CN1239754C - 阳极化处理设备 - Google Patents

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Abstract

一种阳极化处理设备，包括，在用于阳极化处理的基片的周边部分，有与基片的背面接触的第一电极和与第一电极相对的第二电极，在它们之间插入基片；第一电极具有与第二电极大体相同的形状。该设备可用于以小力分离薄膜半导体层，所述薄膜半导体层几乎无裂、断或损，可高效率地制造高性能的产品。

Description

阳极化处理设备
本申请是申请日为2000年6月8日、申请号为00121745.3、发明名称为“生产半导体部件的方法，生产太阳能电池的方法和阳极化处理设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种分离沉积在一多孔层上的半导体薄膜的方法，一种用于生产半导体部件的方法，一种用于生产形成在一低成本基片上的单晶体层薄膜的太阳能电池，和用在它们中的一种阳极化处理设备。
背景技术
薄膜半导体层被形成在位于表面部分或半导体基片层上的多孔层上，这样半导体层在多孔层的部分被分离，这种技术已被人熟知。作为一种分离方法，使用的是采用蚀刻的化学方法或是产生超声波或力比如作用在其上的拉力这样的物理方法。
关于物理方法，日本第7-302889号专利申请公布显示了多孔层形成在硅片的表面，这样一外延生长层形成在其上，另一硅片被粘接到此外延生长层(硅层)上，压力、剪切力或超声波被作用到多孔层上以产生分离。日本第8-213645号专利申请公布也显示了多孔层被形成在单晶体基片的表面，然后一个p-n结层被形成在其上，单晶硅基片在背面通过一粘结剂固定到一定位架，另一个定位架被粘接到外延生长层，两个定位架相互拉引以造成多孔层破裂，得到薄膜外延生长层(太阳能电池)。日本第10-190032号专利申请公布显示在硅层和粘到硅层上的弹性基片的收缩差异，被用来将前者从后者分离，采用液氮气化来冷却。
但是，当通过在多孔层部分来分离得到薄膜外延生长层时，由于当形成在第一基片表面的多孔层被分离力断开时产生的影响，薄膜半导体层可能在被分离区的周围破裂或断开(例如在分离区)，在此它因而破裂或断开，不仅薄膜难以处理，而且破裂或断开发展到中心区域，包括太阳能电池设备的产量和特性可能降低。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于生产半导体部件和太阳能电池的方法，该方法可用较小的力来分离薄膜半导体层，在其中引起较少的破裂、断开或缺陷，能以良好的效率生产高性能半导体部件。
为达到上述目的，本发明提供一种用于生产使用薄膜晶体半导体的半导体部件的方法，该方法的步骤包括：
(1)阳极化处理第一基片的表面以在基片的至少一侧形成多孔层；
(2)在多孔层的至少一个表面形成半导体层；
(3)在周边区域除去半导体层；
(4)将另一基片粘到半导体层的表面；
(5)通过外力作用到第一基片、多孔层和第二基片中的至少一个，在多孔层部分将半导体层与第一基片分开；
(6)分离后处理第一基片的表面，重复上述步骤(1)到(5)。
本发明也提供一种用于生产采用了薄膜晶体半导体层的半导体部件的方法，该方法的步骤包括：
(1)阳极化处理第一基片的表面以在基片的至少一侧形成多孔层；
(2)在多孔层的至少一个表面形成半导体层；
(3)将另一基片粘到半导体层；
(4)除去半导体层上未被第二基片覆盖的区域；
(5)通过外力作用到第一基片、多孔层和第二基片中的至少一个，在多孔层部分将半导体层与第一基片分开；
(6)分离后处理第一基片的表面，重复上述步聚(1)到(5)。
本发明还提供一种用于生产采用了薄膜晶体半导体层的太阳能电池的方法，该方法的步骤包括：
(1)阳极化处理第一基片的表面，以在基片的至少一侧形成多孔层；
(2)在多孔层的至少一个表面形成半导体层；
(3)除去半导体层的周边区域；
(4)将另一基片粘到半导体层的表面；
(5)通过外力作用到第一基片、多孔层和第二基片中的至少一个，将半导体层在多孔层部分与第一基片分开；
(6)分离后处理第一基片的表面，重复上述步骤(1)到(5)。
本发明进一步提供一种用于生产采用了薄膜晶体半导体层的太阳能电池的方法，该方法的步骤包括：
(1)阳极化处理第一基片的表面，以在基片的至少一侧形成多孔层；
(2)在多孔层的至少一个表面形成半导体层；
(3)将另一基片粘到半导体层；
(4)除去半导体层上未被第二基片覆盖的区域；
(5)通过外力作用到第一基片、多孔层和第二基片中的至少一个，在多孔层部分将半导体层与第一基片分开；
(6)分离后处理第一基片的表面，重复上述步骤(1)到(5)。
本发明还进一步提供一种用于生产半导体部件的方法，通过分离形成在第一基片上的薄膜晶体半导体层，并将前者转移到另一基片来获得，这里薄膜晶体半导体层在第一基片的周边部分通过蚀刻和电解抛光被除去。
本发明还进一步提供一种用于生产采用了薄膜晶体半导体层的半导体部件的方法，该方法包括步骤：
(1)阳极化处理第一基片的表面，以至少在基片的主要表面形成多孔层；
(2)在多孔层的表面形成半导体层；
(3)通过电解抛光除去半导体层在第一基片的周边部分；
(4)将另一基片粘到半导体层；
(5)将半导体层在多孔层部分从第一基片分离，使半导体层转移到另一基片；
(6)处理分离后第一基片的表面，重复上述步骤(1)到(5)。
本发明还进一步提供一种用于生产太阳能电池的方法，通过分离形成在第一基片上的薄膜晶体半导体层，并将前者转移到另一基片来获得，这里薄膜晶体半导体层在第一基片的周边部分通过蚀刻和电解抛光被除去。
本发明还进一步提供一种用于生产采用了薄膜晶体半导体层的太阳能电池的方法，该方法包括步骤：
(1)阳极化处理第一基片的表面，以至少在基片的主要表面形成多孔层；
(2)在多孔层的表面形成半导体层；
(3)通过电解抛光除去半导体层和多孔层在第一基片的周边部分；
(4)在半导体层的除其在第一基片的周边的部分外的部分上形成一表面抗反射层；
(5)将另一基片粘到半导体层；
(6)在多孔层部分将半导体层从第一基片分离，使半导体层转移到另一基片；
(7)分离后处理第一基片的表面，重复上述步骤(1)到(6)。
本发明还进一步提供一种阳极化设备，用于在基片的周边部分进行阳极化处理，其构成为：一个与基片的背面接触的第一电极，一个插在它们之间的基片与第一电极相对的另一电极，第一电极具有和第二电极大体相同的形状。
本发明还进一步提供一种用于在基片的周边部分进行阳极化处理的阳极化设备，其构成为：一个与基片的背面接触的第一电极，一个插在它们之间的基片与第一电极相对的第二电极，以及在不包括周边部分的剩下的基片区域内，一个与基片的背面接触的第三电极，一个插在它们之间的基片与第一电极相对的第四电极，第一电极和第三电极分别具有和第二电极、第四电极大体相同的形状。
附图说明
图1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G和1H说明了一个按照本发明的实施例1的薄膜半导体的生产方法。
图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G和2H说明了另一个按照本发明的实施例2的薄膜半导体的生产方法。
图3A和3B是说明外延层在分离时是如何断裂或断开的。
图4是说明在例3中使用的分离定位架的横截面示意图。
图5是说明例3中所用的周边蚀刻设备的固定部分的示意图。
图6是说明例4中形成的背面连接汇集太阳能电池的横截面示意图。
图7是说明例4中形成的太阳能电池的周边除去部分的平面示意图。
图8是说明例5中形成的太阳能电池的绝缘区和周边除去部分的平面示意图。
