegenden Seite Pyramidenstrukturen aufweist, die in der Richtung von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode hervorstehen.
  15. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Halbleiterschicht polykristallines Silizium, monokristallines Silizium, polykristallines Silizium-Germanium, monokristallines Silizium-Germanium, polykristallines Germanium oder monokristallines Germanium aufweist.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen ersten Schritt, in welchem eine Oberfläche eines monokristallinen Halbleitersubstrats mit Wasserstoff abgeschlossen wird; einen zweiten Schritt, in welchem eine kristalline Halbleiterschicht durch Ausstoßen von Tröpfchen eines Elements eines Halbleiters mit einer gewünschten Anfangsgeschwindigkeit an eine gewünschte Position auf der mit Wasserstoff abgeschlossenen Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat produziert wird; einen dritten Schritt, in welchem der kristallinen Halbleiterschicht von dem Halbleitersubstrat abgelöst wird; und einen vierten Schritt, in welchem eine Halbleitervorrichtung durch Fixieren der abgelösten kristallinen Halbleiterschicht auf einem Hetero-Substrat, welches kein Halbleiter ist, hergestellt wird.
  17. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei der vierte Schritt aufweist: einen ersten Unterschritt, in welchem die abgelöste kristalline Halbleiterschicht auf dem Hetero-Substrat fixiert wird; einen zweiten Unterschritt, in welchem erste und zweite Halbleiterbereiche mit einer Leitungsart, die sich von der der kristallinen Halbleiterschicht unterscheidet, in einem ersten Bereich auf einer Seite der kristallinen Halbleiterschicht sowie einem zweiten Bereich auf der anderen Seite der kristallinen Halbleiterschicht in einer Richtung, die in der Ebene des Hetero-Substrats liegt, gebildet werden; einen dritten Unterschritt, in welchem ein Oxidfilm in Kontakt mit einem Bereich der kristallinen Halbleiterschicht außerhalb der ersten und der zweiten Halbleiterbereiche gebildet wird; und einen vierten Unterschritt, in welchem eine Elektrode in Kontakt mit dem Oxidfilm gebildet wird.
  18. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei in dem ersten Unterschritt die kristalline Halbleiterschicht in dem Hetero-Substrat, welches einen thermoplastischen Kunststoff aufweist, eingebettet wird.
  19. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei der erste Schritt aufweist: einen ersten Unterschritt, in welchem eine Mehrzahl von Löchern mit einer im Wesentlichen pyramidalen Struktur, die an einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in Richtung der Dicke des Halbleitersubstrats hervorstehen, gebildet wird; und einen zweiten Unterschritt, in welchem die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in dem die Löcher gebildet sind mit Wasserstoff abgeschlossen wird; und der vierte Schritt aufweist: einen Unterschritt, in welchem ein p-n-Übergangs in einer Dickenrichtung der abgelösten kristallinen Halbleiterschicht gebildet wird; einen Unterschritt, in welchem eine erste Elektrode mit einer Mehrzahl von geraden Metallstücken, die in bestimmten Abständen in einer Richtung in der Ebene der kristallinen Halbleiterschicht angeordnet sind, auf der einen Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht mit den Pyramidenstrukturen gebildet wird; einen Unterschritt, in welchem eine zweite Elektrode auf der anderen Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht gegenüber der einen Oberfläche gebildet wird; und einen Unterschritt, in welchem die kristalline Halbleiterschicht auf dem Hetero-Substrat fixiert wird.
  20. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei in dem Schritt zum Fixieren die kristalline Halbleiterschicht auf das Hetero-Substrat geklebt wird.
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