TW202120751A - 具有低氧濃度區之晶圓 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種單晶矽晶圓,其具有自50 μm至300 μm之第一表面與對置第二表面之間的厚度。該晶圓包含自該第一表面延伸第一深度之第一區域。該第一區域具有相對於該晶圓之相鄰區域減小之氧濃度。該晶圓具有大於100 μs之體少數載子壽命。

Description

具有低氧濃度區之晶圓
本發明係關於晶圓,諸如用於太陽能應用之矽晶圓。
矽晶圓或板片可用於(例如)積體電路或太陽能電池產業中。太陽能電池之需求隨可再生能源之需求增加而不斷增加。太陽能電池產業之一主要成本係用於製造太陽能電池之晶圓或板片。降低晶圓或板片之成本或提高其品質可降低太陽能電池之成本及/或提高太陽能電池之效率且使此可再生能源技術更普遍。
先前,藉由線鋸由浮區程序、丘克拉斯基(Cz)程序、其中使用磁場來控制氧之修改丘克拉斯基程序或直接鑄造程序製成之大矽錠或矽塊來製造切割矽晶圓。貫穿此等晶圓(晶圓<2 mm厚)之任何切塊之厚度之氧分佈之改變可忽略。氧分佈通常幾乎跨晶圓均勻。
高效率結晶矽太陽能電池通常需要具有超過100 μs之高體少數載子壽命(MCL)之薄(50 μm至300 μm)矽基板。藉由線鋸由Cz程序製造之大單晶錠來製造現今用於太陽能電池之多數矽基板。此等晶圓具有顯著氧濃度及氧沈澱缺陷,其(諸如)藉由一或多個以下機制來使最終太陽能電池效能降級。第一,氧沈澱及其所得缺陷內部吸除金屬污染。此內部吸除防止金屬污染在電池處理期間自塊體移除且因此導致具有低體MCL及對應低效率之太陽能電池。第二,填隙氧與硼摻雜劑反應以形成硼氧複合物,其亦降低MCL。第三,摻磷晶圓中之氧會產生降低MCL之陷阱。最後,氧沈澱及對應塊體材料缺陷產生應力集中,其降低總體晶圓強度且因此引起電池處理之破裂。
半導體裝置製造者開發技術以減少矽晶圓之外層中之氧,但此等程序無法製造高效率太陽能電池所需之所要晶圓。首先,製造者要使矽晶圓在高溫(>1000°C)下數小時(例如12小時至20小時)停留於還原、惰性或氧化環境(例如氬氣或氬氣及氫氣氛圍)中,使得材料之體氧擴散至晶圓表面且接著釋氣至環境。在半導體產業中,晶圓表面附近之所得低氧分佈(稱為「剝蝕區」)係約10 μm至約80 μm深,且晶圓厚度超過600 μm (例如,剝蝕區小於總晶圓厚度之20%)。此相對較淺剝蝕區可足以用於構建於晶圓表面之上10 μm至100 μm且僅與晶圓表面之上10 μm至100 μm相互作用之一些半導體裝置。此淺剝蝕區不足以用於在操作期間使用更多晶圓厚度之太陽能電池或其他應用。
不幸地,遠離剝蝕區之塊體材料具有使用此退火技術來內部吸除金屬污染之高濃度之氧沈澱。此使體MCL降級。暴露於此高溫停留之晶圓亦會具有源自環境之高程度金屬污染,其會降低體MCL。在此長高溫停留中,經濟太陽能電池製造所需之薄晶圓(50 μm至300 μm)亦會翹曲、彎曲或切片,產生熱應力缺陷,且可能具有太陽能電池處理之機械破裂問題。此外,CZ基板具有徑向填隙氧梯度,其產生對應低徑向MCL分佈。即使忽略此等缺陷及缺點,太陽能電池處理之經濟狀況使得用於產生此剝蝕區之12小時至20小時退火之資本密集度成本極高。因此,使用退火來產生具有高效率太陽能電池之低氧剝蝕區及高MCL之薄晶圓導致低品質晶圓且無成本效益。