图9是说明例6中采用的除去晶片边缘的多孔层的方法。
图10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G和10H是说明按照本发明的半导体部件的生产方法。
图11A、11B、11C、11D、11E、11F、11G、11H和11I是说明按照本发明的太阳能电池的生产方法。
图12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G、12H和12I是说明按照本发明的另一个太阳能电池的生产方法。
图13是说明本发明的一个阳极化处理设备的结构。
图14是说明本发明的另一个阳极化处理设备的结构。
图15是说明本发明的又一个阳极化处理设备的结构。
图16是说明用在本发明的阳极化处理设备中的用以除去周边部分的一个电极的形状的例子。
图17是说明用在本发明的阳极化处理设备中的用以除去周边部分的一个电极的形状的另一个例子。
图18是说明用在本发明的阳极化处理设备中的用以除去周边部分的一个电极的形状的其它例子。
图19仍是说明用在本发明的阳极化处理设备中的用以除去周边部分的一个电极的形状的其它例子。
具体实施方式
本发明的实施例将在下面详细说明。
〔实施例1〕
作为一个按照本发明的实施例，用于生产一种半导体部件的方法参照图1A到1H来说明。
如单晶硅片101所示例的第一基片晶体基片的表面部分或表面层内，杂质通过热扩散或离子注入被引入，或当晶片生产时被混合，至少在晶片表面形成一p+型(或n+型)层102(图1A)。
接着，晶片表面被引入杂质的一侧进行阳极化处理，例如含水HF(氟化氢)溶剂，以使表面和邻近多孔化，形成多孔层103〔图1B〕。
多孔层103被用氢退火处理，以使其表面光滑，然后通过CVD(化学蒸汽沉积)或液相外延生长，以长成一个单晶硅半导体层104(图1C)。
在阳极化处理生成多孔的过程中，阳极化处理电流的大小水平可被改变，例如，从低水平到高水平。这使预先提供结构上带有密度变化的多孔层成为可能，因此在外延生长后，半导体层104可容易地在多孔层部分被从硅晶片101分离(剥落)。
在其上形成有半导体层的晶片的一侧被定义为表面，背面的另一侧在多孔层103上形成有半导体层104的来源如下：例如，当表面部分被制成多孔时，表面的周边在阳极化处理时被屏蔽，不接触阳极化处理溶剂，外延生长在整个表面进行，形成在晶片的内部和上面，如图3A所示，形成一个多孔层303，一个平的单晶层305，当多孔层表面部分的孔被阻塞，作为在半导体层形成之前进行氢氧化处理的结果，一个单晶硅半导体层304通过外延生长形成。为分离半导体层以转移它到另一基片308，半导体层304、单晶层305和多孔层303必须通过分离力被断开，以便在多孔层内能达到具有最低折断力的部分，这时半导体层304易于破裂或断裂或带来其它的缺陷。
作为另一个例子，当表面部分被制成多孔时，背面在阳极化处理时被屏蔽，不接触阳极化处理溶剂，外延生长在这种状态下进行，晶片(带有多孔层)在表面的周边被罩住一直到整个背面，产生如图3B所示结构。多孔层303在它被屏蔽的部分没有氢阳极化处理，因此在这个部分既没有平的单晶层305，也没有半导体层306形成。为分离半导体层304以转移它到另一个基片308，多孔层必须在它的一些部分被折断，以便薄膜单晶硅层可在多孔层内具有最小折断力的部分被分离。且在这种情况下，当多孔层具有高的折断力时，通过外延生长形成的单晶硅层304，可象上述情况下被损坏。
相应地，依赖于多孔层的分离力，只有单晶硅层(硅层104)，或在那以外，在它的位于分离区周边之上的部分或全部的多孔层被除去(图1D)。然后，支承基片106的另一基片通过一粘结层105被粘接到硅层104，这样在除去之后它不会被粘结到未被覆盖的部分(图1E)。之后，物理分离力(例如，象机械力的直接作用力或通过一介质作用的间接作用力，比如超声波)被作用到多孔层103，以将硅层从硅晶片101分离，并转移它到支承基片106之上(图1F)。在这种情况下，直接作用力可直接作用到多孔层103，或作用到晶片101和支承基片106的一个或两个上，或作用到它们中的所有。
通过这样做，薄膜半导体层在制造时可较少断裂或损坏，而且任何作用在多孔层容易分离部分以外的部分的力可更小，使在小的作用力下实现有效分离成为可能。这里，在支承基片106被粘接后硅层和可选择多孔层可被除去。在这种情况下，可有效的用支承基片作为除去周边所必须的屏蔽的替代(见图2A到2H)。除去在分离区周边之上部分的半导体层和可选择多孔层，其在周边部分进行时是有效的，当在整个周边进行时会更有效。
在薄膜单晶硅层的表面转换后留下的多孔残留物107可选择性地通过蚀刻或类似的方法被蚀掉以获得一半导体部件或太阳能电池(图1G)。用于硅层的分离的支承基片可就这样被混合入该半导体部件或太阳能电池产品，或薄膜硅可再次被转换成第三个适用于该产品的基片。
由硅层已被分离出来的硅晶片101可通过蚀刻或类似的方法处理，除去留在它的表面的多孔残留物107。这样，它可在第一个方法中重新使用，得到有效地利用(图1H)。
除去分离区的周边，这样可容易地得到一薄膜半导体，可在用于支承硅薄膜(支承基片)的基片被粘结之前或在支承基片被粘结之前进行。当分离区的周边在支承基片被粘结之前就被除去时，它是通过干刻比如反应离子蚀刻、湿刻或使用氢氟酸类的蚀刻剂电解蚀刻，机械的方法比如研磨或抛光或激光辅助蚀刻被除去的，此时分离区是被屏蔽的。之后，支承基片被粘到分离区，同时注意不要将粘接剂粘到除去后未屏蔽的部分上。在支承基片被粘接后，当周边被除去时，用于薄膜的支承基片可被用作为掩模，这样较好地利用材料和省去除去掩模的方法，产生较好的效率。
被除去的只是半导体层的周边区域，或另外有多孔层的部分或整个区域。由于依赖阳极化处理条件，多孔层可具有不同的结构，并有不同的分离力，它可在最适合分离的深度被分离。
依据本发明生产半导体部件和太阳能电池的方法的特点将在下面详细说明。
首先说明多孔层，以取硅的情况作为例子。在形成多孔层(多孔硅层)103的阳极化处理中，最好使用HF水溶液(氢氟酸)。也可使用氯化氢水溶液(盐酸)或硫酸水溶液。当使用HF水溶液时，当HF的重量百分比浓度至少为10％时，p+型(或n+型)层102可制成多孔。在阳极化处理时的电流大小可根据HF的浓度、期望的多孔硅层的层厚度和多孔层表面的状况来适当决定。大致上说，在1mA/cm2到100mA/cm2的范围内比较合适。
醇例如乙醇也可加到HF水溶液内，这样在阳极化处理时产生的反应产物气体的气泡可同时在不搅动的情况下被从反应液体表面除去，并且多孔硅可高效率地均匀形成。加入的乙醇的量可根据HF的浓度、期望的多孔硅层的层厚度和多孔层表面的状况来适当决定。当没有注意使HF浓度太低时，它的值应特别确定。
单晶硅的密度为2.33g/cm3。通过将HF水溶液的重量百分比浓度从50％改变到20％，单晶硅的密度可在1.1到0.6g/cm3的范围内变化。而且，它的多孔性可通过改变阳极化处理电流而改变，多孔性随电流的增加而增加。
多孔硅的机械强度依赖于多孔性而不同，并且认为比整块硅的值要充分地低。例如，具有50％多孔性的多孔硅可估计具有整块硅一半的机械强度。假定基片被粘到形成在硅晶片的多孔硅层的表面，并且在多孔硅层和基片之间有足够的粘接力。在这种情况下，当只作用一瞬间的分离力比如挤压力、拉力或剪切力到硅晶片和基片之间的界面时，多孔硅层被断开。而且，当通过外在的作用能量，比如热、超声波或向心力，可得到相同的效果。并且，当制成的具有较高的多孔性，多孔硅层可用一微弱的力或能量就被断开。
