專利名稱：通過一次成形和/或涂覆制備膜狀半導體材料和/或電子元件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過一次成形和/或涂覆制備膜狀半導體材料和/或電子 元件的方法。
背景技術：
本文基于下面的 一般性術語定義膠料(Schlichte ):與牢固粘結(jié)的涂層相比，膠料理解為用簡單方 式施加并且又能夠容易地除去-例如通過簡單地磨去-的層。在澆注技 術領域中，膠料是為了使多孔膜部件表面平整涂覆在鑄模和/或鑄芯上的 覆蓋層(Oberzugsschicht)物質(zhì)。為此，通常將磨細的耐火至高耐火物 質(zhì)用作基材。該覆蓋層隔離基體并針對由于金屬熔融產(chǎn)生的模具的熱和 /或化學負載提供防護。模塑法基本上壓制出元件的立體形狀(Gestalt)。在根據(jù)DIN 8580 的分類中，初次由液態(tài)或塑性或粒狀或粉狀的聚集體狀態(tài)制備立體外形 的一次成形法是已知的，并且在根據(jù)DIN 8550分類中，通過施加壓力、 拉壓應力、拉力、彎曲或剪切應力改變固態(tài)聚集體狀態(tài)中存在的立體形 狀的成形法是已知的。用于組件的粉狀聚集體狀態(tài)的原材料或原材料混 合物在這里以及在下文中也稱作起始粉末。 一 次成形法的例子是澆注、 凝固、結(jié)晶，還有使用或不使用模具的熔融或燒結(jié)，以及固化工藝。半導體材料理解為包含周期系第三、第四和第五族的至少一種元素 及其相互之間的化合物及其混合物的材料。所述材料可以作為固體、層 或粉末或粉末混合物存在。在膜狀半導體材料中元素特別是摻雜劑的分 布，特別是選自周期系第三和第五族元素的摻雜劑的分布以如下方式選 擇優(yōu)選在制備電子元件時產(chǎn)生至少一個電荷分離的p-n結(jié)。卸下(Lift-off)理解為不明顯破壞該層地從4于底解除(Abl6sung) 所述層。在此處和下文中的電子元件理解為具有至少一個諸如在二極管和 晶體管中出現(xiàn)的電荷分離結(jié)的元件。具體的電子元件例如是太陽能電池或光電二;f及管。納米級理解為從lnm (10 —9m)至999.9nm的所有尺寸。體系內(nèi)在(systemimmanent)在下文中理解為僅包4舌在之后的半導體材料或電子元件中以期望的方式出現(xiàn)的化學元素的成分/粉末。特別地，這些是周期表笫三、第四和第五族所有元素、其相互間的化合物和/或其混合物。膜狀結(jié)構(gòu)理解為在兩個空間維度上具有至少lcm空間寬度而在第 三空間方向上它們的寬度小于lmm的結(jié)構(gòu)。關于膜狀半導體材料特別是Si的一次成形(Urformen)和/或涂覆 方法的現(xiàn)有技術公開了例如下面所述的方法a) 其中由氣相沉積材料的薄層法(D U nnschichtverfahren )?？梢?提及例如等離子氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、低壓化學 氣相沉積(LPCVD)、"熱絲"氣相沉積(HWCVD)。這些方法的主 要缺陷是使用相對昂貴的襯底并且通常生產(chǎn)率低，對于在襯底上沉積總 計以1到數(shù)十nm/min高度的小厚度生長的材料這是明顯的。b) 用于制備具有在大約100ym到lmm范圍內(nèi)的典型厚度的晶片 的一次成形方法例如RGS法、條帶法(String Ribbon Verfahren)或者EFG 是現(xiàn)有技術。在此方面G.Hahn等在Proceedings WCPEC IV, Hawaii, 2006年5月提供了全面的概括。用于多晶固體材料或用于單晶的其它一 次成形方法是例如4艮據(jù)Bridgman或Czochmlski的鑄4走或單晶生長法?