接合衬底的方法技术

本发明专利技术涉及一种将第一至少大致透明衬底(1)的第一接触面(3)接合至第二至少大致透明衬底(2)的第二接触面(4)的方法，在所述接触面的至少一者上使用氧化物来进行接合，在第一及第二接触面(3、4)上由该氧化物形成至少大致透明的连接层(14)，其具有：至少10e1S/cm2的电导率(测量：四点法，相对于300K的温度)及大于0.8的光透射率(针对400 nm至1500 nm的波长范围)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种将第一至少大致透明衬底(1)的第一接触面(3)接合至第二至少大致透明衬底(2)的第二接触面(4)的方法，在所述接触面的至少一者上使用氧化物来进行接合，在第一及第二接触面(3、4)上由该氧化物形成至少大致透明的连接层(14)，其具有：至少10e1S/cm2的电导率(测量：四点法，相对于300K的温度)及大于0.8的光透射率(针对400 nm至1500 nm的波长范围)。【专利说明】 本专利技术涉及一种如权利要求1的将至少对特定波长范围大致透明的第一衬底的 第一接触面接合至至少对特定波长范围大致透明的第二衬底的第二接触面的方法、一种如 权利要求2的用于制造第一衬底的方法及一种如权利要求4的用于制造第二衬底的方法。 该一般方法尤其被用于制造多层半导体、玻璃或陶瓷复合体。一种尤其重要的应 用涉及制造光电多层电池。 制造多层电池的其中一个主要限制是单个半导体材料的晶格结构在其尺寸及形 状方面的不兼容性。在通过于彼此上方直接生长层来制造单个层时，此不兼容性导致于通 过其实现的半导体层中的缺陷。该缺陷不利地影响所制得层的质量，及尤其是可达到的光 能转换成电能的效率。关于以下参数的限制实际上是由此所导致： a)结构中可实现的活性层的数量。由于上述问题所致，目前此数量受限于2至最多三 层。b)单个层针对最优波长范围的最优化。实际上，目前尚不可能完全自由地针对最 优波长范围及光能转换成电能的相关转换特性将单个层最优化，这是因为始终必需针对晶 格结构的兼容性达成折衷。c)使用更有利的材料：就特定波长而言，将希望使用（例如）硅或锗，因该材料将 容许在效率与成本之间的理想折衷。然而，通常不可能使用该材料，因为晶格结构无法适当 地与用于电池中的其它结构兼容。因此，本专利技术的目标是设计一种能更有效率地制造前述多层复合体且可实现更多 样参数的方法。 通过权利要求1、2及4的特征达成此目标。在从属权利要求中给出本专利技术的有利 改进方案。在本说明书、权利要求书及/或附图中给出特征中的至少两者的所有组合也落 在本专利技术的范围内。在给定值范围内，在所指示界限内的值也将被视为公开地作为边界值 且将以任何组合主张。 本专利技术是基于以接合两衬底来替代生长两层及可通过该接合来提供若干具有不 同特性（尤其是光学特性）的层的概念。 在此本专利技术尤其基于一种在形成接触之前在单独衬底上制造位于电池结构中的 单个层（尤其是设定用于接合的连接层），且随后仅堆叠/接合的方法。因此，可在已针对 此目的最优选化的生长衬底上制得该单个层。此制造尤其可通过利用M0CVD生长来实现。 本专利技术的尤其独立的方面在于该层可如何利用同时低成本的过程来以导电及光 学透明形式堆叠。此外还描述一种为达此目的所需衬底的制法。 所述方法优选适于堆叠多层太阳能电池。然而，该方法也可替代性地用于制造其 中在任何（尤其是光学）材料（尤其是半导体材料、玻璃及陶瓷）之间需要光学透明及导 电连接的任何其它结构及组件。在此产业中，由于在诸如照明、通讯、及材料加工的应用主 体中诸如LED及激光的固态光源的大大增加的重要性而产生愈来愈多的应用。在显示器制 造产业中，由于要将诸如接触侦测（在触控屏幕等的区域中的反馈）的额外功能整合于显 示器中，因而新颖创新的产品技术也变得日益重要。 本专利技术的优点主要为以下各项： -导电性、光学透明的接合界面（连接层）， -一或多个在长时间内稳定的极薄耐用层， -一或多个耐热层及 -高效率（制造快速且低成本）。 本专利技术的中心、尤其独立的方面在于使用透明导电氧化物来制造介于衬底间的导 电及光学透明连接层。该连接尤其是通过晶圆接合制得，优选利用直接接合法，及甚至更优 选是利用等离子体活化的直接接合法。 