CN114631193A

CN114631193A - 具有低氧浓度区域的晶片

Info

Publication number: CN114631193A
Application number: CN202080056522.7A
Authority: CN
Inventors: 杰西·S.·阿佩尔; 艾莉森·格林利; 内森·斯托达德; 彼得·凯勒曼; 帕提夫·达戈鲁; 亚历山大·马丁内斯; 赛义德·皮鲁兹
Original assignee: Cutting Edge Equipment Technology Co
Current assignee: Cutting Edge Equipment Technology Co
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2020-08-09
Publication date: 2022-06-14
Also published as: US20220325438A1; JP2022543548A; EP4010924A2; WO2021030235A9; AU2020329758A1; KR20220044805A; MX2022001459A; EP4010924A4; WO2021030235A2; TW202120751A; WO2021030235A8; WO2021030235A3

Abstract

单晶硅晶片具有50μm至300μm的在第一表面和相对的第二表面之间的厚度。所述晶片包括从所述第一表面延伸第一深度的第一区域。所述第一区域相对于所述晶片的相邻区域具有降低的氧浓度。所述晶片具有大于100μs的体少数载流子寿命。

Description

具有低氧浓度区域的晶片

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月9日提交并分配有美国专利申请No.62/884,767的临时专利申请的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及晶片，诸如用于太阳能应用的硅晶片。

背景技术

硅晶片或板片可用于，例如，集成电路或太阳能电池行业。随着对可再生能源的需求增加，对太阳能电池的需求不断增加。太阳能电池行业的一项主要成本是用于制造太阳能电池的晶片或板片。降低晶片或板片的成本或提高其质量可能会降低太阳能电池的成本和/或提高其效率，并使这种可再生能源技术更加盛行。

以前，切割硅晶片是通过线锯从浮动区工艺、直拉(Cz)法、利用磁场控制氧的改进的直拉法或直接铸造法制成的大硅晶锭或大硅梨晶(boule)而制成的。通过这些晶片的任何切割厚度(厚度<2mm的晶片)的氧分布变化可以忽略不计。很多时候，晶片上的氧分布几乎是均匀的。

高效的晶体硅太阳能电池通常需要薄(50至300μm)硅基板，该硅基板具有大于100μs的高体少数载流子寿命(MCL)。现今用于太阳能电池的大多数硅基板是通过线锯由Cz法生产的大型单晶锭而制成的。这些晶片具有显著的氧浓度和氧沉淀缺陷，这些缺陷会降低最终的太阳能电池性能，诸如通过以下一种或多种机制。首先，氧沉淀物及其产生的缺陷会在内部吸收金属污染。这种内部吸收阻止在电池加工过程中从主体中去除金属污染，因此产生了具有低的体MCL和对应低效率的太阳能电池。其次，间隙氧与硼掺杂物反应形成硼-氧络合物，这也降低了MCL。第三，磷掺杂晶片中的氧会产生降低MCL的陷阱。最后，氧沉淀物和对应的主体材料缺陷会产生应力集中，从而降低整体晶片强度，因此导致电池加工中的破损。

半导体装置制造商开发了减少硅晶片外层中的氧的技术，但这些工艺不能生产高效太阳能电池所需的期望的晶片。首先，制造商可以将硅片在高温(>1000℃)下在还原、惰性或氧化环境(例如，氩气或氩气和氢气气氛)中停留数小时(例如，12至20小时)，使得材料中的大量氧扩散到晶片表面，然后释放到环境中。在半导体行业中，在晶片表面附近产生的低氧分布(称为“剥蚀区”)约为10至80μm深，晶片厚度超过600μm(例如，剥蚀区小于晶片总厚度的20％)。对于仅建立在晶片表面的顶部10μm至100μm并与其相互作用的一些半导体装置来说，该相对较浅的剥蚀区可能是足够的。对于太阳能电池或在操作期间使用更多晶片厚度的其他应用来说，这样的浅剥蚀区可能是不够的。