經退火半導體晶圓之非剝蝕面積(>20%)會生長晶圓之中心厚度中之大體微缺陷(BMD)。此等BMD將金屬污染內部吸除至晶圓之中心且因此確保剝蝕區之低程度金屬污染,但提供剩餘中心晶圓厚度之之低壽命。經由BMD之材料塊體之強內部吸除不是太陽能電池期望的,因為太陽能電池需要整個晶圓塊體中之高壽命材料。儘管低氧剝蝕區可有益於太陽能晶圓,但用於產生此區之退火程序導致降低最終塊體材料壽命之晶圓塊體中之非所要BMD及污染。
當前爐退火技術亦導致由污染引起之應力分佈(即,破裂)及/或低MCL分佈。在退火期間,薄晶圓產生位錯或斷層,其會降低由載體船支撐或結合至支撐晶圓之區域處之MCL。不使用獨立退火爐之一額外原因係缺陷產生。獨立高溫退火爐在高溫期間機械觸碰晶圓。該等觸碰點具有高金屬污染且產生使電效能局部降級之斷層或位錯。儘管此對不使用整個晶圓之半導體晶圓而言係可接受的,但使裝置由整個晶圓製成之太陽能晶圓不可接受。
此外,產生剝蝕區需要形成晶圓之後的單獨退火步驟,其很昂貴且具有污染太陽能晶圓之風險。使用此程序之剝蝕區僅在退火期間發生於晶圓之一側上。
用於在晶圓表面上產生低氧層之另一技術係經由化學汽相沈積技術來磊晶生長薄低氧矽膜。在半導體產業中,可將數微米矽膜沈積於相對較厚(>600 μm)之單晶CZ晶圓上以產生低氧表面。然而,無法在不產生顯著材料應力、降低MCL且並聯太陽能電池之疊差及翹曲之情況下將相對較厚(>20 μm)磊晶生長膜沈積於薄矽晶圓(50 μm至300 μm)上。此外,使用磊晶生長在薄矽晶圓上產生厚低氧矽層對高效率太陽能電池製造者而言成本極高,即使可行。
可製造貫穿晶圓厚度均勻展現低氧濃度(<1 ppma)之單晶矽晶圓。此等晶圓之表面附近之氧濃度大致相同於遠離晶圓表面之內塊體區域中之氧濃度。具體言之,經線鋸之浮區晶圓可具有低於1 ppma之位準處之貫穿厚度之均勻氧濃度。浮區晶圓對主流商業太陽能電池製造而言成本極高。
磊晶生長用於直接製造不切割大單晶矽晶圓。所得晶圓亦不具有含貫穿厚度之任何變動之氧分佈。可藉由磊晶沈積來完全生長薄矽晶圓,其接著自其模板基板剝離或分裂。此磊晶晶圓將具有貫穿其厚度之均勻氧濃度。
最後,由線鋸鑄造單晶塊製造之單晶晶圓可具有貫穿塊體之均勻及低氧濃度,且此等鑄造晶圓具有由其他塊體材料缺陷導致之較低效率。
已被調查用於降低太陽能電池材料之成本之一有力方法係其中沿熔體之表面水平拉引結晶板片之水平帶生長(HRG)技術。在此方法中,充分冷卻熔體表面之一部分以藉助晶種來局部引發結晶,晶種接著可沿熔體表面牽引以形成結晶板片。可藉由提供快速移除其中引發結晶之熔體表面之區域上方之熱之裝置來完成局部冷卻。在適當條件下,結晶板片之穩定前緣可建立於此區域中。
為在穩態條件中以匹配單晶板片或「帶」之拉引速度之生長速度持續此刻面前緣之生長,可由結晶區域中之結晶器施加強烈冷卻。此可導致其初始厚度與所施加之冷卻之強度相稱之單晶板片形成。就矽帶生長而言,初始厚度通常約為1 mm至2 mm。針對諸如由單晶板片或帶形成太陽能電池之應用,目標厚度可約為200 μm或更小。此需要減小初始形成帶之厚度。此可藉由在沿拉引方向拉引帶時在含有熔體之坩堝之區域上加熱帶來完成。隨著帶被牽引通過區域同時帶與熔體接觸,給定厚度之帶可回融以因此將帶厚度減小至目標厚度。此回融法尤其非常適合於所謂之浮矽法(FSM),其中根據上文大體描述之程序在矽熔體之表面上形成矽板片。
