DE2935397A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitermaterial - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitermaterial

Info

Publication number
DE2935397A1
DE2935397A1 DE19792935397 DE2935397A DE2935397A1 DE 2935397 A1 DE2935397 A1 DE 2935397A1 DE 19792935397 DE19792935397 DE 19792935397 DE 2935397 A DE2935397 A DE 2935397A DE 2935397 A1 DE2935397 A1 DE 2935397A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor material
amorphous
substrate
amorphous semiconductor
selective heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19792935397
Other languages
English (en)
Inventor
Henley Frank Sterling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche ITT Industries GmbH filed Critical Deutsche ITT Industries GmbH
Publication of DE2935397A1 publication Critical patent/DE2935397A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/02—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing
    • C30B1/023—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing from solids with amorphous structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/02—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing
    • C30B1/06—Recrystallisation under a temperature gradient
    • C30B1/08—Zone recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/08—Germanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03921—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/915—Separating from substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/907—Continuous processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

H.F.Sterling-77 Fl 1013
Dr.Rl/bk 01. August 1979
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halb
leitermaterial
Die Priorität der Anmeldung Nr. 35942/78 vom 07. September 1978 in Großbritannien wird beansprucht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitermaterial, und zwar insbesondere zur Herstellung von kristallinem Halbleitermaterial in Form von Streifen oder Platten.
Eines der Hauptprobleme bei der Herstellung von Balbleiterbauelementen besteht darin, daß man das kristalline Grundmaterial über in Chargen ablaufende Verfahren erhält, wobei die einzelnen Kristallstäbe vor der weiteren Verarbeitung in Scheiben geschnitten werden. Die gegenwärtig angewendete Technik zum Kristallziehen und-schneiden ist verhältnismäßig zeitaufwendig. Deshalb sind Bauelemente mit einem verhältnismäßig großen Anteil an Halbleitermaterial so verhältnismäßig teuer. Darüberhinaus ermöglicht die gegenwärtige Technik lediglich die Herstellung von Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von ca. 10 cm, somit ist die Größe und/oder Anzahl von Bauelementen eingeschränkt, die in dem einzelnen Prozeß hergestellt werden kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und billiges Verfahren zur Herstellung von Halbleitermaterial anzugeben. Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Zweckmäßige Aasgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ö30012/0768
H.F.Sterling-77 Fl 1013
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitermaterial in Streifenform oder Platten, wobei das Halbleitermaterial in amorpher Form auf einen Streifen oder einer Platte aus dünnen flexiblem Material abgeschieden wird, dann von dem flexiblen Träger getrennt und auf seine Kristallisationstemperatur erhitzt wird, so daß das amorphe Halbleitermaterial in einkristallines Material mit bestimmter Orientierung umgewandelt wird. Die Abscheidung des Halbleitermaterials kann auch auf einer flüssigen oder festen Substratoberfläche erfolgen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren enthält unter anderem ein bewegliches, endloses Band aus innertem flexiblem Material, auf dem das Halbleiter·- material in amorpher Form abgeschieden und dann wie oben erwähnt weiterverarbeitet wird.
Der Ausdruck "amorphes Halbleitermaterial" bezieht sich auf ein Material, wie man es durch Verdampfung im Vakuum oder gewöhnlich durch Zersetzung von einer flüchtigen Verbindung des Halbleiters, üblicher Weise einem Hydrid,durch kaltes RF-Plasma erhält. Als Beispiel sei die hinlänglich bekannte Plasmaabescheidung von amorphem Silicium und Germanium aus Silan bzw. Germaniumwasserstoff genannt. Das abgeschiedene Material ist nicht kristallin und enthält Reste von Wasserstoff. Von der physikalischen Erscheinung her ist das Material ähnlich dem entsprechenden kristallinen Halbleiter-.-
