專利名稱：在包含半導體材料的顆粒的模具上制造半導體材料制品的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造半導體材料的制品的方法以及由此形成的半導體材料制品，例如可以用來制造光伏電池的半導體材料制品。
背景技術：
半導體材料在許多應用中有用武之地。例如，半導體材料可以用于形成在半導體晶片上的處理器等電子器件中。再例如，半導體材料還用于借助光伏效應將太陽輻射轉換成電能。半導體材料的半導體特性取決于材料的晶體結構。摻雜劑、雜質和其它的缺陷可能會對所得的性質造成影響。例如，痕量的過渡金屬、氧或碳會對電導性或載流子壽命造成影響。顆粒尺寸和形狀的分布經(jīng)常會對半導體裝置的性能造成重要影響。一般來說，半導體裝置需要具有較大的較為均一的顆粒尺寸。例如，可以通過增大顆粒尺寸以及顆粒的均一性，改進光伏電池的電導性和效率。對于硅基太陽能光伏電池，硅可以例如形成非支承的錠塊、片材或帶材，或者可以在基材上形成硅而被支承。用來制造非支承的和支承的半導體材料制品(例如硅片)的常規(guī)方法存在一些缺陷。一些制造非支承的(即沒有整體化基材)的半導體材料薄片的方法可能是很慢的，或者會對半導體材料原料造成浪費。用來制造非支承的單晶半導體材料的方法包括例如Czochralski法，在將所述材料切割成薄片或晶片的時候，該方法可能會導致顯著的切口損失。用來制造非支承的多晶半導體材料的其他方法包括例如電磁澆鑄和帶生長技術， 這些方法可能是很慢的，對于多晶硅帶生長技術，每分鐘制造大約1-2厘米?？梢砸员容^廉價的方式制造支承的半導體材料，但是，半導體薄片對在其上制造該半導體材料的基材存在限制，所述基材必須滿足各種工藝要求和應用要求，這可能造成影響。因此，長久以來，在工業(yè)中需要一種用來制造半導體材料制品的方法，所述方法要能夠改進晶粒結構，減少雜質和缺陷的量，減少材料浪費，以及/或者提高生產(chǎn)速率。在以下專利文獻中揭示了用來制造非支承多晶半導體材料的方法共同擁有的美國臨時專利申請第61/067，679號，該申請于2008年2月四日提交，題為“用來制造非支承
5的純的或者摻雜的半導體元件或合金的制品的方法(METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE 0RD0PED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY)，”以及 2009 年 2 月 27 日提交的題為“用來制造非支承的純的或者摻雜的半導體元件或合金的制品的方法(METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY)，，的美國專利申請第PCT/US09/01268號，其內(nèi)容參考結合入本文中。如本文所述，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了可以用來制備支承的和非支承的半導體材料制品的方法。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實施方式，提供了一種制造半導體材料制品的方法，該方法包括提供溫度為Ts的熔融的第一半導體材料，提供溫度為τ—的模具，使得Ts > τ_， 對所述模具外表面的至少一個離散區(qū)域涂覆半導體材料顆粒，將所述模具浸泡在熔融半導體材料中一段足夠的時間，所述浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成部分由所述第一半導體材料組成的固體層，然后將所述具有固體層的模具從所述熔融的第一半導體材料中取出。在各種實施方式中，所述方法還可以包括將所述固體層從所述模具分離，以形成半導體材料的非支承制品。本發(fā)明的其他實施方式提供了一種制造半導體材料制品的方法，該方法包括提供溫度為Ts的熔融的第一半導體材料，在溫度Tsa提供模具，使得Ts > Tsa，所述模具包括具有外表面的主基材以及由第二半導體材料組成的至少一個離散區(qū)域，將所述模具浸泡在所述第一熔融半導體材料中一段足夠的時間，所述浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成至少部分由所述第一半導體材料組成的固體層，然后將所述具有固體層的模具從所述熔融的第一半導體材料中取出。在各種實施方式中，所述方法還可以包括將所述固體層從所述模具分離，以形成半導體材料的非支承制品。本發(fā)明的其他示例性實施方式提供了一種控制半導體材料的顆粒成核以及/或者晶體生長的方法，該方法包括提供溫度為Ts的熔融的第一半導體材料，提供溫度為Tsa 的模具，使得Ts > Tsa，對所述模具外表面的至少一個離散區(qū)域涂覆第二半導體材料顆粒， 將所述模具浸泡在熔融的第一半導體材料中一段足夠的時間，所述浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成至少部分由所述第一半導體材料組成的固體層并且開始重新熔融，然后將所述具有固體層的模具從所述熔融的第一半導體材料中取出。在各種實施方式中，所述方法還可以包括將所述固體層從所述模具分離，以形成半導體材料的非支承制品。本發(fā)明的示例性實施方式還涉及通過本文所述的任意方法形成的半導體材料的制品。本發(fā)明的其它的示例性實施方式涉及用來形成半導體材料制品的模具，所述模具包括外表面以及位于所述模具外表面上的至少一個離散區(qū)域的半導體材料的顆粒。在至少一些實施方式中，本發(fā)明的方法改進了半導體材料制品的晶體顆粒結構， 減少了半導體材料制品中雜質的量和/或缺陷的量，減少材料浪費，以及/或者增大半導體材料的生產(chǎn)速率。在本文中，術語“半導體材料”包括具有半導體性質的材料，例如硅、硅的合金和化合物、鍺、鍺的合金和化合物、錫的合金和化合物、砷化鎵、砷化鎵的合金和化合物，以及它們的混合物。在各種實施方式中，所述半導體材料可以是純的(例如本征硅或i_型硅)或摻雜的(例如包含至少一種η型(例如磷)或ρ型(例如硼)摻雜劑的硅)。在本文中，術語“半導體材料的制品”包括使用本發(fā)明的方法制備的任意形狀或形式的半導體材料。這些制品的例子包括平滑或織構化的制品；平坦、彎曲、曲折或者有角度的制品；以及對稱的或不對稱的制品。半導體材料的制品可以包括例如片材或管材。在本文中，術語“非支承的”表示半導體材料的制品沒有與模具一體化。