DE2837750A1 - Verfahhren zum herstellen von halbleiterbauelementen - Google Patents

Verfahhren zum herstellen von halbleiterbauelementen

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Description

  • Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einer poly- oder monokristallinen Halbleitermaterialschicht auf einem Substrat.
  • Bisher war eine Voraussetzung der Halbleitertechnologie, daß die aktive Halbleiterschicht auf ein hochtemperaturbeständiges Substrat aufgebracht ist, da, zumindest be einer monokristallinen Halbleiterschicht, diese Schicht bei hohen Temperaturen auf das Substrat aufgebracht wird und da bei den weiteren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen erforderlichen Temperaturbehandlungen soffishl das Substrat, als auch die aktive Halbleiterschicht in einem Ofen auf eine hohe Temperatur erhitzt werden.
  • Dies erforderte bisher als Substrate hochtemperaturbeständige Materialien, wie das Halbleitermaterial selbst oder z.B. Saphir zu verwenden. Dies sind jedoch verhältnismäßig teure Materialien.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, daß auf die Verwendung hochtemperaturfester Substrate verzichtet werden kann, d.h. diese durch kostengünstigere Materialien ersetzt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen IYTerkmale gelöst.
  • Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird erreicht, daß Substrate verwendet werden können, die gegenüber Temperaturen, die normalerweise zum Aufbringen von insbesondere monokristal2inen Halbleitermaterialschichten erforderlich sind, nicht beständig sind.
  • Das Verfahren nach der Erfindung gestattet es aber auch, auf ein Substrat nebeneinander mehrere, unterschiedlich dotierte und/oder aus verschiedenem Halbleitermaterial bestehende Schichten aufzubringen, in denen dann Halb-Ieiterschaltungselemente unterschiedlicher Eigenschaften erzeugt werden können. Dabei kann als Substrat auch ein Halbleitermaterial verwendet werden.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1+2 Schnitte durch einen Halbleiterkörper mit zwei nebeneinander liegenden, voneinander isolierten monokristallinen Bereichen auf einem Substrat während aufeinanderfolgender Stufen seiner Herstellung und Fig. 3-5 Schnitte durch eine Sonnenzelle mit einer aktiven, polykristallnen Schicht auf einem nichtkristallinen Substrat während aufeinanderfolgender Stufen ihrer Herstellung.
  • Fig. 1 zeigt ein Substrat 1 aus mit etwa 1 ,0 Silicium dotierten Aluminium, auf das eine etwa 2/um starke amorphe Siliciumschicht 2 aufgesputtert ist.
  • Die Schicht 2 kann aber auch bei niedrigen Temperaturen aus der Gasphase auf dem Substrat 1 niedergeschlage werden.
  • Die amorphe Siliciumschicht 2 wird dann durch eine nit dem Pfeil 3 angedeutete Ionenimplantation mit Arsen N-dotiert.
  • Wie in Fig. 2 durch die Pfeile 4 angedeutet,wird dann auf die Schicht 2 eine intensive optische Strahlung gerichtet, die dank einer Maske 5 auf die beiden Bereiche 21 begrenzt bleibt, in denen dann durch die optische Strahlung das amorphe Silicium lokal soweit erhitzt wird, daß es rekristallisiert. Wie durch die waagerechten Pfeile angedeutet,wird dann die Strahlung 4 so über die Oberfläche der Bereiche 21 der amorphen Siliciumschicht 2 bewegt, daß sich z.B. streifenförmige, weitgehend monokristalline Bereiche bilden.
  • In diesen monokristallinen Siliciumbereichen mit einer Dicke von 2/um auf einem aus Aluminium bestehenden Substrat 1 können dann durch weitere Verfahrensschritte Halbleiterschaltungselemente erzeugt werden. Zur Erzeugung dieser Halbleiterschaltungselemente dürfen dann allerdings nur thermische Behandlungen durchgeführt werden, die die Bereiche nur örtlich erhitzen, da sonst die Gefahr besteht, daß die amorph und damit isolierend gebliebenen Teile der Schicht 2 sich ebenfalls in poly- oder ms kristallines und damit leitendes Material umwandeln.
  • Es ist auch möglich, das amorphe Halbleitermaterial in Öffnungen einer auf das Substrat aufgebrachten Isolzerschicht niederzuschlagen und dann in weitgehend monokristallines Material umzuwandeln. Dabei, oder bei dem oben anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Verfahren können selbstverständlich auch mehrere Schichten aus amorphem, ggf. verschiedenartigen, Halbleitermaterial nacheinander aufgebracht und in bestimmten Bereichen in polykristallines oder weitgehend monokristallines Material umgewandelt werden.
  • Anhand der Fig. 3 bis 5 wird jetzt die Herstellung einer Sonnenzelle beschrieben, Auch hier wird von einem Substrat 1 aus aluminium mit etwa 1 °6 Silicium ausgegangen, auf das etwa 2/um starke Schicht 2 aus schwach mit Bor dotiertem, also P-leitendem amorphem Silicium niedergeschlagen wird. In diese Schicht 2 wird dann,wie durch den Pfeil 3 angedeutet, durch Ionenimplantation Arsen eingebracht, so daß (siehe Fig, 4) an der Oberfläche dieser Schicht eine N+-leitende Zone 22 entsteht.
  • Anschließend wird durch eine, durch den Pfeil 4 angedeutete intensive optische Bestrahlung die monokristalline Schicht 2 in eine polykristalline Siliciumschicht umgewandelt. In den einzelnen, in der Fig. 4 übertrieben groß angedeuteten Kristallen dieser polykristallinen Schicht bildet dann die Zone 22 mit dem Rest der Schicht 2 jeweils einen PN-Übergang und alle PN-Übergänge zusammen die Sonnenzelle.
  • Dazu ist dann, wie in Fig. 5 dargestellt, auf die Oberfläche der Schicht 2, d.h. auf die Zone 22, noch eine dünne, strahlungsdurchlässige Metallschicht 6 zur Kontaktierung aufgedampft. Das leitende Substrat 1 und die Metallschicht 6 werden dann noch mit Anschlußleitern 7 versehen.
  • Als Quelle der intensiven optischen Strahlung 3 in den hier beechri ebenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise ein gepulst oder kontinuierlich betriebener Lasenverwendet werden.
  • Mit Hilfe eines Lasers kann auch eine örtlich begrenzte thermische Behandlung durchgeführt werden, wenn in den monolçristallinen Bereichen (21, Fig. 2) des ersten Ausführungsbeispiels Halbleiterschaltungselemente erzeugt werden sollen, deren Herstellung eine thermische Behandlung erfordert.
  • Für das Substrat 1 sollte stets ein Material verwendet werden, das bei der Umwandlungstemperatur des amorphen Halbleitermaterials in ein poly- oder monokristallines Halbleitermaterial mit diesem noch keine Legierung bildet.
  • Leerseite

