[发明专利]在包括半导体材料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“Methods Of Making An Article Of Semiconducting Material On A Mold Comprising Semiconducting Material”的美国专利申请第12/466,143号的优先权。

技术领域

本发明涉及在包括半导体材料的模具上制造半导体材料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生伏打电池的半导体材料制品。

技术领域

半导体材料用在许多应用中。例如，半导体材料可以用在作为形成在半导体晶片上的处理器的电子器件中。再例如，半导体材料还可用于通过光生伏打效应将太阳辐射转换成电能。

半导体材料的半导体特性可能取决于材料的晶体结构。掺杂剂、杂质和其它缺陷可能影响形成的特性。例如过渡金属、氧或碳的痕量可影响导电率或载体寿命。

颗粒尺寸和形状分步通常对半导体装置的性能具有很重要的意义。通常，对于半导体装置，更大且更均匀的粒度是理想的。例如，可以通过增大粒度以及颗粒的均匀性，改进光伏电池的导电率和效率。

对于硅基太阳能光伏电池，硅可以例如形成未受支承的锭、片或带，或者通过在衬底上形成硅而被支承。用来制造诸如硅片的未受支承的和受支承的半导体材料制品的常规方法具有一些缺点。

一些制造未受支承的(即没有一体式衬底)的半导体材料片的方法可能较慢，或浪费半导体材料原料。用来制造未受支承的单晶半导体材料的方法包括例如Czochralski工艺，在将材料切割成薄片或晶片时，该工艺可能会导致显著的切口损失。用来制造未受支承的多晶半导体材料的方法包括例如电磁浇铸和带生长技术，这些方法可能较慢，对于多晶硅带生长技术，每分钟生产大约1-2厘米。

可以较廉价地制造受支承的半导体材料，但是半导体薄片可能受到在其上制造该半导体材料的基材的限制，该基材必须满足各种工艺要求和应用要求，这可能有冲突。

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，该方法可以减少杂质的量、减少缺陷的量、改进所述半导体材料制品的晶粒结构、减少材料浪费和/或提高生产率。

2008年2月29日提交的题为“METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY(制造纯或掺杂的半导体材料或合金的的未受支承的制品的方法)”共有的美国临时专利申请第61/067679号，以及2009年2月27日提交的题为“METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY(制造纯或掺杂的半导体材料或合金的的未受支承的制品的方法)”国际专利申请第PCT/US09/01268号中揭示了制造未受支承的多晶半导体材料的有用方法，这些申请的内容以参见的方式纳入本文。

如本文所述，发明人现已发现了可制造支承和未受支承的半导体材料制品的其它方法。

发明内容

根据本发明各种示例性实施例，提供了在包括半导体材料的模具上制造半导体材料制品的方法，这些方法包括：在体相温度T_S提供熔融的第一半导体材料；在温度T_模具提供包括第二半导体材料的模具，使得T_S＞T_模具；可选地用颗粒涂敷模具的外表面；将模具在熔融的第一半导体材料中浸泡一段时间，该段时间足以在模具的外表面上形成至少部分地由第一半导体材料组成的固体层；以及将具有固体层的模具从熔融的第一半导体材料抽出。在各种实施例中，这些方法还可包括将固体层与模具分离，以形成未受支承的半导体材料制品。