尤其使用氧化铟锡（IT0)作为透明导电氧化物（TC0)。在下文将使用缩写IT0来 表示氧化铟锡。IT0被广泛地用于制造LCD显示器，其中它是用作光学透明电导体。或者， 使用以下材料： -掺杂氧化锌，尤其是掺错氧化锌（英语"AluminumDopedZincOxide",简称AZ0)、 惨嫁氧化锋（英语"GalliumDopedZincOxide"，简称GZO), -掺氟氧化锡（英语"FluorineTinOxide"，简称FT0)，及 _ 氧化铺锡（英语"AntimonyTinOxide"，AT0)。 可使用基本上任何可经氧化及尤其经适当掺杂时具有期望特性（尤其是导电性 及光学透明度）的材料。 在此方面，如本专利技术所主张，当材料具有>10elS/cm2、优选10e2S/cm2、更优选 10e3S/cm2的电导率（利用半导体技术中已知的四点法，相对于300K的温度测量）时，满 足电导率。经定义为根据应用所设计层可通过的特定波长范围光的百分比的光透射率（透 射率）应为至少>80%、有利地>87%、优选>93%及甚至更优选>96%地通过具有根据该应用 的厚度的膜。 如本专利技术所主张，就光电应用而言，自300nm延伸至1800nm的波长范围为优选。 也就是说在任一情况中相关波长范围是大于人眼可见波长范围。这会确保光中的UV部分 及光中的IR部分也可转换成电能。由于多层太阳能电池中的最上层已处理一部分光谱且 因此将其转换成电能，因此可接受接合连接具有稍微较小的其容许透射的波长范围的情 况。因此，特别来说特别来说，前述透射率值将至少适用于波长>600nm、有利地>500nm、 更有利地> 400nm、及最有利地>350nm。此外，透射率值尤其也应适用于自最小波长范围 直至最大1300nm、有利地高达最大1500nm、更有利地高达最大1700nm、及最有利地高达 最大1800nm的整个波长范围。 尤其通过以下方法将氧化物施加至如本专利技术所主张而要连接的衬底： -M0CVD、金属有机分子束沉积， -喷雾热解、脉冲激光沉积（PLD)或 _溅镀。 为确保该层的期望特性，如本专利技术所主张的关键在于确保正确的混合比。特别来 说特别地，氧成分可改良一些该氧化物中的光学透明度，但须确保氧部份不过高，因为否则 将会降低电导率。 一般而言，接合连接（连接层，也称为接合界面）是通过在要接合衬底上沉积前驱 体层状结构所制得。接着使该层等离子体活化及尤其于室温下结合，由此形成预接合（暂 时接合）。在后续的热处理过程（退火）期间，该前驱体层状结构转化成由透明导电氧化物 组成的层，同时增强接合连接。 使用两半导体晶圆（第一及第二衬底）来描述本专利技术所主张方法的尤其独立实施 例。然而，该方法也可类似地应用于材料的任何其它光学特定组合。 在第一模块（涂装设备）中，使第一半导体层生长于尤其由衬底自身（稍后经背 部薄化）形成的第一载体上，这是由于其晶体结构及其表面适于生长第一半导体层（第一 衬底）。由此，在原位（也就是，没有用于生长半导体层的涂装设备移除衬底）沉积所选 择的TC0的层（第一氧化物层）。该原位过程确保该TC0可直接附着至半导体，而不会形 成将影响电导率的氧化物。当原位衬底是在设备（由其它模块组成）中在环境中尽可能 不含氧化元素的保护性环境中输送时，尤其可确保此点。在大致上不含氧及水的环境中 尤其可确保此点。优选地，这是通过具有高真空环境的设备的布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将第一至少大致透明衬底(1)的第一接触面(3)接合至第二至少大致透明衬底(2)的第二接触面(4)的方法，其中在所述接触面(3、4)的至少一者上使用氧化物来进行接合，在所述第一及第二接触面(3、4)上由所述氧化物形成至少大致透明的连接层(14)，其具有：‑至少10e1 S/cm2的电导率(测量：四点法，相对于300K的温度)及‑大于0.8的光透射率(针对自400 nm至1500 nm的波长范围)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M温普林格，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT