專利名稱:改進的溶液生長硅薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于太陽能電池和其他電子應(yīng)用中硅薄膜的制造,薄膜硅太陽能電池的制造,尤其涉及提供制造這類電池的一種改進方法。
和目前商業(yè)實用中主要使用厚的自支座晶片或多晶片相對比,在支座層上以薄膜形式制造硅太陽能電池具有顯著的優(yōu)點。
為了消費上的應(yīng)用,例如用于電視屏幕的液晶顯示器,在大面積上沉積電子質(zhì)量級的硅越來越令人感興趣。這類沉積技術(shù)之一是先把硅溶于熔融金屬中,使熔體被硅所飽和,然后冷卻。冷卻過程中可使溶在熔體中硅的量減少。過量部分就可以按控制的速度在基片上沉積出來。
這種方法中為后來沉積溶解的硅所最常用的金屬是錫(Sn)。其優(yōu)點是錫對硅有相當(dāng)?shù)碾妼W(xué)惰性,所以在沉積的硅層內(nèi)不可避免地結(jié)合的錫不會損害該層的電子性能。而缺點是錫中溶解大量的硅需要相當(dāng)高的溫度(高于900℃)。由于熱不匹配方面的原因,這么高的沉積溫度嚴重地限制了基本材料的選擇。高溫時其他雜質(zhì)對硅層有污染的強烈可能性,所以對基片和工藝條件的選擇以及清潔度的要求提出了進一步的限制。
金與硅形成一種共晶體,且在低溫時于該金屬中有溶解大量硅的特殊性能。該共晶組合物含有18%(原子數(shù)計算)的硅,相應(yīng)的低共熔溫度為大約363℃。這表示在高于這個溫度的任何溫度時可以形成硅在金中的溶融溶液,其中的硅含量至少與共晶體中的含量一樣高。盡管在硅層中甚至于結(jié)合了極少量的金也會嚴重損害該層的電學(xué)性能,然而低的沉積溫度意味著硅層的晶格內(nèi)實際沒有結(jié)合金。與之相似,這么低的溫度時只有少量其他雜質(zhì)被結(jié)合。這就允許放寬對基片材料和沉積設(shè)備清潔度的要求,以及放寬對這些材料,設(shè)備和所用溶液純度的要求。低沉積溫度也減少了沉積的硅層與基片之間的熱不匹配問題。
金的缺點是硅在共晶體中溶解度高。低溫時形成熔體就需要大量的硅,使得在冷卻過程中硅從溶液中沉積的速度難以控制。這就降低了沉積薄膜的結(jié)晶質(zhì)量,并還有增大在沉積薄膜中包含肉眼可見的金的可能性。
本發(fā)明的主要形式是為沉積薄膜硅涂層而提供一種由硅溶解在溶劑內(nèi)所組成的溶液,溶劑包括下述一種金屬,或混合物,或合金第一類金屬,它能與硅形成低溫共晶體;第二類金屬或第二類金屬的混合物,該金屬或者具有低于沉積所需強度的熔點,或者與所述第一類金屬形成共晶體,其低共熔溫度低于所述沉積所需溫度。
本發(fā)明的另一形式包括一種在材料表面涂覆薄膜硅的方法,該方法的步驟包括把硅溶在低熔點金屬溶劑中,然后在沉積溫度范圍內(nèi)使所說的溶硅從溶液中析出,在所述材料的表面上沉積一層硅;其中溶劑是下述金屬之一的混合物,或下述金屬的混合物或合金第一類金屬,它能與硅形成共晶體;第二類金屬或第二類金屬的混合物,該金屬或者熔點低于沉積溫度范圍,或者與所述第一類金屬形成共晶體,其低共熔溫度低于所述溫度范圍。最好第一類金屬是金,且溶劑是金與所述第二類金屬的混合物。
具有低熔點的適宜金屬舉例為Bi,Cd,Ga,Hg,In,Pb,Sn,Tl和Zn。與金形成具有低共熔溫度共晶體的金屬舉例為Al,Bi,Cd,Ga,In,Pb,Sb,Sn和Tl和混合物諸如含有上面金屬的低溫共晶體或能與金完全混合的金屬如Ag,Cu,Ni,Pd和Pt。為了別的目的可向該熔體添加其他金屬,例如為摻雜硅而加入的金屬如Al,As,Ga和Sb。
這些金屬與金混合的優(yōu)點是,在感興趣的溫度(提出該溫度是高于金-硅的低共熔溫度),這些金屬或混合物中硅的溶解度總是比在金中硅的溶解度低。當(dāng)這些金屬或初始混合物與金混和時,于感興趣溫度,最終混合物中硅的溶解度總是不變地被限制,上限是它在金中的溶解度,而下限是它在初始混合物中的溶解度。實踐中發(fā)現(xiàn),按這種方式,在金中的該溶解度可大大降低。例如,當(dāng)向金中添加重量百分比為20%,25%和30%的錫時,于410℃測得在金-錫混合物中的溶解度(以原子百分數(shù)計)從純金的大約20%減少到大約5.3%,0.5%和0.2%。
