本发明专利技术涉及一种用于通过将掺杂剂原子引入到半导体器件中来构造基于晶片状的半导体器件（１０）的表面的掺杂分布图的方法。为了能够制造成本低廉的具有所希望的掺杂剂深度分布图的半导体器件而建议，首先为了构造临时的第一掺杂分布图，在表面的区域上或者在该区域中构造包含掺杂剂的层，并且然后使多个具有相对应的层的半导体器件（１０）以堆（２６）的形式相叠放置地遭受热处理，以构造与第一掺杂分布图相比具有更大深度的第二掺杂分布图。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过以热学工艺加入(Eintreiben)掺杂剂原子来构造基于板状或晶片状半导体器件的表面的掺杂分布图(Dotierstoffprofil)的方法。本专利技术也涉及一种半导体器件，譬如用于将电磁辐射或光转换成电能的半导体器件。本专利技术的主题也为一种用于利用基于至少一个表面的掺杂分布图来制造平的板状或晶片状的半导体器件的方法。
技术介绍
长期以来已公知的是，利用半导体材料能吸收半导体材料(譬如硅)中的(例如来自太阳光的到达地面上的光谱的)光子并且由此产生载流子对，所述载流子对在存在半导体结(或者不同掺杂的半导体区域或者相关联的不同半导体材料)的情况下可以在不同掺杂的半导体区域或者半导体材料之间建立电压。如果金属接触部以适当的形式被安置在不同的半导体区域上，则外部电路可以连接到该接触部上并且在有足够的光子流到半导体器件的情况下通过外部电路维持连续的通过电流。对于在工业上制造这样的将光转换成电流的半导体器件决定性的是光能至电能的转换效率和与半导体器件的加工相联系的制造成本。公知的是，将由硅构成的在χ方向和y方向上的尺寸为例如100-300mm并且厚度优选地在50 μ m到500 μ m之间的半导体板用作制造的原材料。半导体板(也称为晶片)通常基本上均勻地掺杂有针对硅的掺杂剂。为了制造半导体结，第二掺杂剂被施加到半导体板表面的部分上或施加到所有半导体板表面上，或者朝着这些表面输送。为此，考虑各种学物质、化学和热学方法以及溅射方法和离子注入方法，以便能将掺杂剂引到半导体板表面并且在那里能渗入半导体中。通常，来自掺杂剂源的掺杂剂以唯一的热方法步骤被加入到硅中。在此，在制造适于将光子能量转换成电能的半导体器件时，决定性的是，每时间单位可以制造大件数的器件，以便将每个器件的加工成本保持低。此外，通常选择用于加入掺杂剂的工艺，使得该体积的半导体器件被加热没有超过某一边界温度，因为尤其是在为非单晶的硅材料的情况下和在包含杂质和晶格缺陷的硅材料的情况下，高的加工温度导致硅中的在由于热处理而造成的活性干扰中心上的通过光子产生的运动的少数载流子的使用寿命被俘获并且(对电能生成无贡献地)在高能初始状态复合成其。通常，在热处理时的边界温度在单晶硅器件的情况下在950°C到1100°C的范围中，而在非单晶硅器件的情况下在900°C-95(TC以上，其中在该边界温度以上复合概率明显升高。此外，有针对性地以热学方式加入掺杂剂通过加工时间、在掺杂剂源中的掺杂浓度和在执行该工艺的反应空间中的大气来控制。出于经济原因，在通常的工业制造的适于将光子能量转换成电能的半导体器件中，利用唯一的热处理步骤产生从被供给掺杂剂的表面出来落入到硅内部中的掺杂分布图。通常，在此掺杂剂的渗入深度是在表面之下直至0.5 μ m深。至进入该区域中，掺杂浓度非常强烈地下降，直至掺杂浓度小于初始硅材料的掺杂浓度。在热处理期间，掺杂剂源的掺杂剂原子一方面具有渗入硅中的可能性而另一方面具有通过统计学过程在一定时间内在硅中进一步运动了某个路段的可能性。掺杂剂原子在半导体器件与掺杂剂源之间的边界面的总渗入深度因此通过因素时间、温度、在掺杂剂源中的掺杂浓度、(在相对应的大气下)渗入半导体器件中的概率和在相对应的加工条件下掺杂剂原子在半导体器件内的移动性和掺杂剂源的局限性来确定。掺杂剂源中的初始浓度对于工业上可应用的工艺非常高地来选择。为此，尤其是存在两个主要原因。一方面，迄今在半导体器件中需要非常高的表面掺杂浓度，以便能够以经济上合理的制造工艺制造对于半导体材料具有低接触过渡电阻的导电接触部。为此大多采用金属膏或无电流的金属沉积方法，以便穿过介电层建立对半导体材料的接触。