TW507277B - Liquid-phase growth method, liquid-phase growth apparatus, and solar cell - Google Patents

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Description

507277 A7 _______ B7_五、發明説明（1 ) 發明領域： 本發明係關於一種液相長晶方法及一種用來生長一半 導體層於含氧的基材上的液相長晶設備，及關於一種太陽 能電池。 發明背景 最近 源以驅動 統地相連 陽能電池 能轉換爲 ，太陽能電池 不同種類的電 的電源。通常 的半導體。爲 電能的效率） 被廣泛地應用作爲一獨立的能量來 氣用品及設 ，矽及鎵砷 了要獲得高 ’單晶或多晶是較佳 備且作爲與商業電源系 化物被用作爲構成一太 的光電轉 請 先 閲 讀 背 面 >王 意 事 項 再 填 $ 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 換效率（將光 的。 亦是最近被暸解到的是，使用一磊晶矽基材對於製造 [而言是絕佳的。最重 (一主動層）中之雜質 施0 雙極LSI及一 CM 在一大型元件 要的是， 濃度的獨 一雙 各自的電 止
C
立控制可輕易 極L S I之各 晶體之間的電 Μ 〇 S — L S 〇 S — L S 及一1磊晶層 地於一磊晶 自的電晶體 子干擾可藉 I之閂鎖（ 基材中實 可輕易地彼此封閉且在 由應用此 latch up )亦可被防止 特性而被防 再者，因爲一磊晶基材很少具有生長缺陷，該缺陷係 常常在一傳統上被使用之以Czochralski方法生長的砂基 材中被發現，所以具有改良的氧化物膜層介電強度及具有 高度可靠性之裝置可被製造於一CMOS-LSI中。而 且，對於一磊晶基材而言因爲重金屬雜質去除被極度有效 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4 - 訂 五、發明説明（2 ) 率地實施，所以使用該磊晶基材製造的裝置被認爲被提供 了絕佳的性能特性，其中該磊晶基材使用一藉由捉聚（ gettering)處理而含有高濃度的硼（B )。 甚者，在應用於一太陽能電池及一磊晶基材的例子中 ，一具有1 0微米至1 0 0微米厚的矽層是經常被需要的 ，且藉由C VD提供具有此厚度之磊晶層是可能的。然而 ，每一批被裝載的基材數目受到限制或在每一批處理之後 ，將被應用之設備都需要維修作業，製造產出率因而很低 〇 爲了要提高製造產出率，一液相長晶的矽層生長是有 利的。藉由液相長晶之詳細的太陽能電池製造說明被揭示 於日本專利申請公開第1 〇 — 1 8 9 9 2 4號中。該技術 基本上不僅可應用於太陽能電池，還可應用於一磊晶基材 的製造上，但在目前階段，在一長晶矽層上的缺陷密度及 少數載子的壽命上仍留有許多改善的空間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在傳統的技術中，一結晶係藉由將一低熔點的金屬， 如銦，鎵，錫，鋁，銅或類此者，熔化，將一半導體原材 料，如矽或類此者，溶解於該被熔融的金屬中以形成一溶 劑（在下文中以”熔融體”一詞稱之），將一基材浸入該熔 融體中’將該過飽和的半導體原材料沉澱於該基材上，而 生長於一基材上。爲了要以一高速度來生長一厚的膜層， 則必需要事前儘可能地將半導體原材料溶解於該熔融體中 0 通常’一固體在一液體中之可溶性會隨著溫度的升高 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 斯277 A7 B7 五、發明説明（3 ) 而變大。因此’具有低熔點且能夠生長具有高品質的矽結 晶的銦從眾多可作爲一熔融體的金屬中被選取，當熔融體 溫度低於7 5 〇 °c時，很難以〇 · 1微米/分鐘或更高的 速率來實施結晶生長，因此會妨礙一太陽能電池的製造及 需要有一厚的磊晶層之羸晶基材的製造。爲了要提高大量 製造的產出率’該熔融體的溫度被加以設定，如8 5 〇至 1 0 5 0 °C ’是需要的。 一藉由Czochralski ( C z )方法生長的矽晶圓被廣 泛地用來製造一磊晶基材。因爲此一 C z晶圓是藉由將矽 於一由石英玻璃所製成的坩堝中加熱至不低於1 4 〇 〇它 的溫度用以將矽熔化，所以該矽晶圚無可避免地含有過多 的氧。 第7 A圖爲一剖面圖，其顯示一基材2 〇 〇其包含有 氧201。氧201被包含於該基材200中且因爲這個 關係，所得到的矽結晶被提供有一項優點，即黏滯性獲得 改善以防止基材在製造處理期間之損傷。再者，氧2 0 1 是作爲一捉聚器之用且用來降低重金屬原子污染的不良影 響，其亦具有其它的優點，如成本低。 然而，關於C z晶圓，生長於該C z晶圓上之磊晶膜 層的品質有時會因爲含有氧而被衰減。第8圖顯示一 C z 矽基材之表面的顯微鏡照片，該表面是在加熱該基材達一 預定的時間，然後化學蝕刻所得到的基材之後攝取的（引 自於由 Maruzen 出版之”Semiconductor Silicon Crystal Engineering” 一書的第6 · 58頁）。如第8圖所示的， l·— Ίφ-I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - 507277 A7 _ B7 "~ …................... _ιιιιπ 晒圖 一11111111111111 ................. .....................……----------- - _ --——_—_ 五、發明説明U ) 當熔融體的溫度上升時，實際缺陷的密度亦增加，且在 7 5 0 °C或應高的溫度時，密度陡增。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 亦即，如第7 B圖所示，因爲包含於基材2 0 0中的 氧2 0 1被沉澱且藉由處理該基材2 0 0而以缺陷2 0 2 呈現在7 5 0 t或更高的熔融體中。出現在基材2 0 0的 表面上之該等缺陷2 0 2是發生在一半導體層2 0 3中之 層疊瑕疵的主因，使得形成於基材上的磊晶層很可能含有 許多的層疊瑕疵204(第7C圖）。 一層疊瑕疵2 0 4已知會減損一半導體元件的許多特 性及對於應用於一太陽能電池及應用於一磊晶基材上而言 都具有極大的傷害。因此，存在著一項問題，即如果熔融 體的溫度被升高以獲得一磊晶膜層之實用的生長率的話， 則該磊晶層的品質即會被犧牲掉。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，在一大量生產的大型設備中，金屬物質，如不 銹鋼，無可避免地被用作爲會被施加大負荷的零件，像是 管子或閥之類者。因此，在一基材被裝載至一設備的時間 至開始磊晶生長的時間這段期間，該基材的表面會受到重 金屬原子的污染。再者，重金屬原子，像是鐵，鉻，銅或 類此者，會隨著時間而累積且缺陷4 0 3，如矽化物，會 形成於該基材200的表面上（第9C圖）。這被示於第 9 A至9 C圖中。 在磊晶生長被實施於被重金屬原子4 0 1，4 0 2所 污染的基材2 0 0上的例子中，缺陷4 0 3即變得很重要 且會造成在該磊晶層4 0 4中之層疊瑕疵4 0 5或該重金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507277 A7 ______B7 _ 五、發明説明（S ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 屬原子4 0 6會擴散至該磊晶層4 0 4中（第9 D圖）。 