溶解度降低的優(yōu)點是生長速度容易控制,可獲得質(zhì)量良好的薄膜并減少包雜。另個優(yōu)點是生長溫度可延伸到比單一金所能達到的更低一些的溫度。例如,占重量20%的錫與金的混合物在溫度低至278℃時仍保持熔融,明顯地低于金的低共熔溫度363℃。這些溫度代表相應(yīng)溶液的生長溫度下限。
按這種方法沉積的硅薄膜尤其可用于太陽能電池的活性層,或在液晶顯示的電視屏幕中用作制造半導(dǎo)體的基片。無疑還可有其他用途。
由于錫對硅在金中溶解度的強烈影響,從而建議對從熔觸金屬合金溶液中生長半導(dǎo)體薄膜的方法作些新改變。在本實施例中向硅在金中的溶液內(nèi)添加錫顯著地降低硅溶解度。如果初始時被硅所飽和,則通過這種添加必使硅析出。如果一個被硅和錫二者飽和的金溶液與富錫化合物相接觸,例如純錫或AuSn或富錫合金這類材料,加熱將使更多的錫溶于溶液。這將降低硅的溶解度,導(dǎo)致硅析出。因此,在這個特別的實施例中通過加熱溶液獲得溶液生長,而不是象現(xiàn)有方法通過冷卻獲得溶液生長。這將會有眾多優(yōu)點,如可控制對流,雜質(zhì)和結(jié)合進薄膜的包雜。
實驗表明,純鉍和純鉛實際上不能溶解硅,向兩種金屬中任一個加入占重量5~50%的金制得的合金在400℃以下能很好地控制硅沉積,當(dāng)金含量較低時可以較便宜地制備該合金。
該方法還可擴展到其他熔融金屬合金溶劑和其他溶解的半導(dǎo)體中,例如Sb/Au合金用作熔融合金,Ⅲ-Ⅴ族化合物及其用作半導(dǎo)體的合金。
在一個實施例中上面的方法包括向溶液中結(jié)合進Ge的步驟,這樣在支座層上沉積的材料將是Si和Ge的合金。
通過向溶液中結(jié)合進Ge而使它結(jié)合進沉積薄膜內(nèi)則呈現(xiàn)附加的優(yōu)點。Ge的添加會傾向于降低沉積溫度以及減小沉積的SixGe1-x合金帶隙。Green指出(M.A.Green,IEEN Trans,Electron Devices,Vol.ED-31,PP.681-689,1984),當(dāng)電池厚度減小時,在電池表面的重新組合要比在整體區(qū)域的重新組合變得更為重要。在薄電池整體區(qū)域或整體區(qū)域的一部分結(jié)合進的Ge量比表面添加的Ge量要多,這樣才可以維持表面和整體重新組合之間的平衡。這將從整體區(qū)域帶寬的減小導(dǎo)致光吸收的增加而看出所帶來性能上的優(yōu)點。
在本發(fā)明的一些實施例中,于支座層和沉積的硅薄膜之間使用了透光的晶種層。該層的目的是建立一個良好的結(jié)晶結(jié)構(gòu),使得在它上面沉積的硅具有同樣良好的結(jié)構(gòu)。這就消除了硅的結(jié)晶質(zhì)量對選擇支座基片的依賴性。在與支座層接觸的界面上,晶種層一般具有相對低劣的結(jié)晶結(jié)構(gòu),隨著該層生長而遠離支座層時,其結(jié)晶結(jié)構(gòu)將會改善。因為該層是透明的,所以建立良好的結(jié)晶習(xí)性所需要的距離變得不嚴格了。優(yōu)選的品種層材料例如ZnS,CaF2,GaP,AlP和BP,于其上能進行硅的外延生長。這些材料可按照各種現(xiàn)有技術(shù)中的任一個來沉積制得,盡管從金屬溶液中的沉積與隨后的硅層的沉積具有高度的一致性。這個層還可用來鈍化即刻接觸的硅薄膜表面。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,自支座玻璃片被用作硅薄膜沉積的上支座層。沉積溫度越低,可以使用玻璃類型的范圍越寬。例如,在高溫時可以使用熔觸石英或Vicor。在低溫時硼硅玻璃是適用的。當(dāng)沉積溫度低于600℃時可使用較便宜的鈉鈣玻璃。在當(dāng)前的基于自支座硅片的太陽能電池組中,約3mm厚的低鐵鈉鈣平板玻璃被用作電池組內(nèi)的結(jié)構(gòu)層。本發(fā)明的上支座層與這個基本材料的差別盡可能的小,這就導(dǎo)致造價最低。