儘管使用HRG具有此等益處,但使用HRG所製造之晶圓之壽命或其他改良將為有益的。高效率太陽能電池及較佳半導體裝置效能需要具有低氧濃度區域之改良晶圓。
第一實施例中揭示一種晶圓。該晶圓包含具有自50 μm至300 μm之第一表面與第二表面之間的厚度之單晶矽。該第一表面及該第二表面彼此對置。該晶圓包含自該第一表面朝向該第二表面延伸第一深度之第一區域。該第一區域具有相對於該晶圓之塊體區域減小之氧濃度。該晶圓具有大於100 μs之體少數載子壽命。該第一區域可具有自0.1 ppma至8.0 ppma之氧濃度。
在一例項中,該第一表面及該第二表面係該晶圓上具有最大表面積之平坦表面。
該晶圓之該塊體區域可具有自8 ppma至25 ppma之氧濃度。
該第一深度可為至少5 μm。在一例項中,該第一深度係該厚度之自10%至90%。例如,該第一深度可為該厚度之約30%。
該第一區域可具有相對於該晶圓之該塊體區域減小之體微缺陷濃度。
該晶圓可進一步包含自該第二表面朝向該第一表面延伸第二深度之第二區域。該第二區域具有相對於安置於該第一區域與該第二區域之間的該晶圓之該塊體區域減小之氧濃度。該第二區域可具有自0.1 ppma至8.0 ppma之氧濃度。
該第二深度可為至少5 μm。該第一深度及該第二深度之組合可為該厚度之自10%至90%。在一例項中,該第二深度係該厚度之約10%。該第一區域及該第二區域可具有相對於安置於該第一區域與該第二區域之間的該晶圓之該塊體區域減小之體微缺陷濃度。該第一深度及該第二深度可為不同距離。
該晶圓可呈正方形、準正方形、矩形或圓形。
該晶圓可進一步包含摻雜劑。
該晶圓可具有該第一區域中之自0/cm3 至1e11/cm3 之平均氧沈澱計數。
可使用該第一實施例之該晶圓來製造太陽能電池。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2019年8月9日申請且讓與美國申請案第62/884,767號之臨時專利申請案之優先權,該案之揭示內容以引用的方式併入本文中。
儘管將根據特定實施例來描述主張標的,但包含未提供本文中所闡述之所有益處及特徵之實施例之其他實施例亦在本發明之範疇內。可在不背離本發明之範疇的情況下作出各種結構、邏輯、程序步驟及電子改變。因此,僅參考隨附申請專利範圍來界定本發明之範疇。
使用尤其在其中吸收大部分陽光且產生裝置接面之晶圓表面附近之材料區域中具有低氧含量之晶圓來製造太陽能電池將為有益的。產業資料已表明:硼氧化物降級可與填隙氧濃度之平方成比例,且使此濃度保持低於8 ppma最小化此降級機制。此外,完成裝置中之最終體氧沈澱密度應低於109 /cm3 以產生高效率太陽能電池。