，F(xiàn)有技術的進一步描述可以在Photon Special 2006，Solar Verlag Aachen 中找到,或者由 A. Luque和 S. Hegedus在Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Wiley， Sussex 2002提供。次成形法，其中將粘結(jié)劑和硅粉攪拌在一起形成膠料，隨后取出膠料在 支撐物上形成膜，并且在保護氣體氣氛中于140(TC下燒結(jié)形成單晶硅晶粒層。d)用于制備具有晶片典型厚度的層的涂覆法是例如熱噴涂法，可 形成粘結(jié)良好的涂層，尤其是在耐磨涂層領域。硅粉的熱噴涂在1977 年已經(jīng)被授予專利。US 4,003,770公開了在不同的襯底上使用合適的氣 氛沉積厚度在3和18mil之間，相當于厚度在大約75和大約425 y m之 間的p和n摻雜的層，以及隨后熱處理以提高晶粒尺寸。提及了厚硅層的解除，但是對于解除這種硅層的方法條件或卸下這種硅層的參數(shù)沒有 任何陳述。B. Kharas等,Journal of Applied Physics 97 (2005) 094906公開了由等 離子噴涂法獲得的厚硅膜上的阻抗譜測量結(jié)果。為了在阻抗譜上檢查硅 膜微觀結(jié)構(gòu)各向異性的影響，可將膜從硅襯底上機械分離。其中使用的 方法步驟沒有闡述。Dickey, HC禾口 Meek, TT在4也們的論文"Active electronic devices made by DC plasma arc spray process"(Vacuum 59 (2000),179)中描述了在 標準條件下或在低真空下直流等離子噴涂p-摻雜的硅。根據(jù)襯底表面的 粗糙度，獲得牢固地粘結(jié)在襯底上的涂覆層或自支撐(frei stehend)條。 利用平整玻璃表面，制備出具有大約3至lOmil相當于大約75到250 ju m厚的自支撐硅膜。Kraiem, J. Papet, P .等(Proceedings WCPEC IV, Hawaii, 2006年5月) 在他們的論文中提出"ELIT"法，其中外延生長用于太陽能電池的Si 薄膜。在氫氟酸中通過陽極氧化(Eloxieren)使硼摻雜的硅晶片的表面產(chǎn) 生多孔，隨后分兩步蝕刻，從而獲得一個在另一個上面的不同孔隙率的 兩個層。然后該體系在氫氣氛中于110(TC下經(jīng)受熱處理(tempern)。 在此過程中，重組了最底部的多孔層，并且相對位于下面的晶片材料形 成連續(xù)脆性破壞(Trennbruch)。從而獲得了從余下的晶片體積中解除 的層，并且在最后一個方法步聚中在該層上外延涂覆50jum厚的結(jié)晶 硅。H丄Kim等在"Layer Transfer Process" (Proceeding WCPEC IV, Hawaii,2006年5月)中描述了類似的方法。然而，在這些方法中發(fā)生的 晶片材料的"消耗，，以及在層每次解除后需要再加工單晶表面是復雜和 昂貴的。此外，能獲得的層面積的尺寸受限于可得到的晶片尺寸?？紤]到材料花費以及半導體材料可能的彈性，希望獲得自支撐 (freitragend)的或者視需要在成本有利的膜例如塑料膜之間層壓的或 者施加在這種膜上的半導體材料。根據(jù)現(xiàn)有技術的所有的這些方法對襯底表面的粗糙度或平整度或 其晶序(kristallineOrdnimg)有嚴格要求。根據(jù)現(xiàn)有技術的方法的另一 個共同缺陷在于在制備0.05到10mm厚的厚半導體層的過程中，在至少 60(TC溫度下的至少一個高溫步驟是必需的，導致不能在塑料襯底上制 備這種層。因此，為了在塑料膜上或在塑料膜之間制備這種層或膜狀半導體材料，不得不首先在能夠承受至少60(TC溫度的襯底上制備半導體 材料。然后不得不以技術上復雜的方式從所述襯底上解除所得層或膜狀 半導體材料，隨后施加到塑料膜或其它一些載體上?，F(xiàn)有技術沒有公開借助于一次成形和/或涂覆工藝能夠一體化制備 電子元件的任何方法。