在沉積薄膜或晶種層一側(cè)的玻璃外層上形成紋理結(jié)構(gòu)會加速玻璃(支座)上層上晶體生長中心的成核??赏ㄟ^加滾壓的機械方法或通過化學(xué)或者等離子刻蝕來形成這種紋理結(jié)構(gòu)。然后,這些紋理結(jié)構(gòu)能加強晶體薄膜中的擇優(yōu)取向。它還會影響光通過該上層進入硅薄膜的方向。該上層上形成的紋理結(jié)構(gòu)還可有助于吸收硅薄膜內(nèi)弱吸附的光。為加強這些效果而在該上層上形成所要求紋理結(jié)構(gòu)的幾何形狀的一個實例是小棱錐形狀,最好是壓入該上層,且相對于原始上層表面是傾斜方向。對玻璃進行化學(xué)刻蝕得到控制程度較低的紋理結(jié)構(gòu)也是適用的。在將要沉積薄膜的表面能夠產(chǎn)生高密度小細孔的其他任何方法也是適用的,如等離子刻蝕。
各附圖簡述如下
圖1是本發(fā)明用于將硅薄膜涂覆到移動的基片上的一個實施例的透視圖;
圖2是類似于圖1的本發(fā)明另一個實施例的透視圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的太陽能電池橫截面局部示意圖;
圖4是類似于圖1與圖2的本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖5是類似于圖3而屬本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖6是類似于圖4而屬本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖7是類似于圖5而屬本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖8是另一個類似于圖7而屬本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖9是類似于圖8而屬本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖10是類似于圖8而屬本發(fā)明可供選擇實施例的視圖;
圖11(a)和11(b)分別是根據(jù)本發(fā)明制造的器件的橫截面局部示意圖和電路原理圖。
以下是對各優(yōu)選實施例的描述。
按照本發(fā)明的另一方面,整個電池組內(nèi)所有電池都在支座基片上同時形成,為實現(xiàn)多重電池的同時形成,發(fā)展了一些新技術(shù)。一種技術(shù)是部分分隔的溶液生長,如圖1所示。在此情況中,含有溶硅的熔融液1被裝入適宜容器2,該容器2被薄的隔板4分隔成室3。這些隔板4可相對容器2固定,或可相對容器2滑動,以便使它能與要沉積溶液薄膜6的層5(工件)更緊密地接觸。隔板4的目的是防止溶液在緊靠該隔板4的下面或鄰近區(qū)域浸濕工件5。通過冷卻熔融液1,或通過在緊密接觸硅源(Ge源也行)上部(液面)水平線和工件5之間設(shè)置溫度梯度使硅沉積。如果工件5靜止不動,則沉積將發(fā)生在分隔室3下面的工件5的區(qū)域。這種狀況下的沉積層將反映出室3的幾何形狀。如果工件相對溶液緩慢移動則形成圖1所示的帶。
盡管隔板4表達了如上面所述的防止在選定區(qū)域沉積的機械學(xué)解決方法,而熱學(xué)和電學(xué)的解決方法也能達到同樣目的。例如,通過保持隔板4溫度高于溶液溫度,隔板4下面的溶液將比周圍溶液熱,因此可防止這些區(qū)域硅的過飽和。這就防止這些區(qū)域上的沉積。