Für die Herstellung von Halbleiterbauelementen bietet ein kontinuierliches Verfahren der in der Anmeldung beschriebenen Art und die Verwendung eines kontinuierlich in dünnen Platten hergestellten kristallinen Halbleitermaterials hoher Qualität merkliche Vorteile. Sämtliche Verfahrensschritte der einkristallinen Produktion wie Epitaxie, Maskierung, Diffusion, Metallaufbringung und Passivierung können hintereinander in einem kontinuierlichen eher als in einem Chargenverfahren hergestellt werden»
030012/0708
H.F.Sterling-77 Fl 1013
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert, die ein schematisches Diagramm der Vorrichtung zur Durchführung des kontinuierlichen Verfahrens darstellt. 5
Halbleitermaterial wird auf einem endlosen Band 11, bestehend aus einem flexiblen Material wie Polyäthylenterephtalat oder Polytetrafluoräthylen abgelagert, wobei das Band mit geregelter Geschwindigkeit von einer Vorratsrolle 12 abrollt. Das flexible Band wird von den Walzen 13 getragen und durch eine Kammer gezogen, worin die RF-Entladung in einer Atmosphäre von flüchtigen Halbleiterbestandteilen erfolgt, so daß sich die Schicht 15 aus amorphem Material auf dem Band 11 abscheidet. Die Frequenz der Entladung reicht von RF-Frequenzen unter 10 kHz bis Microwellenfrequenzen von 5000 MHz, der Druck
liegt-dabei im Bereich von 1, 333 Pa bis zu 1,013 · 105 Pa.
Das Halbleitermaterial ist für gewöhnlich Silicium, das nach herkömmlicher Weise aus Silan (SiH ) bei einer Temperatur
von -500C bis +3000C , einenDruck von 13,33 Pa bis 3
6,665 «10 Pa und einer Frequenz von 0,5 bis 10 MHz abgeschieden wird. Anderes Halbleitermaterial kann in amorpher Form nach ähnlicher Technik abgeschieden werden. Amorphes Germanium scheidet man aus Germaniumwasserstoff (GeH.) ab. Abgesehen von der aus der angelegten elektromagnetischen Energie stammenden Wärme ist zur Abscheidung des amorphen Halbleitermaterials in einer Glimm - oder Plasmaentladung keine weitere Wärme erforderlich.
Das abgeschiedene amorphe Halbleitermaterial ist hinreichend dick, so daß es selbsttragend ist und von dem flexiblen Band nach Verlassen der Abscheidungskammer 14 abgehoben werden kann. Das amorphe Band oder die Platte passiert anschließend die Aufheizvorrichtung 16, die eine Laseranordnung, eine Reihe von Infrarotheizkörpern oder vorteilhafter Weise ein Elektronenstrahlhexzgerät enthält. Die Aufheizvorrichtung
030012/0788
H.F.Sterling-77 Fl 1013
dient zur Erhöhung der Temperatur des amorphen Halbleitermaterials auf ein Niveau, bei dem Kristallisation desselben eintritt. Bei Verwendung eines Blektronenstrahlgerätes kann man den Strahl über das Halbleitermaterial vor-und zurückwandern lassen und somit einen begrenzten Streifen aufheizen. Durch sorgfältige Steuerung des Aufheizprozesses wirkt die heiße Kristallisationszone als Keimzelle bei der kontinuierlichen Herstellung des einkristallinen Materials Das Band aus kristallinem Halbleitermaterial kann um eine nichtgezeigte-Vorratsrolle gewunden werden.
Es ist jedoch vorzuziehen, die v/eitere Verarbeitung des kristallinen Materials zusammen mit der Abscheidung und dem Kristallisationsprozeß durchzuführen. Zu diesem Zweck wird der Halbleiterstreifen 17 direkt in die Verarbeitungsvor-χ-ichtung 18 eingespeist, die Mittel zur Durchführung der bekannten Verfahrensschritte wie Diffusion, Epitaxie, Maskierung, Photolithographie, Metallisierung uswi enthält, so daß Bauelemente oder integrierte Schaltungen kontinuierlich unmittelbar auf dem Streifen hergestellt werden.
Während der Abscheidung des amorphen Halbleiterraaterials kann eine Dotierung desselben durchgeführt werden, in dem man z.B. definierte Mengen von einem gasförmigen Hydrid oder mehreren gasförmigen Hydride der Elemente der Gruppen III oder V des Periodensystems zufügt. So kann man Diboran oder
dem
Phosphin Disilan oder dem Germaniumwasserstoff in geringen Mengen zusetzen, um lets£Lich die gewünschte spezifische Leitfähigkeit in dem e'inkristallinen Material von entweder p-oder n--Leitungstyp zu erzeugen . Darüberhinaus kann während des Fortschreitens des Wachstums des amorphen Materials und anschließend des einkristallinen Materials die Leitfähigkeit kontinuierlich bestimmt werden. Bei dieser Messung wird eine Rückkopplungsschleife verwendet und das Niveau der dotierenden Verunreinigung kann auf den gewünschten Wert eingestellt werden.