所述非支承的制品可以在形成的同時連接于所述模具，但是在模具上形成之后，從模具分離。但是非支承的制品可以隨后施加于基材上，用于各種應用，例如光伏應用。在本文中，術語“支承的”表示半導體材料的制品與模具一體化。支承的制品可以保留在模具上，用來進行進一步的加工，然后可以將半導體材料的制品從模具上取下，也可以不從模具上取下，或者可以將模具作為半導體材料制品的支架或基材。在本文中，術語“模具”表示能夠影響半導體材料制品的最終形狀或結構的物理結構。熔融的或固體化的半導體材料不需要在本文所述的方法中與模具的表面發(fā)生實際的物理接觸，但是也可以在所述模具和熔融或固化的半導體材料的表面之間發(fā)生接觸。在本文中，術語“模具的外表面”表示模具的表面可以在浸泡的時候接觸熔融半導體材料。例如，如果在管狀模具浸泡的時候，模具的內(nèi)表面能夠與熔融半導體材料接觸的話，所述管狀模具的內(nèi)表面可以是外表面。在本文中，術語“模具的外表面的至少一個離散區(qū)域”及其變體表示至少一個局部區(qū)域，但是并不包括模具外表面上全部的區(qū)域。例如，所述模具外表面的至少一個離散區(qū)域可以包括連續(xù)的或者不連續(xù)的區(qū)域，模具外圍的一個或多個區(qū)域，不是位于模具外圍的區(qū)域，模具的引導邊緣，以及上述區(qū)域的組合。當模具外表面的至少一個離散區(qū)域包括模具外表面上的一個以上區(qū)域的時候，所忽離散區(qū)域可以隨機設置位置，或者可以具有規(guī)則的式樣。在本文中，術語“用半導體材料的顆粒對模具外表面的至少一個離散位置進行涂覆”及其變化形式表示通過本領域技術人員已知的任意方法將半導體材料的顆粒施涂、涂覆、固定或以其它的方式附著或設置在所述模具外表面的至少一個離散位置。所述顆粒不一定在所述至少一個離散位置形成毗鄰的或連續(xù)的涂層或層。在至少一個示例性實施方式中，對所述至少一個離散位置進行涂覆的操作可以包括將單個半導體材料的顆粒放置在所述至少一個離散的位置。在本文中，術語“第一半導體材料”用來表示所述熔融半導體材料中的半導體材料。因此，術語“熔融半導體材料”可以與術語“熔融的第一半導體材料”互換使用。在本文中，術語“第二半導體材料”用來表示所述模具的至少一個離散位置上的半導體材料。因此，術語“由半導體材料組成的至少一個離散位置”及其各種變體可以與術語 “由第二半導體材料組成的至少一個離散位置”及其變體互換使用。在各種實施方式中，所述第二半導體材料包括半導體材料的顆粒，包括位于至少一個離散位置的單獨的顆粒，或者位于至少一個離散區(qū)域的多個顆粒。在其它的實施方式中，所述位于至少一個離散位置的第二半導體材料可以與構成模具的材料一體化，例如在一些實施方式中，所述至少一個離散位置是通過以下方式形成的將覆蓋模具的原有氧化物層蝕刻，從而形成所述至少一個離散的位置。根據(jù)各種實施方式，所述第一和第二半導體材料可以包含基本相同或不同的半導體材料。所述第一和第二半導體材料是基本相同的，所述第一和第二半導體材料中的至少一種還可以包含至少一種另外的組分，例如摻雜劑。在本文中，表達“在模具的外表面上形成至少部分地由所述第一半導體材料組成的固體層”及其各種變體表示來自熔融半導體材料的第一半導體材料中的至少一部分在所述模具的外表面上或者外表面附近固化(在本文也稱作凝固或結晶化)。術語“至少部分地由所述第一半導體材料組成的固體層”、“半導體材料的固體層”以及“固體層”可以互換使用，表示至少部分地由所述第一熔融半導體材料組成并且在模具的外表面上固化的層。在各種實施方式中，所述固體層還可以包含第二半導體材料，例如如果所述半導體材料部分地融合入熔融的第一半導體材料中，然后重新凝結。在各種其它的實施方式中，如果所述熔融的第一半導體材料和第二半導體材料中的至少一種包含至少一種摻雜劑，則所述半導體材料的固體層還可以包含至少一種摻雜劑。在一些實施方式中，在模具的外表面上形成半導體材料的固體層的步驟可以包括在涂覆于模具外表面的多個顆粒上使得半導體材料固化。在各種實施方式中，由于模具和熔融半導體材料之間的溫差，在所述半導體材料與模具表面物理接觸之前，該半導體材料發(fā)生固化。當半導體材料在與模具物理接觸之前發(fā)生固化的時候，在一些實施方式中，固化的半導體材料可以隨后與模具物理接觸，或者與涂覆模具的顆粒物理接觸。在一些實施方式中， 所述半導體材料可以在與模具的外表面物理接觸之后發(fā)生固化，或者在與模具表面的顆粒 (如果存在的話)接觸之后發(fā)生固化。在本文中，術語“減少半導體材料制品中的雜質的量”及其變體包括，與用來制備半導體材料制品的常規(guī)方法相比，減少存在的雜質，所述雜質包括任何不希望有的材料或者除了摻雜劑和半導體材料以外的任何材料。在本文中，術語“減少半導體材料制品中的缺陷的量”及其變體包括，與用來制備半導體材料制品的常規(guī)方法相比，減少半導體材料制品的晶體結構中存在的缺陷的量，所述缺陷包括例如位錯和顆粒邊界。在本文中，術語“提高的生產(chǎn)速率”及其各種變體包括與用來制造半導體材料的常規(guī)方法，例如帶生長法相比，半導體材料制品生產(chǎn)速率的任何提高。例如，生產(chǎn)速率的提高可以是大于1-2厘米/分鐘的任意速率。在本文中，表達“減少材料浪費”及其變體表示在制造半導體材料的制品之后，減少采用切片或切割的常規(guī)方法造成的半導體材料損失量。在本發(fā)明中，術語“晶體”是指包含晶體結構的任何材料，例如包括單晶和多晶半導體材料在內(nèi)。在本發(fā)明中，“多晶”包括由多個晶粒組成的任何材料。例如，多晶材料包括多晶體材料、微晶材料和納米晶體材料。在本發(fā)明中，術語“熔融半導體材料的溫度”、“熔融半導體材料的體相溫度”以及它們的變體表示容納在容器內(nèi)的熔融半導體材料的平均溫度。熔融半導體材料內(nèi)的局部溫度可以在任意時間點在空間內(nèi)變化，例如當將模具浸泡的時候，與模具緊鄰的熔融半導體材料的區(qū)域，或者在容器頂表面處處于環(huán)境條件的熔融半導體材料。在各種實施方式中，盡管有一些局部溫度變化，但是熔融半導體材料的平均溫度是基本均一的。在本文中，術語“過度冷卻”表示一種工藝，在此工藝中，熔融半導體材料和模具之間產(chǎn)生的溫差會導致熔融半導體材料固化，過度冷卻的程度可以用開氏溫度⑷或攝氏溫