不幸的是，使用这种退火技术远离剥蚀区的主体材料具有高浓度的氧沉淀物，该氧沉淀物在内部吸收金属污染。这会降低体MCL。暴露于如此高温停留的晶片还将具有源自环境的高水平金属污染，这将减少体MCL。在该长时间的高温停留中，经济型太阳能电池生产所需的薄晶片(50至300μm)还会发生翘曲、弯曲或薯片变形(potato chip)；产生热应力缺陷；并且在太阳能电池加工中可能会出现机械破损问题。此外，CZ基板具有径向间隙氧梯度，从而产生对应较低的径向MCL分布。即使忽略这些缺陷和缺点，太阳能电池加工的经济性也使得为了创建该剥蚀区而进行12至20小时退火的资本强度是成本高昂的。因此，使用退火制造高效太阳能电池的具有低氧剥蚀区和高MCL的薄晶片会导致晶片质量差，并且不具有成本效益。

经退火的半导体晶片的非剥蚀区(>20％)可在晶片的中心厚度中生长大的体微缺陷(BMD)。这些BMD在内部将金属污染吸收到晶片的中心，从而确保在剥蚀区中的低金属污染水平，但在剩余的中心晶片厚度中提供低寿命。对于太阳能电池来说，通过大的BMD在材料主体中进行强烈的内部吸收是不期望的，因为太阳能电池需要整个晶片主体中的高寿命材料。尽管低氧剥蚀区可能对太阳能晶片有利，但用于创建该区域的退火工艺会导致晶片主体中出现不期望的BMD和污染，从而降低最终主体材料的寿命。

目前的炉退火技术还导致由污染引起的应力分布(即，破损)和/或低MCL分布。在退火期间，薄晶片会产生位错或滑移，这会降低由载舟支撑的区域或与支撑晶片联结的区域处的MCL。不使用独立退火炉的另一个原因是缺陷的产生。独立的高温退火炉在高温期间机械地接触晶片。这些接触点具有高金属污染并产生滑移或位错，从而局部地降低电学性能。虽然这对于不使用整个晶片的半导体晶片来说是可以接受的，但对于使用整个晶片制造装置的太阳能晶片来说是不可接受的。

此外，创建剥蚀区需要在晶片形成之后进行单独的退火步骤，这是昂贵的并且有对太阳能晶片增加污染的风险。在退火期间，使用该工艺的剥蚀区仅出现在晶片的一侧。

在晶片表面上创建低氧层的另一种技术是通过化学气相沉积技术外延生长薄的低氧硅膜。在半导体行业，可以在相对较厚(>600μm)的单晶CZ晶片上沉积几微米的硅膜，以创建低氧表面。然而，在薄硅片(50至300μm)上沉积相对较厚(>20μm)的外延生长膜不可能不产生显著的材料应力、降低MCL和分流太阳能电池的堆叠层错以及翘曲。此外，即使可行，在具有外延生长的薄硅晶片上创建厚的、低氧的硅层对于高效太阳能电池制造商来说是成本高昂的。

可以制造出穿过晶片厚度表现出均匀地低氧浓度(<1ppma)的单晶硅晶片。这些晶片表面附近的氧浓度与远离晶片表面的内部主体区域中的氧浓度大致相同。具体来说，线锯浮动区晶片可以具有穿过厚度的在低于1ppma的水平上的均匀氧浓度。对于主流商业太阳能电池制造而言，浮动区晶片是成本高昂的。

外延生长用于直接制造大型单晶硅晶片而无需切割。所得晶片也不具有随厚度任意变化的氧分布。薄硅晶片可以通过外延沉积完全生长，然后从其模板基板上剥离或切开。该外延晶片将具有穿过其厚度的均匀的氧浓度。