Ö30012/07SS
H.F.Sterling-77 Fl 1013
Aus früheren Erfahrungen rait der Handhabung von heißen oder geschmolzenem Silicium von Halbleitereinheit ι ist bekannt, daß dünne Abschnitte von wassergekühltem Silber verwendet werden können, siehe hierzu die Anmeldungen Nr..827 676 und Nr. 871 157 in England. Diese Technik dient dazu, einen Bereich von amorphem und kristallinem Material zu unterstützen. Im Falle von Germanium genügt es.einen Graphitträger in der Übergangszone zu verwenden.
Bei einem typischen Verfahren zur Herstellung eines SiIiciumstreifens wird amorphes Silicium zunächst auf einem Plastikstreifen aus Polyalkylenterephthalat abgeschieden. Der Abscheidungsprozeß wird in einer Vakuumkammer aus Borsilicatglas vorgenommen, in die Silan mit einem Druck von 2 Torr eingegeben wird. Die Kammer ist mit plattenförmigen Elektroden versehen, die an einen RF-Generator angeschlossen sind,der bei 5 MHzeine Leistung von 10 KW bringt.
Ein 10 cm breites und 15 μπι starkes Polyäthylenterephthalat-Band läßt man die elektrische Entladung in der Abscheidungszone passieren. Durch Einstellung der an den Elektroden angelegten Leistung, der Bewegungsgeschwxndxgkeit des Films und der Gasdruck/Strömungsparameter wird amorphes Silicium auf dem Band abgeschieden.
25
Das beschichtete Band wird dann in eine zweite Kammer eingeführt, wo die RF-Entladung in einer Sauerstoffatmosphäre bei einem Druck von 1,333 · 102 Pa stattfindet. Das Polyesterband wird oxidiert und abgebrannt, so daß der amorphe Siliciumstreifen zurückbleibt. Die Reaktion findet bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen unterhalb von 2000C statt, die chemische Aktivierung wird durch das kalte FR-Plasma erzielt.
030012/0768
—■ fir _
H.F.Sterling -77 Fl 1013
Der selbsttragende Streifen aus amorphem Silicium wird über entsprechende Vakuumdichtungen in eine Kristallisationskammer übergeführt, die mit trockenem Argon bei leitendem Atmosphärendruck gefüllt ist. Eine wassergekühlte, Leit-Platte aus z.B. Silber mit Längsschlitzen von 3 mm Breite ist in der Kristallisationskammer untergebracht. Passiert der amorphe Halbleiterstreifen langsam die Plattform und die Schlitze, wird das Silicium mit einem fokussierten Infrarotstrahl von 2 mm Brennpunktgröße bestrahlt, der vorwärts und rückwärts das amorphe Silicium abtastet.
Sobald das Silicium eine Temperatur von 1420 0C erreicht hat.ist die Umwandlung in einen Einkristall bewerkstelligt. Ein Temperaturregler mit einer photovol tenne tr ischen zelle mißt die Temperatur des Kristallisationsbereiches und gibt die Information an die Infrarotquelle zurück, so daß deren Ausgang gesteuert wird.
Nach dem Abkühlen des kristallinen Siliciumstreifens werden die herkömmlichen Verfahrensschritte wie die Maskierung, Diffusion, Epitaxie und Metallisierung zur Herstellung von Baueilementen auf dem Streifen vorgenommen. Zum Schluß werden die einzelnen Bauelemente auf dem Streifen getrennt, mit Anschlüssen versehen und verkapselt.
Das amorphe Halbleitermaterial kann auch auf der Oberfläche einer innerten Lösung von niedriger Flüchtigkeit aufgebracht werden. Das selbsttragende amorphe Material wird dann von der Lösungsoberfläche entfernt, zur Kristallisation gebracht und weiterverarbeitet. Bei einer anderen Anwendungsform wird das amorphe Halbleitermaterial auf einen Plstikstreifen abgeschieden , der dann mechanisch, durch ein Lösungsmittel oder durch thermische Behandlung entfernt wird.
H.F.Sterling-77 · Fl 1013
Wird ein Laserstrahl zum Aufheizen des amorphen Halbleitermaterials auf seine Kristallisationstemperatur verwendet, so sollte dieser natürlich ein kontinuierlicher Strahl sein. Damit eine optimale Kopplung zwischen dem Laser und dem Halbleitermaterial bewirkt wird, ist ein Laserstrahl zu wählen, der eine Ausgangsfrequenz oder Frequenzen aufweist, die einer Absorptionsbande oder mehreren Absorptionsbanden des Halbleitermaterials entsprechen.
Bei marchem Halbleitermaterial läßt sich die Kristallisation zur Erreichung einer bestimmten Orientierung ohne weitere Umstände durchführen, in anderen Fällen jedoch ist es erforderlich, den Kristallkeim zur Initiierung des Prozesses und zur Sicherstellung einer genauen Orientierung des Materials zu verwenden.
030012/0783