8度(V )測量。如本文所述，本發(fā)明涉及制造半導體材料的制品的方法，以及由此形成的半導體材料制品。在以下說明中，特定的方面和實施方式將變得顯而易見。應當理解，就最廣義而言，本發(fā)明可以在沒有這些方面和實施方式中的一個或多個特征的情況下實施。應當理解， 這些方面和實施方式僅僅是示例性和說明性的，并非意在限制權利要求書中的發(fā)明。附圖簡要說明在下文加以描述且包括在說明書中并構成說明書的一個組成部分的以下附圖，圖示了本發(fā)明的示例性實施方式，但是不應認為它們限制了本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明還包括其它同等有效的實施方式。為了清楚和簡明起見，附圖不一定按比例繪制，附圖的某些特征和某些視圖可能按比例放大顯示或以示意性方式顯示。

圖1顯示了根據(jù)一個實施方式制造非支承的半導體材料的制品的示例性方法的示意圖；圖2是根據(jù)一個實施方式，對于各種模具厚度，在浸泡時的模具溫度與硅膜最大厚度之間的關系圖；圖3是根據(jù)一個實施方式，模具上形成的固體硅層厚度與模具在熔融硅中浸泡時間之間的關系圖；圖4是熔融半導體材料牽拉層的厚度隨著模具從熔融半導體材料中取出的速率變化關系圖；圖5是模具浸泡在熔融的半導體材料中的時候，示例性的浸泡角度的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的示例性模具的示意圖。發(fā)明詳述應理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都只是示例和說明性的，不構成對本發(fā)明的限制。本領域技術人員通過研究說明書和實施本文所述的本發(fā)明將會明顯看出本發(fā)明的其它實施方式。本發(fā)明人的意圖是，本說明書被認為是示例性的。圖1顯示了用來制造半導體材料的非支承制品的示例性方法?？梢圆捎门c圖1所示方法類似的方法來制造支承的制品，例如最終的分離步驟之前結束該工藝。圖1所示的示例性方法是一種外澆鑄法，該方法在模具的表面上，例如外表面上澆鑄制品，而不是填充模具的腔體。如圖1所示，提供了模具100，該模具100具有外表面 102，該外表面102具有所需的尺寸、表面積、形狀以及表面織構/圖案。所述模具100的外表面102的表面積、形狀和表面織構/圖案可以決定澆鑄制品的尺寸、形狀和表面織構/圖案。本領域普通技術人員能夠認識到，可以基于例如鑄造制品所需的性質和特征對模具100 的外表面102的尺寸、形狀以及表面織構/圖案進行選擇。在至少一個實施方式中，使用能夠與熔融半導體材料104相容的材料制造模具 100。例如，模具100可以包含一種材料，使得當模具100接觸熔融材料104的時候，模具 100不會與熔融材料104發(fā)生反應而影響本文所述的方法，例如通過形成低熔點化合物或固溶體而影響本文所述的方法。再例如，當通過模具100與熔融半導體材料104接觸而對模具進行加熱的時候，模具100不會熔融或變軟。再例如，模具100包含的材料滿足以下性質模具與熔融半導體材料104接觸而被加熱的時候，模具100不會變得流體性過高而無法支承固體層110并且/或者不會與固體層110相分離。再例如，模具100可以包含滿足以下條件的材料當通過模具100與熔融材料104的接觸而對模具100進行加熱的時候，模具 100不會由于不均勻的、快速的熱膨脹或夾帶氣體而產(chǎn)生大的熱應力，從而造成阻礙、折斷和/或爆炸。再例如，模具100可以包含具有以下性質的材料此種材料不會對模具上形成的固體層110或熔融材料104殘余物引入不利的雜質，所述不利的雜質包括破壞，分裂，粉化和固體組分或釋放的氣體的蒸氣或液相的擴散。在至少一個實施方式中，模具100可以包含選自以下的材料熔凝二氧化硅、石墨、氮化硅、單晶硅或多晶硅、以及它們的組合。在至少一個實施方式中，模具100由熔凝二氧化硅制造。在至少一個其它的實施方式中，模具 100由任選覆蓋著原有的氧化物的單晶硅或多晶硅制造。所述任選的原有的氧化物可以是連續(xù)或不連續(xù)的。在至少一個實施方式中，可以通過在容器106中熔化硅來提供熔融半導體材料 104，例如熔融的硅，所述容器106例如是坩鍋，該坩鍋可以任選地與硅之間沒有反應性。在至少一個實施方式中，熔融半導體材料104可以具有低的污染物含量。例如，熔融半導體材料104可以包含小于Ippm的鐵、錳和鉻，以及小于Ippb的釩、鈦和鋯。熔融半導體材料104 還可以包含小于IO15個氮原子/厘米3以及/或者小于IO17個碳原子/厘米3。在至少一個實施方式中，所述半導體材料源可以是光伏級硅，或更純的硅。在本發(fā)明的一個示例性實施方式中，可以使用任意合適的加熱裝置或方法，在低氧氣氣氛或還原性氣氛中，將模具100加熱至溫度Tsa。合適的加熱裝置和方法包括加熱元件，例如電阻加熱元件或感應加熱元件，紅外(IR)加熱源(例如頂?shù)?，以及火焰加熱源。 在至少一個實施方式中，用至少一個頂燈將模具100加熱至溫度TSA。本領域技術人員能夠認識到，加熱裝置或方法的選擇可以基于一些因素來進行，例如用來加熱模具的環(huán)境，模具的材料，模具的厚度，以及/或者最終制造的制品中所需的污染物含量。在至少一個實施方式中，可以使用任意合適的加熱裝置或方法，在任選的低氧氣氣氛或還原性氣氛中，將熔融半導體材料104加熱至體相溫度Ts。如上文所述，合適的加熱裝置和方法包括加熱元件和火焰加熱源。在至少一個實施方式中，使用感應加熱源對熔融半導體材料104進行加熱。如上文所述，本領域技術人員能夠理解，可以基于一些因素對加熱源進行選擇，例如容納熔融半導體材料的容器的容量，容器的尺寸/厚度，以及/或者圍繞容器的氣氛。在浸泡之前，所述模具的溫度Tsa可以低于熔融半導體材料的體相溫度Ts，從而在模具100和熔融半導體材料104之間形成溫度差，由此推動固化過程。在各種實施方式中，所述熔融半導體材料的體相溫度Ts可以是半導體材料的熔融溫度，或者可以是更高的溫度。在半導體材料包括硅的一個示例性實施方式中，所述熔融硅的體相溫度Ts可以為 1414-1550°C，例如為 1450-1490°C，例如為 1460 0C0在至少一個實施方式中，可以對模具Tsa的溫度進行選擇，使得模具100能夠對與模具100表面相鄰的熔融半導體材料進行冷卻，將其冷卻至熔融半導體材料104的固化溫度/凝固溫度，以及從熔融半導體材料104除去足夠的熱量，以使其凝固。在至少一個實施方式中，可以至少部分地基于模具100的厚度對模具的溫度Tsa進行選擇。