該層疊瑕疵4 0 5及擴散的重金屬原子4 0 6顯著地減損 該磊晶層4 0 4的品質。 發明目的及槪述： 本發明的一項目的是要生長一具有很少缺陷之半導體 層，即使是一基材含有氧成份亦可。 本發明的另一項目的是要生長一具有很少缺陷之半導 體層，即使是一基材已被污染亦可。 根據本發明，一種用來提供一半導體基材的方法被提 供’該方法包含的步驟爲在一低於7 5 0 °C的溫度下生長 一液相的第一矽層係於一矽基材上及在一不低於7 5 0 t 的溫度下生長一液相的第二矽層於該第一矽層上。 根據本發明，一種太陽能電池被提供，其是由一方法 所製造，該方法包含將上述的半導體基材的第一及第二矽 層側的一表面陽極化的步驟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明，一種用來生長一半導體層於一含有氧之 基材上的液相長晶方法被提供，該方法包含讓該基材與一 熔融體於一溫度下接觸使得導因於氧的缺陷被抑制而讓該 基材的表面上的數目少於1 0 0 0個/cm2的步驟。 根據本發明，一種用來產生上述的半導體基材之液相 長晶設備被提供，該設備包含用來儲存一熔融體的裝置， 其中矽被熔於該熔融體中，用來改變該熔融體的溫度的裝 置，一固持件用來同時固持一將被熔化於該熔融體中之半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 8 - 507277 A7 B7 五、發明説明（6 ) 導體材料及該矽基材；及上下輸送該固持件的裝置。 爲了要達到上述的目的，在本發明之用來生長一半導 體層於一含有氧之基材上的液相長晶方法中，一第一半導 體層是藉由讓該基材與一熔融體於一溫度下接觸使得導因 於氧的缺陷被抑制而讓該基材的表面上的數目少於 1 〇 0 0個/cm2的方式被生長。 一本發明的太陽電池被提供有藉由上述的液相長晶方 法所形成的第一半導體層。 本發明之用來產生一磊晶基材的方法包含使用藉由上 述的液相長晶方法所形成的第一半導體層作爲一磊晶層。 再者’本發明之用來產生一磊晶基材的方法包含藉由讓據 有該第一半導體層形成於其上之基材與一熔融體在一高於 形成該第一半導體層之溫度的溫度下相接觸，而在一高速 下生長一第二磊晶層。 甚者，本發明的液相長晶設備包含用來儲存一熔融體 的裝置，用來改變該被儲存的熔融體的溫度的裝置，及用 來讓一含有氧的基材與該熔融體接觸的裝置，其中一第一 半導體層藉由讓該基材與一熔融體在一溫度下接觸使得在 一矽基材的表面上之該半導體層中層疊缺陷的數目少於 1 0 0 0個/c m2的而被生長於該基材上。 圖式簡單說明： 第1 A，1 B及1 C圖爲剖面圖，其顯示本發明的一 第一實施例之產生一基材之液相長晶方法的原理； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I : ΊφII (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507277 A7 ___B7 五、發明説明（7 ) 第2A及2 B圖爲剖面圖，其顯示用來製造第1 A至 1 C圖中之基材的液相長晶設備； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3A，3B，3C及3D圖爲剖面圖，其顯示附著 於基材表面上的重金屬原子及將它們去除的方法； 第4圖爲一剖面圖，其顯示本發明之第4實施例的一 液相長晶設備； 第5圖爲一剖面圖，其顯示本發明之例1的一液相長 晶設備 ； 第6圖爲一示意圖，其顯示本發明之例二的一薄膜結 晶矽式的太陽能電池的製造步驟； 第7 A，7 B及7 C圖爲剖面圖，其顯示用傳統的液 相長晶方法製造一基材的製造步驟； 第8圖爲照片，其顯示在不同的溫度下的熱處理於一 基材表面上產生缺陷的狀態；及 第9A，9B，9C及9D圖爲剖面圖，其顯示在重 金屬原子附著於一傳統的基材上的情形下生長一詣層於該 基材的表面上的不同階段。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照表 2 0 0 基 材 2 0 1 氧 2 0 2 缺 陷 2 0 3 半 導 體 層 2 0 4 層 疊 瑕 疵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · - 507277 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 (8 ) 4 0 1 重 金 屬 原 子 4 0 3 缺 陷 4 0 5 層 疊 瑕 疵 4 0 4 嘉 晶 層 4 0 6 重 金 屬 原 子 1 0 0 基 材 1 0 2 第 — 矽 層 1 0 1 氧 原 子 1 0 4 缺 陷 1 丄 0 3 第 二 矽 層 5 0 1 熔 融 體 5 0 0 坩 蝸 5 0 2 基 材 固 持 裝 置 5 0 4 用 於 溶 解 之 基材 3 0 2 重 金 屬 7 0 8 負 載 鎖 定 室 7 1 1 氣 mm 體 導 入 管 7 1 0 閘 閥 7 0 6 反 應 管 7 1 2 氣 體 導 入 管 7 0 7 電 爐 7 1 4 排 放 管 7 0 5 基 材 升 降 裝 置 8 0 0 基 材 I!--:1衊丨丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ ^ · 507277 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 (9 ) 1 I 8 0 2 ρ _砂層 1 | ♦ 8 0 1 多孔層 1 8 0 3 η + ϊ夕層 丨 I 請 8 0 4 電極 先 閲 1 I 8 0 5 支撐件 讀 背 1 ιέ 8 0 6 透明黏劑 之 注 I 意 I 8 0 8 導電黏劑 事 項 Ί 8 0 7 背側電極 再 填 寫 本 • 頁 1 I 發 明 詳 細 說明= 1 1 I 在 下 文中本發明 的 實 施 例 將 參 眧 附 圖 來 加 以 說 明 〇 1 I 1 訂 I ( 施 例 1 ) 1 1 第 1 Α至1 C圖 爲 剖 面 圖 ， 其 顯 示 本 發 明 的 一 第 — 實 1 1 施 例 之 產 生一基材之 液 相 長 晶 方 法 的 原 理 〇 如 第 1 A 至 1 I 1 C 圖 所 示，即使氧 1 0 1 被 含在 一 基 材 1 0 0 中 5 層 疊 1 Φ 缺 陷 幾 乎 沒有被產生 於 — 第 —* 矽 層 1 0 2 中 因 爲 在 第 — Τ 1 矽 層 1 0 2是在一含有 矽 ( 一 半 導 體 ) 的 熔 融 體 的 溫 度 被 J * 保 持 在 — 低熔點金屬 如 銦 ， 鎵 y 錫 鋁 銅 或 類 此 者 > L 的 熔 融 液 中低於7 5 0 °c 的 溫 度 條 件 下 被 生 長 於 該 基 材 -| I 1 0 0 上 (第1 B圖 ) 的 情 形 中 氧 原 子 1 0 1 幾 乎 沒 有 1 1 | 被 轉 變 爲 基材1 0 0 中 的 缺 陷 1 0 4 〇 I 1 通 常 ，在層疊缺 陷 數 巨 少 於 1 0 0 0 個 / C m 2 ί i勺1 青 1 1 形 中 結 晶被認爲是 商 品 質 的 結 晶 〇 因 此 在 — 溫 度 下 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 507277 A7 B7 五、發明説明（10 ) 生長該第一矽層1 0 2使得層疊缺陷被抑制在低於 1 0 0 0個/ c m 2的數目是可能的。