另一方面，在掺杂剂源中和在半导体表面上需要高掺杂浓度，以便在仅一个热学工艺步骤并且出于经济原因而有限的加工时间内能够实现掺杂剂渗入半导体中至少0. 2 μ m到0. 3 μ m的渗入深度，并且与此并行地实现具有小于100欧姆/平方的电阻的掺杂膜层，而在此不必达到明显在900°C以上的加工温度。最小渗入深度是必要的，以便避免在烘烤金属接触部时譬如金属离子的杂质穿透到半导体结中并且在那里负面影响半导体结的二极管特性(期望没有复合和泄漏电流)。在渗入掺杂剂原子时形成的掺杂层的层电阻应足够小，以便不导致在将载流子输送到这些层中时的显著的串联电阻损耗。在这两种情况下，比较简单且经济上感兴趣的加工序列是可能的，然而该加工序列要求掺杂剂的高的表面浓度，以便能够实现小的接触过渡电阻并且以便由此由于在输送载流子时的小电阻损耗能够实现在将光转换成电能时的半导体器件的高转换效率。在如< IO19掺杂剂原子/cm3的低初始掺杂浓度的情况下，例如在加入掺杂剂原子时为1000°c的温度和为60分钟的加工时间并不足以达到该目的。然而，掺杂层的最小导电能力和掺杂层的最小渗入深度是必要的，以便保证如下损耗机制在针对所描述类型的工业半导体器件使用通常的接触方法被保持为小的-通过在通过热处理掺杂的区域中的串联电阻引起的损耗(朝向金属接触部输送载流子)，-半导体金属接触过渡部中的串联电阻损耗，-由于金属接触部引起的遮蔽损耗(其在最小宽度方面并且由此也在其彼此间的最佳距离方面被限制)，-由杂质引起的并联电阻损耗或复合损耗，其由于所采用的金属化方法而可穿透到半导体结的区域中，-由于在所构造的掺杂层内的少数载流子的复合而引起的损耗(尤其是电磁辐射的光谱的短波成分，其中该电磁辐射可以被半导体器件转换成电能)。如果未实现将这些损耗充分最小化，则由于该原因不能制造经济上有利的或有竞争能力的用于将光转换成电能的半导体器件。根据现有技术迄今不能实现制造用于将光转换成电能的半导体器件并且同时满足如下标准-提供适于高生产能力(平均1个晶片/秒)的制造工艺和制造设备， -从表面开始掺杂半导体板，所述半导体板基本上具有第一类型的均勻初始掺杂(Π型或P型半导体)，以第二掺杂剂相反掺杂并且同时实现掺杂剂原子的深的渗入深度(在渗入深度深的情况下，相反极性的第二掺杂剂的Pn结处于在表面之下至少0. 3 μ m，但是更好为 > Iym或甚至更深)，-实现比较低的表面浓度(<<102°掺杂剂原子/cm3)，而在此不必转为非常高的加工温度(>900°C)，-使用为多个小时的用于加入掺杂剂的长加工时间，而在此无需相对于通常短非常多的工艺来显著提高生产成本，-有效地使用介电层，所述介电层同时用于使表面中的缺陷钝化并且用于明显降低表面上的反射，-通过在用于从表面来将掺杂剂原子加入到半导体板中的高温处理期间将杂质聚集并且必要时紧接着去除(譬如通过刻蚀掉或氧化掺杂层的非常高掺杂的区域)在那里聚集的金属杂质，有效地从半导体器件中去除金属杂质或者无损伤地进行去除。迄今尚未公开在经济上可应用的用于加入掺杂剂原子的方法，所述方法允许以明显高于每小时1000个部件的生产能力制造用于将光转换成电能的大面积的半导体器件， 并且为此允许明显高于一小时的用于加入掺杂剂的加工时间。也没有要用在商业上的用于将光转换成电能的半导体器件可用，所述半导体器件具有渗入深度为Iym和更深的大面积扩散的区域。此外，目前在市场上没有用于将光转换成电能的半导体器件可用，这些半本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于通过将掺杂剂原子引入到半导体器件中来构造基于板状或晶片状的半导体器件的表面的掺杂分布图的方法，其特征在于，在半导体器件中首先为了构造临时的第一掺杂分布图而在表面的至少一个区域上或者在表面的至少一个区域中构造含有至少一个掺杂剂的层，多个具有相对应的层的半导体器件相叠放置并且被堆叠，以形成堆，并且然后使所述堆遭受热处理，以构造与在相应的半导体器件中的第一掺杂分布图相比具有更大深度的第二掺杂分布图。
【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：J霍尔策尔，
申请(专利权)人：肖特太阳能股份公司，
类型：发明
国别省市：DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。