例如，從圖2所示的數(shù)據(jù)可知，當模具具有相同的溫度，并且在熔融半導體材料104中的浸泡時間相同的情況下，較厚的模具制造較厚的半導體材料制品的能力強于較薄的模具。圖2所示的數(shù)據(jù)僅僅是一個示例的實施方式，本領域技術人員能夠理解，最大膜厚度取決于例如模具材料、熔融半導體材料、以及模具和熔融半導體材料的溫度。在至少一個實施方式中，在將模具浸泡在熔融半導體材料104中之前，所述模具的溫度Tsa可以為-50°C至1400°C。例如，在至少一個實施方式中，在將模具浸泡在熔融半導體材料104中之前，所述模具的溫度Tsa可以為-35°C至0°C。在另一個實施方式中，在將模具浸泡在熔融半導體材料104中之前，所述模具的溫度Twi可以為20°C至30°C。在另一個實施方式中，在將模具浸泡在熔融半導體材料104中之前，所述模具的溫度Tsa可以為 300°C至500°C。浸泡之前的模具溫度1 胃與熔融半導體材料的體相溫度Ts之間的溫度差近似等于過度冷卻的程度。在至少一個實施方式中，可以通過在熔融半導體材料上方的位置對模具100進行加熱，從而提供溫度為Tsa的模具100。根據(jù)至少一個實施方式，如圖1所示，可以任選在低氧氣氣氛或還原性氣氛中，以預定的速率將模具100浸泡在熔融半導體材料104中。如圖5所示，可以以任意的浸泡角度θ將模具100浸泡在熔融半導體材料104中，其中浸泡角度θ表示在模具最早接觸熔融半導體材料104的表面108的點P處，熔融半導體材料104的表面108和模具100的外表面102之間的角度。當模具100浸泡在熔融半導體材料104中的時候，模具100的外表面102接觸熔融半導體材料104的角度可以變化。例如，在一個實施方式中，熔融半導體材料能夠與浸泡在其中的具有球形外表面的模具以無窮大的角度接觸，盡管初始接觸點將平行于熔融半導體材料104的表面108，浸泡角度θ為0°。在另一些示例性的實施方式中， 當模具100沿著垂直于熔融半導體材料104的表面108的方向浸泡的時候，模具100可以沿著平行于熔融半導體材料104的表面108的方向移動。本領域技術人員能夠理解，局部浸泡角度(在最初接觸位點P處的任何有限位置的浸泡角度)可能由于表面性質(例如孔隙率或高度變化)以及和模具的材料之間的浸潤角度變化。在另一個示例性的實施方式中，模具100的外表面102可以基本垂直于熔融半導體材料104的表面108，即浸泡角度近似為90°。在另一個實施方式中，模具100的外表面102不一定垂直于熔融半導體材料104的表面108。例如，模具100的外表面102可以以以下浸泡角度浸泡在熔融半導體材料104中0° -180°，例如0° -90°，0° -30°， 60° -90°，或者 45°。在本發(fā)明的至少一個實施方式中，可以使用任意合適的技術完成模具的浸泡，可以用以下的方式對模具進行浸泡從熔融半導體材料的上方，或者從熔融半導體材料的側面或底下。在至少一個實施方式中，可以將模具100在熔融半導體材料104中浸泡足夠的時間，所述浸泡時間足以使得半導體材料的層在模具100的表面102上充分固化。在至少一個實施方式中，半導體材料充分固化表示發(fā)生足夠量的半導體材料固化，使得模具可以從熔融半導體材料取出并且固化的半導體材料層可以與模具一起取出的情況。僅僅作為具體說明，根據(jù)模具100的厚度，所述模具100可以在熔融半導體材料104中浸泡最多30秒或更長的時間。在至少一個實施方式中，所述模具100可以浸泡0. 5-30秒，例如最多10秒。 例如，模具100可以在熔融半導體材料104中浸泡1-4秒。所述浸泡時間可以根據(jù)本領域技術人員公知的參數(shù)適當?shù)刈兓?，所述參?shù)包括例如模具的厚度、模具和熔融半導體材料的溫度以及傳熱性質，以及形成的半導體材料形成的制品所需的厚度。在至少一個實施方式中，在模具100浸泡的時候，可以使用至少一種加熱元件109，例如電阻加熱元件或感應加熱元件對坩鍋106進行加熱，以及/或者將熔融半導體材料104保持在所需的溫度。在至少一個實施方式中，熔融半導體材料104的溫度可以保持在體相Ts。可以通過任何所需的方法使得半導體材料104熔融，并保持在熔融狀態(tài)，本領域技術人員有能力根據(jù)實施該方法的條件和環(huán)境選擇加熱方法。在至少一個實施方式中，可以采用還原環(huán)境下的射頻(RF)感應加熱。RF感應加熱可以減少熔體中出現(xiàn)外來物質的可能性，由此提供更清潔的環(huán)境。感應加熱還可以提供所需的熱通量，從而在模具100表面附近的材料快速吸熱的時候保持所需的體相熔融材料溫度。根據(jù)至少一個實施方式，當模具100沿著垂直于熔融半導體材料104的表面108 的方向浸泡于熔融半導體材料104中的時候，模具100可以在平行于熔融半導體材料104 的表面108的平面內(nèi)保持基本不動。在其它的實施方式中，當模具100沿著垂直于熔融半導體材料104的表面108的方向浸泡于熔融半導體材料104中的時候，模具100可以在平行于熔融半導體材料104的表面108的平面內(nèi)移動。可以在模具100的表面102上形成一個半導體材料的層110。在浸泡之后，具有半導體材料的層110的模具100可以從容器106 取出。在至少一個實施方式中，在將模具100從容器106取出之后，具有半導體材料的層 110的模具100可以按照以下的方式進行冷卻通過對流冷卻進行主動冷卻，或者允許半導體材料的層110的溫度降至室溫。在將模具100從容器106取出并充分冷卻之后，半導體材料的層110可以通過本領域技術人員已知的任何方法從模具100取下或者與模具100分離。在至少一個實施方式中，在將半導體材料層從模具分離或取下的時候，可以對半導體材料層進行充分的冷卻，同時半導體材料層不會發(fā)生斷裂或變形。在至少一個實施方式中，可以通過差異的膨脹性能以及/或者機械抗性將所述半導體材料層110與模具100分離或者從模具100取下。在至少一個實施方式中，所述半導體材料110的固體層可以作為半導體材料的支承的制品的形式保持在模具100上。在至少一個實施方式中，所述第一和第二半導體材料可以選自硅、硅的合金和化合物、鍺、鍺的合金和化合物、錫的合金和化合物、砷化鎵、砷化鎵的合金和化合物、以及它們的混合物。根據(jù)各種實施方式，所述第一和/或第二半導體材料可以是純的或者摻雜的。 在至少一個實施方式中，所述第一和/或第二半導體材料包含選自硼(B)、磷(P)或鋁(Al) 的至少一種摻雜劑。在至少一個實施方式中，所述至少一種摻雜劑以PPm級存在。所述第一和/或第二熔融半導體材料中的摻雜劑的含量可以基于半導體材料形成的制品中所需的摻雜劑濃度，可以取決于制品最終的應用，例如用于光伏電池。根據(jù)至少一個實施方式， 本文所述的方法制造的半導體材料的制品可以包含基本均一地分散在所述半導體材料中的至少一種摻雜劑(例如所述至少一種摻雜劑基本上沒有在半導體材料中發(fā)生聚集)。在另一個實施方式中，所述第一和/或第二半導體材料可以包含至少一種非半導體元素，所述至少一種非半導體元素與其它的元素形成半導體合金或化合物。例如，所述第一和/或第二半導體材料可以選自砷化鎵(GaAs)，氮化鋁(AlN)和磷化銦(InP)。在各種實施方式中，大量的工藝參數(shù)可以發(fā)生變化，這些工藝參數(shù)包括但不限于 (1)所述模具100的組成、密度、熱容、熱導性、熱擴散性以及模具100的厚度，(2)模具進行浸泡之前的溫度Tsa以及熔融半導體材料的體相溫度Ts，(3)模具100在所述熔融材料104 中浸泡的速率，⑷模具100在熔融材料104中浸泡的時間長度，(5)包括半導體材料110 的固體層的模具100從熔融材料104中取出的速率，以及(6)固化的半導體材料110的冷卻速率。在至少一個實施方式中，浸泡之前的模具溫度Tsa與熔融半導體材料的體相溫度 Ts之間的溫度差是唯一受到控制的溫度參數(shù)(例如模具的溫度在浸泡入熔融半導體材料中的時候發(fā)生變化，而體相熔融半導體材料的溫度保持在恒定溫度)。在至少一個實施方式中，在將模具100浸泡到熔融半導體材料104中之后，模具 100的溫度未受到控制，因此模具的溫度僅僅通過熔融材料的溫度Ts影響而發(fā)生變化。所述熔融半導體材料的溫度Ts可以通過輻射、對流或傳導來改變模具100的溫度。例如，當模具100位于熔融半導體材料104上方的時候，可以發(fā)生模具100的輻射加熱。當熔融半導體材料104上方的熱流在模具100表面上方通過，或者模具100浸泡在熔融半導體材料 104中的時候，熔融半導體材料104可以對模具100進行對流加熱。例如，可以在模具100 浸泡在熔融半導體材料104的同時，通過導熱對模具100進行加熱。根據(jù)各種實施方式，如圖1和圖6所示，模具100包括具有外表面102的主基材 101和至少一個離散位置103。主基材101可以包含模具材料，例如熔凝二氧化硅或硅。所述至少一個離散的位置103可以包含第二半導體材料，所述第二半導體材料可以與所述熔融的第一半導體材料104是相同的或者不同的。在至少一個實施方式中，所述第一和第二半導體材料中的至少一種包含至少一種摻雜劑。根據(jù)各種實施方式，所述至少一個離散的位置可以通過對模具100外表面上的至少一個局部區(qū)域進行加工而形成。例如，所述至少一個離散的位置103可以通過在模具100 表面上的至少一個局部區(qū)域涂覆第二半導體材料，例如硅顆粒而形成。在模具100包含具有原有的氧化物的單晶硅或多晶硅的實施方式中，所述至少一個離散的位置103是通過以下方式形成的用氫氟酸對硅主基材100的氧化表面進行蝕刻， 使得模具100外表面上的一個或多個局部區(qū)域的硅暴露出來。當至少一個離散的位置103包含的第二半導體材料基本上與所述熔融第一半導體材料104類似或者相同的時候，在一些實施方式中，可以對模具上的顆粒成核以及晶體生長進行控制。例如，將包括熔凝二氧化硅主基材104以及包含硅顆粒的至少一個離散位置103的模具100浸泡在熔融硅中的時候，可以優(yōu)選在所述至少一個離散的位置103發(fā)生顆粒成核和/或晶體生長，這是因為熔融硅在熔凝二氧化硅主基材101上浸潤的性能沒有那么好。雖然不希望被理論所限制，但是認為當所述至少一個離散位置103包含的第二半導體材料與熔融第一半導體材料104類似的時候，可能會發(fā)生顆粒成核以及外延晶體生長。當過度冷卻的程度很小的時候，認為外延晶體生長與顆粒成核之間的比例大于過度冷卻的程度。在至少一個實施方式中，盡可能減小過度冷卻的程度，使得在提供足夠的過度冷卻的同時發(fā)生外延晶體生長，從而形成具有所需厚度的半導體材料制品。本領域技術人員能夠根據(jù)本文所述的各種實施方式以及實施例很容易地確定所需的過度冷卻的程度。所述至少一個離散位置103的第二半導體材料可以通過常規(guī)方法形成或者提供。 例如，在一些實施方式中，所述模具100的主基材101包含在表面上形成有原有的氧化層的單晶硅或多晶硅，可以通過用稀的氫氟酸除去所述原有的氧化層來限定所述至少一個離散的位置103。在另一個示例性實施方式中，可以使用掩蔽的主基材101，在至少一個離散的位置103上施加硅顆?；蛘咂渌牡诙雽w材料?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的方法施加顆粒， 所述常規(guī)方法包括例如噴涂、摩擦、刷涂、傾倒、浸涂、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子
13強化的化學氣相沉積、或者等離子誘導沉積。在一個實施方式中，掩蔽的主基材101包括限定所述至少一個離散的位置103的至少一個開口，所述至少一個離散的位置103用聚合物官能化，例如使用聚甲基丙烯酸甲酯官能化。也可以將硅顆粒(硅顆粒也可以官能化)施加于所述主基材101，附著于掩模內(nèi)的至少一個開口處。在將模具浸泡入熔融半導體材料 104中之前，可以對模具100進行燒制和清潔，以除去聚合物和任何其它的污染物。根據(jù)另一個示例性實施方式，可以用化學氣相沉積(CVD)或感應煙炱槍源在限定所述至少一個離散的位置103的掩模中的至少一個開口內(nèi)沉積所述第二半導體材料?？梢圆捎门c噴墨印刷類似的工藝在所述至少一個離散的位置103上沉積第二半導體材料。在各種實施方式中，可以通過由熔融的第一半導體材料104產(chǎn)生的煙霧在所述至少一個離散的位置103沉積所述第二半導體材料的顆粒。顆粒例如通過遮蔽模具表面剩余的位置，在所述至少一個離散的位置103沉積顆粒。根據(jù)至少一個實施方式，可以模具浸泡之前，或者在將模具100浸泡入熔融半導體材料104中的時候，對所述至少一個離散的位置103涂覆顆粒。在至少一個示例性實施方式中，可以在將模具100設置在所述熔融的第一半導體材料(例如硅)上方的時候，在所述至少一個離散的位置103形成第一半導體材料顆粒(例如硅納米顆粒)的涂層。