該溫度藉由實驗被 找出是低於7 5 0 t。該生長溫度的下限可以是任意的只 要其能夠適合液相長晶，也最好是5 0 0 °C或更高。 接下來，一第二矽層1 0 3在一不低於7 5 0 t：的溫 度下被形成。該矽層的生長速率被提高至0.1微米/分 中或更高，及帶有厚的磊晶層之太陽能電池及磊晶基材的 大量生產可輕易地達成。 在基材1 0 0的溫度被升高至7 5 0或更高的情形中 ’雖然導引於氧1 0 1的缺陷1 0 4出現在基材1 0 0的 內部中，但第一矽層1 0 2如一緩衝層般地作具有防止缺 陷1 0 4出現在第一矽層1 0 3的表面上的效用。 在另一方面，因爲在該第一矽層1 〇 2中之氧的成份 大致上比該基材1 0 0的氧成份在量上低約兩級，即使是 該熔融體用來生長一第二矽層1 0 3的溫度升高至7 5 0 °C或更高亦然，缺陷很少出現在該第一矽層1 〇 2上。爲 了要在前述的處理中生長該第一及第二矽層1 〇 2， 1 0 3於該基材1 0 0上，一其中的矽在低於7 5 0 °C時 飽和的熔融體及一其中的矽層在不低於7 5 0 °C的時飽和 之另一熔融體被製備，然後一基材1 〇 〇依序地被浸入這 些熔融體中。 第2 A及2 B圖爲剖面圖其顯示本發明的實施例1之 一液相長晶設備。如第2 A及2 B圖所示的，一銦，鍚或 類此者的熔融體5 0 1被澆注於一由石英玻璃所製成的財 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I : * Φ— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 507277 A7 ______ B7_ 五、發明説明（彳1 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 堝5 0 0中。一用來熔解矽及類此者於該熔融體5 0 1中 之基材5 0 4及用於生長的基材1 〇 〇被安裝於基材固持 裝置5 0 2上其具有能夠固持基材1 〇 〇的溝槽，該等溝 槽被形成爲具有固定的間距。形成於該基材固持裝置 5 0 2上的相鄰溝槽的間距最好是介於〇 . 5至1 . 5 c m之間。爲了要改善每一批基材的產出率，該間距最好 是窄的，且爲了要讓該熔融體與基材有充分的接觸，該間 距有不可太過於窄。爲此之故，上述的間距最好是以實驗 來決定。 基材固持裝置5 0 2能夠將基材1 0 0及用來溶解於 熔融體中之基材5 0 4固持於該熔融體5 0 1中的適當位 置處。此外，坩堝5 0 0及基材固持裝置5 0 2被裝在一 未示於圖中之反應爐中且被保持在氫氣流中以防止氧化。 而且，熔融體5 0 1是由一未示於圖中的電爐來控制且被 保持在一固定的溫度。 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 以下係關於該設備的使用方法的說明。首先，用於溶 解的基材5 0 4被安裝在該基材固持裝置5 0 2的最底下 部分的溝槽中，及基材1 0 0則安裝在上部的溝槽中。該 熔融體5 0 1然後藉由一電爐而被保持在一低於7 5 0 t 的溫度，然後該基材固持裝置5 0 2被降低用以將基材 5 0 4浸入到該熔融體5 0 1中而基材1 0 0則沒有被浸 入，藉此矽可從基材5 0 4中被熔入到該熔融體5 0 1中 〇 因爲在該熔融體5 0 1中之具有較高矽濃度的部分其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公~\71 '~ 娜 507277 A7 _^___B7 五、發明説明（12 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 比重小於其它部分，所以其朝向該熔融體5 0 1的表面移 動。因此之故，矽傾向於存在靠近該熔融體5 0 1的表面 。因此’該熔融體5 0 1被一未示於圖中之攪拌裝置充分 地攪拌用以讓矽濃度能夠均勻地存在於整個熔融體5 0 1 中〇 在矽濃度均勻化之後，該熔融體5 0 1被冷卻5至 3 0°C。因此，在熔融體5 0 1中的矽被保持在過飽和的 狀態。之後，該基材固持裝置5 0 2被降低用以將基材 1 0 0浸入到熔融體5 0 1中。以此方式，一第一矽層 1 0 2被生長於該基材1 0 0的表面上。然後，該基材固 持裝置5 0 2被向上移動用以只將基材1 〇 〇拉出該該熔 融體5 0 1 ，而基材5 0 4則仍留在該熔融體5 0 1中。 在此例子中，因爲其足以讓該第一矽層1 〇 2生長至 0 · 01微米厚，即使是熔融體501的溫度低於750 °C，所以只需要1 0分鐘來生長該第一矽層1 〇 2。 接下來，該熔融體的溫度被升高至7 5 0 °C或更高， 最好是8 5 0 °C至1 0 5 0 °C，且矽從該基材5 0 4溶解 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 至該熔融體5 0 1中。然後，該熔融體5 0 1被冷卻5至 3 0 °C用以讓該熔融體5 0 1中的矽再度飽和。 基材1 0 0然後再次被浸入到該熔融體5 0 1中用以 生長該第二矽層1 0 3。在熔融體5 0 1的溫度升高之後 ，熔融體5 0 1中之矽的濃度被提高且矽的生長速率亦被 提高。其結果爲，形成具有1 0至1 0 0微米厚的第二石夕 層所需的時間不到一個小時。此外，該第一矽層1 0 2的 讎15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 507277 A7 B7 五、發明説明（η ) 厚度是足夠的只要第一矽層是作爲一阻障層之用且最好是 〇 · ο 1至1微米厚。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (實施例2 ) 以下描述的方法不只可消除氧的影向，亦可消除重金 屬對於基材污染的影響。 桌3 A至3 D圖顯不生長一砂層於一基材1 〇 〇上的 方法’該基材的表面受到了重金屬3 0 2的污染。示於第 2 A及2 B圖中的設備被用來如實施例1所述的液相長晶 一矽層。如第3 A圖所示，穿透構成該液相長晶設備的石 英管或由構成該液相長晶設備的金屬構件氣化出來的重金 屬原子3 0 2，如鐵，鉻，銅或類此者，附著於該基材 1 0 0的表面上。 如第3 B圖所示，基材1 〇 〇與一未飽和的熔融體 5 0 1相接觸用以將被重金屬3 0 2所污染的表面熔化。 經濟部智慧財產局®工消費合作社印製 不待贅言的是，在此時該熔融體5 0 1的溫度被保持在低 於7 5 0 °C的溫度。如果基材與一完全不含有任何的矽之 熔融體5 0 1接觸的話，則需要被溶解的矽的數量即會變 得太多且該基材1 0 0的表面被粗糙化，所以最好是事先 溶解一適當量的矽於該熔融體5 0 1中。例如，該熔融體 5 0 1被保持在6 0 0 t及基材5 0 4被浸入該熔融體 5 0 1中，之後該基材5 04被拉出該熔融體5 0 1之外 且該熔融體5 0 1最好被保持愛6 5 0 °C。在此例子中’ 該熔融體5 0 1被保持在矽未飽和狀態。因此’無法保持 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 507277 A7 B7 五、發明説明（Μ ) 該基材1 0 0表面的平滑。