TW201114955A - Methods of making an article of semiconducting material on a mold comprising particles of a semiconducting material - Google Patents

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201114955 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於製造半導體材料物品之方法以及所形成 ，品例如為+導體材料物品，其可使驗光伏打電池中。 【先前技術】 半導·料可於衫應㈣目。嫩ι，半導體材 二可運用在電抒置巾以作為構成於半導體晶圓上的處理 f而進步關疋半導斷料村用以經由光伏效應將 太陽輻射轉換為電能。 半導體㈣的半導體性f可输照該材料的結晶結構 二。摻_丨，雜質和其他贼可能讀所獲性質造成 。例如過渡金屬，氧或碳的存跡量值就可能影響到導 體性或載體壽命。 “顆粒大〃、及形狀分佈情況在轉體元件的效能方面經 演重要角色。一般說來，對於半導體元件而言會希 和=大且愈均勻_粒大小。例如可藉由增加顆粒大小 〇 ;立的均勻度兩者以改善光伏電池的導紐與效率性。 未為以雜絲電絲說，·如將頻成為 錠體，薄片或條帶，或是藉由將卿構成於基板 。^支撐。觀未蚊撐和技撐轉體材料物 °σ，像疋矽溥片，的傳統方法具有多項缺點。 的方Ϊ造未受續亦即無整合基板之_半導體材料薄片 * /可咸耗時或浪費半導體材料原料。可藉以製造 枝單晶半導體材料的方法包含例如Cz〇ch加也製= 201114955 :，匕在當將材料切割成薄片或晶圓時導致顯著的截口 貝失。其他藉以製造未受支撐之多晶半導體材料的方法包 έ例如電磁模鑷及條帶成長技術，這些技術可能速度緩慢， 對聚晶雜帶成長技術的產生而言約為卜2cm/min。 …受支樓轉體材料薄片可為按成本較低方式所製造， 然薄型半導體材料薄片會受限於其上製造出該薄片之基板 咐艮制，並且絲板可能必_合各觀程及要求，而 這些要求可能會有所衝突。 因此，業界存在一種對於製造半導體材料物品之方法 的長期需求，該方法應能改善晶體顆粒結構，減少雜質以 及缺陷的量值，以及降低材資料耗費，及/或提高生產速率。 製造多晶質半導體材料之有用的方法揭示於本案申請 人2008年2月29曰申請之美國第61/067, 679號專利臨時申 5月案，其發明名稱為”METHOD OF MAKING AN MSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT or ALLOY",以及 2009 年 2 月 27 日國際專利 PCT/US09/01268 申請案，其發明名稱為"METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY，這些專利之說明在此加入作為參考。 即如本揭所述，本案發明人既已發現可藉以製造受支 撐與未受支撐之半導體材料物品的其他方法。 【發明内容】 依據本發明各項範例性實施例，提供在製造半導體材 料物品的方法，該方法在整體溫度Ts下提供熔融第一半導 201114955 體材料，在溫度Tm4提供包含第二半導體材料的鎿模， 其中Hid, α半導體材料顆粒塗覆鎢模的外部表面至 少一個離散位置，將該鑄模浸潰於該熔融半導體材料一段 時間而足以在該鑄模之外部表面上形成至少部份由★亥第又 -半導體材料所構成關體層，以及自姆融第—半導體 材料中取出具有棚體層的鑄模。在各種具體實施例裡 該等方法可進-步包含自闕模分離出_體層以形成未 受支撐的半導體材料物品。 本發明其他範例性實施例係關於製造半導體材料物σ 的方法，其包含在整體溫度Ts下提供炫融第_半導體材^ 在溫度Τμ〇1(1下提供鑄模，其中Ts>TMQid，其中禱模包含主， 要基板，其具有外部表面以及至少一個包含第二半導體材 料之離散位置，將該鑄模浸潰於雜融第一半導體材料一 段時間而足以在該鑄模之外部表面上形歧少部份由該第 一半導體材料所構成的固體層，以及自該炫融第一半導體 材料中取出具有該_層轉模，該方法可進—步包含自 鑄模分離出制體相形絲受支撐的半導斷料物品。 本發明的其麵紐具體實酬是有·控制 =核:=晶體成長，其包含在整體峨下提 餅融第一+導體材料，在溫度U提供鑄模並tTS> 二半導體材料獅塗覆鑄模的外部表面，將該 鑄，=責=該炫融第一半導體材料一段時間而足以在該鎊 換之外孩面上形成至少部份由 : 的嗎，―融第-半導體材料中取出= 201114955 體層的鑄模。在各種具體實施例裡，該方法可進一步包含 自鑄模分離出該固體層以形成未受支撐的半導體材料物品。 本發明範例性實施例亦關於藉由在此所說明任何一種 方法形成半導體材料之物品。 本發明的進一步示範性具體實施例是關於形成半導體 材料物品的鑄模，其中該鑄模包含外部表面和半導體材料 顆粒在鑄模外部表面上至少一個類似位置上。 根據本發明之方法可在一些實施例改良半導體材料物 品之晶體顆粒結構，降低半導體材料物品中雜質及/或缺陷 數里，減少材料浪費，及/或增加半導體材料之物品的生產 率。 在此所使用術語”半導體材料”包含展現半導體性質之 材料，例如矽，矽合金及化合物，鍺，鍺合金及化合物，錫合 金及化合物，砷化鎵，砷化鎵合金及化合物及其混合物。 於許夕實施例中，半導體材料可為純的(例如本質或i型石夕） 或摻雜的(例如含有η型或p型摻雜物(例如鱗或删）的石夕）。 在此所使賴組||半導體材料之物品”包含使用本發明 之方法製成之任何職或形式的半導體材料。此物品的範 例包含平滑或有紋理之物品；平坦彎曲折曲或有角度的 物品；以及對稱或不對稱的物品。半導體材料之物品可包 含例如板或管的形式。 在此所使用術語"未支撐的”意指半導體材料之物品係 未與模具整體形成。未支樓的物品在被形成時可被連接至 模具，但半導贿料之物品在模具上獅麟會與模具分 6 201114955 離。然而’未支_物品可隨後被朗於基板以供多種應 用例如光伏打應用。 “在此所使用術語"支撐的"意指半導體材料之物品係與 模具整體形成。支撐的物品保持於鑷模上作更進一步之 後半導體材料物品可以或不由鑄模移除，或鑄模作為半導 體材料物品之支撐或基板。 、， 在此所使用術語，，鑄模”意指可影響半導體材料之物品 的最終形狀之物理賴。在此職的方法巾，㈣或固化 的半導體材料不-定要實體地細鑄模之表面，雖然接觸 可發生於鑄模之表面及熔融或固化的半導體材料之間。在 此所使用"半導體材料麵"储包含含有半導體材料 模。 、 在此所使用術語11鑄模的外表面’·意指在浸入時可曝露 至熔融半導體材料之鑄模的表面。舉例來說，若管狀鑄模 之内側表面在鑄模被浸入時可接觸熔融半導體材料，則管 狀鑄模之内侧表面可為外表面。 ’ s 在此所使用術語"鑄模外部表面之至少一個離散位置” 以及其變化雜鑄模外部表面上至少—個騎區域而並非 全部區域。例如，鑄模外部表面上至少一個離散位置可包 含連續的或非連續的位置，鑄模週邊上一個或多個位置， 在鑄模週邊上多娜置，鑄模之鱗，以及其岭。當轉模 外部表面上至少一個離散位置包含鑄模外部表面上超過一' 個位置，離散位置可隨機地位於或形成規則的圖案。σ ° 如在在此所使用術語，，鑄模外部表面之至少二個離 201114955 位置塗覆半導體材料之顆粒"以及其變鋪指半導體材料 之顆粒藉由業界熱知此技術者任何方法可施加，塗覆，添加 ’或者附加或放置於鱗模外部表自之至彡、—働散位置上 顆粒並不m要&成鄉接觸或連續性地塗膜或塗層於至少 -個離散位置處在至少—個細性實關巾，塗覆至少 -個離散健可包纽置單—半導财料雛於至少一個 離散位置處。 在此所使用術語”第一半導體材料"係用以識職炫融 半導體材料的半導體材料。因此，該詞融半導體材料 係可與詞句"炼融第一半導體材料"互換地使用。 在此所使用術語”第二半導體材料”係用以識別該鑄模 的至少一個離散位置之半導體材料。因此，詞句"包含半導 體材料至少一個離散位置，，及其變化詞可與該詞句”包含第 二半導體材料之至少一個離散位置”及其變化詞互換地使 用。根據各種具體實施例，半導體材料可含有半導體材料 之顆粒，包含單一半導體材料顆粒於至少一個離散位置每 一位置處，或多種顆粒於至少一個離散位置每一位置處。 在其他實施例中，至少一個離散位置處第二半導體材料可 與包含鑄模之材料整體形成，例如至少一個離散位置形成 係藉由蝕刻覆蓋於鎊模上天然氧化物層以形成至少一個離 散位置之實施例。