發(fā)明內(nèi)容
、、二b h 、n、 、、， '、"材料和/或電子元件的方法。驚奇地發(fā)現(xiàn)，可以通過一次成形和/或涂覆工藝制備膜狀半導體材 料，其特征在于在實際涂覆和/或一次成形之前，在一次成形法中使用的 模具上或在涂覆法中使用的襯底上至少部分地施加至少一種體系內(nèi)在 的納米級膠料。本發(fā)明的主題還在于通過一次成形和/或涂覆工藝制備膜狀半導體材料或電子元件的方法，其特征在于在涂覆和/或一次成形之前，在一次成形法中使用的^f莫具上或在涂覆法中使用的襯底上至少部分地施加至 少一種體系內(nèi)在的納米級膠料。本發(fā)明的主題還在于根據(jù)本發(fā)明方法獲得的膜狀半導體材料。 本發(fā)明的主題還在于膜狀半導體材料，其特征在于該半導體材料具 有在與模具和/或襯底相接觸的面上或內(nèi)部熔融的體系內(nèi)在納米級膠料顆粒。本發(fā)明的主題還在于包含根據(jù)本發(fā)明的膜狀半導體材料的電子組 件(Bauteil)。根據(jù)本發(fā)明的方法具有的優(yōu)點是，膜狀半導體材料或電子元件在襯 底上一點也不顯示粘性，以致與現(xiàn)有技術相比，在一次成形或涂覆工藝 之后能夠簡單地將它們解除，而不必使用復雜的額外的方法步驟從襯底 分離。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法具有的優(yōu)點是，與現(xiàn)有技術的方法相比， 在一次成形工藝或熱噴涂法中，膠料降低了起始粉末或熔融物與襯底之 間的熱傳導，從而促進了起始粉末顆粒的熔融或燒結(jié)。根據(jù)本發(fā)明方法 的另一個優(yōu)點是，與已知方法使用的膠料相比較，納米級膠料的導熱率 更低。根據(jù)本發(fā)明的方法還具有的優(yōu)點是，膜狀半導體材料不被外來物質(zhì) 污染，因為在起始粉末轉(zhuǎn)化為最終半導體材料的過程中僅接觸體系內(nèi)在膠料。根據(jù)本發(fā)明的方法同樣具有的優(yōu)點是，由于與通常方法中使用的膠 料相比，納米級膠料導熱率較低，與現(xiàn)有技術相比，降低了熔融或燒結(jié) 起始粉末所用的熱量。有利地抑制了來自襯底或模具的原子或粒子的熱 驅(qū)動擴散并減少了與襯底或模具材料的反應。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法 的優(yōu)點是，通過選擇膠料中的摻雜劑，可以控制希望的元素擴散進入起 始粉末材料，以致在制備過程中已經(jīng)可以有針對性地影響半導體材料的 性質(zhì)，因此避免了成本高昂的后處理步驟，例如離子注入摻雜劑。通過以限定的圖案(Muster)向含不同摻雜劑的一種或多種體系內(nèi)在膠料中 受控地引入一種或多種摻雜劑能夠產(chǎn)生摻雜劑圖案，這同樣是根據(jù)本發(fā) 明的方法的優(yōu)點。通過擴散進入半導體材料，可以在一次成形或涂覆過 程中轉(zhuǎn)變所述的摻雜劑圖案。在不同摻雜的區(qū)域能夠發(fā)生電荷分離。因 此在根據(jù)本發(fā)明的方法中可以獲得能夠構(gòu)建電子組件的電子元件。


圖1和2顯示根據(jù)本發(fā)明冷卻至室溫后從使用商業(yè)上可獲得的粘結(jié) 膜作為薄層的石英玻璃襯底(2)上解除的膜狀半導體材料帶(1)。
具體實施方式