最后，由线锯铸造单晶砖制成的单晶晶片可以具有均匀的且低的穿过主体的氧浓度，并且这种铸造晶片由于其他主体材料缺陷而具有较低的效率。

一种已研究的用于降低太阳能电池材料成本的有前途的方法是水平带状生长(HRG)技术，其中结晶的板片沿着熔体的表面水平地拉动。在该方法中，熔体表面的一部分被充分冷却以在晶种的帮助下局部地开始结晶，然后可以沿着熔体表面拉伸以形成结晶的板片。局部冷却可以通过提供一种装置来实现，该装置快速地移除熔体表面的开始结晶的区域上方的热。在适当的条件下，可以在该区域中建立结晶板片的稳定前缘。

为了在稳态条件下维持该琢面前缘的生长，其中生长速度与单晶板片或“带”的拉动速度相匹配，可以通过结晶器在结晶区域中施加强烈冷却。这可能导致形成初始厚度与施加的冷却强度相称的单晶板片。在硅带生长的情况下，初始厚度经常约为1至2mm。对于诸如由单晶板片或带形成太阳能电池的应用，目标厚度可以约为200μm或更小。这需要减小初始形成的带的厚度。这可以通过在沿拉动方向拉动带时在容纳熔体的坩埚区域上加热带来实现。由于在带与熔体接触的同时带被拉过该区域，给定厚度的带可以回熔，从而将带厚度减小到目标厚度。这种回熔方法特别适用于所谓的浮动硅法(FSM)，其中根据上文一般描述的程序在硅熔体的表面上形成硅板片。

尽管使用HRG有这些益处，但使用HRG生产的晶片的寿命或其他改进将是有益的。为了更高效的太阳能电池和更好的半导体装置性能，需要改进具有低氧浓度区域的晶片。

发明内容

在第一实施方案中公开了一种晶片。晶片包括单晶硅，晶片在第一表面和第二表面之间的厚度为50μm至300μm。第一表面和第二表面彼此相对。晶片包括从第一表面向第二表面延伸第一深度的第一区域。相对于晶片的主体区域，第一区域具有降低的氧浓度。该晶片具有大于100μs的体少数载流子寿命。第一区域可以具有0.1至8.0ppma的氧浓度。

在一个例子中，第一表面和第二表面是晶片上具有最大表面积的平坦表面。

晶片的主体区域可以具有8至25ppma的氧浓度。

第一深度可以是至少5μm。在一个例子中，第一深度为厚度的10％至90％。例如，第一深度可以是厚度的约30％。

相对于晶片的主体区域，第一区域可以具有降低的体微缺陷浓度。

晶片还可以包括从第二表面向第一表面延伸第二深度的第二区域。相对于设置在第一区域和第二区域之间的晶片的主体区域，第二区域具有降低的氧浓度。第二区域可以具有0.1至8.0ppma的氧浓度。

第二深度可以至少为5μm。第一深度和第二深度组合可以为厚度的10％至90％。在一个例子中，第二深度约为厚度的10％。相对于设置在第一区域和第二区域之间的晶片的主体区域，第一区域和第二区域可以具有降低的体微缺陷浓度。第一深度和第二深度可以是不同的距离。

晶片可以是正方形、伪正方形、矩形或圆形。

晶片还可以包括掺杂剂。

晶片在第一区域中可以具有0至1e11/cm³的平均氧沉淀物计数。

可以使用第一实施方案的晶片制造太阳能电池。

附图说明

为了更全面地理解本公开的本质和目的，应参考结合附图进行的以下详细描述，其中：

图1是根据本公开的具有不对称的前和后剥蚀区分布的晶片的分布曲线图，其中前剥蚀区和后剥蚀区(DZ_前和DZ_后)两者的特征在于与主体氧含量(O_高)相比，具有低的主体氧含量(O_低)；

