本发明专利技术涉及一种在衬底上制造掺杂硅层的方法，步骤包括：(a)提供液体硅烷配制剂和衬底，(b)将所述液体硅烷配制剂施加到所述衬底上，(c)引入电磁能和/或热能，获得至少部分多形性的硅层，(d)提供包括至少一种含铝金属配合物的液体制剂，(e)将此制剂施加到按步骤(c)获得的硅层上，然后，(f)通过引入电磁能和/或热能加热按步骤(e)获得的涂层，将按步骤(d)获得的制剂至少分解成金属和氢气，然后，(g)冷却按步骤(f)获得的涂层，得到Al掺杂的或Al和金属掺杂的硅层。本发明专利技术还涉及可通过所述方法获得的掺杂硅层及其在制造光敏元件和电子元器件中的应用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在衬底上制造掺杂硅层的方法。本专利技术还涉及可通过该方法获得的硅层及其在制造光敏元件和电子元器件中的应用。在太阳能电池的制造中，需要具有至少一个pn结的不同掺杂的半导体层。通过在适合的衬底上沉积一或多个特别是含硅烷的液体相的层序列，可获得能充当太阳能电池的pn结。制造含pn结的硅层的常规方法在于对各个层分别进行掺杂，例如掺杂磷作为η-硅层，例如掺杂硼作为P-硅层，其中向所述液体配制剂中添加适合的磷化合物或硼化合物。这些化合物可以本身为液体或溶于所述配制剂中。 在现有技术中，η-或P-掺杂硅层各自通过将所述液体配制剂施加到适合的导电衬底上(例如通过旋涂)然后将其转化成硅而由这些溶液来依次制造。步骤为 i)提供衬底， )提供含至少一种硅化合物和任选地含磷或硼化合物的配制剂， iii)用所述配制剂涂覆所述衬底，iv)对涂覆的衬底进行辐射和/或热处理以形成主要由硅构成的至少部分多形性的层。由此获得的硅层一般包括微晶、纳米晶和非晶态结构的混合物。具有所述结构的层在这里和在下文中被称作多形性的。在大多数情况下严格区分和识别多形性层的晶体结构是不可能的，或者对于预期应用来说并不太重要。在上述传统的硅层制造中存在三个问题。首先，液体磷或硼化合物往往是沸点低于250°C的挥发性化合物，因此在由所述液体配制剂形成固体之前对涂有所述配制剂的衬底进行加热的过程中，它们会通过蒸发从层中逸出。即，液体硅烷配制剂向多形性硅层的转化在从约350°C往上的温度下进行。这意味着，在可将磷或硼掺杂原子结合到形成的固态硅的形态结构中之前，含这些原子的化合物就已经至少大部分从层中脱离了。有人试图以磷化氢或硼化氢化合物与液体硅烷的共低聚(这将提高含掺杂原子的物质的沸点)来抑制该现象。然而，此时同样需要较大过量的掺杂剂，因为Si-P和Si-B键非常不稳定，甚至在200-350°C之间加热的过程中既由于再离解而使所提供的大部分磷或硼仍总是会以挥发性组分的形式消失。其次，在已经由液体配制剂制造的硅的情况下，剩余的掺杂原子也没有被直接并入。因此，为了将掺杂原子有效地引入多形性硅结构中，同样需要相当大过量的磷或硼化合物以及较高的温度。第三，在形成由非晶态或多形性η-硅层与非晶态或多形性P-硅层组成的层序列的情况下，为获得起作用的太阳能电池必须形成延续所述形态结构的层结合。由非晶态或多形性η-硅层与非晶态或多形性P-硅层组成的层序列例如通过重复涂覆而获得。在传统的CVD和PECVD法中，这种层序列的形成对于具有连续的η_和ρ-区的层结进行良好。相比之下，在使用基于液体的方法制造掺杂硅层的情况下，由于在界面处出现干扰性结构(即通谓悬空键，其妨碍每个pn结的形成或使其复杂化，所以这种层序列的形成效率不高。现有技术中记述的对半导体层掺杂铝的方法同样是不利的，因为它们过于复杂例如DE2444881A1记述了一种制造具有由硅组成的半导体主体的半导体元件的熔合工艺，其中含铝层被熔合到阳极侧，形成硅-铝共晶。然而，该工艺在装置方面过于复杂，很难良好地集成到用于制造含硅层的液相法(即用于由液体硅前体制造含硅层)中去。此夕卜，H. Ryssel 在 “Lexikon Elektronik und Mikroelektronik，，，Dieter Sautter, HansWeinerth编辑，VDI-Verlag Diisseldorf (1993)中记述了用招箔、丝网印刷涂覆或通过加热到共熔点以上而蒸发的铝层来掺杂半导体器件。但是，这些方法同样过于复杂以至难以集成到用于制造含硅层的液相方法中去。