下面示例性地描述本發(fā)明，沒有任何意圖將權利要求和說明書所展 現(xiàn)的本發(fā)明的保護范圍限制到所述實施方案。本發(fā)明的主題在于通過一次成形和/或涂覆工藝制備膜狀半導體材 料或電子元件的方法，其特征在于在涂覆和/或一次成形之前，在一次成 形法中使用的模具上或在涂覆法中使用的襯底上至少部分地施加至少 一種體系內(nèi)在的納米級膠料。優(yōu)選地，可以選擇熱穩(wěn)定的模具或襯底，特別優(yōu)選對高溫穩(wěn)定的。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以使用具有在分散劑中的至少 一種納米級體系內(nèi)在粉末的至少一種分散體的膠料。優(yōu)選地，在根據(jù)本 發(fā)明的方法中，可以使用包含摻雜和/或未摻雜的硅粉的或者由其構(gòu)成的 膠料。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以使用含具有4到900nm直徑 (150%的顆粒的粉末。優(yōu)選地，可以使用具有10到600nm直徑35()%的顆 粒，特別優(yōu)選15到250nm。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中可以使用有機分散劑或粘結(jié)劑。在 根據(jù)本發(fā)明的方法中，有機分散劑或粘結(jié)劑可以優(yōu)選地選自醇、S旨、醚、 丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸曱酯、聚乙烯基烷基化物(Polyvinylalkylate)或 者所述分散劑或粘結(jié)劑的混合物。特別優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中 可以使用無氮有機分散劑或粘結(jié)劑。此外根據(jù)本發(fā)明的方法可以優(yōu)選使用選自硅酸、水或所述分散劑的 混合物的水性分散劑。如果在起始粉末熔融或燒結(jié)之前根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的分散 劑或粘結(jié)劑無任何殘留地蒸發(fā)或升華，那么這是有利的。在起始粉末熔 融或燒結(jié)之前無任何殘留地解聚的分散劑或粘結(jié)劑能夠同樣有利地用 于根據(jù)本發(fā)明的方法。這兩種情況的優(yōu)點在于沒有任何分散劑或者粘合 劑材料能滲入膜狀半導體材料或者在一次成形和/或涂覆工藝中結(jié)合入 膜狀半導體材料，以致膜狀半導體材料能夠保持不含雜質(zhì)，因此通過選 擇起始粉末和納米級體系內(nèi)在粉末能夠控制其電子、機械和/或化學性 能。優(yōu)選地，通過刮涂、抹涂、刷涂、噴涂、吹涂、印刷，借助于絲網(wǎng) 印刷施加、用掩膜噴涂或通過浸漬模具或襯底的方式向模具或襯底施加 根據(jù)本發(fā)明的納米級體系內(nèi)在膠料。特別優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的方法中通 過絲網(wǎng)印刷將膠料涂覆到模具或襯底上。過適當選擇和計量添加所述分散劑或粘結(jié)劑并:它們與納米級;系內(nèi) 在粉末充分混合獲得該膠料。用于混合的適當方法步驟對本領域技術人 員而言是已知的。其優(yōu)點在于可以將具有糊狀性質(zhì)的膠料施加到模具或 襯底的傾斜或垂直區(qū)域，而在這樣的區(qū)域不會有膠料不受控制地流動或流失。在根據(jù)本發(fā)明的方法中以干燥方式將膠料壓在模具或襯底上也可 以是有利的。這使得能夠特別快地施加膠料，特別在大規(guī)模生產(chǎn)工藝中 節(jié)省成本。