图2图示了根据本公开的氧分布的实施方案；

图3图示了示例性晶片的SIMS测量结果；

图4图示了在太阳能电池加工的不同阶段期间示例性晶片的测量的MCL，其中寿命从<1μs增加至955μs；

图5图示了太阳能电池加工后晶片的最终测量的体MCL；

图6是根据本公开的示例性晶片的横截面视图；以及

图7是根据本公开的用于生产晶片的系统的示例性横截面。

具体实施方式

尽管将根据某些实施方案来描述要求保护的主题，但其他实施方案，包括未提供本文阐述的所有益处和特征的实施方案，也在本公开的范围内。在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种结构、逻辑、工艺步骤和电子改变。因此，本公开的范围仅通过参考所附权利要求来定义。

用具有低氧含量的晶片制造太阳能电池将是有益的，尤其是在晶片表面附近的材料区域中，在其中大部分阳光被吸收并形成装置结。行业数据表明，氧化硼的降解可以与间隙氧浓度的平方成比例，并且将该浓度保持在8ppma以下最小化这种降解机制。此外，成品装置中的最终主体氧沉淀物密度应低于10⁹/cm³，以创建高效太阳能电池。

本文的实施方案公开了一种硅晶片，该硅晶片表现出用于高效太阳能电池的高度期望的材料特性的以下组合。如图1或图2所示，可以形成具有从其表面的一个或两个表面延伸的低氧浓度分布的薄(50至300μm)单晶硅晶片。这些低氧区域可以表现出小于8ppma的总氧浓度，并且可以占晶片总厚度的10％至90％。远离低氧区域的剩余主体晶片氧浓度可以为8ppma至25ppma。这些低氧区域可以尽可能大以使上述氧驱动的太阳能电池退化机制最小化。低氧区域可以从面对光的表面、后表面或这两个表面延伸，并且可以是对称的或不对称的。在一个例子中，最低的氧分布从面对太阳的晶片表面延伸，因为它吸收了大部分光，并且对最终太阳能电池效率的影响最大。在另一个例子中，低氧区域从不面对光的晶片表面(即后表面)延伸，因为这是太阳能电池特征所在的位置。可以使用较浅的低氧深度，因为创建较深的低氧分布的工艺条件也可能导致更多的污染。此外，较浅的低氧深度可能是有益的，因为间隙氧可以通过提供防滑性来提高晶片的机械强度。氮掺杂可用于抵消因氧浓度降低而造成的机械强度损失，而不会影响电学性能。

表现出穿过大部分的晶片厚度的剥蚀区或低氧区域的晶片不同于先前的晶片，先前的晶片仅相对薄的晶片顶层表现出低氧。穿过较大部分的厚度提供低氧分布为太阳能电池装置提供了益处，因为最终效率取决于主体材料的特性，而不是晶片表面附近材料的质量(诸如像半导体装置一样)。半导体装置的性能通常仅取决于顶部80μm的材料特性，而不是像太阳能电池性能那样取决于主体材料特性。图3示出了由SIMS测量的随距晶片表面的深度变化的测量的氧浓度。通过FTIR测量时这些分布对应的主体氧浓度大于15ppma。这些测量的分布可以代表晶片的两侧。

这种具有所公开的氧分布的薄晶片还可以在最终的太阳能电池装置中表现出在典型太阳能电池的材料电阻率下高于100μs的最终体MCL。由于最终的太阳能电池效率取决于MCL和电阻率的组合，因此该100μs MCL是在掺杂至0.1ohm-cm和10ohm-cm之间的电阻率的晶片上测量的。目前的p型太阳能电池目前使用在0.5ohm-cm至3ohm-cm之间的掺杂，而n型太阳能电池目前使用在2ohm-cm和6ohm-cm之间的掺杂。掺杂材料可以是硼、镓、磷、锑或其他已知的硅掺杂剂。此外，可以在制成太阳能电池装置的晶片上测量该MCL。太阳能电池加工可以吸收金属污染并钝化缺陷，以增加晶片的原生MCL。所公开的低氧分布不容易产生氧沉淀物，因此晶片的体MCL可以在太阳能电池加工中增加，如图4所示，以给出图4所示的最终测量的MCL。晶片能够将体MCL增加三个数量级以上，这与先前的晶片不同，在先前的晶片中，主体中的氧沉淀物会在内部吸收金属污染并防止这种增加。本文公开的实施方案对于该体MCL可以具有低于10⁹/cm³的主体氧沉淀物密度。