在一個示例性實施方式中，可以通過凝聚法使得熔融半導體材料的煙霧在模具100的較冷的外表面12上凝聚，從而在至少一個離散的位置103 上形成納米顆粒的涂層(“煙涂層”)，在此情況下，所述第二半導體材料的顆粒包含的材料基本上與熔融第一半導體材料相同。例如，熔融硅可能在加熱至高于硅的熔融溫度，例如 1450-1550°C的時候產(chǎn)生帶有納米顆粒的煙霧。在此示例性實施方式中，模具100可以與熔融硅上方的煙霧接觸合適的時間，例如10-30秒，在此過程中，模具100處于合適的起始溫度，例如100°C，使得熔融硅的納米顆粒沉積在模具100。根據(jù)至少一個實施方式，所述沉積在至少一個離散的位置103的半導體材料的顆?？梢允羌兊陌雽w顆粒，或者是基本上純的半導體顆粒，例如，所述純的或者基本上純的半導體顆?？梢跃哂械偷奈廴疚锖?。盡管不希望被理論所限制，但是認為從熔融半導體材料104產(chǎn)生的煙可能受到熔融半導體材料104中存在的雜質的影響，或者可能與模具100 中包含的材料中的雜質、模具100中存在的雜質以及/或者熔融半導體材料104上方的氣氛中存在的材料混和或者與之發(fā)生相互作用。例如，根據(jù)存在的雜質，如果沒有對雜質進行其它的控制的話，在熔融硅上方沉積在所述至少一個離散的位置103的顆粒除了包含硅 (Si)以外，還可以包含氧化硅(SiO和SiO2)或者碳化硅(SiC)。因此，在各種實施方式中， 可以任選地對通過凝聚法在所述至少一個離散的位置103沉積的半導體材料顆粒的純度進行控制，例如可以采用以下的手段提供具有低雜質含量的熔融半導體材料104，提供由與熔融半導體材料104相同或者基本相同的半導體材料組成的模具100，提供具有低雜質含量的模具100，以及/或者減少熔融半導體材料104上方氣氛中雜質的量。例如，在至少一個實施方式中，可以在具有高度還原性氣氛或低氧氣氣氛的外罩中進行所述凝聚過程， 例如所述氣氛是包含2. 5%的氫氣的純氬氣的干燥混合物。在一個實施方式中，可以任選地用水對所述外罩內(nèi)的氣氛進行洗滌(例如以連續(xù)的方式進行洗滌)，例如將氧氣含量洗滌至低于lppm，例如低于5ppm。所述外罩可以任選地略微加壓，例如防止大氣中的氮氣進入。 在至少一個實施方式中，還可以將低揮發(fā)性的碳化合物保持在外罩以外。在另一個示例性實施方式中，可以將顆粒沉積在模具100的至少一個離散位置103，可以包括用掩模覆蓋所有的區(qū)域，只露出所述至少一個離散的位置103，然后將其浸泡在熔融半導體材料104中。在另一個示例性實施方式中，可以在模具100浸泡之前以及在將模具100浸泡在熔融半導體材料104中的時候將所述第二半導體材料的顆粒沉積在所述至少一個離散的位置103。在至少一個另外的實施方式中，不采用將模具100設置在熔融半導體材料104產(chǎn)生的煙霧之中，而是將任何未被污染的較冷的表面(例如硅或玻璃狀二氧化硅)保持在煙霧中以收集所述顆粒。然后可以在獨立的工藝中將所述顆粒施加在所述至少一個離散的位置103。在至少一個實施方式中，位于所述至少一個離散的位置103上的第二半導體材料的顆粒涂層的涂層厚度可以為0. 5納米至1毫米，例如5納米至100微米。根據(jù)各種實施方式，所述涂層的厚度近似等于顆粒的平均尺寸，例如為顆粒的單層。在其它的實施方式中，所述涂層的厚度大于顆粒的平均尺寸，例如為顆粒的多層。在至少一個實施方式中，所述第二半導體材料的顆粒的平均尺寸為0. 5納米至100微米，或者更大，例如5納米至100 微米。在其它的實施方式中，所述第二半導體材料的顆粒的平均尺寸為10納米至2微米。 在至少一個實施方式中，所述顆粒是平均尺寸等于或小于100納米，例如等于或小于30納米的納米顆粒。在至少一個實施方式中，所述至少一個離散位置103的尺寸等于所述顆粒的平均尺寸。在至少一個實施方式中，所述至少一個離散位置103的面積等于所述顆粒的平均尺寸的1-10倍。所述各種實施方式中的顆粒涂層可以是連續(xù)的或者不連續(xù)的，可以是毗鄰的涂層或者非毗鄰的涂層。在至少一個實施方式中，所述顆粒涂層可以包括位于所述至少一個離散位置的單獨顆粒。所述顆粒涂層所需的性質可能取決于例如顆粒的尺寸、制得的制品所需的晶體/顆粒性質、以及本發(fā)明方法中使用的各種操作參數(shù)。因此，本領域技術人員有能力確定顆粒涂層的性質。根據(jù)至少一個實施方式，模具100包括多個離散的位置103。所述多個離散的位置103可以以任意的方式設置，例如均一地或隨機地設置在模具100上。在另外的實施方式中，所述離散的位置103的密度可以從較高的密度向著較低的密度逐漸變化。所述離散的位置103可以具有任意的形狀，包括例如圓形、正方形、點狀、島嶼狀、三角形、線形、隨機形狀等。在圖6所示的示例性的模具中，離散位置103是圓形的(直徑為d)，與相鄰的離散位置203間距為a，b。不希望被任何理論所限制，假設當所述至少一個離散位置處的第二半導體材料， 例如顆粒或暴露半導體材料之類的第二半導體材料大于特定過度冷卻程度之下的臨界核直徑的話，便會發(fā)生外延生長。當?shù)诙雽w材料的尺寸大于臨界核直徑的時候，不存在顯著的晶體生長障礙。換而言之，因為第二半導體材料用作晶種，且所述熔融的第一半導體材料104可以直接在所述第二半導體材料上結晶化，因此不需要發(fā)生成核。所述第二半導體材料的面積(即所述至少一個離散的位置之處的顆粒尺寸或者裸露的半導體材料的面積) 應當足夠大，使得在熔融的第一半導體材料凝固之前，所述第二半導體材料不會完全熔融。 本領域技術人員能夠認識到，可以根據(jù)以下參數(shù)對第二半導體材料的尺寸進行選擇模具的溫度TSA，熔融的第一半導體材料的體相溫度Ts，模具的厚度，熔融的第一半導體材料、第二半導體材料以及模具的傳熱性質。模具100可以為適用于所述方法的任意形式。例如，在至少一個實施方式中，模具100可以為整體料的形式，或者為疊置結構的形式，例如厚度為0. 5-5毫米的疊置整體料。 在至少一個實施方式中，模具100可以包含超過一種的材料。模具100可以包括多孔或非多孔的主體，任選具有至少一個多孔或非多孔的涂層。在至少一個實施方式中，模具100的模具主體中還可以包含均一或非均一的組成，均一或非均一的孔隙率，或者其它的均一或非均一的結構特征。根據(jù)至少一個實施方式，模具100還可以具有適合用于所述方法的任意形狀。例如，模具100可以包括一個或多個平坦的表面，或者一個或多個彎曲的表面，例如一個或多個凸形或凹形表面。