依據各種實施例，第一及第二半導體材 料可包含相同的或不同的半導體材料。當第一及第二半導 體材料為大致相同時，第一及第二半導體材料至少一者可 進一步含有至少一額外成份例如像是摻雜劑。 201114955 在此所使用詞組"在鎊模的外表面上方形成包含至少 部份第-半導體材料之固體層"及其變化意指來自炼融半 導體材料之第-半導體材料固化(於此亦稱為凝固或社晶) 於鎊模的外表面或在其_。至少雜包含第—半導體材 料之固體層”，”半導體材料之gj體層"，以及"_層”可交 互地使用以區別固化於鏵模外表面上至少部份包含第一炼 融半導體洲·層。在不同的實細巾，隨層亦包含第二 半導體材料，例如第二半導體材料部份録_融之第一 半導體材料以及再凝固。 在各種其他實施例中，假如炫融第一半導體材料以及 第二半導體材料之至少-種包含至少一種摻雜劑，半導體 材料之固體層亦包含至少i摻雜劑。在—些具體實施例 裡，在該鑄模之外部表面上構成半導體材料固體層包含固 化在塗覆鱗模外部絲之乡翻粒上的半導體材料。在 各種具體實施例裡’由於該鎊模與該炼融半導體材料間的 溫差^故，因此辭導體材料可在實體地接觸賴模的表 =之刚先仃固化。當辭導断料在實體地制該禱模之 ^先行在—些具體實施彳雜，該經固化半導體材料 可後續地實體__麵或是酬於塗覆鱗模的顆粒 。在-些具體實施例裡，該半導體材料亦可固化於實體地 接觸於該顧的外部表面之後或是存麵粒魏該缚模表 面。 旦在此所使用術語”在半導體材料物品中減少雜質的 里值及其變化詞包含任娜質&現的減少，這些包含任 201114955 何非所欲材料，或是異於傳統製造半導體材料物品方法之 摻雜劑和半導體材料的任何材料。 ”在此所使用術語"減少半導體材料物品中之瑕疲的量 值”及其變化詞包含針對於用以生產半導體材料物品之傳 統方法任何出現在該半導體材料物品的結晶結構内喊 例如像是脫位與顆粒邊界之量值的減少。 在此所使用術語”提升的生產率"及其變化包含對於傳 統生產半導體材料的方法(例如帶成長方法)，於半導體材 料物品的生產率之提升。舉例來說，提升的生產率可為任 何大於約1-2 cm/min者。 在此所使用術語|，降低材料浪費，，及其變化意指半導體 材料的量透過傳統方法在生產半導體材料之物品後切割之 損失。 在此所使用術語”晶質，，意指任何包含晶體結構之材料 ，包含例如單晶質及多晶質半導體材料。 在此所使用術δ吾多晶質”包含任何包含複數個晶體顆 粒之材料。舉例來說，多晶質材料可包含多晶質，微晶質， 及奈米晶質材料。 ’ 在此所使用術語"炫融半導體材料之溫度"，"炫融半 體材料之整體溫度"及其變化意指包含於合適的容器内之 炫融半導體材料之平均溫度。溶融半導體材料内的局部溫 度會在任何時間點變化，例如當模具被浸人時接近模具之 炫融半導體材料之部分，或在曝露至大氣條件之容器_ 表面之熔融轉斷料。在許多實施例中，不管任何局部 201114955 溫度變化，錄半導騎料之平均溫度上是—致的。 在此所使用術語"過度冷卻，，係指處理過程在炫融半導 體材料與鑄期纽溫度差異，其促舰料導體材料固 化，以及過度冷卻可以凱氏溫度或。C來量測。 即如本發明揭_容所使用者，本伽是有關於製造 +導體材料物品的方法以及藉此所構成的半導體材料物品 。在後文說明裡，-些特點及具體實施例將為顯見。庫瞭 點’可為實作而無須具備該等特點及 特性。應瞭解該等特點和具體實施 ^僅為不祕及解觀，_林對所主_本侧 制。 【實施方式】 應瞭解前文概要敘述與後文詳細說 及解釋性質，而非作為限制本發明 不粑 月j實作，本發日㈣其他具體實施靖於熟諳本項技敲 為顯見。預期說明書只考慮作為範雛。 方&未受支撐半導體材料物品的示範性 方法。可__闕1所示之示範 受支標物品，例如藉由進行在最 去的方^以氣造 止。 取1无07 77離步驟之前即先停 表面外二 内。如圖丨' 不疋填入鎊模腔洞 内如圖I中所顯不，鑄模⑽係 102,該表面具備所欲大,丨、^ 而擁有—外部表面 備所欲大小，表面積，形狀和表面紋理/圖案 201114955 荦==，__積，形狀和表面紋理/圖 的大小，形狀和表面紋理/圖宰。孰靖 本項技藝之人士能夠認知到 *㈣，、、，曰 性質及特性來選定該鱗模⑽之夕、卜部表面t物品的所欲 和表面紋理/圖案。 的大小，形狀 在至少-個具體實施例裡，該鱗模刚含有與娜 導體材料104相容的半導' 麵備”nn a 在至少一個具體實施例 =趟議3有與該熔融半導體材料104相同的材料。 論所偈限，然據信利用由與該溶融半導體材 枓104相同之材料所製成輯模⑽可減少 之雜f的量值。在至少—個具體實施例裡，該禱 板⑽及該炫融半導體材料1〇4可含有相同的半導體材料 ，其中該鑄模100及該溶融半導體材料m之至少一者進一 步含有至少-種額外材料，例如像是摻雜劑。在各種且體 實施例裡，該鑄模議可包含一種材料，使得當該顧經 由接觸於該炼融半導體材料104而獲加熱時該轉模謂並 不會因為例如自不均勻，快速的熱性膨脹或者自所所捕陷 氣體所產生之大熱性應力而碎裂，崎或爆破。作為另一 範例，鑄模100包含並不會由於破裂，剝落，紛化，以及固體 成份或釋出氣體汽相或液態擴躺嚴重地污染或將不想要 雜質加入形成於鑄模上固體層】10或熔融半導體材料^4内 。在至卜項實施丫列實施射，鑄模可包含由炼融石夕石 ，石墨，氮化矽，單晶質或多晶質矽，以及其組合選取出。在 至少一項實施例中，鑄模〗00由選擇性地為天然氧化物之單 201114955 晶質或多晶質石夕所製成。選擇性地為天然氧化物可為連續 性或非連續性的。 、 在至少-個具體實施例裡，可藉由在像是稿的皿器 106中，此者可選擇性地不與财產生反應，脚予以溶化 來提供該炼融半導體材料104例如像是炼融石夕。例如炫融 半導體材料1G4可包含低於ippm的鐵，猛和鉻，及/或低於1 PPb的飢，鈦和錯。該熔融半導體材料1〇4亦可含有低於⑽5 個原子/cm3的氮及/或低於10π個原子/cm3的碳。在至少 -個具體實施舰，雜融轉體材料絲源可為光伏等 級或是更純淨的石夕。 在-個示範性具體實施偷，可性地在低氧或還 原性大氣下，任何適當的加絲置或方法將輯模⑽ 帶至溫度。適#的加熱裝置及方法範例&含加熱構 件例如為電阻或感應加熱元件，紅外線⑽祕(即如ir光 燈)，以及火焰加熱源。在至少一個具體實施例裡，藉由至 少-個紅外線燈泡使鑄模副溫度上昇至。熟諸本項 技藝之人士將能認知到加熱裝置或方法的選擇是依照多項 因素而定，例如像是其中·鑄模進行加熱之環境，鱗模 的材料’該鑄模的厚度及/或所產獲之最終物品⑽所欲污 染物水準。 / 在至少一個具體實施例裡，可選擇性地在低氧或還原 性大氣下，任何適當的加錄践綠將鄉融半導 體材料HM帶至整體溫度Ts。如上述所說明，適當加轉置 及方法包含加熱構以及火焰熱源。在至少—個實施例中 201114955 熔融半導體材料104使用電感加熱源來加熱。如上述所說 明’热諳本項技藝之人士將能認知到，加熱裝置或方法的選 擇可為基於多項因素而定，例如像是含有該炫融半導體材 料之皿器的容積，該皿器的大小/厚度，及/或環繞該皿器的 大氣。 在浸潰之前’該鑄模的溫度Tltold可低於該熔融半導體 材料的整體溫度，藉以在該鑄模100與該熔融半導體材料 104之間建立溫度差以供驅動固化製程。在各種具體實施 例裡，該熔融半導體材料的整體溫度1可為該半 的炫化溫度，或者可為更高溫度。在一項示範性具體實施 例裡，該熔融半導體材料含有矽，並且該熔融矽之整體溫度 TS的範圍可為自141代至㈣。c，例如像是自觸。c=49〇 °c，即如 146(TC。 在至少一個具體實施例裡，該鑄模的溫度TM“d可經選 擇因而例如該鑄模100能夠將鄰近於該轉模100之表面的熔 融半導體材料冷卻至該半導體材料104的固化/凝結點，並 j自該半導體材料104移除足夠的熱度以予凝結。在至少 ^八體實施例裡，該鑄模的溫度Tltold可至少部份地基於 。瑪模1〇〇的厚度所選擇。例如，即如可自圖2中呈現之資 料所決t若㈣及解在纽潰麟熔融半導、 =料104内時擁有相同的溫度，則該較厚鑄模比起雜薄 ^模可具備產生較厚半導體材料物品的能力。圖2中所顯 ^據只是1實施例之範例，以及業界熟知此技術者了 大薄膜厚度決定於例如鑄模材料，炫融半導體材料，以 201114955 及鑄模溫度以及熔融半導體材料。 在至少一個具體實施例裡，在浸潰於炼融半導體材料 104中之前,ΤΜαΜ可在-50°c至1400°c範圍内。例如，在至 少一個實施例中，在浸潰於熔融半導體材料1〇4中之前，