本文實施例揭示展現高效率太陽能電池之高度期望材料性質之以下組合之矽晶圓。可形成具有自其表面之一或兩者延伸之低氧濃度分佈之薄(50 μm至300 μm)單晶矽晶圓,如圖1或圖2中所展示。此等低氧區域可展現小於8 ppma之總氧濃度且可占總晶圓厚度之10%至90%。遠離低氧區之剩餘塊體晶圓氧濃度可為自8 ppma至25 ppma。此等低氧區域可儘可能大以最小化上述氧驅動之太陽能電池降級機制。低氧區域可自向光表面、後表面或兩個表面延伸且可對稱或不對稱。在一例項中,最低氧分佈自面向太陽之晶圓表面延伸,因為其吸收大部分光且對最終太陽能電池效率影響最大。在另一例項中,低氧區域自不面向光之晶圓表面(即,後表面)延伸,因為其係太陽能電池特徵所在之位置。可使用較淺低氧深度,因為產生較深低氧分佈之程序條件亦會導致更多污染。此外,較淺低氧深度可為有益的,因為填隙氧可藉由提供防滑性來提高晶圓之機械強度。可在不影響電效能之情況下使用氮摻雜來抵消由減小氧濃度導致之損失機械強度。
展現貫穿大分率之晶圓厚度之剝蝕區或低氧區域之晶圓不同於其中僅晶圓之相對較薄頂層展現低氧之先前晶圓。提供貫穿較大分率之厚度之低氧分佈有益於太陽能電池裝置,因為最終效率取決於塊體材料性質而非如同半導體裝置般取決於晶圓表面附近之材料之品質。半導體裝置效能一般取決於僅上80 μm之材料性質而非如同太陽能電池效能般取決於塊體材料性質。圖3展示由SIMS量測之隨距晶圓表面之深度而變化之量測氧濃度。此等分佈之對應體氧濃度超過15 ppma,如由FTIR所量測。此等量測分佈可表示晶圓兩側。
具有揭示氧分佈之此薄晶圓亦可展現典型太陽能電池之材料電阻率處之高於100 μs之最終太陽能電池裝置中之最終體MCL。因為最終太陽能電池效率取決於MCL及電阻率之組合,所以此100 μs MCL係於摻雜至0.1 ohm-cm至10 ohm-cm之間的電阻率之晶圓上量測。流行p型太陽能電池當前使用0.5 ohm-cm至3 ohm-cm之間的摻雜,且n型太陽能電池當前使用2 ohm-cm至6 ohm-cm之間的摻雜。摻雜材料可為硼、鎵、磷、銻或矽之其他已知摻雜劑。此外,此MCL可於製成太陽能電池裝置之晶圓上量測。太陽能電池處理可吸除金屬污染及鈍化缺陷以增大晶圓之原生MCL。所揭示之低氧分佈不易於產生氧沈澱,因此,晶圓之體MCL可在太陽能電池處理中增大(如圖4中所展示)以給出圖4中所展示之最終量測MCL。晶圓使體MCL增大超過三個數量級之能力不同於其中塊體中之氧沈澱將內部吸除金屬污染且防止此增大之先前晶圓。本文中所揭示之實施例可具有用於此體MCL之低於109 /cm3 之體氧沈澱密度。
揭示可用於太陽能、半導體或其他應用之晶圓。晶圓可包含矽,但亦可包含鍺、氧化鎵、藍寶石及/或其他材料或由鍺、氧化鎵、藍寶石及/或其他材料製成。晶圓可為具有(100)、(110)或(111)定向之單晶體。諸如磷、硼、鎵、砷、銦、鍺、銻、鋁、鉍、鋰或氮之摻雜劑或其他添加劑亦可併入至晶圓中。
在一例項中,晶圓具有自50 μm至1 mm之自第一表面至第二表面之厚度,其包含至1.0 μm之所有值及其等之間的範圍。第一表面及第二表面彼此對置。在一實施例中,晶圓之厚度係自50 μm至950 μm。在另一實施例中,晶圓之厚度係自50 μm至600 μm或自50 μm至300 μm。第一表面及第二表面可為晶圓上具有最大表面積且可平坦或有紋理之晶圓之表面。晶圓可呈正方形、準正方形、矩形或圓形。圓形晶圓可包含邊緣處之平面。
針對太陽能電池應用,晶圓之厚度可為自50 μm至300 μm。矽基板可為至少50 μm厚以吸收足夠分率之傳入射太陽光譜。厚於300 μm之矽基板需要用於吸除之額外處理時間及更多原料物質。晶圓可為單晶體以避免晶界,因為晶界會降低電池效率及/或機械強度。