用干燥方式將膠料壓到模具或襯底的另一優(yōu)點在于不會釋放 粘結(jié)劑或分散劑的蒸發(fā)、升華或解聚產(chǎn)物，因此可以在高真空條件下制備根據(jù)本發(fā)明的膜狀半導體材料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以優(yōu)選使用具有至少一種選自第3或笫5主族的摻雜劑的膠料。在另一選項中，可以使用各包含選自第3或第 5主族摻雜劑的至少兩種膠料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在模具或襯底的表面設置至少兩種含不同 摻雜劑或摻雜劑比例的納米級體系內(nèi)在膠料可能是有利的。優(yōu)選地，在 模具或襯底的表面上設置2、 3、 4或5種，特別優(yōu)選2、 3或4種，非 常特別優(yōu)選2或3種含不同摻雜劑或摻雜劑比例的納米級體系內(nèi)在膠 料。結(jié)果，本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點，在體系內(nèi)在膠料中通過按限定 的圖案設置不同的摻雜劑或不同的摻雜劑比例能夠產(chǎn)生摻雜劑圖案。通 過在 一 次成形或涂覆過程中擴散到原料或半導體材料的原料中可以轉(zhuǎn) 變所述摻雜圖案。在具有不同摻雜的區(qū)域能夠發(fā)生電荷分離。因此在根 據(jù)本發(fā)明的方法中可以獲得具有電子元件的膜狀半導體材料，例如通過 含p型和n型摻雜的兩種納米級體系內(nèi)在膠料的交替設置得到的二極 管，或者通過設置含交替摻雜的三種膠料獲得的晶體管。根據(jù)是否相對 于模具或襯底表面水平或垂直設置含不同摻雜劑或摻雜劑比例的納米 級體系內(nèi)在膠料，可以獲得不同大小的能夠發(fā)生電荷分離的區(qū)域，從而 獲得不同的電荷密度分布。因此按照根據(jù)本發(fā)明的方法還能夠獲得具有 受控的特征曲線族(Kennlinienfeld)的電子元件。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，涂覆和/或一次成形期間所用的一種或多種 原料優(yōu)選可以通過絲網(wǎng)印刷、印刷、澆注、熱噴涂或等離子噴涂施加。 特別優(yōu)選地可以通過澆注、熱噴涂或等離子噴涂涂覆一種或多種原料， 尤其優(yōu)選等離子噴涂。優(yōu)選地，可以按限定的、二維或三維圖案施加一種或多種原料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中涂覆不同的原料可能是有利的，優(yōu)選2、 3、 4或5種原料，原料在選自粒徑、摻雜劑含量、化學組成、顆粒形態(tài)的 至少一種性能或者多種所述性能方面有區(qū)別。結(jié)果，在一次成形和/或涂 覆工藝之后，能夠獲得膜狀半導體材料，其中具有不同性能優(yōu)選不同摻 雜劑含量的2、 3、 4或5個區(qū)域可以相互鄰接。由此可以獲得含電子元 件的膜狀半導體材料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選將 一種或多種原料施加到根據(jù)本發(fā)明 的膠料上，隨后熔融或燒結(jié)。優(yōu)選地，可以在超過未配備膠料的襯底和/或模具的熔點最多200°C,優(yōu)選最多IO(TC,特別優(yōu)選最多8(TC的溫度 下，在0.01到60s的持續(xù)時間內(nèi)，特別優(yōu)選在0.1到40s的持續(xù)時間內(nèi)， 非常特別優(yōu)選在0.5到20s的持續(xù)時間內(nèi)熔融一種或多種原料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中優(yōu)選可以多次施加 一 種或多種原料。