Claims (12)

  1. Patentanstruche: 1.Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einer poly- oder monokristallinen Halbleitermaterialschicht auf einem Substrat, dadurch gekennzeichne-t, daß das Halbleitermaterial in amorpher Form auf das Substrat aufgebracht und durch eine thermische Behandlung mit Hilfe einer auf das Material gerichteten intensiven aptischen Strahlung in poly- oder monokristallines Material umgewandelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial auf das Substrat aufgesputtert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat aus einem halbleitenden Material verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dal auf das Substrat nebeneinander mehrere, unterschiedlich dotierte und/oder aus verschiedenem Halbleitermaterial bestehende Schichten aufgebracht werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder rc, dadurch gekennzeiclinet, daß das EIalbleiterma-terial in Öffnungen eiper auf das Substrat aufgebrachten Isolierschicht niedergeschlagen wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden LUnspruche, dadurch ~#ekennzeichnet, daß mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat aus einem Material verwendet wird, das bei der Umwandlungstemperatur mit dem Halbleitermaterial noch keine Legierung bildet.
  8. 8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 7 zur Herstellung einer Sonnenzelle.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als intensive optische Strahlung die Strahlung eines Lasers verwendet wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Erzeugen einer weitgehend monokristallinen Halbleiterschicht auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch die optische Strahlung das amorphe Halbleitermaterial lokal soweit erhitzt wird, daß es rekristallisiert und dann die Strahlung so über die Oberfläche des Halbleitermaterial bewegt wird, daß sich z.B. streifenförmige, weitgehend monokristalline Bereiche bilden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Bereichen Halbleiterschaltungselemente erzeugt werden.
  12. 12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Silicium verwendet wird.
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