晶圓100可包含自第一表面101延伸第一深度106之第一區域103及自第二表面102延伸第二深度107之第二區域104,諸如圖6中所展示。第一區域103及第二區域104係剝蝕區之實例。第一表面101及第二表面102可為晶圓100之外表面。第一區域103及第二區域104具有相對於安置於第一區域與第二區域之間的晶圓之剩餘部分(即,具有厚度108之中心塊體區域105)減小之氧濃度。第一區域103及第二區域104係剝蝕區。在一例項中,第一區域103及第二區域104具有自0.1 ppma至8.0 ppma之氧濃度,其包含至0.1 ppma之所有值及其等之間的範圍。第一區域103及/或第二區域104具有自0.1 ppma至7.0 ppma、自0.1 ppma至5.0 ppma、自0.1 ppma至3.0 ppma、自0.1 ppma至2.0 ppma或自0.1 ppma至1.0 ppma之氧濃度。可藉由在第一區域103中及第一表面101處具有低氧濃度來使用最高品質、最佳效能材料,其中大部分電活動發生於太陽能電池中。
用於太陽能電池之晶圓可具有第一區域103與第二區域104之間的區域(即,塊體區域105)(諸如直接相鄰於第一區域103或第二區域104)或晶圓100之中心中之自8 ppma至25 ppma之體氧含量範圍。具有高於10 ppma之體氧含量之晶圓會形成降低最終太陽能電池效率之缺陷。在摻硼材料中,氧可與硼結合以形成降低壽命之複合物。此機制通常指稱光誘發降級。矽可為脆性的,且填隙氧可增加晶圓機械韌性。具有低於1 ppma之氧含量之晶圓可為易碎的且會在處理期間具有高破裂率。半導體及其他應用可具有大於太陽能電池之氧含量。
第一深度106及第二深度107可變動尺寸且可彼此不同。第一深度106及第二深度107可為至少5 μm。在一例項中,第一深度106係晶圓100之厚度109之至少約10%且可高達90%,其包含至1%之所有值及其等之間的範圍。在另一例項中,第一深度106係晶圓100之厚度109之約30%。在又一例項中,第一深度106係晶圓100之厚度109之自約10%至約50%,其包含至1%之所有值及其等之間的範圍。在一例項中,第二深度107係晶圓100之厚度109之約10%。第一深度106及第二深度107之組合可占晶圓100之厚度109之10%至90%之間,其包含至1%之所有值及其等之間的範圍。因此,第一深度106之距離及第二深度107之距離之和可為晶圓100之總厚度109之自10%至90%。
第一區域103及第二區域104可具有相對於安置於第一區域103與第二區域104之間的晶圓100之剩餘部分(即,塊體區域105)減小之BMD濃度。在一例項中,第一區域103及第二區域104不具有體微缺陷。BMD之減小濃度亦可存在於非剝蝕區域(例如第一區域103與第二區域104之間的塊體區域105)中。
針對太陽能電池,自0/cm3 至1e11/cm3 之BMD計數可存在於第一區域103及第二區域104中。高氧與內部結構缺陷之組合可沈澱氧團(例如BMD),其充當金屬雜質之內部吸除位點。具有BMD之晶圓會導致較低太陽能電池效率。高BMD計數及其他結構缺陷會降低晶圓機械強度且導致太陽能電池破裂。半導體及其他應用可具有大於太陽能電池之BMD計數。非剝蝕區域中(即,相對於第一區域103及第二區域104之塊體區域105中)可存在較高BMD濃度。