Claims (21)

H.F.Stc-rling-77 -..·-" Fl 1013 Dr.Rl/bk 01. August 1979 Patentansprüche
1. Verfahren aur Herstellung von Halbleitermaterial in Form von Streifen oder Platten, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in .amorpher Form auf de,r Oberfläche eines Trägers abgeschieden wird, von diesem getrennt wird und bis zu seiner Kristallisationstemperatur erwärmt und dabei in ein einkristallines Material bestimmter Orientierung umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein flexibles Band aus einem Kunststoff wie Polyäthylenterephthalat ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat aus einer Flüssigkeit niedriger Flüchtigkeit besteht.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Silicium ist.
5. Verfahren nach den Ansprüchen■1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Germanium ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus einem gasförmigem Nitrid durch Anwendung einer elektrischen Entladung erzeugt wird.
7« Verfahren nach Anspruch G, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ladung eine RF-Entladrjng ist.
Ö3.0012/07i
II.F.Sterling-77 Fl 1013
8. Verfahim nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung eine Frequenz von 0,5 bis 10 MHz aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrische Entladung eine Mxcrowellenentladung ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Aufheizen des amorphen Halblextermaterials durch Fokussierung eines Infrarotstrahles bewirkt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Aufheizen des amorphen Halblextermaterials durch einen Dauerstrich-Laser 5 bewiirkt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Aufheizen des amorphen Halblextermaterials durch Elektronenstrahlbombardement desselben bewirkt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat von dem amorphen Halbleitermaterial durch .plasmainduzierte Gasphasenreaktion getrennt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat von dem amorphen Halbleitermaterial durch Auflösen in einem Lösungsmittel getrennt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 2, deidurch gekennzeichnet, daß das Substrat thermisch von dem amorphen Halbleitermaterial genannt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mechanisch von dem amorphen Halbleitermaterial getrennt wird.
Ο30012/Ο7ββ
" - «Τ- 2335397 . 3 ' - -
H.F.Sterling-77 Fl 1013
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dotiermaterial oder mehrere Dotiermaterialien zusammen mit dem amorphen Halbleitermatearial abgeschieden werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffkonzentration über eine Rückkopplungsschleife aus der Leitfähigkeit des kristallinen Halbleiters bestimmt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffe ein oder mehrere Elemente der Gruppen III oder IV des periodischen Systems darstellen.
20. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des kristallinen Materials durch Einbringen eines Keimkristalls gesteuert wird.
21. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der selektiven Aufheizung die Temperatur bis 14200C gesteigert wird.
22, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Abscheidung von amorphem Halbleitermaterial auf einem Substrat, eine Vorrichtung zur Trennung des amorphen Halbleitermaterials vom Substrat, eine Vorrichtung zum selektiven Aufheizen des Halbleitermateiials auf die Kristallisationstemperatur.
030012/0768
DE19792935397 1978-09-07 1979-09-01 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitermaterial Withdrawn DE2935397A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7835942A GB2033355B (en) 1978-09-07 1978-09-07 Semiconductor processing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2935397A1 true DE2935397A1 (de) 1980-03-20