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接下來，基材10 0在低7 5 0 °C的溫度下與一過飽 和的熔融體接觸用以生長一第一矽層，如第3 C圖所示， 然後在一不低於7 5 0 °C的溫度下進一步與一熔融體接觸 用以在高生長速率及不受基材1 0 0中之氧1 0 1及重金 屬污染3 0 2的影響下實施磊晶生長。 (實施例3 ) 根據實施例2，在基材1 0 0浸入該該未飽和的熔融 體中未生長該第一矽層之前到開始生長的這端期間需要將 基材拉出該熔融體之外。雖然該期間爲時不長，但該基材 1 0 0的表面則可能在該期間再度受到污染。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，在此實施例中，基材1 0 0及用於溶解的基材 5 0 4都在低於7 5 0 t的溫度下被浸入到矽沒有飽和的 熔融體5 0 1中用以溶解基材1 0 0的表面。然後，當基 材1 0 0被浸入到熔融體5 0 1中時，熔融體5 0 1的溫 度被降低用以讓熔融體5 0 1中的矽飽和。當熔融體 5 0 1飽和時，第一矽層1 0 2即被生長於基材1 0 0之 先前被溶解於該熔融體中之被浸入的表面上。在此時，未 了要防止從基材的表面上熔到熔融體中的重金屬的再沉積 ，所以需要將該熔融體充分地攪拌用以將重金屬從基材 1 0 0的表面附近移走。之後，帶有低一矽層1 0 2的每 一基材1 0 0於7 5 0 °C或更高的溫度下被浸入到該熔融 體5 0 1中及一第二矽層1 0 3以高速率生長。在此時， -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507277 A7 B7 五、發明説明（15 ) 污染物的影響可藉由實施在將基材浸入到稍微未飽和的熔 融體5 0 1中然後降低熔融體的溫度的長晶來加以避免。 即使是當熔融體的溫度爲7 5 0 °C或更高，包含在該基材 1 0 0中之氧的不良影響亦可被避免只要第一矽層1 0 2 的厚度被控制在不小於0 · 0 1微米即可。 (實施例4 ) 根據實施例3，包含在基材1 〇 〇中之氧1 0 1及重 金屬3 0 2的不良影響可被避免，雖然基材1 0 0需要在 第一矽層1 0 2的生長之後及第二矽層1 0 3的開始生長 之前從熔融體5 0 1中被拉出來一次。在此實施例中爲了 要簡化該處理，一磊晶層的生長係藉由將該基材1 0 0浸 入熔融體5 0 1中，然後將該熔融體的溫度升高同時保持 該熔融體的矽爲飽和狀態來加以實施的。 此外，在矽生長之前，將基材1 0 0的表面與該矽未 飽和的熔融體5 0 1接觸用以將重金熟3 0 2熔出於熔融 體5 0 1中是有效的。在此例子中，將該熔融體保持在低 溫是較佳的，因爲一但矽層被形成於基材1 0 0的表面上 時，基材即很難溶解於熔融體中。 換言之，從基材1 0 0中溶解出來的矽的數量會變得 太多如果基材1 0 0與完全沒有含有矽的熔融體5 0 1接 觸的話，所以一適當數量的矽被預先溶解於熔融體5 0 1 中。因此，最好是在溫度被保持在6 0 0 °C時將用來溶解 的基材5 0 4浸入到該熔融體5 0 1中，然後將該用於溶 I-----:—·I— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規^ ( 210X 297公釐） _ 507277 A7 _B7_ 五、發明説明（16 ) 解的基材5 0 4拉出該熔融體5 0 1並將熔融體的溫度# 高至6 5 0 t：。該熔融體5 0 1則被保持在矽未飽和的狀 態。因此，可保持基材1 0 0的表面的平滑。 第3 A至3 D圖顯示生長一矽層於一基材1 〇 〇上的 程序，其中該基材的表面已受到重金屬3 0 2或類此者的 污染。基材1 0 0的表面有時候會因爲穿透構成該液相長 晶設備的石英管或由構成該液相長晶設備的金屬構件氣化 出來的重金屬原子302，如鐵，鉻，銅或類此者，附著 於該基材1 0 0的表面上而受到污染。 在高溫下，重金屬原子3 0 2會藉由與矽反應而形成 矽化物。矽化物有時候會成爲發生在一磊晶生長的半導體 層中之缺陷的主因。爲了要避免矽化物的形成，基材 1 0 0的溫度最好是儘可能地被保持低的溫度直到開始生 長該矽層爲止。詳言之，在考慮防止基材1 0 0中的氧 1 0 1所造成的缺陷1 0 4時，基材1 0 0的溫度最好是 被保持在一低於7 5 0 °C的溫度下。 (實施例5 ) 根據本發明的液相長晶方法將於下文中加以說明。如 果可能的話，當熔融體5 0 1中的矽是在飽和狀態及基材 1 0 0被浸入到該熔融體5 0 1中時將熔融體5 0 1的溫 度升高是最好的。這是因爲第一矽層1 0 2的表面可能會 在基材從熔融體中被拉出來時受到重金屬原子的污染，這 是在如第1 A至1 C圖所示的例子中基材1 〇 0在第一矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19 - I-----：--ΊΙΦ^II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507277 A7 B7 五、發明説明（17 ) 層1 0 2生長之後從該熔融體中被拉出一次然後再浸入到 該熔融體中時發生的，且因爲缺陷亦會由於矽與重金屬在 被拉出的基材再次被浸入到該熔融體中時起反應形成矽化 物而產生於矽層中。 第4圖爲用來實施此實施例之液相長晶設備的圖式。 與第2 A及2 B圖相同的構件被標以相同的標號。在有許 多對用於溶解的基材5 0 4及用於長晶的基材1 0 0的例 子中，當它們被緊密地彼此附著時讓基材5 0 4及基材 1 0 0的背側被固持是較佳的，因爲可抑制在不需要的部 分上之生長及在不需要的部分上之溶解。 在該設備中，熔融體5 0 1首先被保持在低於7 5 0 t的溫度及基材5 0 4與基材1 0 0被浸入到熔融體 5 0 1中。在此時，熔融體5 0 1可以是在矽飽和或未飽 和狀態。在未飽和的例子中，在基材1 0 0的表面周圍的 矽被熔出且具有重金屬原子污染的表面可被消除。 很快地，矽開始從基材5 0 4的表面溶解至熔融體 5 0 1中且該熔融體的一部分的矽濃度變的很高，即該部 分的比重變得較小且向上移動。其結果爲，在基材1 0 0 的下表面處矽濃度被提高且變成過飽和狀態，而矽層亦開 始生長。 當熔融體5 0 1被安裝在一坩蝸5 0 0的底面上之加 熱裝置6 0 5進一步加熱時，從基材5 0 4溶解至熔融體 5 0 1中之矽的數量亦隨之增加。在另一方面，在基材 1 0 0的表面上之過飽和狀態被保持，在該處矽濃度相對 I I -1"ΦII (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局w工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準i CNS ) A4規格doX 297公董) 〇〇^ 經濟部智慧財產局®工消費合作社印製 507277 A7 B7 五、發明説明（18 ) 較高因爲該熔融體5 0 1的比重差及其溫度低於基材 5 0 4與基材1 0 〇面對面處且生長速率被提高。 .隨著時間的持續，熔融體5 0 1的溫度被升高至 7 5 0°C或更高且如果矽層被生長至0 · 0 1微米或更大 的厚度的話，即使是在導因於氧1 0 1的缺陷出現的情形 中，生長中的矽層亦不受該等缺陷的影響。