Tifoid可在-35°C至0°C範圍内。在另一個實施例中，在浸潰 於炼融半導體材料104中之前，Tifoid可在30(Tc至500°C範 圍内。在浸潰前鑄模溫度Tltold與炼融半導體材料整體溫 度Ts間之差值大約等於過度冷卻之數值。在至少一個實施 例中，藉由在尚於溶融半導體材料位置處加熱鑄模1〇〇提供 禱才果為溫度Tltold。 根據至少一個具體實施例，即如圖丨所示者可選擇性地 在低氧或還雜大氣下按就稱賴翻⑽浸潰於該 溶融半導體材料104内。該鎢模1〇〇可依任何浸潰角度0浸 潰於該炼融半導體材料綱内，其中該浸潰肢Θ為該炫融又 半導體材料1〇4之表面⑽與該鑄模⑽之外部表面⑽上首 先接觸到該炫融半導體材料⑽表面⑽之點處p間的角产 =如圖5所示。該鑄模⑽之外部表面⑽接觸到雜融^’ 導體材料角度可隨著該鑄模⑽浸潰於該炫融半導體 材/I1!!内而有所變化。僅藉由範例，在一個具體實施例裡 ，田次满，鞠:融半導雜料可按無 的鑄模J該浸潰角心可為过:i 觸點可平行於該熔融半導體材料则表面⑽。 201114955 1〇4之表面應的方向移動該鑄謂 ^曰本項縣之人士雜認知_局部性浸 亦 =首先接觸之點處P處任何有限位置處的浸漬也可 纖之材料的表面性質(例如像是多孔性或 冋度變異性）以及濕化角度而改變。 在進-步示範性具體實施例裡，該鑄模⑽的外部表面 可為大致垂直於·融半導體材料綱的表面跳亦即 該浸潰肢約為9G度。在進—步具體實施偷，該鑄模⑽ 的外部表面102需與該炫融半導體材料1〇4的表面雨相垂 直。藉由範例，該鑄模100的外部表面1〇2可按範圍從〇度直 180度之浸潰角度，像是從〇度至9〇度從〇度至3〇度從6〇度 至90度，或者按45度的浸潰角度，浸潰於該炼融半導體材料 104 内。 在本發明的至少-個具體實施例裡，可利用任何適當 技術，、同時可藉由·熔融轉體材料的上枝是自祕 融半導體材料的側邊或底部浸潰該鑄模以達成鑄模浸潰作 業。 一在至少一個具體實施例裡，可將該鑄模1〇〇浸潰於該烙 融半導體· 104 段㈣，而足料導體材料層能夠足 夠地固化於該鑄模1⑽的表面102上。在至少一個具體實施 例裡，當足夠的半導體材料既已固化時，該半導體材料係足 夠地固化而可將該鑄模自該熔融半導體材料中取出，並且 將以該鑄模取下該固化半導體材料層。僅藉由範例，該鑄 模100可依照該鑄模1〇〇的厚度而定浸潰於該熔融半導體讨 201114955 繼内達30秒或更久。在至少一個具體實施例裡該禱桓 可域潰自G. 5秒至3Q秒，像是達1()秒。藉域例 模應可經浸漬於雜融半導體材料刚内丨秒至4秒= 據熟諳本項技藝之人士所知曉的參數來適當地改變浸潰時 間，例如像是該鑄模的厚度，該鑄模與該炼融半導體材料之 派度及熱傳導與紐質，以及所構成之半導断料物品 所欲厚度。 在至少-個具體實施例裡，可利用至少一個加熱構件 109像是電阻加熱構件或電感加熱構件以加熱該皿器⑽， 並且當浸潰該顧100時將該縣半導體材料⑽持留在所 欲溫度處。在至少—個具體實施例裡，可將該炫融料體 材料104的溫度維持在該整體溫度TD處。可藉由任何所欲 方法溶化雜融轉體材料1G4並轉聽化形式，同時^ 加熱方法的選擇可屬熟諸本項技藝之人士依據進行該方法 的條件和環境所能知悉者。在本發明之至少—個具體實施 例裡，可利用降減環境射頻⑽電感加熱處理。RF電^加 熱可藉由麟:物裡4現異㈣可紐降至最低以提供較潔 淨的環境。電感亦可提供為保持所欲整體熔融半導體材料 溫度所需要的熱流，理由是靠近該禱模1〇〇表面處的材料可 快速地擷取熱能。 根據至少一個具體實施例，該鑄模100可在平行於該熔 融半導體材料104之表面⑽的平面内基本上保持不動7因 為是按與該熔融半導體材料104之表面108相垂直的方向所 浸潰。而在其他具體實施例裡，當按與該熔融半導體材料 201114955 104之表面108相垂直的方向所浸潰時該 於娜融轉體材魏之表㈣的平_移動：；仃 當轉旋轉或振動。半導赌料層⑽^’^； 罝^表面繼上。在浸潰之後，可自該皿器1G6中取出 /、有該+導體材料層m的鑄模議。在至少 ==Γ對流冷卻的主動方式，或者藉 ===降至室溫’俾於自該里器106移出後將 106射^ 〇的鎿模剛予以冷卻。在自該皿器 減夕/為极1〇0並予足夠冷卻之後，即可藉由熟諳本項 均眾知的方法自該鑄模⑽移除或分離該半導 料===至少一個具體實施例裡，該半導體材 «在g可自_模移除或分離純須打破或變形時 冷卻。在至少—個具體實施例裡，可藉由差分膨 材料= 械卓 =式以自該缚模100分離或移除該半導體 曰0。在至少一個具體實施例裡，辭導體材料固體 。可維持在該鑄模100上而作為受支樓的半導體材料物 πσ ° 在至少一個具體實施例裡，該等第一及第二半導體材 =為由⑪，料金與化合物鍺，鍺合金與化合物坤化嫁 ’耍申化鎵合金與化合物，錫合金與化合物以及該等之混合物 =、,出、。根據各種具體實施例，該等第一及/或第二半導體 例淨歧摻賴。縣發明之至少—個具體實施 j里第—及/或第二半導體材料含有至少―_，罐 …（B’P或A1)選出的摻雜劑。在至少一個具體實施例裡， 201114955 5亥至少一種摻雜劑是按"百萬分之一 (ppm)"的範圍出現。 出現在該等第一及/或第二半導體材料之内的摻雜劑量值 了為基於6亥所產生半導體材料物品中的所欲摻雜劑漠度所 選疋，並且可根據該物品的最終用途像是光伏電池選取出 。根據至少一個具體實施例，本揭方法所產生的半導體材 料物品可包含在該半導體材料上大致均質地分散的至少一 種摻雜劑（即如該至少一種摻雜劑物在該半導體材料裡並 無顯著的分凝情況）。 在進一步具體實施例裡，該等第一及/或第二半導體材 料可含有至少-種料替元素而能_另—元素構成半 導體合金或化合物。例如，該等第—及/或第二半導體材料 可為自砷化鎵(GaAs)，氮化鋁(A1N)及磷化銦（ιηρ)選擇出。 在本發明的各種具體實施例裡，製程參數的數量可有 =變化包含下列項目，然不限於此:⑴該鑄模⑽的組成， ^度，熱容量，鮮丨i，熱概及厚度，⑵該顧在浸潰之 前所提供的溫度TWd，以及該溶融半導體材料 h識鑄謂嫩細彻_^， ⑷該鑄模100浸潰至該炼融半導體材料1〇4内的時間長度 ⑸具有該半導體材料固體層110之鱗模100自該炫融半 體材料104中移出的速率，以及⑹該經固化半導體材料110 冷卻的速率。 在至v良、體實施例裡，該鎢模在浸潰之前所提供 的溫度Tfcld，以及贿融半導體材料的整體溫度Ts為唯二 雙到控制齡度錢（即如鱗模的溫餘當浸潰至該炫 201114955 融半導體材料内時會有所變化，而該整體熔融半導體材料 的溫度則保持在固定溫度處）。 在本發明的至少一個具體實施例裡，該鑄模1〇〇的溫度 在浸潰於該熔融半導體材料104内之後並未加以控制，且因 而該溫度僅被該熔融半導體材料的溫度Ts所改變。該熔融 半導體材料的溫度Ts可經由輻射，對流或傳導的方式改變 該鑄模100的溫度。該鑄模100的輻射加熱可例如在當該鑄 模100位於該熔融半導體材料丨04的上方時出現。該鑄模 1⑼可在當該熔融半導體材料1〇4上方的煙霧通過該鑄模' 100的表面時，或是在該鑄模浸潰於該炫融半導體材料 ⑽的過程中，由娜融半導體材料104所對流加熱。該鑄 板⑽藉由傳導的加熱可例如在當將該鑄模浸潰於該溶 融半導體材料104内時出現。 ' 立依據各種實施例，鑄模100包含主要基板101，其具有 部表面102以及至少一個離散位置103,如圖丨及6所/示。 要基板101可包含鑄模材料例如為熔融矽石或矽。一主 個離散位置⑽可包含第二半導體材 = ，同或不同。在至少一個實施例中:第==導 :摻雜劑 導體材料至少之一包含至少一種： 依據各種實施例，至少一個離散位置_ 模刚之外喊面上至少-個心t 處理在矯 至少一 卜减 局。15面積形成。例士 粒於鱗攝100表面上至少-個局部面積而形成 在鑄模100包含具有天然氧化物之單 質或多晶質石夕

