[发明专利]用于以半导体材料薄层覆盖的碳带以及淀积这样的薄层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于以半导体材料薄层覆盖的碳带，并涉及一种在碳带构成的基底上淀积这样的层的方法。

背景技术

光伏电池包括半导体材料薄板，目前最广泛使用的材料是多晶硅。更具体而言，本发明适用于拉拔在制备光伏电池时所使用的硅带，因此，下面的说明涉及硅，应该理解本发明同样适用于其他半导体材料例如锗和具有同成分或准同成分熔化(congruent or quasi-congruent melting)的GaAs族的III-V类型半导体化合物。优选通过拉拔基底通过熔化的硅的熔体(bath)，由这样的硅层来获得硅板，所述硅层形成了在碳基底上淀积的膜。基底具有带的形式。

图1是总体图，示出了称为在临时基底上的带(RTS)方法的现有技术方法。具有加热器装置(未示出)的坩埚10包含液体形式的熔化的硅的熔体12。坩埚的底部有缝14。使用拉拔装置(未示出)、以基本上恒定的速度、沿箭头18的方向、基本上垂直朝上地拉拔小厚度(约200微米(μm)至350μm的量级)的碳带16通过硅熔体。起初以热解碳24(厚度约1μm至5μm)的薄层覆盖带的两个面20和22。熔化的硅润湿带的两个面20和22，并在带的每一个面上形成液体硅的弯月面26，具有位于距带的中心部分中的熔体的表面约6.8mm处的固体-液体连接线28。然后在碳带的两个面20和22中的每一个面上形成硅薄层30-32。调整缝14的形状和尺寸以首先允许碳带16穿透到坩埚中，其次避免熔化的硅通过缝流出。虽然同时获得两个硅膜30和32是有利的，在带的每一个面上的一个膜，但是也可以使用这样的技术，在该技术中通过阻止硅淀积在两个面中的一个面上来仅仅获得一个膜。

例如，在专利FR 2386359和FR 2561139中描述了RTS方法。

然而该拉拔方法却遇到了邻近碳带16的每一个边缘34-36的液体硅弯月面不稳定的问题。已发现在自每一个边缘的约5mm的宽度的范围内，固体-液体连接线28趋向于相对于在带的边缘处的硅熔体的表面从约6.8mm典型地下降至2mm至4mm。结果，在碳带的每一个面上淀积的硅层30或32的厚度朝边缘34和36向下减小至实际上零的值。

图2是示出了通过图1中所示出的现有技术方法获得的半导体层的边缘上的逐渐减薄的图。在截面中示出的没有热解碳层24的碳带16的剖面基本上为矩形的形状。分别在带的两个面20和22上同时淀积两个半导体层30和32。在分别邻近带的两个边缘34和36的区域38-40和42-44中，在典型地约5mm的距离上该层的厚度逐渐减小。因此，以该方法制造的半导体膜在边缘处特别易碎。另外，发现源自小尺寸晶粒的成核在膜的侧部中传播，因此降低了硅膜的光伏性能。

在专利FR 2568490和FR 2550965中提出了解决上述问题的方案。这些解决方案在于在接近带的边缘设置的外部装置的帮助下，提高碳带的边缘处的固体-液体线的高度(level)。因此，上述的第一专利使用了通过毛细作用局部升高熔化的硅的熔体的高度的板，以及上述的第二专利提出在具有硅带的每一个边缘的储存器(register)中设置槽，其同样用于局部升高熔化的硅的熔体的高度。这些解决方案使制造拉拔结构和拉拔操作本身复杂化。

发明内容

本发明提供了一种针对上述问题的解决方案，所述解决方案不使用外部装置。所述解决方案在于调整用作用于半导体层的临时支撑的碳带的边缘的形状，以便增加在所述边缘上淀积的所述半导体层的厚度。

更具体而言，本发明提供一种在碳带的两个面中的至少一个面上淀积半导体材料层的方法，所述带具有两个边缘，在所述方法中逐渐朝上基本上垂直地拉拔所述带纵向通过熔化的半导体材料的熔体的水平平衡表面，当拉拔所述碳带时，通过润湿所述面淀积所述熔化的半导体材料的熔体。所述方法的特征在于其在于改变所述带的所述边缘的形状以便增加在所述带的所述边缘上淀积的所述半导体材料层的厚度。

在特定的实施中，将突出的形状给予所述带的所述边缘中的每一个边缘，例如所述形状可以是张开的(flared)、矩形的、或三角形的。

在优选的实施中，在所述带的两个面上同时淀积半导体材料层，以及将双边框(rim)的形状给予所述带的所述两个边缘中的每一个边缘。

例如，通过成形、通过连续朝向彼此地镦锻(upsetting)所述带的所述边缘来获得形状的改变。

当所述半导体材料是硅时，有利地以在其上淀积所述硅层的热解碳层覆盖所述碳带。