甚者，生長速 率可藉由將熔融體5 0 1保持在7 5 0 °C或更高的溫度下 而被充分地提高。在第二矽層1 0 3被形成之後，該基材 固持裝置5 0 2即被拉出而完成矽層的生長。 如上所述，矽層生長於此實施例中藉由使用一具有相 對低的熔點之金屬來作爲熔融體5 0 1及使用矽溶解於該 熔融體5 0 1中及形成一半導體層於一基材1 0 0的表面 上來加以說明。然而，用於半導體層形成之物質的組合並 不侷限在這些所舉的例子中且許多不同的組合及其它的物 質都可被使用。 而且，在上文中是以矽來作爲基材1 0 0的材質，但 該材質並不侷限於矽。在一不是使用矽作爲基材的例子中 ，熔融體5 0 1的溫度將與前述的溫度有所不同。畢竟， 如在開始時所述的，足以在一溫度下生長該第一半導體層 使得出現在該表面上的缺陷的數量被抑制在少於1 0 0 0 個/ C m 2，其對於一高品質的結晶而言是可接受的程度 。再者，不同的物質可藉由改變熔於兩個不同的坩堝中之 熔融體中的半導體物質而分別被用來生長該第一及第二半 導體層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 - ^ ---·--^—---:--—II------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 507277 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（19 ) 在下文中’本發明的例子將參照圖式加以說明。 〔例1〕 第5圖爲一 _面圖其顯示此例子的一液相長晶設備。 使用示於第5圖中的設備來生產具有極少的缺陷之磊晶基 材的方法將於下文中被描述。與第2 A及2 B圖中相同的 構件將被標以相同的標號。首先，爲了要更換基材1 〇 〇 ，基材固持裝置5 0 2被升高至一負載鎖定室7 0 8及一 用來分隔該負載鎖定室7 0 8與由石英坡璃製成的反應管 706之閘閥7 1〇被關閉。 之後’氮氣經由一氣體導入管711而被引入該負載 鎖定室7 0 8中用以用氮氣來取代在該負載鎖定室7 〇 8 中之環境氣體。然後，一基材交換門7 〇 9被打開用以用 該基材固持裝置5 0 2以固持之前被淸潔過的p +型的基 材1 0 0。接下來，該經由一氣體導入管7 1 2而被抽真 空之負載鎖定室7 0 8，氫氣經由一氣體導入管7 1 1而 被引入該負載鎖定室7 0 8中用以用氫氣來取代該負載鎖 定室7 0 8中之環境氣體。 在另一方面，一銦的熔融體5 0 1藉由一電爐7 〇 7 而被保持在6 5 0 t的溫度，該熔融體中先前已在6 〇 〇 °C時熔入了飽和的矽。再者，爲了要防止熔融體5 〇 1及 基材1 0 0的氧化，當該反應管經由一排放管7 1 4被抽 空時氫氣被引入該反應管7 0 6中，該反應管7 0 6的內 部被保持在約大氣的壓力。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- -----；--.—----^---1T-------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 507277 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 閘閥7 1 0被打開，一基材升降裝置7 0 5被操作， 該基材固持裝置5 0 2被降低至位在坩堝5 0 0之上的位 置並被保持在該處直到反應管7 0 6的溫度與熔融體 5 0 1的溫度相同爲止。然後，基材1 0 0及基材5 0 4 被浸入到該熔融體5 0 1中並被保持5分鐘以稍微熔化基 材1 0 0的表面至該熔融體5 0 1中。 之後，基材1 0 0被拉出該該熔融體5 0 1 —次並被 保持約3 0分鐘及砍由基材5 0 4被熔出進入到該熔融體 5 0 1中。在此時，該熔融體持續地被該攪拌裝置，其未 示於圖中，所攪拌以讓該熔融體均勻地飽和。 接下來，熔融體5 0 1的溫度以一 〇 · 5 t /分鐘的 速度被逐漸地冷卻用以讓該熔融體5 0 1過飽和且當該溫 度達到6 3 5 °C時，基材1 〇 〇及基材5 0 4再次被浸入 到該熔融體5 0 1中並保持在該熔融體5 0 1中達1 〇分 鐘用以生長該第一矽層1 0 2。基材1 0 〇及基材5 0 4 再次被拉出該熔融體5 0 1且該熔融體5 0 1被加熱至 9 5 0。。。 在此一情況中’只有基材5 0 4被浸入到該熔融體 5 0 1中且被保持約3 0分鐘用以讓矽從基材5 〇 4中熔 出至該熔融體5 0 1中。在此期間，基材固持裝置5 〇 2 以每分鐘1 0次的速度被旋轉及該熔融體5 0 1被安裝在 該基材固持裝置上的攪拌裝置所攪拌用以讓該熔融體中之 矽的濃度能夠均勻化。 接下來，熔融體5 0 1以- 1°C/分鐘的速率逐漸被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- I ^ ----^ 訂 T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507277 A7 _B7_ 五、發明説明（21 ) 冷卻用以過飽和，及當溫度達到9 3 5 °C時基材1 0 0及 基材5 0 4再次被浸入到熔融體5 0 1中並被保持約3 0 分鐘用以生長第二矽層1 0 3。之後，基材固持裝置 5 0 2被升高至該負載鎖定室7 0 8且閘閥7 1 0被關閉 且基材1 0 0被冷卻且在氮氣經由該氣體導入管7 1 1而 被引入該室中之後，基材交換門7 0 9被打開及基材 1 0 0從該液相長晶設備中被取出。 藉由視覺的觀察，在所得到之其上形成有矽層的基材 1 0 0中找不到殘餘的熔融體5 0 1。基材1 0 0被浸入 到氫氯酸中用以去除殘餘的金屬。 爲了要評估在其上之長晶已經完成的基材表面上的缺 陷數目，S E C C 0蝕刻被實施用以將缺陷以凹坑來使其 視覺化及層疊瑕疵則是藉由顯微鏡來尋找用以找出在基材 上1至2 c m 2的之方形形狀的層疊瑕疵。 由表面粗糙計所量得之平均表面粗糙度爲5 n m或更 小。爲了比較，在只有一第二砂層於9 3 5 °C下在相同的 液相長晶設備中被生長而沒有生長一第一矽層的例子中， 被觀察到的是在矽層的表面上之層疊瑕疵數目爲平均 1 03/cm2。表面粗糙度約爲2 0 nm。 附帶地，第一及第二矽層的導電種類（P—或η —型 )可被交換，及該等矽層的雜質濃度可被改變。 〔例2 1 在此例子中，本發明的方法將被應用在一薄膜結晶矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公羡1 :24 - " 一 〜 L-------;--Φ---ΙΊ--訂------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 507277 A7 B7 五、發明説明（22 ) 太陽能電池的製造上，該電池與揭示於日本專利公開第 10—189924號中的相同。 第6圖爲一薄膜結晶矽太陽能電池的製造的示意圖。 首先’ 一具有〇 · 〇 1 Ω cm的電阻係數之p+型矽基材 及一*具:有相同大小的白金電極（未示於圖中）被設置成彼 此相對間隔5 c m間距處且被一由鐵佛龍所製成的盤（未 示出）所固持。 該盤被塡滿了氫氟酸及乙醇的混合溶液且一電位被施 加於它們之上，而基材8 0 0被設爲陽極以形成一多孔層 8 0 1 ’其中具有數百A直徑的微小的孔被複雜地交纏 於基材8 0 0的表面上。接下來，基材8 0 0於氫流動的 氛圍中被加熱至1〇〇〇至11〇〇t並被保持約10分 鐘用以改變該多孔層8 0 1的表面。