光电转换元件的基板及其制造方法技术

一种光电转换元件的基板的制造方法包括下列步骤。将单晶硅晶圆置入机台的腔体内，其中腔体内有锗靶材或硅锗靶材。接着，进行物理气相沉积工艺，以于单晶硅晶圆上形成单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。此制造方法可降低光电转换元件的基板的生产成本。此外，本发明专利技术另提出一种光电转换元件的基板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体基板，尤其涉及一种光电转换元件的基板及其制造方法。
技术介绍
为提升太阳能电池的效率，增加入射光子的吸收率即是基本的方法之一，然而太阳能电池能吸收的入射光波长取决于太阳能电池材料本身的能隙。太阳光的频谱为250纳米(nm)～2500nm，目前并无任何一种材料能够吸收如此宽广的频谱，因此多接面(multi-junction)结构是吸收宽广频谱的较佳选择。然而，针对Ⅲ-Ⅴ族多接面太阳能电池来说，其硅基板存有一个明显的缺点，即是硅本身的晶格常数对于Ⅲ-Ⅴ族材料来说太小，如此不容易在硅上面成长高品质、高结晶率的Ⅲ-Ⅴ族材料。另一方面，锗对于砷化镓(GaAs)则是有理想的晶格匹配，即使选择磷化镓(GaP)与磷化铟(InP)的化合物系列堆迭在锗基板上也是一个不错的选择。虽然锗有着良好的晶格匹配可在其上成长高品质的砷化镓层，但是选择锗基板来当作多接面太阳能电池的基板时，由于锗本身的能隙过低，其所产生的电流过大，与多接面太阳能电池顶层的砷化镓或磷化铟镓(InGaP)无法达到良好的电流匹配。另外，锗基板还有成本高且热传性较差的缺点。
技术实现思路
本专利技术提出一种光电转换元件的基板的制造方法，其所制造出的基板能取代现有技术的锗基板。本专利技术提出一种光电转换元件的基板，以取代现有技术的锗基板。本专利技术实施例所提供的光电转换元件的基板的制造方法包括下列步骤：
将单晶硅晶圆置入机台的腔体内，其中腔体内有锗靶材或硅锗靶材；以及进行物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)工艺，以于单晶硅晶圆上形成单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。在本专利技术的一实施例中，上述的制造方法更包括在进行物理气相沉积工艺之前，将单晶硅晶圆加热至摄氏150度以上，并使腔体内的压力小于或等于9×10-6托尔(torr)；在本专利技术的一实施例中，在进行物理气相沉积工艺之前，将单晶硅晶圆加热至摄氏200度至500度之间。在本专利技术的一实施例中，在进行物理气相沉积工艺之前，将单晶硅晶圆加热至摄氏300度。在本专利技术的一实施例中，在进行物理气相沉积工艺之前，使腔体内的压力小于或等于1×10-5托尔。在本专利技术的一实施例中，在进行物理气相沉积工艺时，腔体内的工作压力小于或等于5×10-1托尔。在本专利技术的一实施例中，上述的物理气相沉积工艺包括溅镀工艺。在本专利技术的一实施例中，上述的制造方法更包括在将单晶硅晶圆置入腔体之前，清洗单晶硅晶圆。在本专利技术的一实施例中，上述的清洗单晶硅晶圆的步骤包括：进行RCA清洗流程；以及将单晶硅晶圆浸泡在氢氟酸中。在本专利技术的一实施例中，上述的单晶硅晶圆的晶向为(100)、(111)、(220)、(311)、(222)、(400)、(311)或(422)。本专利技术实施例所提供的光电转换元件的基板包括单晶硅晶圆以及单晶薄膜，其中单晶薄膜配置于单晶硅晶圆上，且此单晶薄膜为单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。本专利技术的光电转换元件的基板及其制造方法中，因借由单晶硅晶圆及形成于其上的单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜作为光电转换元件的基板，以取代现有技术的锗基板，所以能克服锗基板的缺点。附图说明图1是本专利技术一实施例的光电转换元件的基板的制造方法的流程图。图2A至图2B是本专利技术一实施例的应用等离子体溅镀(plasma sputtering)机台制造光电转换元件的基板的示意图。图3是本专利技术一实施例的光电转换元件的基板的示意图。具体实施方式本专利技术的光电转换元件的基板包括单晶硅晶圆及堆迭于其上的单晶薄膜，其中单晶薄膜可为单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。以下将配合图式来说明本专利技术一实施例的光电转换元件的基板的制造方法。图1是本专利技术一实施例的光电转换元件的基板的制造方法的流程图。图2A至图2B是本专利技术一实施例的应用等离子体溅镀机台制造光电转换元件的基板的示意图。请先参照图1与图2A，本实施例的光电转换元件的基板的制造方法包括下列步骤：如步骤S110所示，将单晶硅晶圆110置入机台200的腔体210内，其中腔体210内有靶材220。