据报道，在通过阳极化处理形成多孔硅时，阳极化处理反应要求有孔和相应的p型硅，其中孔是主要的表现形式，被用于制成多孔硅(T.Unagami，J.Electrochem.Soc.，Vol.127，476，1980)。然而另一方面，有另外的报道说，只要硅是低阻n型硅(R.P.Holmstrom和J.Y.Chi，Appl.Phys.Lett，Vol.42，386，1983)也可制成多孔。这样，不管硅是否p型或n型，可用低阻硅制成多孔。而且，可根据其导电类型选择性地制成多孔，并且只有p型层可通过象FIPOS过程中(被多孔氧化硅完全隔离)一样在黑暗中加工制成多孔。
通过阳极化处理单晶硅得到的多孔硅，具有直径几纳米的孔，可用发射电子显微镜来观察其形成，并且多孔硅具有单晶硅密度的一半或更少。尽管如此，它被保持为单晶态，在此可通过比如热CVD，在多孔硅上生长一外延层。
多孔层也在内部形成有大量的空隙，因此相比其体积具有非常大的表面积。结果，它的化学蚀刻率相比于通常的单晶硅层有很大的提高。
当多晶硅被用来替代单晶硅时，通过阳极化处理也可类似地得到多孔层。在这层上，单晶硅层可通过比如热CVD来形成。(在这种情况下，相应于多晶硅的晶体颗粒的大小，部分外延生长是可能的。)
为形成薄膜半导体层，可使用液相外延和气相外延。
(实施例2)
作为依据本发明的另一个实施例，将参照图10A到10H来说明采用电子抛光的半导体部件生产方法。
如图10A所示，在单晶硅基片1101的表面部分内(表面层)，当基片(晶片)被生产时，B(硼)通过热扩散或离子注入或被混合而被引入。单晶硅基片的表面层(1202)已用比如HF水溶液阳极化处理变成p+型，使p+型表面层1202孔形成一多孔层1103(图10B)。这里该层可制成多孔，这样阳极化处理先在一低电流水平下进行，经过一定时间后，在一突然升高到高电流下进行一短时间。这使预先提供具有内部结构的密度变化的多孔层成为可能，这样在稍后的方法里，硅层1104可容易地被从单晶硅基片1101分离。
接着，在已形成多孔的表面层1103上，硅层1104通过比如热CVD(图10C)形成。这里在形成硅层1104时，掺杂物被引入少许，以控制硅层为p-型(或n-型)。
具有硅层1104的单晶硅基片1101设置在如图14所示的阳极化处理设备中的预定的位置，以便硅层1104在HF水溶液中面对负电极1504。这里负电极1504具有和与单晶硅基片1101的背面相接触的正电极1505大体相同的形状，以带状或如图16所示的多边形提供在沿单晶硅基片1101的周边。电流流过电极，以电抛光的图案来进行蚀刻除去位于单晶硅基片1101的周边上的硅层1104，或硅层1104和局部或整个多孔层1103。在这种情况下，可依据多孔层的分离力来选择仅除去硅层1104，或除去硅层1104和部分或整个多孔层1103。
当如图3B所示的硅层1104(304)并没有完全覆盖多孔层1103(303)，多孔层1103未覆盖到基片1101(晶片)的表面，部分或整个多孔层1103在其未覆盖的部分被除去(图10D)。
在氧化膜1106被形成在硅层1104的表面后，支撑基片1105被粘接到氧化膜1106上，它们被放入热处理炉中(图中未画出)，以使支撑基片1105和硅层1104在单晶硅基片1101上有牢固的粘接(图10E)。
接着，沿相互拉开的方向的力被作用到支撑基片1105和单晶硅基片1101之间，以在多孔层1103(图10F)的部分分离它们。
留在与单晶硅基片1101分离的硅层1104上的多孔层1103a被选择性地除去。只有多孔硅可通过无电湿化学蚀刻来除去，方法是通过使用至少一种常用的硅蚀刻剂、多孔硅选择蚀刻剂氢氟酸，一种通过添加至少一种乙醇和氢过氧化水以稀释氢氟酸，和一种KOH、NaOH或联氨的碱溶液(图10G)。硅层已被转换的支撑基片可就其样子被用作半导体基片，或象偶而所说的，硅层可再次被转换成适用于产品的第三个基片。
分离后的单晶硅基片1101可按上面同样的方式处理，以除去残留在其表面的多孔层1103b。当表面的平坦度过于粗糙而无法容忍时，表面可有选择的磨平(图10H)，这样基片在图10A的方法中重新使用。
(实施例3)。
仍然是依据本发明的另一个实施例，参照图11A到11I来说明采用电抛光的薄膜晶体太阳能电池生产方法。
如图11A，首先，在单晶硅基片1201的表层内，当基片(晶片)被生产时，B(硼)通过热扩散或离子注入或被混合而被引入。单晶硅基片的表面层(1202)已用比加HF水溶液阳极化处理变成p+型，使p+型表面层1202孔形成一多孔层1203(图11B)。这里该层可制成多孔，这样阳极化处理先在一低电流水平下进行，经过一定时间后，在一突然升高到高电流下进行一短时间。这使预先提供具有内部结构的密度变化的多孔层成为可能，这样在稍后的方法里，硅层1204可容易地被从单晶硅基片1201分离。
接着，在已形成多孔的表面层1203上，硅层1204通过比如热CVD(图11C)形成。这里在形成硅层1204时，掺杂物被引入少许，以控制硅层为p-型(或n-型)。在硅层1204上，一p+型层(或n+型层)1205通过等离子CVD沉积或通过增加在形成硅层1204时的杂质来完成(图11D)。
具有硅层1204的单晶硅基片1201设置在如图14所示的阳极化处理设备中的预定的位置，以便硅层1205在HF水溶液中面对负电极1504。这里负电极1504具有和与单晶硅基片1201的背面相接触的正电极1505大体相同的形状，以带状或如图16所示的多边形提供在沿单晶硅基片1101的周边。电流流过电极，以电抛光的图案来进行蚀刻，除去位于单晶硅基片1201的周边上的硅层1204和1205，或硅层1204和1205和部分或整个多孔层1203。在这种情况下，可依据多孔层的分离力来选择仅除去硅层1204和1205或1204和1205一起除去部分或整个多孔层1203。
当如图3B所示的硅层1204和1205(304)并没有完全覆盖多孔层1203(303)，多孔层1203未覆盖到单晶硅基片1201(晶片)的表面，部分或整个多孔层1203在其未覆盖的部分被除去(图11E)。
一种聚合膜基片1206，其上一银粘贴物被印制作为背电极1207，它被紧密粘到单晶硅基片1201的形成有硅层1204和1205的侧面，它们被放进一烤箱(未画出)，并加热使聚合膜基片1206和单晶硅基片1201上的硅层1205牢固粘接(图11F)。
接着，沿相互拉开的方向的力被作用到聚合膜基片1206和单晶硅基片1201之间，以在多孔层1103(图10F)的部分分离它们。也就是，利用了聚合膜的柔韧性，两者被慢慢从单晶硅基片1201的边缘拉开，以在多孔层1203的部分分离它们(图11G)。
留在与单晶硅基片1201分离的硅层1204上的多孔层1203a是选择性地被除去。只有多孔硅可通过无电湿化学蚀刻来除去，方法是通过使用至少一种常用的硅蚀刻剂、多孔硅选择蚀刻剂氢氟酸，一种通过添加至少一种乙醇和氢过氧化水以稀释氢氟酸，和一种KOH、NaOH或联氨的碱溶液。
在多孔层已被除去的硅层1204的表面，形成一n+型(或p+型)层1208，更进一步其上一也用作表面抗反射层的透明导电膜(ITO)和一网格型集电极1210通过真空沉积形成，以制造太阳能电池(图11H)。
分离后的单晶硅基片1201可按上面同样的方式处理，以除去残留在其表面的多孔层1203b。当表面的平坦度过于粗糙而无法容忍时，表面可有选择的磨平(图11I)，这样基片在图11A的方法中重新使用。
(实施例4)
作为依据本发明的另一个实施例，参照图12A到12I来说明采用电抛光的薄膜晶体太阳能电池生产方法。