例如，所述一個或多個平坦的表面可以用來制造矩形的制品，所述一個或多個凸形或凹形的表面可以用來制造透鏡形狀或管狀的制品。在至少一個實施方式中，所述模具100的材料的熱物理性質以及模具100的厚度可以結合起來以確定模具100從與該模具100的外表面102緊鄰接觸的熔融的第一半導體材料104提取熱量、從而使得模具100處或模具100附近的半導體材料固化的能力，以及熱量傳輸?shù)乃俾?。雖然不希望被理論所限制，但認為在模具100的外表面102上從固體層 110提取熱量的速率會對固體半導體材料層110的顆粒尺寸造成影響。所述模具100與熔融半導體材料104之間的溫度差，即過度冷卻的程度能夠提供從液相到固相的相轉變的驅動力，而模具100的傳熱性質(熱導性核熱擴散性)能夠決定熱量被除去的速率。一般來說，較大的溫差能夠提供較大的驅動力，能夠制得較細的顆粒化材料，較多的能量能夠用來克服成核勢壘，獲得更多的生長位點。較小的溫差有利于較大的顆粒的形成。圖2顯示了示例性理論計算的示意圖，它顯示了對于模具厚度為1毫米、3毫米和 5毫米的情況(分別用方塊、圓形和三角表示)下，能夠實現(xiàn)的固化硅層的最大厚度隨著浸泡時的模具溫度1 胃的變化關系圖。在此計算中，假設所述模具由100%的致密的(即非多孔性的)玻璃狀二氧化硅組成，在將模具浸泡在熔融硅中的時候，熔融硅保持在1470°C。 圖2時通過對特定模具材料的物理性質的能量平衡方程求解而得到的。在將模具浸泡在熔融半導體材料中的時候，能夠形成的固化硅層的最大厚度△可以表示為以下參數(shù)的公式 (EQ. 1)模具密度P ，模具熱容Cpwi，浸泡時的模具溫度Tsa，硅的熔融溫度TM，熔融硅的體相溫度Ts，模具的厚度W，熔融硅的密度P Si，熔融硅的比熱容CpSi，以及硅的潛熔融熱
λ Si A - I
ρ 模具 QW^fo-r—).
_Psihi + Psi Cps人Ts - TM)_
(方程式1)除了半導體材料在模具表面上的凝固/重新熔融貢獻的半導體材料的厚度以外， 形成的半導體材料制品的厚度還會受到當將模具100從熔融半導體材料104取出的時候形成的牽拉層的影響。雖然不希望被理論所限制，但是認為通過牽拉層添加的厚度可能取決于常規(guī)的浸涂動力學以及半導體材料額外的凝固的組合，其可能取決于模具100從所述熔融半導體材料104取出的速率。圖4顯示了最終制得的制品附加的厚度隨著模具從熔融半導體材料中取出的速率的變化關系的示例性計算的圖示。因此，如圖4所示，隨著取出速率的增大，牽拉層的厚度可能會減小。例如，在一個實施方式中，模具以2-5厘米/秒的速率取出，牽拉層可以為形成的半導體材料制品的厚度貢獻100微米。在至少一個實施方式中，可以通過改變模具100在熔融半導體材料104中的浸泡時間來控制制得的固體層的厚度。圖3顯示了由模具100的外表面102測得的固化距離(實線)隨浸泡時間的變化關系圖。圖3的數(shù)據(jù)說明本發(fā)明一個實施方式。本領域技術人員能夠理解，時間標度和/或厚度能夠根據(jù)本文所述方法的操作參數(shù)變化。圖3還顯示了根據(jù)計算的工藝條件的一組實驗數(shù)據(jù)(包括圓圈的虛線)。在本文所述工藝的至少一些實施方式中，在圖中所示的時間段、中，固化層(例如硅)首先快速生長到最大的可能的厚度。然后在第二時間段t2，所述固化層變薄，此時固體半導體材料重新熔化，進入體相的熔融第一半導體材料中，所述熔融第一半導體材料保持在預定溫度。雖然不希望被理論所限制，但認為在初始相中(即固化相開始的時候)，固化在模具-液體截面處開始，然后固化鋒面推進到液體中(即熔融的第一半導體材料中)，從而導致具有有限厚度的凝固層的形成和生長。在該過程的后一個相中，當模具的熱容耗盡的時候，認為凝固的層會發(fā)聲重新熔化，固-液截面向著基材的壁后退。如果模具留在熔融材料之內(nèi)，則當模具與熔體達到熱平衡，最終全部的初始凝固的層都會重新熔融。假定固化速率會受到潛熱耗散的限制，則可以通過史蒂芬條件(Stephan condition)(方程式2)得到固-液截面的瞬時速度
權利要求
1.一種制造半導體材料的制品的方法，所述方法包括 提供溫度為Ts的熔融第一半導體材料；提供溫度為Tsa的模具，使得TSA< Ts，所述模具包括具有外表面的主基材以及至少一個離散的位置；對所述至少一個離散的位置涂覆半導體材料的顆粒，所述顆粒包含與所述熔融半導體材料基本相同的半導體材料；將所述模具在所述熔融半導體材料中浸泡一段時間，所述一段浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成至少部分地由所述第一半導體材料組成的固體層； 將所述具有固體層的模具從所述熔融的半導體材料中取出；以及任選地將所述固體層與所述模具分離。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融半導體材料和包含半導體材料的顆粒選自硅、硅的合金和化合物、鍺、鍺的合金和化合物、砷化鎵、砷化鎵的合金和化合物、 錫的合金和化合物、以及它們的混合物。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用半導體材料的顆粒對所述模具的至少一個離散的位置進行涂覆的操作包括使得所述模具在所述熔融的第一半導體材料上方的煙霧中暴露一段時間，所述一段暴露時間足以在所述至少一個離散的位置上形成由熔融的第一半導體材料產(chǎn)生的顆粒。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在將所述模具浸入所述熔融的第一半導體材料之前，所述模具置于所述熔融的第一半導體材料上方，并暴露于所述熔融第一半導體材料的煙霧中，并且/或者在將所述模具浸入所述熔融的第一半導體材料的時候，使得所述模具暴露于所述熔融的第一半導體材料的煙霧。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用半導體材料的顆粒對所述模具的至少一個離散的位置進行涂覆的操作包括通過以下方式在所述至少一個離散的位置之上涂覆所述顆粒噴涂、摩擦、刷涂、印刷、傾倒、浸涂、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子強化的化學氣相沉積、或者等離子誘導沉積。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述顆粒的平均尺寸為0.5納米至100微米。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述顆粒涂層的厚度為0.5納米至100微米。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融的第一半導體材料上方的氣氛包含氬氣和氫氣。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供溫度為Tsa的模具的操作包括以下步驟在所述熔融的第一半導體材料上方，對所述模具進行加熱。