公开了一种可用于太阳能、半导体或其他应用的晶片。晶片可以包括硅，还可以包括锗、氧化镓、蓝宝石和/或其他材料或由锗、氧化镓、蓝宝石和/或其他材料制造。晶片可以是具有(100)、(110)或(111)取向的单晶。掺杂剂或其他添加剂，诸如磷、硼、镓、砷、铟、锗、锑、铝、铋、锂或氮，还可以掺入到晶片中。

在一个例子中，晶片具有从第一表面到第二表面的从50μm至1mm的厚度，包括到1.0μm的所有值和在两者之间的范围。第一表面和第二表面彼此相对。在一个实施方案中，晶片的厚度为50μm至950μm。在另一个实施方案中，晶片的厚度为50μm至600μm或50μm至300μm。第一和第二表面可以是晶片上具有最大表面积的晶片表面并且可以是平坦的或有纹理的。晶片可以是正方形、伪正方形、矩形或圆形。圆形晶片可以包括边缘处的平坦部分。

对于太阳能电池应用，晶片的厚度可以为50μm至300μm。硅基板的厚度可以至少为50μm以吸收入射太阳光谱的足够部分。厚度超过300μm的硅基板可能需要附加的加工时间来吸收和更多的原料。晶片可以是单晶以避免晶界，因为晶界会降低电池效率和/或机械强度。

晶片100可以包括从第一表面101延伸第一深度106的第一区域103和从第二表面102延伸第二深度107的第二区域104，如图6所示。第一区域103和第二区域104是剥蚀区的示例。第一表面101和第二表面102可以是晶片100的外表面。相对于设置在第一区域和第二区域之间的晶片剩余部分(即，具有厚度108的中心主体103)，第一区域103和第二区域104具有降低的氧浓度。第一区域103和第二区域104是剥蚀区。在一个例子中，第一区域103和第二区域104具有0.1至8.0ppma的氧浓度，包括至0.1ppma的所有值和在两者之间的范围。第一区域103和/或第二区域104具有0.1至7.0ppma、0.1至5.0ppma、0.1至3.0ppma、0.1至2.0ppma或0.1至1.0ppma的氧浓度。通过在第一区域103中和第一表面101处具有低氧浓度，可以在太阳能电池中发生最多的电活动的地方使用最高质量、最佳性能的材料。

用于太阳能电池的晶片在第一区域103和第二区域104之间的区域(即，主体区域105)中(诸如直接与第一区域103或第二区域104相邻或在晶片100的中心)可以具有8ppma至25ppma的主体氧含量范围。主体氧含量高于10ppma的晶片会形成降低最终太阳能电池效率的缺陷。在硼掺杂材料中，氧可以与硼键合以形成络合物，从而降低寿命。这种机制通常被称为光致降解。硅可能是易碎的，而间隙氧可以增加晶片的机械稳定性。氧含量低于1ppma的晶片可能是易碎的，并且在加工期间可能具有较高的破损率。半导体和其他应用的氧含量可能比太阳能电池更高。