針對太陽能電池,第一區域103及/或第二區域104之剝蝕區可延伸晶圓厚度之≥10%。如圖1中所展示,剝蝕區(DZ)之特徵在於不具有BMD、具有低於塊體之氧濃度及不具有過量空位或填隙。具有一分率之晶圓厚度(例如>10%)展現剝蝕區非常適合於具有高電性質。較低空位計數可發生於第一區域、第二區域及/或非剝蝕區域(例如第一區域與第二區域之間的區域)中。
第一區域103及第二區域104可具有矽空位。空位之濃度可取決於拉晶速度及(諸如)使用圖7中之系統之形成期間跨生長正面之熱梯度。
晶圓之少數載子壽命(MCL)可大於100 μs及/或小於或等於50000 μs,其包含至1.0 μs之所有值及其等之間的範圍。MCL係激發電子保持於導帶中且影響太陽能電池效率之時長。針對高效率太陽能電池,MCL可大於100 μs。
儘管使用第一區域103及第二區域104兩者來揭示,但特定晶圓可僅具有含減小氧濃度之第一區域103。
針對太陽能電池,至少在晶圓之向陽側(其中吸收大部分光)上具有剝蝕區係有益的。在晶圓之暗側上具有剝蝕區亦可有幫助。前剝蝕區及後剝蝕區之各自大小可經調適以最大化給定太陽能電池架構之電效能且實現足夠機械強度。機械強度可與氧含量相關。圖1展示展現不同大小之前剝蝕區及後剝蝕區兩者之晶圓之實例。應注意剝蝕區及塊體兩者中之氧含量之量級及晶圓厚度。
表1列出太陽能電池之例示性材料性質。表1之性質僅供例示且其他值或性質係可行的。
性質(單位) 範圍
平均厚度(μm) 50至300
微結構 單晶體
晶體定向 (100)
平均少數載子壽命(μs) >100
體氧含量(OHIGH ,ppma) 8至25
剝蝕區氧含量(OLOW ,ppma) 0.1至8
剝蝕區占晶圓厚度之分率(%) 10%至90%
陽側剝蝕區厚度分率(%) 10%至90%
暗側剝蝕區厚度分率(%) 0%至30%
平均氧沈澱計數(計數/cm3 ) 0/cm3 至1e11/cm3
表1:晶圓材料性質
在表1中,第一區域103係陽側剝蝕區且第二區域104係暗側剝蝕區。
可使用卡尺、測微計、雷射掃描或其他技術來量測平均厚度。可使用(例如) XRD來量測晶體定向。可使用XRD、目視檢測或其他技術來量測微結構。可藉由Sinton QSSPC、u-PCD或其他技術來量測平均少數載子壽命。可在已被處理成太陽能電池之由碘化物-乙醇或其他材料鈍化之晶圓上量測平均少數載子壽命。可使用(例如) FTIR來量測體氧含量。可使用SIMS、FTIR或其他技術來量測氧含量、剝蝕區占晶圓厚度之分率或厚度分率。
晶圓可摻雜有包含磷、硼、鎵、砷、銦、鍺或其他材料之矽摻雜劑。因此,晶圓可為p型或n型。
晶圓可具有自1e13/cm3 至1e15/cm3 之氮含量,其可依原子/cm3 量測。氮可擴散至晶圓中。此範圍內之氮濃度可用於提高機械效能。
氫亦可擴散至晶圓中。使氫擴散至最終晶圓可減少重組中心之電活動。
完成晶圓表面可經拋光或可具有不同紋理。為增加光擷取及/或增強表面鈍化,至少太陽能電池之正面可有紋理。可能晶圓表面之非詳盡列表包含經由化學蝕刻來形成表面角錐、透過濕化學來形成矽奈米線(稱為黑矽)或經由反應性離子蝕刻之蜂巢孔蝕結構。電池之背面亦可有紋理,但在一些電池架構中,其可無紋理或被拋光至最小粗糙度。