S 20 201114955 的:性實施例中，至少—個離散位置觸可藉由暴露在缚 吴之外部表面上-個或多個局部面積處石夕利用鹽酸餘 刻石夕主要基板1G1之氧化表面而形成。 當至少-個離散位置1〇3包含第二半導體材料，其實質 上類似或相同於炼融第一半導體材料1〇4，在一些實施例中 ’其可能控制鑄模上顆粒晶核以及晶體成長。例如，當包含 熔融石夕石主要基板1〇1之鑄模1〇〇以及包含石夕顆粒二至二 個離散位置浸潰贿财，齡晶核及/或晶體成長可 優先地發生在至少-個離散位置⑽處，因桃_並不會 良好地潤座於炫融石夕石主要基板皿。雖然並不預期受到 理論限制’人們相信當至少―個離散位置⑽包含第二半導 體材料而類似於炼融第一半導體材料1〇4時會發生顆粒晶 核以及外延晶體成長。當過度冷卻值為小時，人們相信外 ^曰體成長與顆粒晶細彡成之比值大於過度冷卻值為大的 f月況。在至少一項實施例中，過度冷卻值為最小，使得發生 ^卜延晶體成制時提縣份過度冷卻_成轉體材料物 品具有所f要之厚度。熟知此麟者㈣料地依據在此 所揭示各種實關及範職定㈣需要過度冷卻值。 、至少-個離散位置103之第二半導體材料可藉由傳統 方f形成或其他方式提供。例如，鑄模100主要基板101包 含單晶質衫晶質料有天然減物形絲其表面上的實 施例t，至少-個離散位置】〇3可藉由利用稀釋鹽酸去除天 然氧化物層而界定出。在更進—步範慨實關中，石夕或 其他第二半導體材料之顆粒可使用遮草主要基板101塗覆 201114955 於至少一個離散位置1〇3。顆粒可使用任何傳統的方法包 括例如喷灑，擦塗，刷佈，傾潑，浸潰塗覆，化學汽相沉積，物 理汽相沉積，電漿強化化學汽相沉積或是感應電漿沉積方 ' 法以塗覆該等顆粒。在一項實施例中，遮罩主要基板101包 . 含至少一個界定出至少一個離散位置103之開孔，其以聚合 物例如聚甲基-甲基丙烯酸酯產生功能。功能化之矽顆粒 *T塗覆至主要基板以及黏附至遮罩中至少一個開孔。 鎿模100在浸潰於炫融半_材料104之前加以煆燒以及清 理以去除聚合物以及任何其他污染物。依據另一項實施例 ，化學汽相沉積法(CVD)或感應粉塵搶供應源能夠使用來沉 積第二半導體材料於遮罩至少一個界定出至少一個離散位 置103之開孔中。亦能夠使用類似於噴墨列印之處理過程 以/儿積第二半導體材料於至少一個離散位置1〇3上。 在各種實施例中，第二半導體材料顆粒能夠使用由熔 融第半導體材料104產生煙霧沉積在至少一個離散位置 103上。顆粒能夠藉由例如遮蓋其餘鑄模表面沉積在至少 一個離散位置1G3上。依據至少—項實施例，至少—個離散 位置103在例如浸潰之前或鎿模刚浸潰於溶融半導體材料 1以時塗覆顆粒。在至少-個實施例中當•模漏位於熔 融第-半導體材料(例如的時，第—半導體材料顆粒(例如 矽奈米顆粒)之塗覆可形成於至少一個離散位置1〇3上。在 實施财，凝轉理触來自_料歸料煙霧凝 固^縳模_當冷缚模咖外部表面上，因而形成奈米顆 粒塗膜於至少一個離散位置1〇3(煙霧塗膜)，在該情況下第