第一深度106和第二深度107的尺寸可以变化并且可以彼此不同。第一深度106和第二深度107可以是至少5μm。在一个例子中，第一深度106是晶片100的厚度109的至少约10％并且可以至多是90％，包括至1％的所有值和在两者之间的范围。在另一个例子中，第一深度106是晶片100的厚度109的约30％。在仍另一个例子中，第一深度106是晶片100的厚度109的约10％到约50％，包括至1％的所有值和在两者之间的范围。在一个例子中，第二深度107是晶片100的厚度109的约10％。第一深度106和第二深度107组合可以占晶片100的厚度109的10％和90％之间，包括至1％的所有值和在两者之间的范围。因此，第一深度106的距离与第二深度107的距离之和可为晶片100的总厚度109的10％至90％。

相对于设置在第一区域103和第二区域104之间的晶片100的剩余部分(即，主体区域105)，第一区域103和第二区域104可以具有降低的BMD浓度。在一个例子中，第一区域103和第二区域104没有体微缺陷。降低的BMD浓度还可以存在于非剥蚀区域(例如，在第一区域103和第二区域104之间的主体区域105)中。

对于太阳能电池，在第一区域103和第二区域104中可以存在0/cm³至1e11/cm³的BMD计数。高氧与内部结构缺陷组合可以沉淀氧簇(例如，BMD)，其用作金属杂质的内部吸收位点。带有BMD的晶片会导致太阳能电池效率降低。高BMD计数和其他结构缺陷会降低晶片机械强度并导致太阳能电池破损。半导体和其他应用可能具有比太阳能电池更大的BMD计数。在非剥蚀区域(即，相对于第一区域103和第二区域104，在主体区域105中)可能存在较高浓度的BMD。

对于太阳能电池，第一区域103和/或第二区域104的剥蚀区可以延伸晶片厚度的≥10％。如图1所示，剥蚀区(DZ)的特征是没有BMD，氧浓度低于主体，并且没有过多的空位或间隙。具有晶片厚度的一部分(例如，>10％)表现出剥蚀区非常适合于具有高电学性能。在第一区域、第二区域和/或非剥蚀区域(例如，第一区域和第二区域之间的区域)中可以出现较低的空位计数。

第一区域103和第二区域104可以具有硅空位。空位的浓度可以取决于在形成期间的晶体拉动速度和生长前沿上的热梯度，诸如使用图7中的系统。

晶片的少数载流子寿命(MCL)可以大于100μs和/或小于或等于50000μs，包括至1.0μs的所有值和在两者之间的范围。MCL是指被激发的电子在导带中停留的时间并影响太阳能电池效率。对于高效太阳能电池，MCL可能大于100μs。

虽然公开了具有第一区域103和第二区域104两者，但某些晶片可能仅具有氧浓度降低的第一区域103。

对于太阳能电池，至少在晶片的向阳侧(大部分光被吸收的地方)上具有剥蚀区是有益的。在晶片的黑暗侧上具有剥蚀区也是有用的。前和后剥蚀区的相应大小可以被定制以最大化给定太阳能电池架构的电学性能并实现足够的机械强度。机械强度可以与氧含量相关。图1示出了具有不同大小的前和后剥蚀区的晶片的示例。注意剥蚀区和主体中氧含量的大小，以及晶片厚度。

表1列出了太阳能电池的示例性材料特性。表1的特性是示例性的，而其他值或特性也是可能的。

表1：晶片材料特性

特性(单位)	范围
		平均厚度(μm)	50-300
微观结构	单晶
		晶体取向	(100)
平均少数载流子寿命(μs)	>100
		主体氧含量(O<sub>高</sub>,ppma)	8-25
剥蚀区氧含量(O<sub>低</sub>,ppma)	0.1-8
		具有剥蚀区的晶片厚度分数(％)	10％-90％
日光侧剥蚀区厚度分数(％)	10％-90％
		黑暗侧剥蚀区厚度分数(％)	0％-30％
平均氧沉淀物计数(计数/cm<sup>3</sup>)	0-1e11/cm<sup>3</sup>