完成晶圓可包含諸如雷射孔、條碼或選擇性摻雜分佈之裝置修改。為產生裝置,通常機械或電更改晶圓。一些實例包含雷射穿過晶圓之塊體之孔、選擇性摻雜晶圓之不同區域或標記表面用於晶圓追蹤。儘管此等修改可實體上改變晶圓,但此等修改不改變剝蝕區之其他益處。
總厚度變動可為自<0.5 μm至100 μm。晶圓之總厚度變動會影響如接觸燒製之電池處理步驟。一些電池架構利用不同厚度分佈來達成不同特徵。
晶圓可呈正方形、準正方形、矩形、圓形或其他形狀。例如,最終晶圓可呈具有自1英寸至18英寸之範圍內(例如12英寸)之臨界尺寸(長度或直徑)之矩形、正方形或圓形。
本文描述未窮舉產生太陽能、半導體或其他裝置所需之所有不同處理步驟或額外晶圓特徵。其他步驟或規格係可行的。
太陽能電池裝置中之最終晶圓可展現用於製造太陽能電池之特定幾何形狀或材料性質。此等特徵一般不影響本文中所揭示之低氧分佈或模糊完成太陽能電池中所量測之最終高MCL (其由氧驅動MCL降級之揭示最小化導致)。
在圖2中,展示隨距頂部晶圓表面之深度而變化之氧濃度分佈。具體言之,一或兩個晶圓表面上可存在特定厚度之低氧區域(<8 ppma)。如圖3中所見,此氧深度分佈自所製造之晶圓之頂面量測,可期望其最小化氧驅動太陽能電池降級機制。
本文中所揭示之實施例不同於切割Cz晶圓,因為所揭示之晶圓具有貫穿晶圓厚度之不同氧分佈。無法藉由直接切割錠來實現具有表面附近之低氧濃度及深入塊體中之高氧濃度之分佈。
在一特定實施例中,薄晶圓(例如<300 um)用於太陽能電池。一分率(>10%)之晶圓厚度展現低氧以避免壽命降級機制。可存在零至低分率之BMD以避免導致低壽命晶圓(<100 μs)之內部吸除。太陽能電池處理可吸除金屬至晶圓表面以遠離晶圓中心。BMD可產生殘餘應力,其(諸如)藉由減小晶圓中之填隙氧之濃度來增加用於太陽能電池處理之薄晶圓之破裂。
亦可形成不對稱氧分佈。不配對剝蝕區可控制氧分佈以實現高最終晶圓強度及經調適電性質。可形成無過度晶圓破裂或額外處理步驟成本之不配對剝蝕區。
可使用HRG程序來製造本文中所揭示之晶圓。用於HRG晶圓製造之系統(諸如圖7中所繪示之系統)可包含用於收容熔體之坩堝及具有直接面向熔體之暴露表面之冷塊表面之冷塊。冷塊經組態以產生低於暴露表面處之熔體之熔融溫度之冷塊表面處之冷塊溫度以藉此在熔體上形成帶。冷塊亦可提供冷卻噴流以促進固體帶形成。在操作期間,在坩堝中提供熔體。使用具有直接面向熔體之暴露表面之冷塊表面之冷塊在熔體上水平形成帶。回融加熱器可在形成熔體中之帶之後減小其厚度。使用拉晶機以相對於熔體表面之低角度自熔體拉引帶。可以0°角或小角度自坩堝拉引帶。支撐帶且(諸如)使用雷射來將其單粒化成晶圓。使用此系統所製造之晶圓可具有本文中所描述之減小氧濃度。氧釋氣可發生於熔體中或與熔體分離之後。
儘管已相對於一或多個特定實施例來描述本發明,但應瞭解,可在不背離本發明之範疇的情況下進行本發明之其他實施例。因此,本發明被視為僅受限於隨附申請專利範圍及其合理解譯。
100:晶圓 101:第一表面 102:第二表面 103:第一區域 104:第二區域 105:塊體區域 106:第一深度 107:第二深度 108:厚度 109:厚度
