半导体片和制造其的方法技术

提供半导体片和制造其的方法。提供制造半导体材料片的方法。该方法包括形成具有下表面（３６）和相对的上表面（３８）的第一硅粉层（１８，３０）。该方法还包括在第一层的上表面上沉积第二硅粉层（２０，３２），其中第二硅粉层具有下表面和相对的上表面（４６）并且具有比第一硅粉层低的熔点。该方法还包括加热至少第一和第二硅粉层中之一以使至少第一和第二硅粉层中之一的可控式熔化开始，以及冷却至少第一和第二硅粉层中之一以使至少第一和第二硅粉层中之一的结晶化开始。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及半导体片(semiconductor sheet),并且更力口 具体地涉及。
技术介绍
已知切割半导体材料的片为预定尺寸的晶圆。用半导体材料构成 的晶圆用于多种应用，并且就此存在对这样的晶圆不断增长的需求。 例如，至少一些已知的太阳能-电力(solar-electric)系统-使用典型地 用硅(单晶或多晶)制造的半导体衬底。太阳能-电力系统在过去十年 间急剧地增长，并且就此对半导体晶圆的需求在过去十年间也增长 了。尽管表达"太阳能-电力"在此使用，本领域内技术人员将认识到 本"i仑述适用于多种光生伏打材料、系统和现象。各种各样的制造方法用于从硅原料制造半导体晶圓。例如，至少 一些已知的在太阳能电池中使用的多晶硅晶圆通过在惰性气氛中熔 炼向其添加或已经添加例如磷、硼、镓和/或锑等的掺杂物的高纯材料 而制造。对得到的硅熔融物沉积并且冷却以形成多晶晶锭。接着晶锭 切成期望的晶圆尺寸。在另一个制造方法中，晶粒形硅层施加于带或 定位器上。硅随着带或定位器接着经受热序列以形成硅晶圆或硅片。 该硅晶圆和/或硅片接着从带或定位器上移除，然后通过锯切(sawing ) 或划线(scribing)形成尺寸。这样的半导体晶圓的成本的重要部分是半导体原料自身。例如， 在太阳能-电力系统的情况中，这样的系统的使用的限制性因素是这样 的系统需要的半导体晶圆中的半导体材料的成本(具体地，硅的成 本)。对于在生产半导体晶圆中使用，可获得硅原料的不同纯度。硅原料的纯度由在硅原料中存在的杂质(例如硼、磷、铁、钛和钨等) 水平决定。半导体晶圆的一些应用，例如高功率电子器件，需要比其 他应用例如太阳能-电力系统更高等级的硅原料纯度。因为硅原料的成 本随硅原料的纯度增加而增加，太阳能-电力器件的使用可被硅的成本 限制。
技术实现思路
在一个实施例中，说明制造半导体材料片的方法。该方法包括形 成具有下表面和相对的上表面的第 一硅粉层。该方法还包括在第 一层 的上表面上沉积第二硅粉层，其中第二硅粉层具有下表面和相对的上 表面并且具有比第 一硅粉层低的熔点。该方法还包括加热至少第 一和 第二硅粉层中之一以使第 一和第二硅粉层中之一的可控式熔化开始， 并且冷却至少第 一和第二硅粉层中之一 以使至少第 一和第二硅粉层 中之一的结晶化开始。在另一个实施例中，说明制造半导体晶圓的方法。该方法包括形 成具有下表面和相对的上表面的第 一硅粉层。该方法还包括在第 一层 的上表面上沉积第二硅粉层，其中第二硅粉层具有下表面和相对的上 表面并且具有比第 一硅粉层低的熔点。该方法还包括加热至少第 一和 第二硅粉层中之一以使第 一和第二硅粉层中之一的可控式熔化开始， 并且冷却至少第 一和第二硅粉层中之一 以使至少第 一和第二硅粉层 中之一的结晶化开始以形成硅片。该方法还包括切割硅片以形成至少 一个半导体晶圆，其中至少一个半导体晶圓形成尺寸以便于在预定的应用中使用。在另一个实施例中，说明具有下表面和相对的上表面的半导体材 料片。该半导体材料片在下表面具有比所述片的任何其他部分高的金属杂质浓度。该半导体材料片通过工艺制造，该工艺包括形成具有 下表面和相对的上表面的第 一硅原料层；在第 一层的上表面上沉积第 二硅原料层，其中第二硅原料层包括硅粉和金属杂质并且具有比第一硅原料层低的熔点；加热至少第一和第二硅原料层中之一以使至少第 一和第二硅原料层中之一的可控式熔化开始；并且冷却至少第一和第 二硅原料层中之一 以使至少第 一和第二硅原料层中之一 的结晶化开 始。加热和冷却便于金属杂质朝第一硅原料层的下表面偏析(segregation )。 