Family

ID=10499510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792935397 Withdrawn DE2935397A1 (de) 1978-09-07 1979-09-01 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitermaterial

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4341588A (de)
JP (1) JPS5538095A (de)
DE (1) DE2935397A1 (de)
ES (1) ES483941A1 (de)
FR (1) FR2435515A1 (de)
GB (1) GB2033355B (de)
IT (1) IT1123554B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0049507A1 (de) * 1980-10-06 1982-04-14 Olin Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Rekristallisieren von Material in der Form dünner Platten, insbesondere Halbleitermaterial
US4356861A (en) * 1980-10-06 1982-11-02 Olin Corporation Process for recrystallization of thin strip material
DE3128979A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von fuer solarzellen verwendbarem silizium
US4934446A (en) * 1980-10-06 1990-06-19 Olin Corporation Apparatus for recrystallization of thin strip material
EP3181721A1 (de) * 2015-12-16 2017-06-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum herstellen eines schichtverbundes bestehend aus einer kunststofffolie und einer darauf abgeschiedenen schicht

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6029295B2 (ja) * 1979-08-16 1985-07-10 舜平 山崎 非単結晶被膜形成法
US4519339A (en) * 1981-03-16 1985-05-28 Sovonics Solar Systems Continuous amorphous solar cell production system
US4542711A (en) * 1981-03-16 1985-09-24 Sovonics Solar Systems Continuous system for depositing amorphous semiconductor material
US4379181A (en) * 1981-03-16 1983-04-05 Energy Conversion Devices, Inc. Method for plasma deposition of amorphous materials
EP0087479A4 (de) * 1981-09-11 1985-04-24 Konishiroku Photo Ind Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer amorphon silikonsonnenbatterie.
US4615905A (en) * 1982-09-24 1986-10-07 Sovonics Solar Systems, Inc. Method of depositing semiconductor films by free radical generation
US4504518A (en) * 1982-09-24 1985-03-12 Energy Conversion Devices, Inc. Method of making amorphous semiconductor alloys and devices using microwave energy
US4745000A (en) * 1982-09-24 1988-05-17 Energy Conversion Devices, Inc. Method of fabricating electrostatic drums using microwave energy
US4517223A (en) * 1982-09-24 1985-05-14 Sovonics Solar Systems Method of making amorphous semiconductor alloys and devices using microwave energy
US4664937A (en) * 1982-09-24 1987-05-12 Energy Conversion Devices, Inc. Method of depositing semiconductor films by free radical generation
US4701343A (en) * 1982-09-24 1987-10-20 Energy Conversion Devices, Inc. Method of depositing thin films using microwave energy
AU560521B2 (en) * 1982-10-18 1987-04-09 Energy Conversion Devices Inc. Layered amorphous semiconductor alloys
US4521447A (en) * 1982-10-18 1985-06-04 Sovonics Solar Systems Method and apparatus for making layered amorphous semiconductor alloys using microwave energy
US4515107A (en) * 1982-11-12 1985-05-07 Sovonics Solar Systems Apparatus for the manufacture of photovoltaic devices
US5032461A (en) * 1983-12-19 1991-07-16 Spectrum Control, Inc. Method of making a multi-layered article