如图12A，首先，在单晶硅基片1301的表层内，当基片(晶片)被生产时，B(硼)通过热扩散或离子注入或被混合而被引入。单晶硅基片的表面层(1302)已用比如HF水溶液阳极化处理变成p+型，使p+型表面层1302孔形成一多孔层1303(图12B)。这里该层可制成多孔，这样阳极化处理先在一低电流水平下进行，经过一定时间后，在一突然升高到高电流下进行一短时间。这使预先提供具有内部结构的密度变化的多孔层成为可能，这样在稍后的方法里硅层1304可容易地被从单晶硅基片1301分离。
接着，在已形成多孔的表面层1303上，硅层1304通过比如热CVD(图12C)形成。这里在形成硅层1304时，掺杂物被引入少许以控制硅层为p-型(或n-型)。在硅层1304上，一n+型层(或p+型层)1305通过等离子CVD沉积或通过增加在形成硅层1304时的杂质来完成(图12D)。
具有硅层1304和1305的单晶硅基片1301设置在如图15所示的阳极化处理设备中的预定的位置，以便硅层1305在HF水溶液中面对负电极1604和1606。这里负电极1604和1606分别具有和与单晶硅基片1301的背面相接触的正电极1605和1607大体相同的形状。电极1604和1605以带状或如图16所示的多边形提供在沿单晶硅基片1301的周边。电极1606和1607位置分别在电极1604和1605内部，以如图17所示的盘形或多边形的形状位于除单晶硅基片1301的周边外的区域内。
相当高的电流流过电极1604和1605，以电抛光的图案来进行蚀刻，除去位于单晶硅基片1301的周边上的硅层1304和1305，或硅层1304和1305和部分或整个多孔层1303。在这种情况下，可依据多孔层的分离力强度来选择仅除去硅层1304和1305或一起除去1304和1305及部分或整个多孔层1303。
如图3B所示，硅层1304和1305(304)并没有完全覆盖多孔层1303(303)，多孔层1303未覆盖到单晶硅基片1301(晶片)的表面，部分或整个多孔层1303在其未覆盖的部分被除去(图11E)。相当低的电流流过电极1604和1605，来进行传统的阳极化处理，一薄多孔层1309形成在硅层1304的表面的单晶硅基片1301的周边以外的区域，以提供一抗反射层(图12E)。这里在周边除去硅层和多孔层的步骤和在硅层的表面的除周边以外的区域形成多孔层的步骤可同时或分开进行。
在网格电极1310形成在多孔层1309的表面之后，一种粘带有粘接剂1307的透明聚合膜基片1306被粘到单晶硅基片1301的形成有硅层1304和1305的侧面，它们被放进一烤箱(未画出)并加热，使聚合膜基片1306和单晶硅基片1301上的硅层1305牢固粘接(图12F)。
然后，牢固粘结的透明聚合膜基片1306和带有上述层的单晶硅基片1301被放进水浴中，以便超声波作用到其上(未画出)。这样，硅层1304在多孔层1303的部分与单晶硅基片1301相分离(图12G)。
留在与单晶硅基片1301分离的硅层1304上的多孔层1303a是选择性地破除去。只有多孔硅可通过无电湿化学蚀刻来除去，方法是通过使用至少一种常用的硅蚀刻剂、多孔硅选择蚀刻剂氢氟酸，一种通过添加至少一种乙醇和氢过氧化水以稀释氢氟酸，和一种KOH、NaOH或联氨的碱溶液。
在多孔层被除去的硅层1304的背面，形成有一p+型(或n+型)层1308，通过真空沉积一背电极1311，以构成太阳能电池(图12H)。这里，与背电极1311相接触，另一支承基片(金属基片)可通过一导电粘结剂可选择性地粘结。
分离后的单晶硅基片1301可按上面同样的方式处理，以除去残留在其表面的多孔层1303b。当表面的平坦度过于粗糙而无法容忍时，表面可有选择的磨平(图12I)，此后基片在图12A的方法中重新使用。
如上所述，依据本发明，在薄膜半导体层形成在多孔层上后，薄膜半导体层和位于分离区周边的可选择多孔层在前者粘结到被转换的支承基片之前被不断除去。这使分离力以好的效率作用在多孔层的容易分离的部分(包括它和基片或半导体层之间的界面)，因此使分离没有任何负面的影响，比如薄膜半导体层的破裂或断开。这样，可高效率地获得具有好的特性的薄膜半导体部件。
此外，依据本发明，在薄膜半导体层形成在多孔层上后，薄膜半导体层和位于分离区周边的可选择多孔层在前者粘结到被转换的支承基片之前被不断除去时，抗反射层被保持形成在分离区的半导体层的表面。这可使预先形成的具有抗反射层薄膜半导体层被分离，而不会在周边造成任何的破裂或断开。这样，通过一简化步骤可得到具有好的特性的薄膜半导体部件。
在阳极化处理形成用作本发明使用的分离层或剥落层的多孔层时，使用了HF水溶液，这里当HF重量百分比浓度至少为10％时可制成多孔层。在阳极化处理时的电流大小可根据HF的浓度、期望的多孔硅层的层厚度和多孔层表面的状况来适当决定。大致上说，在1mA/cm2到100mA/cm2的范围内比较合适。在阳极化处理的过程中，阳极化处理电流的大小可被改变。这使预先提供带有结构上有密度变化的多孔层成为可能。这样，它的多孔结构可制成两个或更多层以便易于分离。
随着添加醇比如乙醇到HF水溶液，在阳极化处理时产生的反应产物气体的气泡可同时在不搅动的情况下被从反应液体表面除去，并且多孔硅可高效率地均匀形成。加入的乙醇的量可根据HF的浓度、期望的多孔硅层的层厚度和多孔层表面的状况来适当决定。当没有注意使HF浓度太低时它的值应特别确定。
本发明使用的阳极化处理设备，用于在它的的周边部分蚀刻半导体层或在除周边以外的半导体层的表面形成抗反射层，使用的通过用于除去周边部分的电极和通过用于形成抗反射层的电极的电流最好能独立地得到控制。由于电极的形状，那些具有如图16和17所示的形状最好被使用，它们与处理的基片的形状相搭配，用于最好如此处理形成抗反射层，以便放入用于除去周边部分的电极的内部。而且，象偶尔所说的，一种如图18所示的盘的中间区域是方形孔的形状和一种如图19所示的方形空孔大致相对应的形状，可被分别用于除去周边部分的电极和形成抗反射层的电极中。当使用具有这种形状的电极时，具有方形的半导体层可被从具有圆形晶片形状的基片相分离。至于用作电极的材料，对那些用于阳极侧的没有规定，但在阴极侧的那些最好用能耐酸比如氢氟酸的，最好是采用铂。
具有隔离设备1412(具有与用于形成抗反射层的电极的形状相对应的横截面形状)的阳极化处理设备，如图13所示，也可用于改善在用于除去周边部分的电极之间和用于形成抗反射层的电极之间的电流控制的独立性。
被处理的基片和阴极侧的电极之间的距离没有特定的规定。至于用于除去周边部分的电极，由于相当高的电流流过其中，最好阴极侧的电极放置在尽可能的靠近基片的位置，以便产生较少的损失，电极之间的距离要比用于形成抗反射层的电极间的距离短。至于用于形成抗反射层的电极，在阴极侧的电极可以是任何到基片的所希望的距离(见图13到15)。
至于用于提供电解抛光图案以蚀刻半导体层和在它们的周边部分的可选择的多孔层的条件，当硅用HF水溶液蚀刻时，蚀刻在HF重量百分比浓度为至少20％是有效的。为稀释氟化氢(HF)，电导性提供剂包括醇比如它的乙醇、水、酸或盐可被使用。流过这里的电流的大小可适当地根据HF浓度来决定。大致上说，在从10mA/cm2到100mA/cm2的范围内比较合适。
本发明中使用的用于形成多孔层上的硅层的晶体生长方法包括热CVD、LPCVD(低压CVD)、喷溅、等离子CVD、光助CVD和液相外延生长。至于在例如气相外延生长比如热CVD、LPCVD、等离子CVD或光助CVD中使用的原料气体，典型地包括硅烷比如SiH2Cl2、SiCl4、SiHCl3、SiH4、Si2H6、SiH2F2、Si2F6和卤化硅烷。
除了上述的原料气体，氢气(H2)被添加作为载体气体，或用于提供一减少大气以加速晶体生长。原料气体和氢气的比例可依据形成的方法、原料气体的种类和形成的条件来适当地决定，从1∶10到1∶1000(送料流率比)是适当的，最好是从1∶20到1∶800。