10.一種制造半導體材料的制品的方法，所述方法包括 提供溫度為Ts的熔融的第一半導體材料；提供溫度為Tsa的模具，使得TSA< Ts，所述模具包括具有外表面的主基材以及由第二半導體材料組成的至少一個離散的位置；將所述模具在所述熔融的第一半導體材料中浸泡一段時間，所述一段浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成至少部分地由所述第一半導體材料組成的固體層；將所述具有固體層的模具從所述熔融的第一半導體材料中取出；以及任選地將所述固體層與所述模具分離。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一半導體材料和第二半導體材料中的一種或兩種選自硅、硅的合金和化合物、鍺、鍺的合金和化合物、砷化鎵、砷化鎵的合金和化合物、錫的合金和化合物、以及它們的混合物。
12.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一半導體材料是基本上與所述第二半導體材料相同的材料。
13.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述主基材包括具有氧化涂層的單晶硅或多晶硅，所述第二半導體材料是硅。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一個離散的位置是通過蝕刻所述氧化涂層而形成的。
15.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一個離散的位置包括所述第二半導體材料的顆粒的涂層。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二半導體材料的顆粒涂層是通過以下方式形成的使得所述模具暴露于所述熔融的第一半導體材料上方的煙霧中一段時間，所述一段暴露時間足以在所述至少一個離散的位置形成由所述熔融的第一半導體材料產(chǎn)生的顆粒。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二半導體材料顆粒的平均尺寸為 0.5納米至100微米。
18.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述提供溫度為Tsa的模具的操作包括以下步驟在所述熔融的第一半導體材料上方，對所述模具進行加熱。
19.一種用來在形成半導體材料制品的過程中減少該制品中的雜質和/或缺陷的含量并且/或者控制所述制品的顆粒結構的方法，所述方法包括提供溫度為Ts的熔融的第一半導體材料；提供溫度為Tsa的模具，使得TSA< Ts，所述模具包括具有外表面的主基材以及由第二半導體材料組成的至少一個離散的位置；將所述模具在所述熔融的第一半導體材料中浸泡一段時間，所述一段浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成至少部分地由所述第一半導體材料組成的固體層并使其開始重新熔融；將所述具有固體層的模具從所述熔融的第一半導體材料中取出；以及任選地將所述固體層與所述模具分離。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一半導體材料選自硅、硅的合金和化合物、鍺、鍺的合金和化合物、砷化鎵、砷化鎵的合金和化合物、錫的合金和化合物、以及它們的混合物。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一半導體材料是基本上與所述第二半導體材料相同的材料。
22.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述提供溫度為Tsa的模具的操作包括以下步驟在所述熔融的第一半導體材料上方，對所述模具進行加熱。
23.通過包括以下步驟的方法形成的半導體材料的制品提供溫度為Ts的熔融的第一半導體材料；提供溫度為Tsa的模具，使得TSA< Ts，所述模具包括具有外表面的主基材以及包含第二半導體材料的至少一個離散的位置；將所述模具在所述熔融的第一半導體材料中浸泡一段時間，所述一段浸泡時間足以在所述模具的外表面上形成至少部分地由所述第一半導體材料組成的固體層；以足以在所述固體層的表面上形成第二平滑層的速率，將所述具有固體層的模具從所述熔融的第一半導體材料中取出；以及任選地將所述固體層與所述模具分離。
24.如權利要求23所述的半導體材料的制品，其特征在于，所述熔融的第一半導體材料選自娃、硅的合金和化合物、鍺、鍺的合金和化合物、砷化鎵、砷化鎵的合金和化合物、錫的合金和化合物、以及它們的混合物。
25.如權利要求23所述的半導體材料的制品，其特征在于，所述第一半導體材料是基本上與所述第二半導體材料相同的材料。
26.如權利要求M所述的半導體材料的制品，其特征在于，所述固化的半導體材料顆粒最窄的橫向尺度為顆粒厚度的兩倍到三倍。
27.一種用來形成半導體材料的制品的模具，該模具包括具有外表面的主基材和至少一個離散位置，所述主基材包含選自以下的材料熔凝二氧化硅、硅、石墨、氮化硅、以及它們的組合；所述至少一個離散位置包含半導體材料。
28.如權利要求27所述的模具，其特征在于，所述至少一個離散的位置包含半導體材料的顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造半導體材料的制品的方法以及由此形成的半導體材料制品，例如可以用來制造光伏電池的半導體材料制品。
文檔編號C30B29/06GK102439204SQ201080021472
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權日2009年5月14日
發(fā)明者N·文卡特拉曼, P·馬宗達, S·波塔潘科 申請人:康寧股份有限公司