[发明专利]在包含半导体材料的颗粒的模具上制造半导体材料制品的方法

说明书

优先权

本申请要求2009年5月14日提交的题为“在包含半导体材料的颗粒的模具上制造半导体材料的制品的方法(Methods Of Making An Article OfSemiconducting Material On A Mold Comprising Particles Of A SemiconductingMaterial)”的美国专利申请第12/466,104号的优先权。

技术领域

本发明涉及制造半导体材料的制品的方法以及由此形成的半导体材料制品，例如可以用来制造光伏电池的半导体材料制品。

背景技术

半导体材料在许多应用中有用武之地。例如，半导体材料可以用于形成在半导体晶片上的处理器等电子器件中。再例如，半导体材料还用于借助光伏效应将太阳辐射转换成电能。

半导体材料的半导体特性取决于材料的晶体结构。掺杂剂、杂质和其它的缺陷可能会对所得的性质造成影响。例如，痕量的过渡金属、氧或碳会对电导性或载流子寿命造成影响。

颗粒尺寸和形状的分布经常会对半导体装置的性能造成重要影响。一般来说，半导体装置需要具有较大的较为均一的颗粒尺寸。例如，可以通过增大颗粒尺寸以及颗粒的均一性，改进光伏电池的电导性和效率。

对于硅基太阳能光伏电池，硅可以例如形成非支承的锭块、片材或带材，或者可以在基材上形成硅而被支承。用来制造非支承的和支承的半导体材料制品(例如硅片)的常规方法存在一些缺陷。

一些制造非支承的(即没有整体化基材)的半导体材料薄片的方法可能是很慢的，或者会对半导体材料原料造成浪费。用来制造非支承的单晶半导体材料的方法包括例如Czochralski法，在将所述材料切割成薄片或晶片的时候，该方法可能会导致显著的切口损失。用来制造非支承的多晶半导体材料的其他方法包括例如电磁浇铸和带生长技术，这些方法可能是很慢的，对于多晶硅带生长技术，每分钟制造大约1-2厘米。

可以以比较廉价的方式制造支承的半导体材料，但是，半导体薄片对在其上制造该半导体材料的基材存在限制，所述基材必须满足各种工艺要求和应用要求，这可能造成影响。

因此，长久以来，在工业中需要一种用来制造半导体材料制品的方法，所述方法要能够改进晶粒结构，减少杂质和缺陷的量，减少材料浪费，以及/或者提高生产速率。

在以下专利文献中揭示了用来制造非支承多晶半导体材料的方法：共同拥有的美国临时专利申请第61/067,679号，该申请于2008年2月29日提交，题为“用来制造非支承的纯的或者掺杂的半导体元件或合金的制品的方法(METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE ORDOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY)，”以及2009年2月27日提交的题为“用来制造非支承的纯的或者掺杂的半导体元件或合金的制品的方法(METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY)”的美国专利申请第PCT/US09/01268号，其内容参考结合入本文中。

如本文所述，本发明人发现了可以用来制备支承的和非支承的半导体材料制品的方法。

发明概述

根据本发明的各种示例性实施方式，提供了一种制造半导体材料制品的方法，该方法包括提供温度为T_S的熔融的第一半导体材料，提供温度为T_模具的模具，使得T_S＞T_模具，对所述模具外表面的至少一个离散区域涂覆半导体材料颗粒，将所述模具浸泡在熔融半导体材料中一段足够的时间，所述浸泡时间足以在所述模具的外表面上形成部分由所述第一半导体材料组成的固体层，然后将所述具有固体层的模具从所述熔融的第一半导体材料中取出。在各种实施方式中，所述方法还可以包括将所述固体层从所述模具分离，以形成半导体材料的非支承制品。