在表1中，第一区域103是日光侧剥蚀区，而第二区域104是黑暗侧剥蚀区。

可以使用卡尺、千分尺、激光扫描或其他技术测量平均厚度。可以使用例如XRD来测量晶体取向。可以使用XRD、目视检查或其他技术测量微观结构。可以通过Sinton QSSPC、u-PCD或其他技术测量平均少数载流子寿命。可以在已加工成太阳能电池的用碘化物-乙醇或其他材料钝化的晶片上测量平均少数载流子寿命。可以使用例如FTIR测量主体氧含量。可以使用SIMS、FTIR或其他技术测量氧含量、具有剥蚀区的晶片厚度分数或厚度分数。

晶片可以掺杂有硅掺杂剂，其包括磷、硼、镓、砷、铟、锗或其他材料。因此，晶片可以是p型或n型的。

晶片可以具有1e13/cm³至1e15/cm³的氮水平，其可以以atm/cm³测量。氮可以扩散到晶片中。此范围内的氮浓度可用于提高机械性能。

氢还可以扩散到晶片中。氢扩散到最终晶片可以降低复合中心的电活动。

成品晶片表面可以是抛光的或可以具有不同的纹理。为了增加光捕获和/或增强表面钝化，至少可以对太阳能电池的前面进行纹理化。可能的晶片表面的非穷尽列表包括通过化学蚀刻形成表面金字塔、通过湿化学形成硅纳米线(称为黑硅)或者通过反应离子蚀刻形成蜂窝状点蚀结构。电池的背面也可以是有纹理的，但在某些电池架构中，它可以是无纹理的，或可以抛光到最小的粗糙度。

成品晶片可以包括装置修改，诸如激光孔、条形码或选择性掺杂分布。为了创建装置，晶片通常会被机械地或电学地改变。一些示例包括在晶片主体上用激光打孔，选择性地掺杂晶片的不同区域，或者在表面做标记用于晶片追踪。虽然这些修改可能在物理上改变晶片，但这些修改不会改变剥蚀区的其他益处。

总厚度变化可以为<0.5μm至100μm。晶片的总厚度变化可能会影响电池加工步骤，如接触烧制。一些电池架构利用不同的厚度分布来实现不同的特征。

晶片可以是正方形、伪正方形、矩形、圆形或其他形状。例如，最终的晶片可以是矩形、正方形或圆形，其临界尺寸(长度或直径)范围为1英寸至18英寸(例如，12英寸)。

本文的描述并未穷尽所有不同的加工步骤或创建太阳能、半导体或其他装置所需的附加晶片特征。其他步骤或规格是可能的。

太阳能电池装置中的最终晶片可以表现出用于太阳能电池生产的特定几何形状或材料特性。这些特征通常不会影响本文公开的低氧分布或掩盖在成品太阳能电池中测量的最终高MCL，该最终高MCL是由公开的氧驱动的MCL退化的最小化引起的。

在图2中，氧浓度分布显示为距晶片顶面的深度的函数。具体地，在一个或两个晶片表面上可以存在特定厚度的低氧区(<8ppma)。如图3所示，该氧深度分布是距所生产的晶片的顶面测量的，这可能是最小化氧驱动的太阳能电池退化机制所期望的。

本文所公开的实施方案不同于切割的Cz晶片，因为所公开的晶片具有穿过晶片厚度的不同氧分布。通过直接切割晶锭不能产生表面附近的低氧浓度而在较深主体中的高氧浓度的分布。

在特定实施方案中，薄晶片(例如，<300μm)用于太阳能电池。晶片厚度的一部分(>10％)表现出低氧以避免寿命退化机制。可以存在零至低分数的BMD，以避免导致低寿命晶片(<100μs)的内部吸收。太阳能电池加工可以将金属吸收到远离晶片中心的晶片表面。BMD会产生残余应力，从而增加用于太阳能电池加工的薄晶片的破损，诸如通过降低晶片中的间隙氧浓度。

