[发明专利]通过一次成形和/或涂覆制备膜状半导体材料和/或电子元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过一次成形和/或涂覆制备膜状半导体材料和/或电子元件的方法。

背景技术

本文基于下面的一般性术语定义：

胶料(Schlichte)：与牢固粘结的涂层相比，胶料理解为用简单方式施加并且又能够容易地除去-例如通过简单地磨去-的层。在浇注技术领域中，胶料是为了使多孔膜部件表面平整涂覆在铸模和/或铸芯上的覆盖层()物质。为此，通常将磨细的耐火至高耐火物质用作基材。该覆盖层隔离基体并针对由于金属熔融产生的模具的热和/或化学负载提供防护。

模塑法基本上压制出元件的立体形状(Gestalt)。在根据DIN 8580的分类中，初次由液态或塑性或粒状或粉状的聚集体状态制备立体外形的一次成形法是已知的，并且在根据DIN 8550分类中，通过施加压力、拉压应力、拉力、弯曲或剪切应力改变固态聚集体状态中存在的立体形状的成形法是已知的。用于组件的粉状聚集体状态的原材料或原材料混合物在这里以及在下文中也称作起始粉末。一次成形法的例子是浇注、凝固、结晶，还有使用或不使用模具的熔融或烧结，以及固化工艺。

半导体材料理解为包含周期系第三、第四和第五族的至少一种元素及其相互之间的化合物及其混合物的材料。所述材料可以作为固体、层或粉末或粉末混合物存在。在膜状半导体材料中元素特别是掺杂剂的分布，特别是选自周期系第三和第五族元素的掺杂剂的分布以如下方式选择：优选在制备电子元件时产生至少一个电荷分离的p-n结。

卸下(Lift-off)理解为不明显破坏该层地从衬底解除()所述层。

在此处和下文中的电子元件理解为具有至少一个诸如在二极管和晶体管中出现的电荷分离结的元件。具体的电子元件例如是太阳能电池或光电二极管。

纳米级理解为从1nm(10^-9m)至999.9nm的所有尺寸。

体系内在(systemimmanent)在下文中理解为仅包括在之后的半导体材料或电子元件中以期望的方式出现的化学元素的成分/粉末。特别地，这些是周期表第三、第四和第五族所有元素、其相互间的化合物和/或其混合物。

膜状结构理解为在两个空间维度上具有至少1cm空间宽度而在第三空间方向上它们的宽度小于1mm的结构。

关于膜状半导体材料特别是Si的一次成形(Urformen)和/或涂覆方法的现有技术公开了例如下面所述的方法：

a)其中由气相沉积材料的薄层法(Dünnschichtverfahren)。可以提及例如等离子气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、“热丝”气相沉积(HWCVD)。这些方法的主要缺陷是使用相对昂贵的衬底并且通常生产率低，对于在衬底上沉积总计以1到数十nm/min高度的小厚度生长的材料这是明显的。

b)用于制备具有在大约100μm到1mm范围内的典型厚度的晶片的一次成形方法例如RGS法、条带法(String Ribbon Verfahren)或者EFG是现有技术。在此方面G.Hahn等在Proceedings WCPEC IV，Hawaii，2006年5月提供了全面的概括。用于多晶固体材料或用于单晶的其它一次成形方法是例如根据Bridgman或Czochralski的铸锭或单晶生长法。

现有技术的进一步描述可以在Photon Special 2006，Solar VerlagAachen中找到，或者由A.Luque和S.Hegedus在Handbook ofPhotovoltaic Science and Engineering，Wiley，Sussex 2002提供。

c)DE 29 27 086公开了用于烧结半导体以及由半导体组成的膜的一次成形法，其中将粘结剂和硅粉搅拌在一起形成胶料，随后取出胶料在支撑物上形成膜，并且在保护气体气氛中于1400℃下烧结形成单晶硅晶粒层。

d)用于制备具有晶片典型厚度的层的涂覆法是例如热喷涂法，可形成粘结良好的涂层，尤其是在耐磨涂层领域。硅粉的热喷涂在1977年已经被授予专利。US 4,003,770公开了在不同的衬底上使用合适的气氛沉积厚度在3和18mil之间，相当于厚度在大约75和大约425μm之间的p和n掺杂的层，以及随后热处理以提高晶粒尺寸。提及了厚硅层的解除，但是对于解除这种硅层的方法条件或卸下这种硅层的参数没有任何陈述。