对于传统的基于晶片的太阳能电池，还记述了对于背面触点或背面区域通过铝进行P-掺杂(EP0776051，DE 197 58 712 B4, WO2009048332，US2005074917, US5766964)。但是，所提到的文献都是基于对于液相法来说同样过于复杂的工艺。 由此，本专利技术的目的在于避免上述缺陷并提供一种技术复杂性水平低的方法，其能够避免或降低硅层的掺杂过程中和制造不同掺杂的层序列的过程中的干挠性结构，且其可特别是有效地用在液相法制造含硅层中。令人意想不到的是，通过对已形成的硅层或其单体的、低聚物的或聚合体的前体使用液态的含铝金属配合物作为掺杂剂，避免了上述困难。本专利技术由此提供一种在衬底上制造掺杂硅层的方法，包括以下步骤 (a)提供液体娃烧配制剂和衬底， (b)将所述液体硅烷配制剂施加到所述衬底上， (c)引入电磁能和/或热能，获得至少部分多形性的硅层， (d)提供包括至少一种含铝金属配合物的液体制剂， (e)将此制剂施加到按步骤(C)获得的硅层上，然后 (f)通过引入电磁能和/或热能加热按步骤(e)获得的涂层，其中使按步骤⑷获得的制剂至少分解成金属和氢气，并优选地还从(a)中部分排出氢气，然后 (g)冷却按步骤(f)获得的涂层，其中得到可能仍含氢的Al掺杂的或Al和金属掺杂的娃层。根据本专利技术的此方法产生外部掺杂的硅层。在本专利技术的范围内，液体硅烷组合物是指在标准压力和温度(lbar，(TC )下为液体、任选地含有溶剂、并含有至少一种通式为SinH2n+2 (其中3)且在标准压力和标准温度下为液体的氢化硅烷的组合物。液体硅烷组合物优选地仅由通式为SinH2n+2 (其中η > 3)的液体或固体氢化硅烷及任选地至少一种溶剂构成。除了能避免现有技术存在的缺陷之外，本专利技术的方法还具有以下优点所述含铝金属配合物中的Al或Al和金属在步骤(f)期间与所述固态硅熔合，由此消除了界面处的悬空键。在本专利技术的方法中，进行步骤(C)后存在至少部分多形性的硅层。在步骤(f)的执行期间，在Al和Si的层界面处形成由Al和Si构成的液相。在步骤(g)的冷却过程中该液相的重结晶导致Al作为掺杂剂结合到重结晶层中，以及在步骤(g)之后在硅的表面存在P掺杂的区域。在下文中对本专利技术作详细说明。有利的是在本专利技术的方法的步骤(a)中提供具有用于输出生成电流的背面触点的衬底。所述衬底更优选地可选自金属、导电材料、或涂有导电材料的绝缘体或半导体。 此外，还优选选择在步骤(f)中达到的最高温度下既不与硅形成共晶也不扩散到按步骤(C)获得的硅层中的衬底。在这些前提下，可以选择所属领域技术人员已知的所有金属或合金。在例如以下文献中有说明B. Massalski, H. Okamoto, P.R. Subramanian, L. Kacprzak, uBinary Alloy Phase Diagrams，，， 第二版，ASMInternational, Metals Park Ohio 1990,或者在fl Ikeda, Y. Himuro, I. Ohnuma, R.Kainuma 和 K. Ishida, “Phase equilibria in the Fe~rich portion of the Fe - Ni -Si system”, Journal of Alloys and Compounds, 268卷，1-2期，1998年3月27日，第 130-136 页。在本专利技术的范围内，用于步骤(d)的含铝金属配合物是指含铝的配位化合物(即具有至少一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.18 DE 102009053818.61.在衬底上制造掺杂硅层的方法，包括以下步骤 (a)提供液体娃烧配制剂和衬底， (b)将所述液体硅烷配制剂施加到所述衬底上， (c)引入电磁能和/或热能，获得至少部分多形性的硅层， (d)提供包括至少一种含铝金属配合物的液体制剂， (e)将此制剂施加到按步骤(c)获得的硅层上，然后 (f)通过引入电磁能和/或...
【专利技术属性】
技术研发人员：B施蒂策尔，W法尔纳，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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