22 S 201114955 =材料之街質上包含與第一半導體材料相同的 vrm I如，當加熱局於雖融溫度例如在145Gt至1550 =時’炫融石夕會產生負載奈米顆粒煙霧。在該實施例 ，、⑽可暴露於炫融石夕上方之煙霧歷時適當長度之時 如3G秒肩模⑽在適#_絲溫度例如為 〇〇 C，使不米顆粒熔融矽沉積在鑄模1〇〇上。 ，據至：>、項實婦,j，沉積在至少一個離散位置⑽上 之半導體材料顆粒為純的或實質上純的半導體顆粒，例如 純的或實質上純的半導體顆粒具有低污染值。並不翻受 到理論限制，人們相信來自炫融半導體材料ι〇4之煙霧會受 到存在於炼融料體材料刚中雜質影響，或會與存在於構 成鱗模100材料中雜質，存在於鱗模100中雜質，及/或存在 於炼融轉體材料1()4上方大氣中材料結合或相互作用。 例如假如該雜質並未受到控制，沉積在至少一侧散位置 、3上方顆粒可包含⑦氧化物(⑽及⑽2)或碳化梦(&C) 以及石夕(Si)’其決定於存在雜質。因而在各種實施例中藉 由凝固處理過程沉積在至少〜_散位置⑽上半導體材 料顆粒的純度可選擇性地加以控制，例如藉由提供具有低 數值雜質找融半導體材料綱，提供触融半導體材料 104相同或實質上相同半導體材料所構成禱模刚，提供低 數值雜質之铸模100’及/或減少炼融半導體材料1〇4上方大 氣中雜質數量而達成。例如在至少—個實施例中，凝固處 理過程可在具有相當高還原性或低氧大氣中例如為純氯及 2. 5%氫氣之混合氣體中進行。在一項實施例，在外殼中大 23 201114955 氣可選擇性地去除水份例如制低於丨酬數量，以及例如 低於5_氧氣。外殼可選擇性為些微地加墨的以防止例如 大氣中氮氣進人。在至少—項實施财，低揮發性碳化合 物亦可排除至外殼外面。 在更進-步實施例中，顆粒可沉積在至少一個離散位 置103於矯模100浸潰在炫融半導體材料1〇4時轉模包含 罩’其覆蓋所有面積除了至少一個離散位置1〇3。在另‘”、 施例中’第二半導體材料顆粒可沉積在至少一個離散位置 103上於魏⑽浸潰之前叹鑄模⑽浸潰_融 材料_。在至少-個其他實施例中，並不將鑄模放$ 斜導體材料104產生煙射，任何相當低溫之非污毕 (例卿或玻魏扣）可鱗於雜㈣收 顆粒 以分離處理過程塗覆於至少一個離散位置1〇3上。 在至>、個實施例中在至少一個離散位置 之顆粒塗膜具有厚度麻至-範圍么 nm 00微米。依據各種實施例，塗膜厚度大約等於顆 均尺寸’例如為触之單層。在其他實施例中，塗膜 予又於雛之平均尺寸，例如多層顆粒。在 、 =中，第二半導體材料之_平均尺寸M5nmJL: 2圍内，或更大尺相如為5nm謂 2 =中;第二半_材料之難平均尺寸在1Gnm/2微^^ Ι ίΓ 一個實施例中，顆粒為奈求顆粒，其平均尺寸為 lOOnm或小於例如3〇nm或更 寸為 一個離触置⑽-寸祕雛之料尺·Γ：7少至一少

S 24 201114955 個實施例中，至少散位置之_為雕平均尺寸之i 至10倍。 在各種實施例中顆粒塗膜為連續性地或非連續性的以 及可為連接的或非連接^至少—個實施财，顆粒塗膜 可包含單一顆粒於至少一個離散位置上。顆粒塗膜所需要 特性決例如麵尺寸，所製造物品所需要晶體/顆粒特 性，以及使用於本發明方法中所使用之各種操作參數。因 而，決定顆粒塗膜之特性為熟知此技術者能力範圍内。 依據至少一項實施例，鑄模100包含多個離散位置103 。多個離散位X 103可以任何方式排列例如規則地或隨機 地於鑄模100上。在其他實施例中，離散位置之密度可由較 高密度逐漸地改變為較低密度。離散位置103可具有任何 幵V狀例如圓形，方形，點狀，島狀，三角形，線形，不規卿狀 等。在圖6所顯示範讎鍀模中，離散位置1〇3為圓形的（直 徑為d)以及與相鄰離散位置203分隔距離為a，b。 並不職受到任何理論限制，假設在給定過度冷卻值 下當第二半導體材料例如顆粒或至少一個離散位置之暴露 半導體材料大於臨界晶核餘時將發生外延成長。當第二 半導體材料尺寸大於臨界晶核餘時，晶體成長並無顯著 的障礙。換言之，晶核麟必需的，因為第二轉體材料作 為晶種以及炼融第-半導體材料刚可直接地結晶在第二 半導體材料上。第二料體材料面積(即在至少—個離散 伋置處暴露半導體材料之面積或顆粒尺寸）應相當大足以 在縣第-半導體材料發生凝固之前並不會完全田猶融。