EP0151754B1 (de) * 1984-02-14 1991-12-18 Energy Conversion Devices, Inc. Verfahren zur Herstellung eines fotoleitfähigen Elementes
EP0154160B2 (de) * 1984-02-14 1992-10-21 Energy Conversion Devices, Inc. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung elektrophotographischer Geräte
US4624862A (en) * 1984-11-05 1986-11-25 Energy Conversion Devices, Inc. Boron doped semiconductor materials and method for producing same
JPS61136220A (ja) * 1984-12-07 1986-06-24 Fuji Electric Co Ltd 微結晶シリコン膜の形成方法
US4705659A (en) * 1985-04-01 1987-11-10 Motorola, Inc. Carbon film oxidation for free-standing film formation
US4663828A (en) * 1985-10-11 1987-05-12 Energy Conversion Devices, Inc. Process and apparatus for continuous production of lightweight arrays of photovoltaic cells
US4663829A (en) * 1985-10-11 1987-05-12 Energy Conversion Devices, Inc. Process and apparatus for continuous production of lightweight arrays of photovoltaic cells
US4952446A (en) * 1986-02-10 1990-08-28 Cornell Research Foundation, Inc. Ultra-thin semiconductor membranes
US4946735A (en) * 1986-02-10 1990-08-07 Cornell Research Foundation, Inc. Ultra-thin semiconductor membranes
US4816324A (en) * 1986-05-14 1989-03-28 Atlantic Richfield Company Flexible photovoltaic device
US5268062A (en) * 1990-03-05 1993-12-07 Northrop Corporation Method and apparatus for carbon coating and boron-doped carbon coating a porous refractory substrate
US5141595A (en) * 1990-03-05 1992-08-25 Northrop Corporation Method and apparatus for carbon coating and boron-doped carbon coating
US5556791A (en) * 1995-01-03 1996-09-17 Texas Instruments Incorporated Method of making optically fused semiconductor powder for solar cells
US6136141A (en) * 1998-06-10 2000-10-24 Sky Solar L.L.C. Method and apparatus for the fabrication of lightweight semiconductor devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2654063A1 (de) * 1975-12-19 1977-07-07 Motorola Inc Verfahren zum herstellen eines bandes aus polykristallinem halbleitermaterial
DE2638270A1 (de) * 1976-08-25 1978-03-02 Wacker Chemitronic Verfahren zur herstellung grossflaechiger, freitragender platten aus silicium

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1476976A (fr) * 1965-04-20 1967-04-14 Noranda Mines Ltd Procédé de fabrication de couches de monocristaux de sélénium orientés avec précision
US3770565A (en) * 1972-01-05 1973-11-06 Us Navy Plastic mounting of epitaxially grown iv-vi compound semiconducting films
US3914856A (en) * 1972-06-05 1975-10-28 Fang Pao Hsien Economical solar cell for producing electricity
US3993533A (en) * 1975-04-09 1976-11-23 Carnegie-Mellon University Method for making semiconductors for solar cells
DE2631881C2 (de) * 1975-07-18 1982-11-25 Futaba Denshi Kogyo K.K., Mobara, Chiba Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes
DE2645374A1 (de) * 1976-10-07 1978-04-13 Siemens Ag Verfahren zum herstellen von fuer halbleiterbauelemente verwendbarem polykristallinem silicium
EP0002109B1 (de) * 1977-11-15 1981-12-02 Imperial Chemical Industries Plc Verfahren zum Herstellen dünner photoleitender Schichten und von Solarzellen unter Verwendung dieser dünnen photoleitenden Schichten