一 P-矽層8 0 2被 形成於所得到的表面上。爲了要獲得一實用的p -矽層 8 0 2的生長速率，其最好是在8 5 0 °C或更高的溫度下 實施該矽層的形成。接下來，一含有磷的擴散劑被施加於 該P —型矽層8 0 2中且該基材被是置於一擴散爐中用以 在氮氣氛圍中於8 0 0至1 0 0 0 t下實施熱擴散，藉此 該表面變成爲一 n+型矽層8 0 3以形成一半導體接合面 〇 再者，一銀糊狀物以梳子狀圖案被印在該表面上且被 燒結以形成一網格電極8 0 4。爲了要抑制表面再結合， 一被動層（未示於圖中）被形成於n+型矽層8 0 3的表 面中。之後，此一聚碳酸酯被一透明的黏膠8 0 6黏在該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ： .ΦII (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局Η工消費合作社印製 -25- 507277 A7 B7 五、發明説明（23 ) 表面上。接下來，由微小的孔所形成之易碎的多孔層 8 0 1藉由施加力量至該透明的支撐件8 0 5而被弄破， 使得該透明支撐件8 0 5從基材8 0 0上被剝落，藉此 p _型矽層8 0 2從基材8 0 0上被剝離下來。一背側電 極8 0 7藉由一導電黏劑8 0 8而被黏著至該被剝離的 p -型矽層8 0 2的背側上用以提供一薄膜結晶矽太陽能 電池。 因爲該P"型矽層8 0 2由其上被剝離下來的基材 8 0 0可藉由蝕刻將留下來的多孔層8 0 1去除而重復被 使用，所以可使用一單一的基材8 0 0形成許多薄膜結晶 矽太陽能電池。 通常，一 C z基材（其很經濟但含有高含量的氧）經 常被用作爲上述方法的矽基材8 0 0。如上所述的’因爲 該製造一薄膜結晶矽太陽能電池的方法包含將該基材加熱 至8 0 0至1 1 0 〇°C以改變該多孔層8 0 1的表面及熱 擴散的步驟，所以潛存地存在於該基材8 0 0中之氧在重 復使用一 C z基材之後會逐漸地出現成爲缺陷。 在缺陷出現的例子中，當陽極化處理於接下來的處理 中被實施時，多孔層8 0 1的形成被局部地干擾且缺陷被 產生於生長在該多孔層上之P —型矽層8 0 2中。因此’ 如果一片基材8 0 0被重復地使用的話’則由其所產生之 薄膜結晶矽太陽能電池的特性會逐漸地變差。然而’該含 有高含量的氧之該C z基材是適度易碎的’如一單晶的特 定特性般，且具有一優點，即基材8 0 〇在該多孔層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 26 - I ij I"Φj— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507277 A7 B7 五、發明説明（24 ) 8 0 1被所施加的力量所弄破時幾乎不會破，因此該p 一 矽層8 0 2可從基材8 0 0上被剝離下來。 _ - 0-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由前述的技術，當有效地利用具有適當的易碎性之 C z基材的特性時，導因於基材8 0 0的重復使用之缺陷 的增加可被抑制，因此所獲得之太陽能電池之特性的變差 亦可被加以防止。亦即，一具有低的氧含量之p +型矽層 藉由液相長晶方法被預先生長且在該C z基材的表面上沒 有缺陷且該多孔層被形成於該p +型矽層中。 接下來，將說明使用第5圖中所示之設備實施上述的 方法來製造薄膜結晶矽太陽能電池。首先，該基材固持裝 置5 0 2被升高至一負載鎖定室7 0 8及一閘閥7 1 0被 關閉。在該負載鎖定室7 0 8中之環境氣體被氮氣所取代 ，該基材交換門7 0 9被打開，及一電阻係數爲1 Ω c m ，表面方向與基材1 〇 〇相同之直徑6英吋的C z矽晶圓 被基材固持裝置5 0 2所固持。 一用來溶解之p +型基材被固持於該基材固持裝置 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 0 2的最底下的位置。一銦的熔融體5 0 1藉由一電爐 7 0 7而被保持在6 5 0 t的溫度，該熔融體中先前已在 6 0 0 °C時熔入了飽和的矽。 然後，該閘閥7 1 0被打開，該基材升降裝置7 0 5 被操作，該基材固持裝置5 0 2被降低至位在坩堝5 0 0 之上的位置並被保持在該處直到反應管7 0 6的溫度與熔 融體5 0 1的溫度相同爲止。然後，基材1 0 0及基材 5 0 4被浸入到該熔融體5 0 1中並被保持5分鐘以稍微 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 507277 A7 B7 五、發明説明（25 ) 熔化基材1 0 0的表面至該熔融體5 0 1中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之後，基材1 0 0被拉出該該熔融體5 0 1 —次且該 熔融體5 0 1的溫度被升高至7 0 〇°C且被保持約3 0分 鐘用以將矽由基材5 0 4被熔出進入到該熔融體5 〇 1中 。在此時，該熔融體持續地被該攪拌裝置，其未示於圖中 ，所攪拌以讓該熔融體均勻地飽和。 接下來，熔融體5 0 1的溫度以—〇 · 5 °C /分鐘的 速度被逐漸地冷卻用以讓該熔融體5 0 1過飽和且當該溫 度達到6 8 5 °C時，基材1 〇 〇及基材5 0 4再次被浸入 到該熔融體5 0 1中並保持在該熔融體5 0 1中達1 0分 鐘用以生長該第一矽層102。基材1〇〇及基材504 再次被拉出該熔融體5 0 1且該熔融體5 0 1被加熱至 1 0 0 0 〇C。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此一情況中，只有基材5 0 4被浸入到該熔融體 5 0 1中且被保持約3 0分鐘用以讓矽從基材5 0 4中熔 出至該熔融體5 0 1中。在此期間，基材固持裝置5 0 2 以每分鐘1 0次的速度被旋轉及該熔融體5 0 1被安裝在 該基材固持裝置上的攪拌裝置所攪拌用以讓該熔融體中之 矽的濃度能夠均勻化。 接下來，熔融體5 0 1以- 1 t /分鐘的速率逐漸被 冷卻用以過飽和，及當溫度達到9 8 5 °C時基材1 0 〇及 基材5 0 4再次被浸入到熔融體5 0 1中並被保持約2小 時用以生長第二矽層1 0 3。之後，基材固持裝置5 0 2 被升高至該負載鎖定室7 0 8且閘閥7 1 0被關閉且其上 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） 507277 A7 __B7 ___ 五、發明説明（26 ) 長有第一矽層1 0 2及第二矽層1 0 3的基材1 〇 〇從該 液相長晶設備中被取出。 藉由視覺的觀察，在所得到之其上形成有矽層的基材 1 0 0中找不到殘餘的熔融體5 0 1。基材1 〇 〇被浸入 到氫氯酸中用以去除殘餘的金屬。 被生長成的矽層爲p_型且具有約0 · 0 1 Ω cm的 電阻係數《通常，一具有0 · 01至0 · 〇2Ω(：ιη Ρ +型基材會被用來形成該多孔層，然而，在其表面上實 施了陽極化反應的基材表面，其具有一所想要的電阻値， 即使是該基材本身並不具有上述低電阻係數，一具與 0 · 1至lODcm電阻係數的ρ_型基材100可被使 用。而且，因爲該基材是在其厚度增加之後才被使用，所 以該基材的使用次數可被增加用以在製造成本上提供較大 的優點。 