S 25 201114955 ==解=導體材料之尺寸選擇係依輪 ，皿度，㈣第—+導糖料之紐溫度ts，鑄模厚卢 以及熔融第-半導體材料，第二炼融半 ^ 之熱量轉移特性。 π 方法她於本發明所揭示 开Η $去禮/、體實知例裡，該铸模100可為單塊 开V式，或者像W料塊的4層結構戦，其具有厚 、目”ΓΓ 可包含纽或非纽財體且可 :見需要具有至少-層纽或非纽塗層。在且了 =例中，鎊模在整個鑄模本體上可^體 =。根據至少一個具體實施 亦 ==是; 面可用以建立具有透鏡或圓管形狀的物品。表 和鑄二戦⑽之材料的熱學性質 於鑄模⑽之外部表罐容量以自接觸 熱能而使麵丨00處或接 +導體材料104擷取 該的速率下傳m勒处 」、10之半導體材料固化，及在 模100外部表面^2"二，理論所限制，據信自位該鑄 之固體層110揭取熱能的速率會影

26 S 201114955 響到該固體半導體材料層110的顆粒大小。該鑄模100及該 熔融半導體材料104之間的溫度差可提供對於液體至固體 相態轉變的驅動力，而該鑄模1〇〇的熱傳性質（傳導及擴散） 可設定移除熱能的速率。一般說來，較大的溫度差提供較 大的驅動力，如此可獲致較細緻的顆粒材料，理由是可獲用 較多能量以於更多位置處克服核屏障。較小的溫度差有利 於較大顆粒。 圖2顯示示範性理論計算結果的圖形表示，其中說明在 對應於鑄模厚度lmm，3mm及5mm之浸潰時間處，即如分別地 以方形，圓形及三角形所標註者，可按如該莫溫度τ_ 之函數達__化㈣最大厚度。在計算中，假設禱模 $職密實（即非多孔性)玻璃狀石夕石製造出以及在鑄模浸 f於炼融料程愤融雜持在147(rc。圖2所示圖形是 ，由對於給定鑄模材料之物理性質，解出下列的能量平衡 等式所產生。當鱗模被絲於該熔融轉體㈣内時所 =成之經m切層的最大厚度△，可按如難密度㈣ 她熱容量G細，在浸潰_賴溫度Tfcid，雜化溫 度熔_秘體溫度Ts，鑄模厚度w，的密度^ 等^)m熱容量如’以及破峨轉熱^之函數 Δ 2

Ps^^PSiCPsi{Ts~TM) (等式1) 獻的鑄模之表面上凝結/重熔該半導體材料所貢 亦可度外’所構成之半導體材料物品的厚度 自_融半導體材料104中取出該鑄模⑽時

S 27 201114955 構成的拖$層所影響。為不受理論所關 層所增加的厚度可騎於傳統沾力學和其他的^曳體 材料凝結秘併絲，柯為賴從雜鄉 中取出該鑄模HH)的速率而定。圖4顯示出對最㈣製# 物品額外厚度範例性計算曲線表示圖為鎊模自該炫融= 體材料中取出之速率的函數。因此，馳复層的厚度可隨 該取出速率的增加而減少，即如圖4所示者。藉由^ ^ 其中該賴是按自2on/s ^ 5o„/s綱之鲜所取出的赠 實施例裡，該拖$層可騎構成之半導斷料物 貢獻100微米。 在f發明之至少一個具體實施例裡，該所獲固體層的 厚度可藉由改變該鑄模議在該炫融半導體材料1()4Θ内的浸 潰時間加以控制。圖3顯示自該鑄模丨⑽外部表面搬而按 如浸潰時間之函數_量_化距離(實線)之計算曲線圖 。圖3數據為本發明—項實施例之範例。熟知此技術者了 解時間尺度及/或厚度可改變，其決定於在此所揭示方法之 操作參數。圖3亦顯示一組對應於該計算結果之處理條件 的實驗資料(附有圓圈的虛線）。在本發明所揭示製程的至 少-，具體實施例裡，細化層（即如石夕）最初會快速地成 長至取大可能厚度，即如時段ti所示。織該固化層可在 時段t2的過程中薄化，原因是該固體半導體材料重熔回到 该整體炫融半導體材料，而該材料可轉在預定溫度處。 為不文理响所限制，據信在該初始階段過程中（即固化相之 開始）會在铸模-液體介面處發生固化，而隨後該固化前端

