[發明專利]晶體制造裝置、使用該晶體制造裝置制造的半導體設備以及使用該晶體制造裝置制造半導體設備的方法

無效

• 申請號: 200980134165.5
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN102137959A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 東清一郎;木庭直浩
• 申請（專利權）人: 國立大學法人廣島大學
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C01B33/02;C30B28/06;H01L21/208;H01L21/336;H01L29/786;H01L31/04
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;陰亮

技術領域

本發明涉及晶體制造裝置、使用該晶體制造裝置制造的半導體設備和使用該晶體制造裝置制造半導體設備的方法。更具體地，本發明涉及使用半導體構成元素的熔化物制造結晶半導體的晶體制造裝置、使用該晶體制造裝置制造的半導體設備和使用該晶體制造裝置制造半導體設備的方法。

背景技術

制造晶體材料的已知方法為通過使部分包含金屬的材料的熔化物自由下落(其是指從初始速度為零下落)通過在容器底部提供的小孔，并使液滴撞擊在冷卻構件上，由此將所述晶體材料凝固(專利文獻1)。

在這種情況下，包含金屬的材料的實例包括諸如鈦和鐵的金屬，諸如鈦-鎳、銅-鋁和銅-銦的合金，諸如鍺、硅、銦-銻、鐵-硅和銅-銦-硒的半導體和諸如鋁-石榴石復合材料的陶瓷。

冷卻材料的實例包括諸如銅和鐵的金屬和諸如玻璃和氮化鋁的陶瓷。

液滴的直徑為0.1mm至50mm，優選為2mm至10mm。

將自由下落的距離設置為一定距離以使液滴直到其撞擊在冷卻構件上才凝固，并該距離在垂直方向上是液滴長度(直徑)的約1至50000倍。

在制造晶體材料的常規方法中，將石英玻璃板垂直放置在小孔下面6.5m的位置用于使液滴自由下落并使液滴自由下落通過小孔，目的是在石英玻璃板上制造晶體。

專利文獻1：日本國專利申請“特開JP?2001-89292?A號公報”

非專利文獻：T.Okada，S.Higashi.H.Kaku，H.Murakami和S.Miyazaki的“Analysis?of?Transient?temperature?Profile?During?Thermal?Plasma?Jet?Annealing?of?Si?Films?on?Quartz?Substrate(在石英基板上Si膜的熱等離子流退火過程中的瞬時溫度曲線分析)”，Jpn.J.Appl.Phys.45(2006)第4355-4357頁。

發明內容

然而，在制造晶體材料的常規方法中，將液滴從初始速度為零自由下落，這很難在基板上的期望位置制造晶體。

在制造晶體材料的常規方法中，由于不考慮當液滴撞擊在冷卻構件上時液滴的量和冷卻構件的溫度之間的關系，因此根據自由下落液滴的量，所述冷卻構件可能被熔化。

因此，本發明涉及上述問題的解決，并且本發明的目的為提供能夠在基板上的期望位置制造晶體的晶體制造裝置。

本發明的另一目的為提供用于在基板上制造晶體的晶體制造裝置同時防止基板熔化。

本發明的另一目的為提供通過在期望位置上制造晶體的制造半導體設備的方法，所述方法具有減少的步驟數。

本發明的另一目的為提供由晶體制造裝置制造的半導體設備，所述晶體制造裝置在基板上制造晶體同時防止基板熔化。

根據本發明，晶體制造裝置包含基板、熔化物保持器和排出單元。所述熔化物保持器具有面對基板提供的排出口并保持包含半導體構成元素的熔化物。排出單元布置為以期望的初始速度從熔化物保持器的排出口向基板排出包含半導體構成元素的液滴。

優選地，所述晶體制造裝置還包含溫度檢測器和控制器。當液滴到達基板時，溫度檢測器檢測基板的溫度?？刂破骺刂埔旱蔚牧亢?或初始速度從而使由溫度檢測器檢測的溫度低于基板的熔點。

優選地，溫度檢測器包含光強度檢測單元、操作單元和溫度輸出單元。光強度檢測單元用激光束照射基板并檢測第一光強度特性，所述第一光強度特性表示由激光束干涉引起的反射光光強度和時間之間的關系。運算單元基于外部輸入數據計算第二光強度特性，所述第二光強度特性表示當在虛擬基板上施加與施加于基板的熱負荷相等的熱負荷時，在虛擬基板上的光強度和時間之間的關系，其與第一光強度特性最接近，并且輸出再現基板，其中在具有計算的第二光強度特性的虛擬基板中將溫度隨時間的變化再現。溫度輸出單元輸出每次從運算單元中輸出的再現基板的溫度作為基板的溫度。

優選地，排出口以正方形狀沿著基板的任意側布置并且包含用于排出所述液滴的多個微孔。

優選地，晶體制造裝置還包含移動單元。所述移動單元在與其中布置多個微孔方向的接近垂直方向上移動基板。

熔化物和液滴各自由硅熔體、硅鍺熔體和鍺熔體中的一種制成。