該多孔層藉由所謂的陽極化的方法輩形成於生長在該 基材的表面上之該矽層中。亦即，基材8 0 0及一具有相 同大小的白金電極（未示於圖中）被設置成彼此相對間隔 5 c m間距處且被一由鐵佛龍所製成的盤（未示出）所固 持。 該盤被塡滿了氫氟酸及乙醇的混合溶液且-·電位被施 加於它們之上，而基材8 0 0被設爲陽極以形成一多孔層 8 0 1 ’其中具有數百A直徑的微小的孔被複雜地交纏 於基材8 0 0的表面上。接下來’基材8 0 0於氫流動的 氛圍中被加熱至1 0 0 0至1 1 0 Ot並被保持約1 〇分 cNsyA4^(210x297^^) ~ '— - _ . I-0 丨| (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507277 A7 B7 五、發明説明（27 ) I ： Ί—·^-I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 鐘用以改變該多孔層8 0 1的表面。接下來，一 p _矽層 8 0 2被形成於所得到的表面上。示於第5圖中之設備再 次被用來長晶。首先，該基材固持裝置5 0 2被升高至一 負載鎖定室7 0 8及一閘閥7 1 0被關閉。在該負載鎖定 室 7 0 8中之環境氣體被氮氣所取代，及該基材被該基材固 持裝置5 0 2所固持。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 銦的熔融體被保存在該坩堝5 0 0中，矽先前被溶於 該熔融體中以在9 5 0 °C時飽和。之後，該熔融體5 0 1 以- 1 °C /分鐘的速度逐漸被冷卻用以讓該熔融體過飽和 及當該熔融體5 0 1被冷卻至9 3 5 °C時，該基材在次被 浸入到該熔融體中達3 0分鐘用以形成一具有3 0微米厚 的P -型矽層。藉由視覺的觀察，在所得到之其上形成有 矽層的基材中找不到殘餘的熔融體5 0 1 ，及爲了保險起 見，基材被浸入到氫氯酸中用以去除殘餘的金屬。長出來 的矽層具有約1 Ω c m電阻係數。如上所述，爲了要獲得 特定的長晶速率，該生長必需在不低於7 5 0 t的溫度下 實施。此外，在多孔層上的長晶的例子中，在7 5 0 °C或 更高的溫度時包含於基材中的氧成爲層疊瑕疵的現象沒有 被觀察到。該多孔層形成於其中之所長成的矽層最初包含 的氧少於C z晶圓。接下來，一含有磷的擴散劑被施加於 該P—型矽層8 0 2中且該基材被是置於一擴散爐中用以 在氮氣氛圍中於8 0 0至1 0 0 0 °C下實施熱擴散’藉此 該表面變成爲一 n+型矽層8 0 3以形成一半導體接合面 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) .30 - 507277 A7 B7 五、發明説明（28 ) 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，一銀糊狀物以梳子狀圖案被印在該表面上且被 燒結以形成一硬的電極8 0 4。爲了要抑制表面再結合， 一被動層（未示於圖中）被形成於n+型矽層8 0 3的表 面中。之後，此一聚碳酸酯被一透明的黏膠8 0 6黏在該 表面上。 接下來，由微小的孔所形成之易碎的多孔層8 0 1藉 由施加力量至該透明的支撐件8 0 5而被弄破，使得該透 明支撐件8 0 5從基材8 0 0上被剝落，藉此p~型矽層 8 0 2從基材8 0 0上被剝離下來。一背側電極8 0 7藉 由一導電黏劑8 〇 8而被黏著至該被剝離的p -型矽層 8 0 2的背側上用以提供一薄膜結晶矽太陽能電池。 因爲該P ^型矽層8 0 2由其上被剝離下來的基材 8 0 0可藉由蝕刻將留下來的多孔層8 0 1去除而重復被 使用，所以可使用一單一的基材8 0 0形成許多薄膜結晶 矽太陽能電池。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 通常，一 C z基材（其很經濟但含有高含量的氧）經 常被用作爲上述方法的矽基材1 0 0。該C z基材是適度 易碎的，如一單晶的特定特性般，且具有一優點，即在製 造該薄膜結晶太陽能電池處理中基材在該多孔層被所施加 的力量所弄破時幾乎不會破及該P—矽層8 0 2可從基材 8 0 0上被剝離下來。在另一方面，如上所述的，因爲該 製造一薄膜結晶矽太陽能電池的方法包含將該基材加熱至 8 0 0至1 1 0 0°C以改變該多孔層8 0 1的表面及熱擴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 507277 A7 __ _B7_ 五、發明説明（29 ) 散的步驟，所以潛存地存在於該基材8 0 0中之氧在重復 使用一 C z基材之後會逐漸地出現成爲缺陷。 在缺陷出現的例子中，當陽極化處理於接下來的處理 中被實施時，多孔層8 0 1的形成被局部地干擾且缺陷被 產生於生長在該多孔層上之P —型矽層8 0 2中。因此， 如果一片基材8 0 0被重復地使用的話，則由其所產生之 薄膜結晶矽太陽能電池的特性會逐漸地變差。在本發明的 方法被應用於製造該基材的方法中的例子中，該多孔層是 藉由具低氧含量之該第二矽層1 0 3中的陽極化而被形成 的，因此不可能發生導因於氧的缺陷，即使是該基材被重 復使用。 十個薄膜結晶矽太陽能電池藉由重復第6圖中的步驟 而被製造。該等太陽能電池的轉換效率係使用一 Α Μ 1 · 5太陽模擬器來測量且發現第一次製造的太陽能 電池的轉換效率爲1 5 %而第十次製造的太陽能電池的轉 換效率爲1 4 . 8%，因此並沒有發生特性變差的現象。 爲了比較，十個薄膜結晶矽太陽能電池以第6圖所示 的步驟加以製造，其中一具有0 . 0 1 Ω c m的電阻係數 之P +型C z基材被使用及液相長晶沒有預先被實施。在 此例子中，第一次製造的太陽能電池的轉換效率爲 14.8%而第十次製造的太陽能電池的轉換效率爲 1 4 . 0 %，因此顯然有發生特性變差的現象。 再者，一被植入氫離子之層，而非該多孔層801 ， 被形成於一基材中，該基材的表面上形成有一液相磊晶層 i— . ...............『i .......it ί !! I ml 1------ I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32- 507277 A7 _B7五、發明説明（3〇 ) ，該被植入氫離子之層可被用於剝離。除了 一般的的離子 植入方法之外，該氫離子植入可藉由電漿離子植入來實施 〇 如上所述的，本發明讓生長一沒有缺陷的的半導體層 成爲可能，即使是長在一含有氧的基材上亦然，因爲一半 導體層是藉由讓基材與一熔融體在一溫度下接觸，使得在 該基材的表面上之導因於氧之缺陷的數目被抑制在少於 1 0 0 0 個 / c m 2。 而且，本發明的液相沉積設備包含用來儲存一熔融體 的裝置，用來改變該被儲存的熔融體的溫度的裝置，及用 來讓一含有氧的基材與該熔融體接觸的裝置其溫度被控制 用以將在該基材的表面上的缺陷數目抑制在少於1 〇 〇 〇 個 / c m 2 〇 甚者，本發明讓生長一沒有缺陷的的半導體層成爲可 能，即使是該基材已被污染亦然，因爲污染物在該半導體 生長之前即已藉由讓該基材與一熔融體接觸而被去除，首 先在該熔融體中該半導體材料並沒有飽和，然後在一金屬 溶液中該半導體原材料爲飽和之後生長一第一半導體層。 I ：--.I"II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -33-