S 28 201114955 即延展進人魏翻（亦即該軸半導體 ’田每模熱谷置減時，據信會發生該凝結層的麵 該固-液介面會朝向該基板邊壁後退。若將該禱模遺以 雜融半導體材_，财輯模與贿化物翻熱 衡時所有的初始凝結層都將會魏。該固_液介面的、 速度可由Stephan條件所給定（等式2). ^ zvtPs^ (等式2) 其中【及【為該液體及固體相態的熱傳導性，％為瞬 面速度，pS為固體相態的密度，並且λ為溶融潛妖。 式左侧的第-及第二項分別為通過該固體及該液體的敎流 。若通過該關的熱流大於通過該㈣的熱流，則介面速 度為正並且_凝結。而若通職㈣的熱流大於通過該 固體的熱流，齡面速度為貞並且域魏。在本發明之 至少-個具體實_裡，該半導體材料物品的厚度^ 將該鑄模浸潰於贿融轉騎料内—段_而使得9至少 部份浸潰_通過雜融半導體材料之熱流高於通過該經 固化半導體材料之熱流並且出現銳所㈣卜即如可自圖 3所示資料而蚊，銳進行的料是低於該 料層之初始構成的速率。據信由於在厚度上較緩慢的變= 速率，故而能夠在魏階段過程中鮮確控酬構成物品 的厚度。 當該鎊模被浸潰於魏融半導騎料㈣，在固化階 29 £ 201114955 段的過程中，通過該固體相態的熱流(該等式左側的第一項 )會遠大於初始等溫液體，並因而快速地固化成該液體。在 某一段時間之後，通過該液體的熱流遠大於通過該固體者， ' 因此出現重炼。而在行經足夠時段之後，整個經固化半導 • 體材料層重熔，並且該鎊模與該熔物成為熱平衡。 據信，在至少一些具體實施例裡，該固化階段開始於該 鑄模-液體介面，隨後為該固化從該鑄模延展進入該液體。 此項製程的動力學可為由在該固化介面處產生潛熱的速率 以及其離於該介面產生熱量傳導所控制。對於成為經超加 熱之熔物（亦即其中該熔物的溫度大於該材料的熔點）的固 化情況，可預期在該介面領前處（亦即在該溶物的方向上） 的溫度梯度會為正。因此，在固化/凝結領前處所釋放出的 潛熱並無法傳導或對流離開該熔物。所以，據信該固化動 力學是由該潛熱透過該固化半導體材料而進入該鑄模（例 如熔融矽石）的傳導所設定。透過該經固化半導體材料和 S亥鑄模的傳導愈快，該固化速率就會愈迅速。因此，據信該 鑄模的熱性質會對該固化動力學造成顯著影響。而相反地 ，據信該熔融半導體材料的溫度並不會對固化階段造成顯 著影響。此固化會繼續進行，直到通過該液體（亦即該熔融 半導體材料)和該固體半導體材料層的熱流變成相等為止 - 。超越此點之後，通過該液體的熱流會大於通過該固體半 導體材料層者並開始重熔。在重熔階段的過程中，潛熱會 從該經超加熱之熔融半導體材料供應至該介面。因此，在 重熔階段的過程中，該熔融半導體材料的性質對於重熔動 201114955 力子會有較大影響，而鑄模的熱性質則不會有太大影響。 根據至少一個具體實施例，該鑄模浸潰於該熔融半導 ，材料内之速率的範圍可為自1. Gon/s至5Gcm/s，例如像 =自3cm/s至i〇cm/s。熟諳本項技藝之人士將能認知到該 /文潰速率可依照各種參數而改變，例如像是該半導體材料 成份（包含選擇性的摻雜劑)，該鑄模的大小/形狀，至少一 個離放位置之組成份，以及該鑄模的表面紋理。 該鑄模在浸潰之後自該熔融半導體材料中取出的速率 也會對所構成之固體物品的結構產生影響。當鑄模由炫融 半導體材料移出時，一層熔融半導體材料會潤溼鑄模上半 導體材料SJ體層之表面，其會會將厚度加人至半導體材料 之固體層如先前所說明，及/或會改變半導體材料固體層之 表面了構纟至少—個具體實施例裡，可利用該鑄模自溶 融材料取出的相對緩慢速率例如像是2至Ws以製造具有 較平π表面的固體物品。當過度快速地取出該模敎 能移除^的細微局部性變異可能展現—些單離的固化事件 而在該等之内捕捉額外液體，因此構成凹坑及凸起。當這 些凹坑及凸起快速地JU化時，鱗可能會形成滴斑和小面 凸，’有時向度為數個公釐且寬度甚可達一公分。據信較 緩I1 又的取㈣作可將濕化區域侷限在該n氣介面處， 並且將連續的她平滑層設置在_體層的表面上。此外 ，快速地移動或加速度該鑄模可能會引生流動樣式，甚至是 熔物内的擾動。而液流移動與熱傳之間的鱗可能造成在 該物品的經固化表面上形成樣式。在至少一個具體實施例 201114955 裡，可藉由按一速率取出該鑄模以製造半導體材料物品以 使得在固體半導體材料層的表面上能夠構成次級平滑層。 熟諳本項技藝之人士將能認知到該等浸潰速率，浸潰 時間及取出速率皆可影響到所產生的物品，並且可依據所 欲物品，鑄模的材料/形狀/紋理/大小，鑄模的起始溫度，熔 融半導體材料的溫度以及半導體材料的性質來選定這些參 數。 現回到圖1，在至少-個具體實施例裡，持裝該溶融半 導體材料104的皿器106並不會與該熔融半導體材料1〇4產 生反應，且/或不會對該熔融半導體材料1〇4造成污染，如上 述對鑄模100所說明。在至少一個具體實施例裡，該皿器 106可為由從玻璃質氧化矽，石墨及氮化矽中選定的材料所 衣成。在至少一個具體實施例裡，該皿器是由玻璃質氧 化矽所製成。 、 非欲以受限，然據信在至少一些具體實施例裡，利用玻 璃質氧化矽作為鑄模1〇4及/或該皿器1〇6可能導致半導體 材料的氧污染。因此，在各種具體實施継，氧污染可視需 要予以緩和或大巾s減輕，像是藉由在低氧環境下，即如像是 氫氣(<lpPm的水)和像是氬氣，氪氣錢氣之惰性氣體的乾 燥，合物，溶化該半導體材料以及模鑄該物品。在至少一 :祕具體實關裡，敍氣可為自Ar/1. Qw備混合物或 疋Ar/2· 5wt%H2混合物選取出。 在至少一個具體實施例裡，本發明所揭示方法可用於 製造半導翻·料薄例如像是々，此者可具備光伏應

S 32 201114955 用項目所適用之範圍内的表面積，幾何性，厚度與顆粒結構 ，例如達約156麵X 156咖的大小，1〇〇微米至4〇〇微米範圍 内的厚度以及大於1_的顯著顆粒數。根據—個具體實施 例’至少60%的顆粒可大於Imm。在進一步具體實施例裡，至 8(U或至少90%的顆粒可大於1咖[j。在至少一個具體實施 例裡，就尺寸而f鮮雛在其最雜邊方向上比起其厚 度大二至三倍。 在至少一個具體實施例裡，本發明所揭示方法可按照 改善顆粒結構，減少雜質數量，以速率改善，及/或減少材料 浪費的方式產獲半導體材料物品。例如，本發明所揭示所 述之外鑄製程能夠以大致無須浪費半導體構件的方式來進 仃，因為所有麟融材料皆可被鑄塑成抽物品。任何碎 破片段或其他的未用材料皆可加以重熔並再度鑄造。在至 少-個具體實施例裡，可利用短於5秒鐘的浸潰循環時間（ 亦即準備浸潰該鎊模之時間，浸潰時間以及取出該禱模之 時間的總和）以構成長度為7cm的薄片（與寬度無關），這可 轉化為每秒鐘數公分的處理速度。在進一步具體實施例裡 ’本發明所揭示方法可產獲具有經降減之雜f量值的 導體材料物品。 除另說明者外，本專利文件與申請專職圍中的所 數字在所有實例裡皆應獲瞭解為可由詞彙"大約，，所修改， 無論是否加㈣述皆同。亦麟解在本專敝件主’ 利範圍中所使關精確數值構成本發㈣其他具體實= 。現已致力於確保本發明_稍述之數_正確性。缺

S 33 201114955 量技術中所 ，何測得數值可内隱性地含有些翻其個別測 哥現之標準差而致生的誤差。 注意到即如在本”文件和後载之申請專利範圍中所 使用者，除顯著献明觀外受限於單—參照物者外單數 形式-”及”該”包含複數參考，反之亦然。故而，僅藉由範 列，所稱之I’ —熱源"實可參指為一個或多個熱源，並且所稱 之’’一半導體材料”實可參指為一個或多個半導體材料。即 如本發騎揭种所使时，該雜m其文法變化 項係欲為非限制性，使得在列表中的項目引述並不排除可 取代或增添於該等所列項目的其他類似項目。 、人們了解業界熟知此技術者能夠對本發明所揭示過程 以及方法作各種變化及改變而並不會_所揭示内容之範 圍。業界熟知此技術者能夠考慮·書及實施在此所揭示 本發明内容而了解無實施例。麵制#巾所說明實施 例視為範例。 【附圖簡單說明】 底下所說_®在此加人構成說明書之部份以及顯示 出本發明—般實施例以及並不考慮受限於本發明範圍，本 發明允許其他_有狀·例。_鮮會’昭比 =以及附_定特徵以及特定觀點之_可放大或為了 /月析而示意性地顯示出。 图1為根據本發明具體實施例製造未受支稽之半導體 材料物品的示範性方法之略圖說明。 圖2為曲細，其齡出根縣發明具體實酬各種缚