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2654063A1 (de) * 1975-12-19 1977-07-07 Motorola Inc Verfahren zum herstellen eines bandes aus polykristallinem halbleitermaterial
DE2638270A1 (de) * 1976-08-25 1978-03-02 Wacker Chemitronic Verfahren zur herstellung grossflaechiger, freitragender platten aus silicium

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0049507A1 (de) * 1980-10-06 1982-04-14 Olin Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Rekristallisieren von Material in der Form dünner Platten, insbesondere Halbleitermaterial
US4356861A (en) * 1980-10-06 1982-11-02 Olin Corporation Process for recrystallization of thin strip material
US4934446A (en) * 1980-10-06 1990-06-19 Olin Corporation Apparatus for recrystallization of thin strip material
DE3128979A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von fuer solarzellen verwendbarem silizium
EP3181721A1 (de) * 2015-12-16 2017-06-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum herstellen eines schichtverbundes bestehend aus einer kunststofffolie und einer darauf abgeschiedenen schicht
DE102015122024A1 (de) * 2015-12-16 2017-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes bestehend aus einer Kunststofffolie und einer darauf abgeschiedenen Schicht

Also Published As

Publication number Publication date
ES483941A1 (es) 1980-09-01
IT7925514A0 (it) 1979-09-06
GB2033355B (en) 1982-05-06
JPS5538095A (en) 1980-03-17
GB2033355A (en) 1980-05-21
US4341588A (en) 1982-07-27
IT1123554B (it) 1986-04-30
FR2435515A1 (fr) 1980-04-04
FR2435515B1 (de) 1984-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2935397A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitermaterial
DE1933690C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines mindestens bereichsweise einkristallinen Films auf einem Substrat
DE2940994C2 (de)
DE3153270C2 (de) Verfahren zum Herstellen von dotiertem Halbleitermaterial durch Glimmentladung
DE4132882C2 (de) Verfahren zur Herstellung von pn CdTe/CdS-Dünnschichtsolarzellen
DE69727655T2 (de) Verfahren zur herstellung einer cdte-schicht
DE3644652C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung mit einer vielschichtigen Struktur
DE2638270C2 (de) Verfahren zur Herstellung großflächiger, freitragender Platten aus Silicium
DE3411702C2 (de)
DE3135393A1 (de) Verfahren zum herstellen einer lichtempfindlichen amorphen legierung und diese enthaltendes bauelement
DE3644655C2 (de)
DE2904171C2 (de)
DE3938830A1 (de) Geraet zur chemischen mikrowellenplasma-bedampfung
DE3112604C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines amorphen Siliciumfilmes
DE1048638B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinkristallen, insbesondere von Silizium durch thermische Zersetzung oder Reduktion
DE3322685A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bandes aus polykristallinem silizium
DE3644654C2 (de)
EP1133593B1 (de) Verfahren zum aufwachsen einer kristallinen struktur
DE2536174A1 (de) Verfahren zum herstellen von siliciumkoerpern fuer halbleiteranordnungen
EP1177584A2 (de) Solarzelle sowie verfahren zur herstellung einer solarzelle
DE2613004B2 (de) Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Einkristallschichten auf Substraten aus einer Schmelzlösung
DE2837750A1 (de) Verfahhren zum herstellen von halbleiterbauelementen
DE60125649T2 (de) Verfahren zur Bildung dünner Schichten
DE3124456A1 (de) Halbleiterbauelement sowie verfahren zu dessen herstellung
EP0334110A2 (de) Verfahren zum Herstellen von polykristallinen Schichten mit grobkristallinem Aufbau für Dünnschichthalbleiterbauelemente wie Solarzellen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8130 Withdrawal