如果工件5相對溶液移動,可采用點熱源如熱針來得到與圖1最終結(jié)果相似的帶狀結(jié)構(gòu)沉積層。在針附近的熱溶液可用來溶解針在下面經(jīng)過的一小部分沉積薄膜。如果工件5是透明的,用激光光束從工件5下方照射溶液可提供一個方便的局部熱源來達到這個目的。如果用帶束激光,則象熱的隔板一樣,沿激光照射帶可防止沉積。
沉積層6的厚度可通過溶液溫度包括其內(nèi)部的梯度來控制,也可通過溶液與工件5接觸時間的長短來控制。沉積層的摻雜程度可通過溶劑在硅中起摻雜劑作用的金屬溶液內(nèi)沉積硅來控制,或者通過把摻雜劑溶于溶液來控制,或者通過上面兩者結(jié)合的方式來控制。如下面所示,不同摻雜程度或類型的逐次連續(xù)層,相對于各層彼此之間相互對準或偏移來建立,以便得到所需要的固體組件結(jié)構(gòu)。如果工件5是靜止的,就這些層的空間分布而論,則會有很大的靈活性。如工件5是移動的,如圖1,則在工件移動方向上若允許沉積薄膜的性能有變化就需要附加技術(shù)手段。為達到這個目的,一種技術(shù)是周期性地改變金屬溶液溫度。當(dāng)基片附近溫度最高時溶液1不再被硅過飽和,則使沉積中止。當(dāng)溫度最低時,沉積則最強烈。作為替代方法,局部加熱或冷卻基片可得相同效果,也許更容易,因為與金屬溶液相比,基片需要的熱質(zhì)較少。通過這兩種方法,在移動方向上得到了如圖2所示的模型結(jié)構(gòu)。
前面已談過熔融液1上部到底部之間溫度梯度所起的作用。在溶液內(nèi)橫向的溫度梯度也能用來得到如圖2的模型結(jié)構(gòu)。
用已描述過的技術(shù),使用不同摻雜濃度、厚度和沉積硅帶的疊加層可建立太陽能電池的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中層與層間彼此疊加和偏移(錯位)的能力之優(yōu)點是不必分別遮蔽,光刻蝕或另外附加工藝就能形成如那些描述過的結(jié)構(gòu)。
圖3所示即這樣的一個實例。朝紙面內(nèi)方向的結(jié)構(gòu)保持不變,則圖示的不同層呈長帶狀。圖4是沉積這些層方法的簡圖。圖3是幾個太陽能電池,每一個都具有本領(lǐng)域熟知的n+pp+結(jié)構(gòu)。這些電池串聯(lián)接在一起,通過n+和p+區(qū)之間的接觸面8連接。這么高摻雜區(qū)之間的接觸起低“歐姆”電阻接觸的作用,而不是起整流結(jié)作用。與之相反,可通過有意破壞n+和p+區(qū)的結(jié)晶學(xué)質(zhì)量來破壞n+區(qū)和p+區(qū)之間的整流質(zhì)量。這些電池中還結(jié)合進“絕緣區(qū)”8a,通過該區(qū)依靠p-區(qū)的橫向的高電阻使接觸區(qū)8與電池主體絕緣。n+和p+區(qū)需要足夠的重摻雜和足夠的厚度,使之對電流的橫向電阻小。對n+區(qū)講,這十分困難,因為對它的厚度限制有沖突。原因在于它必須足夠地薄,以使得在它與上層或晶種層的界面附近由光所產(chǎn)生的載流子在重新組合之前到達它的結(jié)。在對此協(xié)調(diào)中減少協(xié)調(diào)所帶來的損失的一個辦法是在熔融槽1內(nèi)設(shè)置一個橫向溫梯,使橫向厚度有變化,或橫向摻雜程度有變化,或兩者都有變化。槽的幾何形狀可用來控制厚度,如下面所述。n+區(qū)可被制成類似的傾斜厚度,如圖示,盡管這種情況下效益較小。然而通過引入橫向厚度變化存在其他效益,例如有助于控制電池背部的幾何形狀以便使電池內(nèi)光吸收最佳化。