当在使用液相外延生长的地方，硅被溶解在溶剂中，比如Ga，In，Sb，Bi或Sn，以当冷却溶剂时逐渐影响外延生长或在溶剂中提供一温度差。
至于本发明中的外延生长方法的温度和压力，它依赖于形成的方法和所用原料(气体)的种类可有一定差异。关于温度，当硅用通常的热CVD生长时，大约从800℃到1250℃比较合适，最好控制在从850℃到1200℃。对液相外延生长的情况，温度依赖于溶剂的种类，当硅用Sn或In作溶剂时，最好控制在600℃到1050℃之间。在低温方法比如等离子CVD，大约从200℃到600℃比较合适，最好控制在200℃到500℃之间。
与之相似，至于压力，大约在10-2托到760托之间比较合适，最好在10-1托到760托之间。
本发明方法中的薄膜晶体半导体层被转移的基片可以是任何那些具有一定硬度和弹性的基片。例如，包括硅晶片、SUS不锈钢片、玻璃片和塑料或树脂膜。对于树脂膜材料，最好用聚合膜，包括典型的聚酰亚胺膜、EVA(乙烯乙酸乙烯脂)膜和Tefzel。
至于本发明粘结基片到薄膜晶体半导体层的方法，最好采用导电金属粘结剂比如铜粘结剂或银粘结剂，这种导电金属粘结剂和玻璃釉料的混合物，或环氧型粘结剂插入在两者之间以使之粘结，随后烧烤使之有效固定粘结。在这种情况下，金属比如铜或银通过烧烤炉被烧结，也作为背电极和背反射层。而且，对于基片比如聚合膜的情况，基片和薄膜晶体半导体层被粘结，并在这种状态下(这里，背电极预先形成在薄膜晶体半导体层的表面)温度升高到膜基片的熔点，以牢固地粘结两者。
用于分离周边部分已被除去的半导体层的方法，包括一种机械外力直接作用在多孔层部分作为分离层分离的基片之间的方法和一种存在于半导体层和分离层的力(内部张力)，或在它们和基片之间，或能量比如热、超声波、电磁波或外在作用的向心力被利用和间接作用到分离层的脆的部分。
依据本发明的太阳能电池，半导体层的表面可进行质地处理，以便使入射光较少反射。对于硅，处理使用联氨、NaOH或KOH。形成的结构的角锥高度在几微米到几十微米的范围内是适当的。
下面将通过给出特定的实施例更详细的说明本发明。
(例1)
本实施例说明本发明的按照如图1A到1H所示的生产薄膜太阳能电池的过程。
800μm厚和4英寸直径的p型单晶硅基片(晶体)101的一侧的表面层内，B(硼)通过热扩散被引入以形成一p+型层102。该基片被阳极化处理，其p+型层未形成的一侧被屏蔽，不与阳极化处理溶剂接触，同时改变两个阶段的电流，以获得大约13μm厚的多孔层。电流首先以8mA/cm2流过10分钟，然后以30mA/cm2流过1分钟。因为电流的变化，多孔层形成双层结构，一带有密结构的多孔层和一带有粗结构的多孔层。
接着，在表面形成有多孔层103的p型单晶硅晶片101，在表面温度为1050℃下和氢气氛围里退火1分钟，然后浸入900℃的过饱和溶解有硅的铟金属溶剂，接着通过慢慢冷却以形成30μm厚的硅层104。这里，多孔层上提供有一罩盖，以便硅层104仅形成在中心圆直径比晶片小7毫米的区域内。
接着，对硅层104的表面进行处理，P(磷)被扩散以形成一n+型层，然后九个每个1cm2面积的太阳能电池区通过隔离n型层，被组合在硅层104的中心部分，进一步形成一电极和一抗反射层。具有这些东西的硅基片101被安置在反应离子蚀刻设备的腔中，90毫米直径的玻璃保护罩被放置在其上，和晶片中心对准。从玻璃罩突出的部分在硅层的表面被蚀刻以除去硅层和这部分的多孔层的部分。它们被除去的深度大约为11μm，这达到第二层多孔层的大约一半的厚度。透明粘结剂105被覆盖在剩余硅层104的表面，以便它和除去后未覆盖的侧面(侧表面)一样不被弄到除去后未覆盖的部分外，然后一透明基片106被牢固地粘结到其上。接着，将硅层104从硅基片101分开的力作用到多孔层，形成一背电极，以构成一太阳能电池。
与通过不除去硅基片101分离区的周边部分来分离硅层104相比较，太阳能电池可获得好的产量，因为硅层较少破裂或断开，而且可获得高值的光电转换效率。
(例2)
本例说明本发明的按照如图2A到2H所示的生产半导体部件的过程例子。
一大约13μm厚的多孔层203与例1相同的方式形成，不同在于p+型层202形成在5英寸直径的p型硅基片(晶片)201的表面和在半导体生长表面内离晶片的周边边缘5毫米晶片被阳极化处理溶剂屏蔽开。然后，0.5μm厚的硅半导体层204通过CVD外延生长(图2A到2C)。
接着，半导体层204的表面层被热氧化，以形成一SiO2层，然后一具有比硅基片201直径小15毫米的同型的石英玻璃基片206被粘结到其上，并在700℃下热处理0.5小时和晶片中心校准(图2D)。然后从玻璃基片206突出的部分(例如，半导体层204的部分，多孔层203和半导体层202的部分)通过反应离子蚀刻被除去(图2E)。从基片侧的表面除去的深度大约为23μm。玻璃基片206用超声波辐射断开多孔层203，以有效分离，以便薄膜半导体层被转换到玻璃基片206上。而且，留在半导体层204表面上的多孔残留物207通过蚀刻被除去，以得到一SOI(硅-绝缘体)部件208。
在可视化检测中，在半导体层的周边部分破裂或断开都不能观测到。作为使用发射电子显微镜进一步观测的结果，可证实未发现有任何另外的缺陷被带进层中和获得好的晶体状态。
(例3)
在多晶硅晶片501(图5)的两侧上的1毫米厚和4英寸直径，形成p+型层，然后该晶片在它的两侧进行阳极化处理，晶片以和例2中相同的方式来屏蔽阳极化处理溶剂。电流先以8mA/cm2流过10分钟，然后以32mA/cm2流过1分钟。由于电流的值是在与例1中的不同的条件下设置的，形成的多孔层的强度较低。在晶片的两侧的双层结构内形成的多孔层，每一个层厚度大约为12μm。
随后，在晶片的两侧上的每一多孔层上，一大约0.2μm厚的n+型半导体层和一30μm的p-型半导体层，通过将带有多孔层的晶片浸入液相外延生长溶剂而相继外延生长，其适当的杂质分别溶解在这些层中。铝基片502(图4中的406)也用作背电极和支承基片，其半径上比晶片小7毫米，被两侧热融合到半导体层，同时铝被扩散，形成p型层。然后，每一铝基片502通过用抗氢氟酸材料屏蔽而被保护，半导体层的未覆盖的部分通过用氢氟酸/硝酸(HF∶HNO＝3∶1)蚀刻剂蚀刻而被除去。蚀刻用如图5所示的夹具来进行。一保持架503被连接到晶片保持架(未画出)，以便晶片可被固定在它们之间。夹具的主体也有这个功能以调整高度，以便仅仅希望被蚀刻的部分被浸入蚀刻剂中。在两侧的半导体层的周边部分通过蚀刻被除去后，铝基片的屏蔽被除去。然后，如图4所示，力被作用到多孔层403上，用夹具409固定晶片401中的区域408，半导体层404被从此处除去，这样两侧的半导体层404被分离。结果，半导体层404被分别转换到铝基片406。残留在半导体层表面的多孔残留物被除去，接着通过隔离，在此构成四个每个具有4cm2面积的电池，网格电极被形成，也具有钝化效果的TiO2抗反射层被沉积，以构成太阳能电池。
与具有同样结构的太阳能电池但通过分离半导体层而不除去它们的周边部分相比，那些在除去它们的周边部分后通过分离半导体层会造成较少的缺陷，比如被分离而破裂或断开，因此电池的产量较好，并也可得到高的转换效率。在液相外延生长薄膜被分离后，残留在晶片表面的多孔残留物也被除去，晶片再用相似的步骤处理。结果，可获得具有高转换效率的太阳能电池而无任何问题。
(例4)
具有1毫米厚和5英寸直径的单晶硅晶片601(图6)的一侧在与例3相同的条件下被阳极化处理，以形成12μm厚的双层结构的多孔层602。和上面相同的晶片被另外准备，在它一侧用同样的方式形成多孔层。这两个晶片被面对面紧密放置在一起，在它们相对的一侧形成有多孔层，它们的周边被覆盖，并用一夹具固定，以便任何液相外延生长溶剂不能进入多孔层未形成的侧面。多孔层被浸入液相外延生长溶剂，以在每一多孔层上外延生成一厚度大约为40μm的p-型半导体层603。