優(yōu)選 地，在每次施加之后熔融或燒結(jié)一種或多種原料。特別優(yōu)選地，可以在 每兩到四次此外特別優(yōu)選每三次施加之后，或者在施加之后按照不規(guī)則 的順序熔融或燒結(jié)一種或多種原^K非常優(yōu)選在每次施加之后熔融或燒 結(jié)一種或多種原料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，還可以選擇任意變化重復 多次施加和熔融或燒結(jié)的順序。此外非常特別優(yōu)選地，可以首先施加所 有原料然后熔融或燒結(jié)，或者可以在分別最后施加后熔融或燒結(jié)所有原 料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以優(yōu)選首先熔融一種或多種原料然后將 由此獲得的熔融體施加到根據(jù)本發(fā)明的體系內(nèi)在納米級膠料上。可以按 本領域技術人員已知的方式例如通過澆注、印刷、注射模制或旋涂進行 施力口。在根據(jù)本發(fā)明的方法中將^f莫具或襯底預熱到200到80(TC然后施加 一種或多種原料或者熔融的一種或多種原料可能是有利的。優(yōu)選地，在 涂覆一種或多種原料或者熔融的 一種或多種原料的過程中可以改變模 具或襯底的溫度。特別優(yōu)選地，可以以本領域技術人員已知的方式控制 冷卻速率。這具有能夠獲得具有粗晶粒晶體結(jié)構(gòu)的膜狀半導體材料的優(yōu) 點。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在一次成形或涂覆工藝之后可以 從模具或襯底上解除膜狀半導體材料。優(yōu)選地，可以通過剝離、巻起、 撕開或在塑料制成的轉(zhuǎn)換膜(Tranferfolie )的協(xié)助下從模具或襯底上解 除半導體材料。特別優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以借助于本領 域技術人員已知的粘結(jié)膜從才莫具或襯底上解除半導體材料。因此，本發(fā)明的主題還在于由本發(fā)明方法獲得的膜狀半導體材料。 因此，根據(jù)本發(fā)明的膜狀半導體材料可以優(yōu)選包含或者是至少 一種 電子元件，優(yōu)選二極管或晶體管。本發(fā)明的主題還在于膜狀半導體材料，其特征在于該半導體材料具 有在與才莫具和/或襯底相接觸的面上或內(nèi)部熔融的體系內(nèi)在納米級膠料本發(fā)明的另 一 主題是包含根據(jù)本發(fā)明的膜狀半導體材料的電子組件。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的半導體材料可以具有10到500 p m的厚度。 此外膜狀半導體材料可以優(yōu)選具有l(wèi)Onm到300 jum的晶體長度 (Langsausdehmmg)。根據(jù)本發(fā)明的電子組件可以優(yōu)選地是光電二極管，特別優(yōu)選太陽能 電池。下面列出的實施例起到從實驗上闡明各權利要求的作用，特別是針 對涂覆、使用熔融法的一次成形和使用燒結(jié)法一次成形，以及針對利用 含摻雜劑的膠料，沒有任何意圖用這些限制本發(fā)明的保護范圍。實施例1:在提供有納米級Si膠料的石英玻璃襯底上等離子噴涂涂覆硅 由納米級Si粉在乙醇的8重量％Si分散體中構(gòu)成的膠料通過噴涂施 加到石英玻璃襯底上，然后在室溫下通過乙醇的蒸發(fā)干燥。借助于已知 的熱噴涂法、在空氣中氬等離子體中等離子體噴涂，使用粒徑在50-150 M m范圍內(nèi)的硅粉作為待噴涂材料，影響半導體材料Si對襯底的進一步 噴涂。