附图说明图l是可用于制造半导体片的示范性装置的示意图； 图2-6是在使用图1中示出的装置的制造的后续阶段期间的硅片 的横截面图。部件列表<table>table see original document page 6</column></row><table>44底表面46上表面50热能54厚度56第一结晶层具体实施例方式目前，硅是最常使用的半导体材料之一，也是在半导体晶圓的制 造中使用的原料。因此，如这里使用的，术语"半导体"和"半导体 材料，，是指基于硅的元件和硅材料。然而，如本领域内普通技术人员 容易意识到的，除硅材料之外的和/或包括非硅材料的其他半导体材料 可以使用这里说明的装置和方法制造。同样，尽管对于在制造硅片中 的使用这里只说明了硅粉原料的使用。或者，可使用结晶硅原料而没 有偏离本专利技术。图1是可用于制造硅片(没有在图1中示出)的示范性装置10 的示意图。在该示范性实施例中，制造装置10是包括多个区域的可 控式气氛熔炉，例如，上气氛区域12和下气氛区域14。区域12和 14在如在下文中更加详细说明的不同温度条件下运作。制造装置10 还包括表面16,其在上气氛区域12和下气氛区域14之间延伸。表面 16可是便于如这里说明的硅片的制造的平板、传送带、定位器(setter )、 和/或任何其他部件。在示范性实施例中，使用者在制造装置10内放置至少一层硅粉， 例如第一层18和/或第二层20。在备选实施例中，其中表面16是传 送带，传送带经过给料斗22的下方，该给料斗沉积期望量的硅粉与 任何期望的添加物一起到传送带上以产生第一硅粉层18。第二给料斗 24可用于发放附加的硅粉到传送带上以产生第二硅粉层20。在示范性实施例中，上气氛区域12和下气氛区域14各包括热源 (在图l中没有示出)。每个热源向各相应的气氛区域12和14^是供热能。可使用任何热源，其使制造装置10能够起如这里说明的作用。在示范性实施例中，上气氛区域12和下气氛区域14各自还包括排热 器(在图1中没有示出)。排热器便于从放置在区域12和14内的物 体上去除热能。可包括任何排热器，其使制造装置10能够起如这里 i兌明的作用。优选地在制造装置10的内部26维持惰性气氛。具体地，如这里 定义的，内部26包括上气氛区域12和下气氛区域14。在示范性实施 例中，制造装置10的内部26是充分地密封的以便于防止惰性材料从 制造装置10中漏出并且防止污染物进入。硅层18和12接着经受热处理。例如，上气氛区域12和下气氛 区域14可以独立地控制。这样，每个硅层18和/或20可以经受独立(thermal profile )。在示范性实施例中，下文说明的方法在制造装置10内实施以从 硅原料制造硅片。两个气氛区域12和14便于对施加在硅层18和/或 20的热能进行4艮好的控制。在下文说明的某些阶段，向硅层20的上 表面施加比硅层18的下表面更多的热能是有利的。在下文说明的其 他阶段，当向硅层18的下表面施加热能时从硅层20的上表面抽出热 能是有利的。制造装置IO,并且更加具体地，两个气氛区域12和14 结合表面16便于对向硅层18和/或20施加和移除热能的控制。图2-6是当制造硅片28 (在图6中示出)时半导体材料例如硅原 料在制造的后续阶段的横截面图。更加具体地，图2是不同的硅粉的 多个层的示范性横截面图，例如第一层30和第二层32。在示范性实 施例中，第一硅粉34的第一层30在表面16(在图1中示出)上沉积。 一旦沉积，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体材料片的方法，所述方法包括：　形成具有下表面（３６）和相对的上表面（３８）的第一硅粉层（１８，３０）；　在所述第一层的上表面上沉积第二硅粉层（２０，３２），其中所述第二硅粉层具有下表面（４４）和相对的上表面（４６） 并且具有比所述第一硅粉层低的熔点；　加热所述第一和第二硅粉层的至少其中之一以使所述第一和第二硅粉层的至少其中之一的可控式熔化开始；以及　冷却所述第一和第二硅粉层的至少其中之一以使所述第一和第二硅粉层的至少其中之一的结晶化开始。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R荣奇克，J兰德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]