还可以形成不对称的氧分布。解耦的剥蚀区可以提供对氧分布的控制，从而实现高的最终晶片强度和定制的电学性能。可以形成解耦的剥蚀区，而不会造成过多的晶片破损或附加工艺步骤的成本。

本文公开的晶片可以使用HRG工艺制造。如图7所示的用于HRG晶片生产的系统可以包括用于收容熔体的坩埚和具有直接地面对熔体的暴露面的冷块表面的冷块。该冷块被配置为在冷块表面处产生冷块温度，该冷块温度低于熔体在暴露面的熔融温度，由此在熔体上形成带。冷块还可以提供冷却射流以帮助形成固体带。在操作期间，在坩埚中提供熔体。使用冷块在熔体上水平地形成带，该冷块具有直接地面对熔体的暴露面的冷块表面。回熔加热器可以在带形成之后减小熔体中的带的厚度。使用拉出器以小角度将带从熔体中拉动离开熔体表面。可以以0°角或小角度将带从坩埚中拉动。将带支撑并分割(singulate，或称为分离或切割)成晶片，诸如使用激光器。使用该系统制造的晶片可以具有本文描述的降低的氧浓度。在熔体中或与熔体分离后会除去氧气。

虽然已相对于一个或多个特定实施方案描述了本公开，但是应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下可以做出本公开的其他实施方案。因此，本公开被视为仅受所附权利要求及其合理解释的限制。

Claims

1.一种晶片，包括：

单晶硅，所述晶片在第一表面和第二表面之间的厚度为50μm至300μm，其中所述第一表面和所述第二表面彼此相对，其中所述晶片包括从所述第一表面向所述第二表面延伸第一深度的第一区域，其中相对于晶片的主体区域，所述第一区域具有降低的氧浓度，并且其中所述晶片具有大于100μs的体少数载流子寿命。

2.根据权利要求1所述的晶片，其中所述第一表面和所述第二表面是所述晶片上具有最大表面积的平坦表面。

3.根据权利要求1所述的晶片，其中所述第一区域具有0.1至8.0ppma的氧浓度。

4.根据权利要求1所述的晶片，其中所述晶片的所述主体区域具有8至25ppma的氧浓度。

5.根据权利要求1所述的晶片，其中所述第一深度为至少5μm。

6.根据权利要求1所述的晶片，其中所述第一深度为所述厚度的10％至90％。

7.根据权利要求6所述的晶片，其中所述第一深度约为所述厚度的30％。

8.根据权利要求1所述的晶片，其中相对于所述晶片的所述主体区域，所述第一区域具有降低的体微缺陷浓度。

9.根据权利要求1所述的晶片，还包括从所述第二表面向所述第一表面延伸第二深度的第二区域，并且其中相对于设置在所述第一区域和所述第二区域之间的所述晶片的所述主体区域，所述第二区域具有降低的氧浓度。

10.根据权利要求9所述的晶片，其中所述第二区域具有0.1至8.0ppma的氧浓度。

11.根据权利要求9所述的晶片，其中所述第二深度为至少5μm。

12.根据权利要求9所述的晶片，其中所述第一深度和所述第二深度组合为所述厚度的10％至90％。

13.根据权利要求9所述的晶片，其中所述第二深度约为所述厚度的10％。

14.根据权利要求9所述的晶片，其中相对于设置在所述第一区域和所述第二区域之间的所述晶片的所述主体区域，所述第一区域和所述第二区域具有降低的体微缺陷浓度。

15.根据权利要求9所述的晶片，其中所述第一深度和所述第二深度是不同的距离。

16.根据权利要求1所述的晶片，其中所述晶片是正方形、伪正方形、矩形或圆形。

17.根据权利要求1所述的晶片，其中所述晶片还包括掺杂剂。

18.根据权利要求1所述的晶片，其中所述晶片在所述第一区域中具有0至1e11/cm³的平均氧沉淀物计数。

19.一种使用权利要求1所述的晶片的太阳能电池。