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍1 1 · 一種用來製造一半導體基材的方法，該方法包含 的步驟爲： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在一低於7 5 0 °C的溫度下藉由液相長晶而生長一第 一砂層政於一砂基材上；及 在一不低於7 5 0 °C的溫度下藉由液相長晶而生長一 第二矽層於該第一矽基層上。 2 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該矽基 材爲一 C z砂晶圓。 3 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一 矽層的生長是在一不低於5 0 0 °C的溫度下實施的。 4.一種太陽能電池，其包含： 在一低於7 5 0 t的溫度下藉由液相長晶而生長至少 一第一·矽層於一基材上； 在一不低於7 5 0 °C的溫度下藉由液相長晶而生長一 第二矽層於該第一矽基層上； 一多孔層，其係藉由將該第二矽層的表面陽極化而形 成的； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一半導體層，其被生長在該多孔層上； 一電極，其被形成於該半導體層上； 一透明的支撐層，其附著於該半導體層及/或該電極 上；及 一背側電極，其在該半導體層從該基材上剝離時被形 成在該半導體層的背側上。 · 5 · —種用來在一含有氧的基材上生長一半導體層的 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 34 - 507277 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 液相長晶方法’其包含了藉由讓該基材與一熔融體在一溫 度下接觸來生長一第一半導體層的步驟使得在該基材的一 表面上的缺陷被抑制在少於1 〇 〇 〇個/ c m 2。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之液相長晶方法，其 中一第二矽層係藉由在該第一半導體層以生長至一厚度之 後升商該熔融體的溫度而被進一步生長，其中該厚度不會 讓導因於氧之缺陷發生於該第一半導體層的表面上。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之液相長晶方法，其 中該第一半導體層的厚度爲0·〇1微米或更大。 ‘ 8 ·如申請專利範圍第6或7項所述之液相長晶方法 ，其中該第一半導體層具有與第二半導體層相同的導電性 〇 9 ·如申請專利範圍第5項所述之液相長晶方法，其 中當矽被用作爲該基材的材質時，該溫度被控制在低於 7 5 0 °C的溫度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 〇 ·如申請專利範圍第5項所述之液相長晶方法， 其中一第三半導體層是藉由讓該第一半導體層生長至一厚 度使得導因於氧之缺陷不會發生於該第一半導體層的表面 上，然後將該基材從該熔融體中取出，接著再讓該基材與 另一熔融體接觸，而被生長於該第一半導體層上。 1 1 ·如申請專利範圍第5項所述之液相長晶方法， 其中該基材是用Czochralski方法所製造的。 12· —種太陽能電池，其包含： 利用申請專利範圍第5項之液相長晶方法生長至少一 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 35 - 507277 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 第一矽層於一基材上； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 利用液相長晶生長一第一砂層於該第一砂基層上； 一多孔層，其係藉由將該第二矽層的表面陽極化而形 成的； 一半導體層，其被生長在該多孔層上； 一電極，其被形成於該半導體層上； 一透明的支撐層，其附著於該半導體層及/或該電極 上；及 一背側電極，其在該半導體層從該基材上剝離時被形 成在該半導體層的背側上。 1 3 · —種用來製造一磊晶基材的方法，其包含使用 由申請專利範圍第5項之液相長晶方法所製造的一第一半 導體層作爲一磊晶層。 1 4 · 一種太陽能電池，其包含： 利用申請專利範圍第5項之液相長晶方法生長至少一 第一砂層於一基材上； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 利用液相長晶生長一第二矽層於該第一矽基層上；. 一多孔層，其係藉由將該第二矽層的表面陽極化而形 成的； 一半導體層，其利用液相長晶生長在該多孔層上； 一電極，其被形成於該半導體層上； 一透明的支撐層，其附著於該半導體層及/或該電極 上；及 · 一背側電極，其在該半導體層從該基材上剝離時被形 -36 - 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507277 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 〜 成在該半導體層的背側上。 1 5 ·如申請專利範圍第5項所述之液相長晶方法， 其中該第一半導體層是藉由讓該基材與一半導體原材料未 飽和的熔融體接觸以去除在該基材的表面上的污染物，然 後用一金屬溶液讓該熔融體的半導體原材料飽和，而被生 長的。 1 6 · —種液相長晶設備，其包含： 用來儲存一熔融體的裝置； 用來改變該被儲存的熔融體的溫度的裝置；及 用來讓一含有氧的基材與該熔融體接觸的裝置， 其中該熔融體的溫度控制裝置被提供以控制該熔融體 的溫度至一溫度使得在該基材的表面上的缺陷數目被抑制 在少於1 0 0 0個/cm2且一第一半導體層是藉由讓該 基材與該熔融體接觸而被生長的。 1 7 . —種液相長晶設備，其包含： 用來儲存一熔融體的裝置； 用來改變該被儲存的熔融體的溫度的裝置；及 用來讓一含有氧的基材與該熔融體接觸的裝置， 其中該基材是在一溫度下與該熔融體接觸使得生長在 該基材的表面上之一半導體層中層疊瑕疵（slacking faults)的數目少於1000個/ cm2。 1 8 · —種用來產生申請專利範圍第1項的半導體基 材之液相長晶設備，該設備包含： 用來儲存一熔融體的裝置，其中矽被熔於該熔融體中 本紙張尺度適用中國鬮家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -37 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 %». 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507277 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 5 半 之 中 體 融 熔 該 於 ;化 置熔 裝被 的將。 度一 置 溫持 裝 的固及的 體時 ·，件 融同材持 熔來基固 該用矽該 變件該送 改持及輸 來固料下 用 一材上 導 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -38-
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