沉積的層厚度典型地在50到lOOium之間，部分高達300jum。 圖1和2顯示根據(jù)本發(fā)明冷卻至室溫后從使用商業(yè)上可獲得的粘結(jié)膜作 為薄層的石英玻璃襯底(2)上解除的膜狀半導體材料帶(1)。實施例2:通過浸入熔融浴中制備硅膜通過噴涂納米級Si粉，乙醇中的8重量o/。Si分散體，然后在室溫下 通過乙醇的蒸發(fā)干燥，在石英玻璃襯底上制備幾jum厚的膠料層。從而 具有膠料的石英玻璃襯底隨后在真空爐中在小于1 mbar的殘余壓力下被 預熱到大約IOO(TC的溫度，隨后浸入大約145(TC溫度的硅熔體中1到2 秒的短時間，隨后取出。形成硅膜，冷卻后可以在使用商業(yè)上可獲得的 粘結(jié)膜作為薄層條件下從襯底解除。這種設置基本相當于按照G.Hahn等在Proceedings WCPEC IV， Hawaii, 2006年5月的全面概括中所述的所謂RGS法或RST法制備在 100Mm到lmm范圍內(nèi)的典型晶片厚度的基本條件。實施例3:由硅構(gòu)成的膜狀燒結(jié)體的制備為了制備由Si構(gòu)成的生坯(Grti tiling)或生膜(Gr ii nfolie)，使用 濕壓法壓制在乙醇中的納米級Si粉，乙醇潤濕石英玻璃表面。由于Si 納米顆粒的高體積比例，從而形成經(jīng)乙醇粘附于表面的由Si粉構(gòu)成的可 操縱的薄膜。為了燒結(jié)，將此薄生膜置于兩塊Si晶片之間，晶片上都已借助于噴 涂法使用乙醇中8重量。/。Si的納米Si分散體預先提供由Si納米粉末構(gòu) 成的膠料。為了避免在晶片間幾何翹曲(Verzug)，在保護氣體爐中氬 氣下大約1200°C的溫度幾Pa的輕微單軸接觸壓力下將晶片燒結(jié)大約四 小時。爐子冷卻至室溫后，可以除去設置，由于具有小于lOOjum厚度 的燒結(jié)的膜沒有粘附在晶片上，可以在晶片之間以簡單的方式除去它。 從而形成的硅膜被層壓在兩片塑料膜之間并且甚至在多次彎曲負載后 具有導電性。實施例4:通過使用摻雜的膠料制備摻雜的及p-n結(jié)借助于旋涂使用p摻雜硼的納米Si顆粒在乙醇中的分散體(乙醇中 6.25重量。/oSi)在由n摻雜的硅構(gòu)成的單晶晶片的一側(cè)提供膠料，并在 保護氣體下80(TC的溫度經(jīng)受0.5小時的熱處理。所述處理之后，從晶 片上除去膠料。p型摻雜物未擴散到n摻雜的晶片中，從而通過預先n 摻雜的晶片局部再摻雜制備的p-n結(jié)能夠通過測量二極管特性曲線驗 證。
權利要求
1.通過一次成形和/或涂覆工藝制備膜狀半導體材料或電子元件的方法，特征在于在涂覆和/或一次成形之前，在一次成形法中使用的模具上或在涂覆法中使用的襯底上至少部分地施加至少一種體系內(nèi)在的納米級膠料。
2. 根據(jù)權利要求1的方法，特征在于，使用具有在分散劑中的至少 一種納米級體系內(nèi)在粉末的至少 一種 分散體的膠料。
3. 根據(jù)權利要求2的方法， 特征在于，使用含具有4到900nm直徑d，/。的顆粒的粉末。
4. 根據(jù)權利要求1到3中至少一項的方法， 特征在于，使用具有至少 一種摻雜劑的膠料。
5. 根據(jù)權利要求1到4中至少一項的方法， 特征在于，使用具有選自第3或第5主族的摻雜劑的膠料。
6. 根據(jù)權利要求2的方法， 特征在于， 使用有機分散劑。
7. 根據(jù)權利要求6的方法， 特征在于，使用選自醇、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸曱酯、聚乙烯基烷基化物或 者這些分散劑的混合物的有機分散劑。
8. 根據(jù)權利要求1到7中至少一項的方法， 特征在于，通過刮涂、涂抹、刷涂、噴涂、吹涂、印刷，借助于絲網(wǎng)印刷施加、 用掩膜噴涂，或者通過浸漬模具或襯底向模具或襯底施加膠料。