一個替代方法或稱輔助方法是應(yīng)用“半導(dǎo)體指形結(jié)構(gòu)”。形成的方法和得到的結(jié)構(gòu)一起都顯示在圖6中。通過周期性地改變第一個槽3b的溫度,則可以周期性地沉積出高摻雜的n++指形區(qū),該區(qū)寬度與沉積溶液所用槽的尺寸相似。這些可用來減小電池n+層的橫向電阻,同時將過量摻雜和過厚的有害作用限制到電池面的一小部分內(nèi)。逐次連續(xù)電池之間的接觸可限制到n++面。在一些實施過程中則減少絕緣區(qū)所需的面積。雖然圖6所示n++區(qū)有明顯界限的單元,但可控制與槽或基片相符合的溫度變化使該區(qū)界限模糊不清。事實上,通過在單個槽內(nèi)的溫度控制就可實現(xiàn)從n++到n+特性的轉(zhuǎn)變,取消了圖6中第二個槽3a的需要。第一個槽3b的非矩形形狀將助長最后一個薄膜的厚度變化。應(yīng)注意的是,敘述過的結(jié)構(gòu)具有不需金屬接觸的潛在特性。這一特性有許多優(yōu)點。這些優(yōu)點包括通過消除金屬/硅相互作用的可能性而具備更好的耐久性,消除了屏蔽造成的損失,并簡化了工藝。盡管如此,通過在支座層上或沉積的薄膜上按標準技術(shù)的沉積還可包括金屬接觸。按照硅的外延關(guān)系的金屬硅化物接觸的溶液生長將是一種特別吸引人的選擇方案。
多重電池可以互相在頂部疊加并串聯(lián)連接,見圖7。在此狀況下,每個逐次連續(xù)電池的輕摻雜區(qū)可增大鍺含量,以便得到光通過電池時增大其紅光成分的優(yōu)點。如此串聯(lián)安排電池的優(yōu)點是減小電池中每個重摻雜區(qū)橫向電流的流動。另個改進之處是超過一個電池可結(jié)合一個分流二極管9,見圖8。
如果被分流二極管9保護的電池產(chǎn)生的電流輸出比設(shè)計的電流輸出量少,或由于電池組在野外時部分屏蔽,或者由于制造缺陷,此時分流二極管9變成正向偏壓,并提供了圍繞電池的電流通路。這不僅改進電池組在野外使用的可靠性還改進了制造產(chǎn)率。通過在電池組中加入一些附加電池,使得并非全部電池都完全運行的電池組仍能達到設(shè)計說明書的要求。
建立電池結(jié)構(gòu)的另個方法是圖9的雙結(jié)法。在這里,p型層的摻雜高于圖3結(jié)構(gòu)中的摻雜。這個區(qū)在緊靠n+區(qū)的上面和下面與n+區(qū)形成結(jié),這些結(jié)平行聯(lián)接。如果p區(qū)內(nèi)載流子壽命長則擴散長度大于該區(qū)厚度,產(chǎn)生的電流本身將于這兩個結(jié)之間分流,分流的方式將傾向于顧及沿頂部n+層可能的電阻損失。如果擴散長度比p區(qū)的厚度短,則可將薄的重摻雜p+核方便地用在p區(qū)內(nèi)減小它的橫向電阻。背面的n+區(qū)按圖9所示結(jié)構(gòu)分兩步沉積,以便最大程度地得到控制對準p+區(qū),以提供相繼的電池之間的相互連接。
再者,多重電池可彼此相互按圖10所示方式疊加。在這里,疊層內(nèi)的所有電池平行相連。這種安排的優(yōu)點是,它使得擴散長度較容易地大于p型區(qū)的厚度。也意味著每一層不得不攜帶極少量電流,減少了橫向電阻損失。也池背面可按前面所述的相似方式結(jié)合分流二極管。
本發(fā)明具有可以按任何所要求的相互位置上制造摻雜或徊粼影氳繼宀愕氖視π?,有助釉xǜ郊擁緶紛魑緋刈椋ㄗ榧┍舊磣槌剎糠值墓顧?。例壤_ 1(a)和11(b)所示的穩(wěn)壓二極管11、三極管9和電阻10的配置可用敘述過的技術(shù)和方法而納入結(jié)構(gòu)中,這里,齊納二極管11通過一個薄p型區(qū)而連至npn三極管9,在某種意義上,這就提供了自每個串聯(lián)連接的太陽能電池組件的輸出得到調(diào)節(jié)的可能性,該輸出因而和溫度完全無關(guān),所說的溫度指組件在野外可能經(jīng)歷的操作溫度范圍。分流二極管9(見圖8)與之連接在一起,使組件的輸出(Ⅰ-Ⅴ曲線)可與溫度變化、少數(shù)電池損壞和/或組件區(qū)的屏蔽無關(guān)。
可以理解,本發(fā)明加入附加電路作為組件的一個組成部分的用途是可用來產(chǎn)生任意數(shù)量的其他所需要的效果或結(jié)果,盡管剛講過的只是用來調(diào)整組件的輸出。