S 34 201114955 模與-薄膜最大厚度之關係 圖3為曲線圖，其 顯示出根縣_顯實補在炼融 石夕層中翻絲_觸模上固 圖4為曲線圖，复顯干屮卜_丄一一曰汁改间又传 度為=半導體材料中_鑄模體二拖:數層的厚 浸潰==Γ於轉瓣物之示紐 圖6為依據本發明實施例之範例性轉模的略 【主要元件符號說明】 鑄模100，·主要基板101;外部表面1〇2;離散 103;熔融半導體材料1〇4;皿器1〇6;熔融半導體材 108;加熱構件109;半導體材料層ι1〇。 ；表 體矽層厚度間之關係 圖表示 面

S 35

Claims (1)

1. 201114955 七、申請專利範圍 1· 一種製造半導體材料之物品的方法，其中包含： 在溫度Ts下提供、溶融第—半導體材料； 在溫度TWd下提供鑄模，使得Ts>Tfcid，其中該鑄模包 含主要基板，其具有外部表面以及至少一個離散位置； 將該至少一個離散位置塗覆以半導體材料顆粒，顆粒包 含實質上相同於熔融半導體材料之半導體材料； 將該鑄模浸潰於該熔融半導體材料一段時間而足以在 該鑄模之外部表面上形成至少部份地由該第一半導體材 料所構成的固體層； 自該溶融半導體材料中取出具有該固體層的鑄模；以及 選擇性地自該鑄模分離該固體層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該炫融半導體材 料以及顆粒包含半導體材料，其係自包含下列項目之群組 中選取出，即石夕，鍺，錯合金與化合物，坤化鎵，神化鎵合金 與化合物，錫合金與化合物以及其混合物。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中至少一個離散位 置塗覆半導體材料顆粒包含將鑄模暴露於熔融第一半導體 材料上方煙霧歷時一段時間足以形成顆粒，其由在至少一 個離散位置上熔融第一半導體材料產生。 4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中鑄模位於熔融第 一半導體材料上方以及暴露於熔融第一半導體材料之煙霧 於鑄模浸漬於熔融第一半導體材料之前，及/或暴露於熔融 第一半導體材料煙霧於鑄模浸潰於熔融第一半導體材料之 S 36 201114955 時。 5. 如申請專利範圍第i項所述之方法，其中將至少一個離散 位置塗覆以半導體材_粒包含噴灑，擦塗，卿，傾潑，浸 潰塗覆，化學汽相沉積，物航相沉積，概触化學汽相 沉積或是感應電漿沉積顆粒於至少—個離散位置上。 6. 如申請糊細第丨項所述之方法，其巾獅平均尺寸在 〇. 5nm至100微米範圍内。 其中顆粒塗膜厚度在 其中熔融第一半導體 7.如申請專利範圍第1項所述之方法， 〇. 5nm至1〇〇微米範圍内。 8.如申請專利範圍第1項所述之方法 材料上方大氣包含氬氣及氫氣。 9.如申請專利範圍第 --------項所述之方法，其中在溫度％ μ下 提供鑄模包含加熱絲第-半導體㈣±方之鱗^莫_ 10.—種製造半導體材料之物品的方法，其中包含' 在溫度Ts下提供溶融第一半導體材料. 在溫度w提供鎿模，使得Ts>Uid，其中該缚模包 =材=部表面以及至少一個離散位置，其由 以 材 將該鑄模浸潰於雜融第—轉體材料—段時間而足 在該鑄模之外部表面上形成至少部份地倾第 料所構成的固體層； 自該熔融半導體材料中取出具有該S1體層的鑄模.以及 選擇性地自該鑄模分離該固體層。 11.如申請專讎㈣1Q項所述之方法，其中第—半導體材 37 S 201114955 料以及第二半導體材料之一或兩者係自包含下列項目之群 組中選取出，即梦，矽合金及化合物，鍺，鍺合金與化合物， 砷化鎵，砷化鎵合金與化合物，錫合金與化合物以及其混合 物。 12. 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中第一半導體材 料實質上與第二半導體材料相同。 13. 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中主要基板包含 具有氧化物塗膜之單晶質或多晶質矽以及第二半導體材料 為。 14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中至少一個離散 位置藉由蝕刻氧化物塗膜而形成。 15. 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中至少一個離散 位置包含第二半導體材料顆粒塗膜。 16·如申請專利範圍第15項所述之方法，其中第二半導體材 料顆粒塗膜藉由將鑄模暴露於溶融第一半導體材料上方煙 務歷時一段時間而形成，該顆粒由至少一個離散位置上溶 融第一半導體材料產生。 17.如申請專利範圍第15項所述之方法，其中第二半導體材 料顆粒之平均顆粒在〇. 5nm至100微米範圍内。 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中在溫度 下提供鑄模包含加熱高於熔融第一半導體材料之鎊模的步 驟。 19.—種減少半導體材料之物品内的雜質及/或缺陷及/或 在形成物品過程中控制半導體材料物品顆粒結構之方法， S 38 201114955 其包含： 在溫度Ts下提供炼融第一半導體材料. 在溫度Τη。^下提供鑄模，使得Ts>Titoid，其中該鑄模包 含主要基板，其具有外部表面以及至少一個離散位置，其由 - 第二半導體材料構成； ^ 將該鑄模浸潰於該熔融第一半導體材料一段時間而足以 在該鑄模之外部表面上形成至少部份地由該第一半導體材 料所構成的固體層以及開始再熔融； 自該熔融半導體材料中取出具有該固體層的鑄模；以及 選擇性地自該鑄模分離該固體層。 20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中第一半導體材 料係自包含下列項目之群組中選取出，即矽，鍺鍺合金與 化合物，砷化鎵，砷化鎵合金與化合物錫合金與化合物以 及其混合物。 21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中第一半導體材 料實質上與第二半導體材料相同。 22. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中在溫度一 下提供鑄模包含加熱高於熔融第一半導體材料之鑄模的步 驟。 ' 23. -種半導體材料物品，此者是由包含下列步驟的方法所 構成： 在溫度Ts下提供炼融第一半導體材料； 在溫度Tlfold下提供矯模，使得TS>TMold，其中該鱗模包 含主要基板，其具有外部表面以及至少一個離散位置，其由 39 201114955 弟一半導體材料構成； 將該鑄模浸潰於魏融第—半導體材料—段時間 在該鑄模之外部表面上形成至少部份地由該第—半 料所構成的固體層； 材 自熔融第-半導體材料中取出具有該固體層的鑄模，发 移出速率足以在層表面上形成第二統層；以及、 選擇性地自該鑄模分離該固體層。 24.如申請專利細第23類述之半導體材料物品，其 融第-半導體材料係自包含下列項目之群組中選取出即 石夕，石夕合金與化合物，錯，鍺合金與化合物神化鎵坤化鎵 合金與化合物，錫合金與化合物以及其混合物。 25·如申請專利範圍第23項所述之半導體材料物品，其中該 溶融第-半導體材料及該第二半導體材料含有大致相同" 半導體材料。 26.如申請專利範圍帛24項所述之半導體材料物品，其中固 化半導體材料顆粒最狹窄側向尺寸為顆粒厚度之2至3件€ 28. —種用以構成半導體材料物品的禱模其包含： 主要基板，其具有外部表面以及至少一個離散位置，其中 主要基板包含下列項目之群組中選取出的材料，即熔融 石夕石，石墨，氮化石夕，以及其組合；以及 至少一個離散位置包含半導體材料。 29.如申請專利範圍第27項所述之鑄模，其中至少一個離散 位置包含半導體材料之顆粒。