接着，带有这些层的晶片被从夹具分开。在每一半导体层上的75毫米×75毫米的区域内，一带有80μm宽100μm间距的指形的梳形图案604，其延伸形成一3毫米宽的总线条，通过一含铝的粘接剂屏幕印制形成。然后，铝硅接触表面和它的附近区被在900℃时制成合金，以形成一p+型层605，同时整个表面被氧化。只有硅表面被氧化处理的部分被通过蚀刻选择性的除去，而不除去铝氧化膜606。然后，一n+型半导体层607通过CVD被沉积到表面。
接着，p+型层605和n+型层607的图案形成区域被用一导电粘接剂608粘接，以支撑77毫米×77毫米的由不锈钢制成的基片609(图7中的701)。然后，半导体层上的部分702从支撑基片突出，通过研磨和抛光被除去。在除去之后，张力被作用到不锈钢制成的支撑基片和晶片之间的内界面，以分离薄膜半导体层。具有残留在薄膜半导体层上的多孔残留物被除去，一抗反射层被形成。这样，制成背侧连接会聚型太阳能电池。
这种太阳能电池的特性被评价。结果，与具有相同结构但通过分离半导体层而不除去它们周边部分来生产的太阳能电池相比较，可获得更好的特性。
(例5)
在具有5英寸直径的单晶晶片的一侧上，以与例1相同的方式形成一多孔层。然后，在多孔层上，一大约1μm厚的p+型半导体层和一30μm厚的p-型半导体层连续外延生长，通过与例4中相同的方式用液相生长，通过将带多孔层的晶片浸入液相外向生长溶剂，其中恰当的杂质被溶解到这些层中。然后，一扩散剂被覆盖到p-型半导体层的表面，随后通过热处理以形成一n+型层。
随后，形成在整个表面上的n+型层，被隔离在85毫米×85毫米的区域801(图8)。然后一带有在n+型层的表面上有银粘接剂的电极图案被印制，一绝缘抗反射层被进一步沉积到其上。
接着，使用YAG激光，半导体层和多孔层被除去45μm的深度，平行地与一对方形区801的相对的侧面，通过隔离形成，如图8所示，在区802与隔离线分开5毫米。覆盖有一透明粘接剂，以便在用激光除去后产生未覆盖的部分，并且一透明基片被粘接到半导体层。然后，力被作用到基片，以在与被激光除去的侧区域相平行的方向造成分离。这样，半导体层被转换到透明基片，随后形成一背电极，以获得太阳能电池。
在本发明例子中，也与具有相同结构但通过分离半导体层而不除去它们周边部分来生产的太阳能电池相比较，可获得更好的特性。
(例6)
在具有1毫米厚和5英寸直径的单晶硅晶片901(图9)的一侧上，在与例1相同的条件下进行阳极化处理，以形成一12μm厚双层结构的多孔层902。和上面相同的晶片被另外准备，其一侧用同样的方式形成一多孔层。这两个晶片面对面紧密放在一起，多孔层形成在其上的面相对，它们的周边被覆盖，并用夹具固定，以便任何液相外延生长溶剂不会进入它们的接触表面。它们被浸入液相外延生长溶剂，以在每一多孔层上沿外延长成一厚度约为40μm的p-型半导体层(硅层)903。
接着，带有这些层的晶片被与夹具分开。对每一硅层的表面，P(磷)被扩散以形成一n+型层，然后九个每个1cm2面积的太阳能电池区，通过隔离n+型层被组合在硅层的中心部分，进一步形成一电极和一抗反射层。
随后，和硅晶片同样类型的玻璃基片905被用一透明粘接剂904粘接。这里，粘接剂的量被控制，以便粘接剂不会到晶片的边缘面。与硅晶片的边缘面相对，这样粘接到玻璃基片，好的玻璃珠和纯水的混合物的流体906以1.0到2.0kg/cm2的喷出压力通过一衍磨设备被喷出。这样，在晶片的边缘形成的多孔层在晶片的整个边缘之上被除去。玻璃基片被提供有一掩膜带907，以免划损。然后，一用不锈钢制成的并用聚四氟乙烯罩着的锲形体被插到多孔层，以将薄膜半导体层从硅晶片在多孔层的部分分开。具有残留在薄膜半导体层上的多孔残留物被除去，形成一背电极。这样，太阳能电池被生产。
这种太阳能电池的特性被评价。结果，也与具有相同结构但通过分离半导体层而不除去它们周边部分来生产的太阳能电池相比较，可获得更好的特性。
(例7)
本例说明本发明的按照如图10A到10H所示的通过转换单晶硅层到玻璃基片来生产半导体部件的过程。
在5英寸直径的硅晶片1101的表面层内，硼用BCl3作为热扩散源，在1200℃进行热扩散形成p+型层，以获得大约3μm厚的扩散层1102(图10A)。这个表面层1102变成p+型的晶片，在如表1所示条件下在HF/C2H5OH水溶液中被阳极化处理(图10B)。这里，阳极化先在8mA/cm2的低电流下进行2.5分钟，然后，慢慢升高电流的大小，阳极化处理在30秒内电流达到35mA/cm2时停止。形成的多孔层1103是一总厚度约为3μm的层。
表1
  阳极化处理溶剂   HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1
  电流密度   8mA/cm2→35mA/cm2
  氧化处理时间   2.5分钟→(30秒)→0秒
这使预先提供带有内部结构密度变化的多孔层成为可能，后者使硅层1104容易和晶片1101分离。
接着，在具有多孔的表面层1103上，通过热CVD形成一厚0.5μm的硅层1104(图10C)。这里，晶片的周边部分处于一种硅层1104覆盖了多孔层1103的顶部的状态，如图3A所示。
带有多孔层的晶片1101被放置在阳极化处理设备中指定的位置，如图14所示，以便硅层1104在HF水溶液中对着负电极1504。这里，负电极1504与和晶片1101的背面接触的正电极1505有大体上相同的形状，被提供在沿晶片1101的周边，象一带形环(见图16)。120mA/cm2的电流流过在HF/H2O溶剂中的(HF∶C2H5OH∶H2O＝1∶1∶6)这些电极，并用电解抛光图案进行蚀刻以除去位于晶片1101上周边的硅层1104和部分多孔层1103，总深度为10.5μm(图10D)。
在硅层1104的表面上，通过常压CVD在450℃下形成一厚度为0.1μm的氧化膜1106。然后，一玻璃基片1105被粘结到氧化膜1106上，它们被放入一热处理炉中(未画出)，在1150℃下加热，以使玻璃基片1105和硅层1104在晶片1101上牢固粘结(图10E)。
接着，在支承基片1105和晶片1101之间沿它们彼此拉开的方向施加作用力，以在多孔层1103部分分离它们(图10F)。这样分离在硅层的周边既无破裂也无断开。
留在硅层1104上与晶片1101分离的多孔层1103a，通过HF/H2O混合物溶剂被选择性地除去。这样，得到一SOI部件(图10G)。
分离后的晶片1101用与上面相同的方式处理，以除去残留在它表面的多孔层1103b。当表面在平坦度上过于粗糙而不能容忍时，表面可通过抛光或类似的方法被选择性的弄平(图10H)。
使用这样获得的可再生的晶片，上面的步骤被重复，以得到许多具有高重量的半导体层的半导体(SOI)部件。
(例8)
这是本发明的按照如图11A到11I所示的过程通过转换薄膜单晶硅层到聚酰亚胺膜来生产太阳能电池的例子。
在5英寸直径的硅晶片1201的表面层内，硼用BCl3作为热扩散源，在1200℃进行热扩散形成p+型层，以获得大约3μm厚的扩散层1202(图11A)。这个表面层1202变成p+型的晶片，在如表2所示条件下在HF/C2H5OH水溶液中被阳极化处理。这里，阳极化先在8mA/cm2的低电流下进行10分钟，然后，慢慢升高电流的大小，阳极化处理在电流达到30mA/cm2时进行1分钟。形成的多孔层1203是一总厚度约为13μm的层。
表2
  阳极化处理溶剂   HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1