注意在前面敘述過的所有結(jié)構(gòu)中,講到的全部n型區(qū)都可被p型區(qū)所取代,假設(shè)p型區(qū)同時被n型區(qū)取代。還要注意,盡管本發(fā)明特別敘述了包括Ge合金的硅層,本發(fā)明也可應(yīng)用于其他半導(dǎo)體和合金。與之類似,盡管專門說明的摻雜半導(dǎo)體層的生長方法是通過熔融溶液沉積,可以理解所討論過的很多技術(shù)、特性和結(jié)構(gòu)在其他薄膜生長或形成的方法中同樣可以應(yīng)用。
在正文伴隨圖1至圖11中描述的方法也可以用于硅溶于金基以外熔融金屬和金屬合金形成的溶液。例如基于Al,As,Bi,Cd,Cu,Ga,Hg,In,Ni,Pb,Pd,Pt,Sb,Sn,Tl和Zn,或它們的合金為溶液也是適用的。
在正文附帶圖1至圖11中描述的方法還可以被顯而易見地改進后用于沉積其他應(yīng)用所需的結(jié)構(gòu),例如大面積顯示器。因為在此運用中成本要求不太苛刻,各種已知技術(shù)如光刻蝕法可以與新的金溶液低溫沉積法相結(jié)合用來實現(xiàn)所需要的結(jié)構(gòu)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解,對以上所描述的本發(fā)明作出許許多多的變化和改進并不超出本發(fā)明廣泛描述的實質(zhì)或范圍。
權(quán)利要求
1.一種為沉積薄膜硅涂層的,由硅溶在溶劑內(nèi)所組成的溶液,溶劑包括金與一種或多種金屬的混和物,該金屬或者具有低于沉積所需溫度的熔點,或者與金形成共晶體,該共晶體的低共熔溫度低于所述沉積所需溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的溶液,其中所述一種或多種金屬選自Al,Bi,Cd,Ga,Hg,In,Pb,Sb,Sn,Tl,Zn,Ag,Cu,Ni,Pd,和Pt。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的溶液,其中所說的溶劑是選自Au-Sn,Au-Sb,Au-Bi,和Au-Pb基的一種合金。
4.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的溶液,其中的飽和硅含量在溫度低于450℃時至少為1%(原子數(shù)計)。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的溶液,其中溶劑的溶點低于純金的熔點。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的溶液,其中溶劑為錫-金合金,其錫含量是20~30%(重量)。
7.一種用薄膜硅涂復(fù)材料表面的方法,步驟包括把硅溶于金屬溶劑,隨后在淀積溫度范圍內(nèi)將所說的溶硅從溶液中析出,在所說的材料表面上淀積一層硅;其中的溶劑是下述的一種金屬,或金屬混合物,或合金;第一類金屬,它能與硅形成共晶體;第二類金屬或第二類金屬的混合物,它或者具有低于淀積溫度范圍的熔點,或者與所說的第一類金屬形成共晶體,其低共熔溫度低于淀積溫度范圍。
8.一種用硅薄膜涂復(fù)材料表面的方法,其步驟包括把硅溶于金屬溶劑,然后在淀積溫度范圍內(nèi)使所說的溶硅從溶液中析出,在所說的材料表面沉積一層硅;其中的溶劑是金與一種或多種金屬的混合物,該金屬或者具有低于沉積溫度范圍的熔點,或者與金形成共晶體,其低共熔溫度低于沉積溫度范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法,其中從溶液析出所說的溶硅步驟包括從初始溫度的飽和硅溶液開始,使該溶劑與所說的材料表面保持接觸,按選定的控制速度降低溶劑溫度,以便在所說的材料表面上以所要求的速度沉積硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法,其中所說的一種或多種金屬選自名列Al,Bi,Cd,Ga,Hg,In,Pb,Sb,Sn,Tl,Zn,Ag,Cu,Ni,Pd和Pt。
11.根據(jù)權(quán)利要求7~9任一項的方法,其中所說的溶劑是錫與金的合金,其中的錫含量為20~30%重量;并且使所說的溶硅從溶液析出的所述步驟從大約400℃溫度開始,且具有的硅含量大約為1~5%(以原子數(shù)計)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法,其中所說的金屬是錫;所說的析出溶硅步驟從起始溫度開始,在該溫度時所說的硅和錫二者皆在所說的金內(nèi)并且在飽和溶液狀態(tài);所說的析出溶硅步驟包括將所說的溶液與錫源保持接觸,從所說的初始溫度起以控制的速度加熱所說的溶液,以便按所要求的速度析出硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的方法,其中所說的溶劑是金與鉍或鉛的混合物,其中的金含量為5~50%重量。
14.根據(jù)權(quán)利要求8~13任一項的方法,其中按一定比例向該溶液中加入鍺以制備硅鍺合金涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求8~14任一項的方法,其中在所說的材料表面經(jīng)歷形成紋理結(jié)構(gòu)處理之后將薄膜沉積在所說的材料表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求8~15任一項的方法,其中的溶液呈熔融態(tài),盛在由薄隔板分隔成多個室的容器內(nèi),所說的隔板與所說的材料表面相接觸以防止所說的材料表面被所說的溶液浸濕,或者加熱所說的隔板以便防止在所說的隔板區(qū)域內(nèi)硅的析出。
17.根據(jù)權(quán)利要求8~15任一項的方法,其中從溶液析出溶硅的步驟與下面的步驟相符,該步驟是所說的溶液與所說的材料表面保持接觸,對所說的溶液和/或所說的材料表面選定區(qū)域施以有控制的局部加熱,以便形成沉積硅的區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法,其中施以局部加熱的步驟包括有控制的激光輻照,且其光束定向到所說的溶液內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法,其中所說的激光是帶束激光。
20.根據(jù)權(quán)利要求8~19任一項的方法,其中從溶液析出溶硅的步驟與另一步驟相符,該步驟是在與所說的材料表面相平行的方向上保持越過溶液的溫度梯度,以便使所說的薄膜硅厚度在該方向上變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求17~20任一項的方法,其中從溶液中析出溶硅的步驟與另個步驟相符,該步驟是按一控制的速度使所說的材料表面相對于所說的溶液移動。
22.一種用薄膜硅涂復(fù)材料表面的方法,實質(zhì)上與參照附圖的正文說明相同。
23.一種用薄膜硅涂復(fù)材料表面的方法,采用析出工藝,使用權(quán)利要求1~6限定的任一種溶液。
24.在材料表面上涂復(fù)的薄膜硅,采用權(quán)利要求8~23所限定的任一項方法。
25.一種用于沉積薄膜硅涂層的溶液,實質(zhì)上與參照附圖的正文說明相同。
26.用硅涂復(fù)的材料,實質(zhì)上與參照附圖的正文說明相同。
全文摘要
一種在材料表面涂覆薄膜硅的方法,包括將硅溶于金屬溶劑中,然后在沉積溫度范圍內(nèi)將溶硅從溶液中析出,在材料表面沉積一層硅。其中的溶劑是一種或多種金屬的混合物,該金屬或者具有低于沉積溫度范圍的熔點,或者與金屬形成共晶體,其低共熔溫度低于沉積溫度范圍。
文檔編號H01L27/142GK1037050SQ89102140
公開日1989年11月8日 申請日期1989年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月11日
發(fā)明者馬丁·安德魯·格林, 斯圖爾特·羅斯·韋納姆 申請人:單一檢索有限公司