此靶材220可为锗靶材或硅锗靶材。在图2A中，单晶硅晶圆110与靶材220例如是位于腔体210内的阳极230与阴极240之间，其中单晶硅晶圆110邻近阳极230，而靶材220邻近阴极240。单晶硅晶圆110的晶向可为(100)、(111)、(220)、(311)、(222)、(400)、(311)或(422)。此外，机台200为物理气相沉积机台，如蒸镀(evaporation)机台或溅镀机台等，其中溅镀机台依照溅镀源又分成等离子体溅镀机台、离子束溅镀机台等，本实施例是以等离子体溅镀机台为例，但本专利技术并不限制机台的种类。另外，腔体210具有进气口211与出气口212，其中进气口211用以通入气体，而出气口212用以抽真空。为了在后续步骤中成长出高品质的单晶薄膜，在将单晶硅晶圆110置入腔体210之前，可先清洗单晶硅晶圆110。清洗单晶硅晶圆110的步骤例如是先进行RCA清洗流程，接着再将单晶硅晶圆110浸泡在氢氟酸中，以去除
单晶硅晶圆110上的原生氧化层。在一实施例中，上述的氢氟酸的浓度约为1-5％，例如2％，而浸泡时间约为1-5分钟，例如2分钟，但可依实际需求而调整，本专利技术并不加以限制。接着，如步骤S120及图2B所示，进行物理气相沉积工艺，以于单晶硅晶圆110上形成单晶薄膜120。此单晶薄膜120为单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。当要形成单晶锗薄膜时，靶材220选用锗靶材，而当要形成单晶硅锗薄膜时，靶材220选用硅锗靶材。为了成长出高品质的单晶薄膜120，在进行物理气相沉积工艺之前，可先将单晶硅晶圆110加热至摄氏150度以上，并进行抽真空，使腔体210内的压力小于或等于9×10-6托尔。在一实施例中，可将单晶硅晶圆110加热至摄氏200度至500度之间，例如摄氏300度或摄氏400度。此外，加热单晶硅晶圆110的方法可借由腔体210内的加热器250将单晶硅晶圆110加热至预定的温度后，再等待一段时间，使单晶硅晶圆110的温度稳定之后，再进行物理气相沉积工艺。等待的时间约为5-15分钟，例如15分钟，可依据实际状况而调整。另外，在一实施例中，在进行物理气相沉积工艺之前，使腔体210内的压力小于或等于1×10-5托尔。本实施例的物理气相沉积工艺是以溅镀工艺为例，其经由进气口211通入惰性气体(如氩气)至腔体210内。之后，借由阴极240与阳极230之间产生高压，以解离气体分子而形成等离子体P。如此，可借由等离子体P中的正离子(如Ar+)轰击靶材220，使靶材220的材料溅射出而沉积于单晶硅晶圆110上，进而于单晶硅晶圆110上成长一层单晶薄膜120。为了提升单晶薄膜120的品质，在进行物理气相沉积工艺时，可将腔体210内的工作压力控制在小于或等于5×10-1托尔。由于溅镀工艺为本专利技术所属
中具有通常知识者所熟知，在此不加以详述。此外，在一些实施例中，也可借由蒸镀机台来进行物理气相沉积工艺，本专利技术并不限定进行物理气相沉积工艺时所使用的机台。在另一实施例中，可借由磁控溅镀(magnetron sputtering)机台来沉积单晶薄膜120，以提升单晶薄膜120的品质。图3是本专利技术一实施例的光电转换元件的基板的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件的基板的制造方法，其特征在于，包括：将单晶硅晶圆置入机台的腔体内，其中该腔体内有锗靶材或硅锗靶材；以及进行物理气相沉积工艺，以于该单晶硅晶圆上形成单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。

【技术特征摘要】
2015.04.10 TW 1041116511.一种光电转换元件的基板的制造方法，其特征在于，包括：将单晶硅晶圆置入机台的腔体内，其中该腔体内有锗靶材或硅锗靶材；以及进行物理气相沉积工艺，以于该单晶硅晶圆上形成单晶锗薄膜或单晶硅锗薄膜。2.如权利要求1所述的光电转换元件的基板的制造方法，其特征在于，还包括在进行该物理气相沉积工艺之前，将该单晶硅晶圆加热至摄氏150度以上，并使该腔体内的压力小于或等于9×10-6托尔。3.如权利要求2所述的光电转换元件的基板的制造方法，其特征在于，在进行该物理气相沉积工艺之前，将该单晶硅晶圆加热至摄氏200度至500度之间。4.如权利要求2所述的光电转换元件的基板的制造方法，其特征在于，在进行该物理气相沉积工艺之前，使该腔体内的压力小于或等于1×10-5托尔。5.如权利要求1所述的光电转换元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈升晖，曾少泽，曹昭阳，张正阳，
申请(专利权)人：欣欣天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71