  电流密度   8mA/cm2→30mA/cm2
  氧化处理时间   10分钟→(0秒)→1分钟
接着，通过使用铟作为溶剂的滑板型的液相外延系统，在多孔层1203的表面，在如表3所示的条件下通过外延生长形成一30μm厚的硅层1204。这里，微量的硼被加入溶剂中(大约零点几ppm到几ppm，基于其中溶解的硅的重量)，以使硅层1204生长成p-型，而且，在生长完成后，1μm厚的p+型层1205被进一步形成在生长硅层1204上，用另外的具有大量的硼含量的铟熔解(至少几百ppm，基于其中溶解的硅的重量)(图11C，11D)。这里，关于其上放置有基片的夹具，晶片的周边部分不与铟溶剂接触，因此硅层1204并未象图3B所示那样完全覆盖多孔层1203，并且多孔层1203未覆盖地立在基片1201的表面。
表3
  H2流率   5升/分钟
  溶剂(In)温度   950℃→830℃
  慢冷速率   1℃/分钟
带有多孔层的晶片1201被放置在阳极化处理设备中指定的位置，如图14所示，以便硅层1204在HF水溶液中对着负电极1504。这里，负电极1504与和晶片1201的背面接触的正电极1505有大体上相同的形状，被提供在沿晶片1201的周边，象一带形环(见图16)。
170mA/cm2的电流流过在HF/H2O溶剂中的(HF∶C2H5OH∶H2O＝1∶1∶6)这些电极，并用电解抛光图案进行蚀刻以除去位于晶片1201周边上的多孔层1203，层厚为13μm(图11E)。
在50μm厚的聚酰亚胺膜1206的一侧上，厚度为10到30μm的银粘结剂1207通过屏蔽印制，该侧面被与p+型硅层1205侧紧密接触以有效粘结。在这种情况下，它们被放入一烤箱，在此银粘结剂在360℃的条件下被烧结20分钟，而且聚酰亚胺膜1206和晶片1201上的硅层1205牢固形成粘结(图11F)。
与聚酰亚胺膜1206和晶片1201的粘结结构相对，保持与后者侧面上的一真空卡盘(未画出)固结在一起，而不与前者相粘结，从聚酰亚胺膜1206的一个边缘施加作用力。利用聚酰亚胺膜的柔韧性，两者被慢慢从晶片1201的边缘拉离以有效分离。这样，硅层1204和1205与晶片1201在多孔层1203部分相分离，并被转换到聚酰亚胺膜1206上(图11G)。这样分离在硅层的周边既无破裂也无断开。
留在与晶片1201相分离的硅层1204上的多孔层1203a被用HF/H2O2/H2O混合物的溶剂带搅动选择性地分离。保留的硅层不必被蚀刻，仅多孔层被完全除去。
这样获得的在聚酰亚胺膜上的硅层1204的表面用氢氟酸/硝酸类蚀刻剂轻微蚀刻，以清洗它，然后一厚度为200埃的n型μc-Si(微晶体硅)层通过传统的等离子CVD系统在如表4所示的条件下被沉积在硅层上。这里，μc-Si层具有～5S/cm的暗电导率。
表4
  气体流动速率比  SiH4/H2＝1cc/20ccPH3/SiH4＝2.0×10-3
  基片温度  250℃
  压力  0.5托
  排放功率  20W
最后，在μc-Si层上一ITO(铟锡氧化物)透明导电膜1209(82nm)和一集电极电极1210(Ti/Pd/Ag：400nm/200nm/1μm)，通过EB(电子束)真空沉积形成，以构成太阳能电池(图11H)。
对于这样获得的在聚酰亚胺上的薄膜单晶硅太阳能电池，它的I-V特性是在被AM1.5(100mW/cm2)的光辐射下测量的。结果，开路电压是0.59V，短路光电流是33mA/cm2，在6cm2的电池面积时填充因子是0.78，可获得15.2％的能量转换效率。
留在分离后的硅晶片上的多孔层，通过与上面相同的方式蚀刻被除去，它的表面被弄平(图11I)。用这样获得的再生晶片，重复上面的步骤，以获得许多具有高重量半导体层的薄膜单晶太阳能电池。
〔例9〕
这是本发明的按照如图12A到12I所示的通过转换多晶硅层到Tefzel膜来生产太阳能电池的过程的例子。
在500μm厚的矩形(方形)多晶硅晶片1301的表面层内，硼用BCl3作为热扩散源，在1200℃进行热扩散形成p+型层，以获得大约3μm厚的扩散层1302(图12A)。接着，在晶片的表面形成一多孔层1303，在如表5所示条件下在HF水溶液中被阳极化处理(图12B)。更特别地是，阳极化先在5mA/cm2的低电流下进行2.5分钟，然后，慢慢升高电流的大小，阳极化处理在30秒内电流达到32mA/cm2时停止。
表5
  阳极化处理溶剂   HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1
  电流密度   5mA/cm2→32mA/cm2
  氧化处理时间   2.5分钟→(30秒)→0秒
接着，在具有多孔硅的表面上，采用传统的热CVD系统，在如表6所示的条件下进行晶体生长，形成层厚大约30μm的硅层(多晶体)。
表6
  气体流动速率比   SiH4Cl2/H2＝0.5/100(1/分钟)
  基片温度   1050℃
  压力   常压
  生长时间   30分钟
这里，在生长过程中，加入零点几ppm到几ppm的B2H6，以使硅层生长成p-型，而且，在生长的最后步骤，几百ppm的PH3代替B2H6被加入，形成厚度为0.2μm的n+层1305，以形成一p-n结(图12C，12D)。
这里，晶片的周边部分处于使硅层1304覆盖多孔层1303的顶部的状态，象图3A所示那样。
带有多孔层的晶片1301被放置在阳极化处理设备中指定的位置，如图15所示，以便硅层1305在HF水溶液中对着负电极1604和1606。这里，负电极1604和1606与和晶片1301的背面接触的正电极1605和1607有大体上相同的形状。电极1604和1605以带状矩形(方形)的形状被提供在晶片1301的周边(见图16)。电极1606和1607被分别提供在电极1604和1605内，在矩形(方形)晶片1301的周边以外的区域内(见图17)。
150mA/cm2的电流流过在HF/H2O溶剂中的(HF∶C2H5OH∶H2O＝1∶1∶6)电极1604和1605，并用电解抛光图案进行蚀刻以除去位于晶片1301周边上的硅层1304和1305以及整个多孔层1303。而且，8mA/cm2的电流流过电极1604和1605，进行传统的阳极化处理，以在硅层1304的表面的在晶片1301周边以外的区域，形成一薄的多孔层1309，厚度为90nm和作为一抗反射层(图12E)。
在阳极化处理完成后，在抗反射层1309上，一ITO透明导电膜(82nm)和一集电极1310(Ti/Pd/Ag：400nm/200nm/1μm)通过EB(电子束)真空沉积形成以预先构成太阳能电池。然后，在80μm厚的Tefzel膜1306的一个侧面上，覆盖有厚10到30μm的透明粘结剂，这一侧与透明导体膜/集电极表面紧密接触，以有效粘结(图12F)。
一旦足够地硬化了粘结剂，Tefzel膜1306和晶片1301用一真空卡盘(未画出)固定形成一粘结结构，后者的侧面未粘结到前者，此时从Tefzel膜1306的一个边缘施加作用力。利用Tefzel膜的柔韧性，两者被慢慢从晶片1301的一个边缘拉离，以有效分离。这样，硅层1304和1305被从晶片1301在多孔层1303的部分分离，并转换到Tefzel膜1306上(图12G)。这样分离在硅层的周边既无破裂也无断开。
留在与多晶硅晶片1301相分离的硅层1304上的多孔层1303a，被用KOH水溶液带搅动选择性地分离。硅层1304保留不必被蚀刻很多，多孔层被完全除去。
这样获得的在聚酰亚胺膜上的硅层1304的背面，一厚度为500埃的p型μc-Si层通过等离子CVD系统在如表7所示的条件下被沉积到在硅层上。这里，μc-Si层具有～1S/cm的暗电导率。
