制造單晶片制造技術

一種用于制造單晶片（11），特別地，硅片（11）的方法，包括：提供其間形成間隙（3）的至少兩個孔元件（1、2）；在所述至少兩個孔元件（1、2）之間的間隙（3）中提供包含硅的熔融合金（4）；在熔融合金（4）附近提供包含硅的氣態前體介質（5）；在熔融合金（4）附近提供硅成核晶體（6）；以及使硅成核晶體（6）與熔融合金（4）接觸。一種用于制造單晶片（11），特別地，硅片（11）的設備（10、20），包括：至少兩個孔元件（1、2），其彼此相距預定距離（D）而形成間隙（3），且適合于被加熱以通過表面張力使包含硅的熔融合金（4）保持在孔元件（1、2）之間的間隙（3）中；用于在熔融合金（4）附近供應包含硅的氣態前體介質（5）的裝置（15）；以及用于在熔融合金（2）附近保持和移動成核晶體（6）的定位裝置（16）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開涉及用于制造單晶片(mono-crystalline sheet)的方法和設備,具體而言涉及單晶硅片。 此外，提供用于制造太陽能電池和天陽能電池裝置的方法。
技術介紹
多數諸如集成電路或微芯片的半導體器件是基于硅的。此外，硅可以應用于光伏應用并形成所使用的大多數太陽能電池的基礎。為了用于太陽能電池應用，廣泛使用薄硅襯底。公知基于硅的太陽能電池的效率取決于用作襯底的硅的結晶性。例如，應用非晶形硅的太陽能電池呈現低于10%的效率。使用多晶硅的較高效太陽能電池可達到約15%的效率。通常根據每入射太陽能由太陽能電池產生的電力來測量太陽能電池的效率。可利用單晶硅襯底獲得太陽能電池的最高效率。在光伏應用中還使用其他半導體材料，所述半導體材料優選地采用其單晶形式。然而，在商業應用中，主要采用硅襯底。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面的實施例，提供一種用于制造半導體材料的單晶片的方法，所述方法包括以下步驟提供至少兩個孔元件(aperture element),在所述至少兩個孔元件之間形成間隙；在所述至少兩個孔元件之間的所述間隙中提供包含所述半導體材料的熔融合金;在所述熔融合金附近提供包含所述半導體材料的氣態前體(precursor)介質；在所述熔融合金附近提供所述半導體材料的成核晶體(nucleationcrystal);以及使所述成核晶體與所述熔融合金接觸。根據一個實施例，所述方法可以包括將所述半導體材料沉積在所述成核晶體上的步驟。 所述半導體材料可以由例如硅、鍺、砷化銦、磷化銦、砷化鎵、或磷化鎵制成。所述前體介質可以包括選自作為蒸氣施加的硅(Si)、鍺(Ge)、銦(In)、砷(As)、磷(P)或鎵(Ga)的氯化物、氫化物或金屬有機化合物。特別地，根據本專利技術的另一實施例，提供一種用于制造單晶硅片的方法，所述方法包括以下步驟提供至少兩個孔元件，在所述至少兩個孔元件之間形成間隙；在所述至少兩個孔元件之間的所述間隙中提供包含硅的熔融合金；在所述熔融合金附近提供包含硅的氣態前體介質；在所述熔融合金附近提供硅成核晶體；以及使所述硅成核晶體與所述熔融合金接觸。通過應用所提出的方法，可以獲得單晶半導體片而不需要將半導體材料的單晶塊切割為薄片。此外，由于單晶硅片沿著成核晶體生長，因此該片可以具有矩形的形狀。如果用作太陽能電池的襯底，這種幾何形狀會是特別合適的。在一個方法實施例中，包括將所述孔 元件和所述熔融合金定位為使得所述熔融合金通過表面張力而保持在所述孔元件之間的步驟。所述方法還可以包括加熱所述孔元件的步驟。在一個實施例中,執行從所述熔融合金逐漸收回(retract)所述成核晶體的步驟。例如，通過使用包含硅的氣態前體介質，該前體介質或前體氣體中的硅可以進入熔融合金，從而導致過飽和。然后，單晶硅可以在接觸熔融合金區域的成核晶體的邊緣上生長。因此，在特定方法實施例中，硅可以從包含硅的氣態前體介質釋放到熔融合金中，從而使得該熔融合金中的硅過飽和。硅在此可以代表前體介質中所包含的任何半導體材料或成核晶體以及要制造的單晶薄片的半導體材料。根據另一實施例，所述方法在可以包含惰性氣體的保護氣氛中執行。也可在處理期間使用真空室。根據本專利技術一個方面的實施例，提供一種用于制造單晶片的設備。所述設備可以包括至少兩個孔元件，所述至少兩個孔元件彼此相距預定距離，從而形成間隙，且所述兩個孔元件適合于被加熱，以通過表面張力使包含半導體材料的熔融合金保持在所述孔元件之間的所述間隙中。所述設備可以包括用于在所述熔融合金附近供應(deliver)或制造包含所述半導體材料的氣態前體介質的裝置，以及用于在所述熔融合金附近保持和移動成核晶體的定位裝置。所述半導體材料可以是例如硅、鍺、砷化銦或砷化鎵。所述前體介質可以包括作為氣相材料施加的選自硅、鍺、銦或鎵等的氯化物、氫化物或金屬有機化合物。特別地，根據本專利技術的一個實施例，提供一種用于制造單晶硅片的設備。所述設備包括至少兩個孔元件，所述至少兩個孔元件彼此相距預定距離，從而形成間隙，且所述兩個孔元件適合于被加熱，以通過表面張力使包含硅的熔融合金保持在所述孔元件之間的所述間隙中；用于在所述熔融合金附近供應或制造包含硅的氣態前體介質的裝置；以及用于在所述熔融合金附近保持和移動成核晶體的定位裝置。在本專利技術各方面的實施例中，所述熔融合金可以是低共熔材料(eutecticmaterial),例如,其包含諸如金或招的至少一種金屬和所述半導體材料。所述氣態前體介質可以包括至少選自硅、鍺、銦、砷、磷、氮或鎵的氯化物、氫化物或金屬有機化合物中的至少一者。對于硅，所述孔元件優選地被加熱到300°C至850°C之間的溫度。優選地，所述方法或處理步驟在350°C至500°C之間的溫度范圍內執行。在本專利技術各方面的實施例中，所述至少兩個孔元件之間的所述間隙可以是細長狹縫。所述兩個孔元件可以具有為V狀或槽狀的部分。于是，兩個相對排列的部分之間可以在其間產生間隙。所述孔元件可以還具有氧化硅(SiO2)涂層或碳涂層。所述涂層可以特別地為包含金屬氧化物的介電涂層。根據本專利技術的一個實施例，所述孔元件可以由硅形成。在一個實施例中，所述孔元件之間的所述預定距離優選地小于200 μ m。在所述方法的變體中，執行提供包含選自硅(Si)、磷(P)、硼(B)、硫(S)、砷(As)中的至少一者的摻雜氣體以及適合于本領域公知的祀向半導體(targeted semiconductor)的其他摻雜元素的步驟。在所述方法或設備的又一實施例中，執行提供蝕刻氣體作為用于所述孔元件的清潔劑的步驟，所述蝕刻氣體包括選自氯(Cl)、氟(F)、溴(Br )或包含氯(Cl)、氟(F )、溴(Br )的分子中的至少一者。此外，所述提供蝕刻氣體的步驟可用于平滑化或鈍化所產生的半導體的表面。從幾何上看，所述包含硅的氣態前體介質可以被提供在所述孔元件的相對于所述·熔融合金的第一側上，所述硅成核晶體可以被提供在所述孔元件的相對于所述熔融合金的第二側上。例如，所述前體氣體或氣態前體介質可以被設置在水平排列的孔元件的上方，所述成核晶體可以被設置在所述孔元件的下方。根據另一實施例，在使硅成核晶體與所述熔融合金接觸之前，執行沿〈111〉生長方向切割所述硅成核晶體的步驟。這樣可以便于精確的生長而在單晶硅片中沒有任何缺陷。生長出的例如具有矩形形狀的單晶硅片可以纏繞在卷上以進行進一步處理。例如，可以通過掩蔽、摻雜或金屬化步驟、表面結構化，或者被設置在透明支撐層上和被設置有電接觸而對所述硅片進行進一步處理。根據本專利技術另一方面的實施例，提供一種太陽能電池裝置，所述太陽能電池裝置包括通過所公開的用于制造單晶片的方法制造的單晶片，所述單晶片被摻雜而具有p-n結特征。所述太陽能電池裝置可以基于通過上述方式制造的薄的單晶硅片或其他半導體材料。所述硅片可以在沒有襯底或不從襯底去除或切削硅層的情況下生長或制造。相反地，所述片或箔可以直接生長和制造，而沒有中間層或襯底。根據另一方面的一個實施例，提出一種顯示器，所述顯示器包括通過所公開的用于制造單晶片的方法制造的單晶片，所述單晶片被摻雜而具有P-η結特征。特別地，晶體硅片可用于顯示器，特別地用于由晶體硅晶體管驅動的大型顯示器。特別地，可以使用性能較低的非晶Si晶體管，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·T·比約克，H·E·里埃爾，H·施米特，
申請(專利權)人：國際商業機器公司，
類型：
國別省市：