9. 根據(jù)權利要求1到8中至少一項的方法， 特征在于，在模具或襯底的表面上施加至少兩種具有不同摻雜劑或摻雜劑比例的納米級體系內(nèi)在月交料。
10. 根據(jù)權利要求1到9的方法， 特征在于，通過絲網(wǎng)印刷、印刷、免注、熱噴涂或等離子噴涂施加在涂覆和/ 或一次成形期間所用的一種或多種原料。
11. 根據(jù)權利要求10的方法， 特征在于，以限定的二維或三維圖案施加一種或多種原料。
12. 根據(jù)權利要求1 11中至少一項的方法， 特征在于，熔融或燒結(jié)一種或多種原料。
13. 根據(jù)權利要求12的方法， 特征在于，在超過未配備膠料的模具和/或襯底的熔點最多20(TC溫度下，在 0.01到60s的持續(xù)時間內(nèi)熔融或燒結(jié)一種或多種原料。
14. 根據(jù)權利要求1 13中至少一項的方法， 特征在于，多次施加一種或多種原料。
15. 根據(jù)權利要求14的方法， 特征在于，在每次施加之后熔融或燒結(jié)一種或多種原料。
16. 根據(jù)權利要求1到15中至少一項的方法， 特征在于，施加在選自粒徑、摻雜劑含量、化學組成、顆粒形態(tài)的至少一種性 能或者多種所述性能方面有區(qū)別的不同原料。
17. 根據(jù)權利要求1到16中至少一項的方法， 特征在于，在一次成形或涂覆工藝之后從模具或襯底上解除半導體材料。
18. 根據(jù)權利要求17的方法， 特征在于，通過剝離、巻起、撕開或在塑料制成的轉(zhuǎn)換膜的協(xié)助下從^t具或襯 底上解除半導體材料。
19. 膜狀半導體材料，由根據(jù)權利要求1到18中至少一項的方法獲^曰付。
20. 膜狀半導體材料， 特征在于，所述半導體材料具有在與模具和/或襯底相接觸的面上或內(nèi)部熔融 的體系內(nèi)在納米級膠料顆粒。
21. 根據(jù)權利要求19或20的膜狀半導體材料，具有10到500 ju m的厚度。
22. 根據(jù)權利要求19到21至少一項的膜狀半導體材料，具有10nm 到300jum的晶體長度。
23. 根據(jù)權利要求19到22至少一項的膜狀半導體材料，包含至少 一種電子元件。
24. 電子組件，包含根據(jù)權利要求19到23至少一項的膜狀半導體 材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過一次成形和/或涂覆制備膜狀半導體材料和/或電子元件的方法。該方法的特征是在待涂覆的襯底上或者在一次成形法中使用的模具的表面上涂覆由納米級體系內(nèi)在物質(zhì)構(gòu)成的膠料。所述膠料能夠使膜狀半導體材料在一次成形或涂覆過程之后更簡單地從襯底上解除，減少與襯底或模具材料的反應并因此減少了半導體材料的污染，減少從半導體材料向襯底的熱傳遞，對半導體材料的精細結(jié)構(gòu)可能具有有利影響，特別是其中值粒徑。在本發(fā)明有利的實施方案中，所用的膠料不僅與更好地從襯底解除并減少半導體材料的污染有關，而且此外能夠以有目的的方式用于產(chǎn)生半導體材料中的摻雜劑圖案。為了此目的，以限定的圖案向襯底上施加至少兩種具有不同摻雜劑含量的膠料。在一次成形和/或涂覆過程中通過擴散到半導體材料中轉(zhuǎn)變這些摻雜劑圖案。
文檔編號H01L21/02GK101335194SQ20081013063
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權日2007年6月26日
發(fā)明者D·弗蘭克, G·-J·施米茨, M·特羅查, M·阿佩爾, R·蒂弗斯, S·雷克斯, T·巴爾 申請人:贏創(chuàng)德固賽有限責任公司