表7
  气体流动速率比   SiH4/H2＝1cc/20ccB2H6/SiH4＝2.0×10-3
  基片温度   250℃
  压力   0.5托
  排放功率   20W
对于背电极1311，铝通过喷射也被沉积，厚度为0.1μm，一SUS不锈钢基片(未画出)通过一导电粘结剂被进一步粘结，作为支承基片以获得太阳能电池(图12H)。
对于这样获得的在Tefzel上的薄膜多晶硅太阳能电池，它的I-V特性是在被AM1.5(100mW/cm2)的光辐射下测量的。结果，开路电压是0.59V，短路光电流是335mA/cm2，在6cm2的电池面积时填充因子是0.78，可获得15.4％的能量转换效率。
留在分离后的硅晶片上的多孔层，通过与上面相同的方式蚀刻被除去，它的表面被弄平(图12I)。用这样获得的再生晶片，重复上面的步骤，以获得许多具有高重量半导体层的薄膜单晶太阳能电池。
(例10)
这是本发明的按照如图11A到11I所示的来生产太阳能电池的过程的例子，这里一种盘形的中间区域如图18所示方形中空的形状，和一种大体上与中空方形相协调的如图19所示的形状，被分别用于除去周边部分的电极中和用于形成抗反射层的电极。
在8英寸直径的硅晶片1201的表面层内，硼用与例7到例9相同的方式，使用BCl3，作为热扩散源在1200℃进行热扩散形成p+型层，以获得大约3μm厚的扩散层1202(图11A)。其表面层1202变成p+型的晶片，在表面形成一多孔层1303，在如表2所示条件下在HF/C2H5OH水溶液中被阳极化处理(图11B)。这里，阳极化先在8mA/cm2的低电流下进行10分钟，然后，升高电流的大小，电流以30mA/cm2流过1分钟。形成的多孔层1203的层厚度共约为13μm。
接着，在多孔硅层1203的表面上，通过传统的热CVD系统在如表6所示的条件下外延生长形成一厚30μm的硅层1204(单晶体)。这里，在生长过程中，零点几ppm到几ppm的B2H6被加入p+型，而且，在最后的生长阶段，B2H6被增加到几百ppm或更多，以形成厚度为1μm的p+层1205(图11C，11D)。这里，晶片的周边部分处于一种硅层1204覆盖了多孔层1203的顶部的状态，如图3A所示。
带有多孔层的晶片1201被放置在阳极化处理设备中指定的位置，如图15所示，以便硅层1205在HF水溶液中对着负电极1604和1606。这里，负电极1604和1606分别与和晶片1201的背面接触的正电极1605和1607有大体上相同的形状。电极1604和1605以中间区域方形中空(方形)的形状被提供在沿晶片1201的周边(见图18)。电极1606和1607被分别提供在电极1604和1605内，以与中空方形大体一致的形状在晶片1201的周边以外的区域内(见图19)。
150mA/cm2的电流在HF/H2O溶剂中(HF∶C2H5OH∶H2O＝1∶1∶6)流过电极1604和1605，并用电解抛光进行蚀刻，以除去位于晶片1201周边上的硅层1204和1205以及整个多孔层1203。而且，6mA/cm2的电流流过电极1604和1605，进行传统的阳极化处理，以在硅层1204的表面的在晶片1201周边以外的区域形成一薄的多孔层1209，厚度为95nm和作为一抗反射层(图11E)。
在50μm厚的聚酰亚胺膜1206的一侧上，厚度为10到30μm的银粘结剂1207通过屏蔽印制，该侧面被与p+型硅层1205侧紧密接触以有效粘结。在这种情况下，它们被放入一烤箱，在此银粘结剂在360℃的条件下被烧结20分钟，而且聚酰亚胺膜1206和晶片1201上的硅层1205牢固形成粘结(图11F)。
对聚酰亚胺膜1206和晶片1201形成一粘接结构，在水浴中作用一超声波的能量。例如，一旦用25kHz和650W的超声波辐射，硅层在多孔层的部分与晶片分离。这样，约125毫米平方的硅层1204和1205被从8英寸直径的圆晶片分离，并被转换到聚酰亚胺膜1206上(图11G)。这样分离在硅层的周边既无破裂也无断开。
留在与晶片1201相分离的硅层1204上的多孔层1203a被用HF/H2O2/H2O混合物的溶剂带搅动选择性地分离。硅层保留不必被蚀刻，仅多孔层被完全除去。
这样获得的在聚酰亚胺膜上的硅层1204的表面用氢氟酸/硝酸类蚀刻剂轻微蚀刻，以清洗它，然后一厚度为200埃的n型μc-Si(微晶体硅)层，通过传统的等离子CVD系统在如表4所示的条件下被沉积到在硅层上。这里，uc-Si层具有～5S/cm的暗电导率。
最后，在μc-Si层上，ITO透明导电膜1209(82nm)和一集电极1210(Ti/Pd/Ag：400nm/200nm/1μm)，通过EB真空沉积构成太阳能电池。(图11H)。
对于这样获得的在聚酰亚胺上的薄膜单晶硅太阳能电池，它的I-V特性是在被AM1.5(100mW/cm2)的光辐射下测量的。结果，开路电压是0.60V，短路光电流是33mA/cm2，在6cm2的电池面积时填充因子是0.79，可获得15.6％的能量转换效率。
留在分离后的硅晶片上的多孔层，通过与上面相同的方式蚀刻被除去，它的表面被弄平(图11I)。用这样获得的再生晶片，重复上面的步骤，以获得许多具有高重量半导体层的薄膜单晶太阳能电池。
本发明通过给出上面的例子被具体地说明。本发明决不限于上面的例子来解释，多样性是可修改的。例如，前面的说明关于通过将矩形半导体层从圆晶片型基片分离的太阳能电池的生产，但用于除去周边部分的电极和用于形成抗反射层的电极的形状可按期望的来设置，因此具有任何期望的形状的半导体层可被从具有期望形状的基片分离。
在所有的上面例子中，多孔层被用作分离层，但具有一通过在晶片内提供一脆的部分的分离层的半导体部件也可用与上面相同的方式处理，例如，通过在硅晶片中注入H离子或He离子来实现热处理。例如，具体的说，H离子在20keV和5×1016cm-2被注入晶体硅基片的表面部分，以形成距硅表面0.1μm深的脆层，硅层通过与比如例7中相同方式的热CVD形成在其上。然后，除去周边部分、分离等可按照例如图10D到10H的步骤进行。
如上所述，本发明可获得高效的半导体部件和具有较少破裂或断开和良好的特性的薄膜晶体太阳能电池。这使在市场上提供具有批量生产和高重量的半导体部件和太阳能电池成为可能。本发明也使通过简单的步骤形成具有好的特性的薄膜晶体太阳能电池成为可能，使生产廉价的太阳能电池成为可能。本发明也还使通过简单的半导体部件和具有任何期望形状的薄膜晶体来形成太阳能电池成为可能。

Claims (7)

1.一种阳极化处理设备，在用于阳极化处理的基片的周边部分，包括与基片的背面接触的第一电极和与第一电极相对的第二电极，在它们之间插入基片；第一电极具有与第二电极相同的形状。
2.按照权利要求1的阳极化处理设备，其中第一和第二电极，每一个具有带形环或带形多边形的形状。
3.按照权利要求1的阳极化处理设备，其中第二电极由铂构成。
4.一种阳极化处理设备，在用于阳极化处理的基片的周边部分，包括与基片的背面接触的第一电极和与第一电极相对的第二电极，在它们之间插入基片，在不包括周边部分的剩下的基片区域，包括与基片背面接触的第三电极和与第三电极相对的第四电极，在它们之间插入基片；第一电极和第三电极分别与第二电极和第四电极具有相同的形状。
5.按照权利要求4的阳极化处理设备，其中第一和第二电极，每一个具有带形环或带形多边形的形状。
6.按照权利要求4的阳极化处理设备，其中第三和第四电极，每一个具有盘形或多边形的形状。
7.按照权利要求4的阳极化处理设备，其中在第一和第二电极之间的距离比第三和第四电极之间的距离要短。
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