為更完全理解本發明之性質及目的,應參考結合附圖之以下詳細描述,其中: 圖1係根據本發明之具有不對稱前後剝蝕區分佈之晶圓之分佈圖,其中前後兩個剝蝕區(DZFront 及DZBack )之特徵在於具有低於體氧含量(OHIGH )之低體氧含量(OLOW ); 圖2繪示根據本發明之氧分佈之實施例; 圖3繪示例示性晶圓之SIMS量測; 圖4繪示太陽能電池處理之不同階段期間之例示性晶圓之量測MCL,其中壽命自<1 μs增大至955 μs; 圖5繪示太陽能電池處理之後的晶圓之最終量測體MCL; 圖6係根據本發明之例示性晶圓之橫截面圖;及 圖7係用於製造晶圓之根據本發明之系統之例示性橫截面。
100:晶圓
101:第一表面
102:第二表面
103:第一區域
104:第二區域
105:塊體區域
106:第一深度
107:第二深度
108:厚度
109:厚度

Claims (19)

  1. 一種晶圓,其包含: 單晶矽,其具有自50 μm至300 μm之第一表面與第二表面之間的厚度,其中該第一表面及該第二表面彼此對置,其中該晶圓包含自該第一表面朝向該第二表面延伸第一深度之第一區域,其中該第一區域具有相對於該晶圓之塊體區域減小之氧濃度,且其中該晶圓具有大於100 μs之體少數載子壽命。
  2. 如請求項1之晶圓,其中該第一表面及該第二表面係該晶圓上具有最大表面積之平坦表面。
  3. 如請求項1之晶圓,其中該第一區域具有自0.1 ppma至8.0 ppma之氧濃度。
  4. 如請求項1之晶圓,其中該晶圓之該塊體區域具有自8 ppma至25 ppma之氧濃度。
  5. 如請求項1之晶圓,其中該第一深度係至少5 μm。
  6. 如請求項1之晶圓,其中該第一深度係該厚度之自10%至90%。
  7. 如請求項6之晶圓,其中該第一深度係該厚度之約30%。
  8. 如請求項1之晶圓,其中該第一區域具有相對於該晶圓之該塊體區域減小之體微缺陷濃度。
  9. 如請求項1之晶圓,其進一步包括自該第二表面朝向該第一表面延伸第二深度之第二區域,且其中該第二區域具有相對於安置於該第一區域與該第二區域之間的該晶圓之該塊體區域減小之氧濃度。
  10. 如請求項9之晶圓,其中該第二區域具有自0.1 ppma至8.0 ppma之氧濃度。
  11. 如請求項9之晶圓,其中該第二深度係至少5 μm。
  12. 如請求項9之晶圓,其中該第一深度及該第二深度之組合係該厚度之自10%至90%。
  13. 如請求項9之晶圓,其中該第二深度係該厚度之約10%。
  14. 如請求項9之晶圓,其中該第一區域及該第二區域具有相對於安置於該第一區域與該第二區域之間的該晶圓之該塊體區域減小之體微缺陷濃度。
  15. 如請求項9之晶圓,其中該第一深度及該第二深度係不同距離。
  16. 如請求項1之晶圓,其中該晶圓呈正方形、準正方形、矩形或圓形。
  17. 如請求項1之晶圓,其中該晶圓進一步包含摻雜劑。
  18. 如請求項1之晶圓,其中該晶圓具有該第一區域中之自0/cm3 至1e11/cm3 之平均氧沈澱計數。
  19. 一種太陽能電池,其使用如請求項1之晶圓。
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