改良半导体材料微结构的技术制造技术

一种对半导体材料片进行处理的方法，包括：在半导体材料片的各主表面上形成可烧结的第一层；在各所述第一层上形成第二层，以形成颗粒涂覆的半导体片；将所述颗粒涂覆的片材放在末端构件之间；将所述颗粒涂覆的片材加热至能够至少部分烧结第一层且至少部分熔化半导体材料的有效温度；以及冷却所述颗粒涂覆的片材，使半导体材料固化并形成经过处理的半导体材料片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改良半导体材料微结构的技术相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2010年9月23日提交的美国临时申请系列第61/385,714号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。背景本专利技术一般地涉及形成半导体材料制品的方法，还涉及在该方法中使用的预处理半导体材料。半导体材料用于各种用途，可以例如结合入光伏器件之类的电子器件之内。光伏器件通过光电效应将光辐射转化为电能。半导体材料的性质取决于各种因素，包括晶体结构、本生缺陷的浓度和种类，是否存在掺杂剂和其他杂质，以及它们的分布。在半导体材料中，例如粒度和粒度分布会对制得的器件的性能造成影响。例如，随着颗粒变得更大和更均匀，光伏电池之类的基于半导体的器件的电导率通常会获得改进，因此总体效率会获得改进。对于硅基器件，可使用各种能用于形成各种形状例如锭、片或者带的技术来形成硅。所述硅可以被下方的基材支承，或者未被支承。但是，用来制造支承型和非支承型硅制品的常规方法存在很多缺点。制备非支承型半导体材料薄片（包括硅片）的方法可能很慢，或者会对半导体原料造成浪费。例如，可以使用丘克拉斯基(Czochralski)工艺或者布里奇曼(Bridgman)工艺生产非支承型单晶半导体材料。但是，在将所述材料切割成薄片或者晶片的时候，此种大批量法可能会不利地造成显著的截口损失。其他可用来制备非支承型多晶半导体材料的方法包括电磁浇铸和直接净形片材生长法，例如带材生长技术。这些技术很慢，而且很贵。使用硅带材生长技术制备的多晶硅带材通常仅能以大约1-2cm/分钟的速率形成。可以比较廉价的方式制备支承型半导体材料片，但是，半导体材料片会受到在其上形成该半导体材料的基材的限制，所述基材必须满足各种工艺要求和应用要求，这些要求可能是相互冲突的。使用外浇铸法来制造非支承型多晶半导体材料的示例性方法如2009年2月27日提交的美国专利申请第12/394,608号、2009年5月14日提交的美国专利申请第12/466,143号以及2009年12月8日提交的美国专利申请第12/632,837号所述，其全文通过引用结合入本文。如本文所述，本专利技术人现在发现了可以用来制备支承型和非支承型半导体材料制品的另外的方法。所揭示的方法可有助于形成具有所需特性如均匀厚度和所需微结构的半导体材料（例如，外浇铸材料），同时降低材料浪费并提升产率。
技术实现思路
根据本专利技术的各种示例性实施方式，提供了对半导体材料片进行处理的方法，所述方法包括：在片材的各主表面上形成可烧结的第一层；在各所述第一层上形成第二层，以形成颗粒涂覆的半导体片；将所述颗粒涂覆的片放在末端构件之间；将所述颗粒涂覆的片加热至足以至少部分烧结第一层且至少部分熔化半导体材料的温度；以及冷却所述颗粒涂覆的片，使半导体材料固化并形成经过处理的半导体材料片。前述对半导体材料片进行处理的方法可至少改善半导体材料的晶粒结构和/或表面性质之一。通过提供能包封片材的颗粒涂层，在整个熔化作用期间可以保留片材的整体形状因子。在一些实施方式中，颗粒涂层包含多层，其中各层的特征在于一组不同的特性。加热可以包括单次加热步骤，其中，将整个半导体材料片加热至足以形成熔融片材，之后为冷却步骤，其中，所述熔融片材在基本平行于熔融片材的最短尺寸的方向上固化。在另一个实施方式中，加热和冷却可分别包括多个分开的步骤，其中，例如在第一加热步骤中，局部加热片表面以在片表面中形成熔池，通过使热源相对于片移动，使所述熔池移动跨过片表面。在后续的第二加热步骤中，将整个片材加热至足以形成半导体材料的熔融片材，之后为冷却步骤，其中，所述熔融片材在基本平行于片材的最短尺寸的方向上固化。本专利技术的其他示例性实施方式涉及一种经过预处理的、颗粒涂覆的半导体材料片，该半导体材料片包含具有形成于片各主表面上的可烧结第一层，以及形成在所述各第一层上的第二层。因此，本专利技术涉及制备或处理半导体材料制品的方法，以及由此制备和/或处理的半导体材料制品。在以下说明中，特定的方面和实施方式将变得显而易见。应当理解，从最广义上讲，本专利技术可以在没有这些方面和实施方式中的一个或多个特征的情况下实施。还应当理解，这些方面和实施方式仅仅是示例性和说明性的，并非意在限制要求专利保护的本专利技术。在以下的详细描述中给出了本专利技术的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本专利技术而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都提出了本专利技术的实施方式，用来提供理解要求保护的本专利技术的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本专利技术的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本专利技术的各种实施方式，并与描述一起用来解释本专利技术的原理和操作。附图简要说明图1是根据一个实施方式的颗粒涂覆的半导体片的示意图；图2A-2D是一系列显示根据一个实施方式的定向固化过程的示意图；图3是连续区熔精炼步骤后的硅片中的铝的离析曲线；图4是刚浇铸的硅片的电子背散射衍射（EBSD）截面图；以及图5是根据一个实施方式经过处理的硅片的电子背散射衍射（EBSD）截面图。具体实施方式以下将描述各种示例性实施方式，其中至少一个实施例示于附图。然而，这些不同的示例性实施方式并非意在限制本专利技术的内容，而是通过给出众多具体细节来提供对本专利技术的透彻理解。对本领域技术人员显而易见的是，本专利技术可以在没有这些具体细节中的一些细节或全部细节的情况下实施，而本专利技术的内容意在覆盖替代性方案、改进方案和等效方案。例如，为了避免不必要地造成本专利技术不清楚，没有详细地描述众所周知的特征和/或方法步骤。此外，类似或相同的附图编号用于标识共同或类似的零件。本专利技术设想了用于制造经过处理的半导体材料片的各种方法。所揭示的方法涉及使预成形的半导体材料片熔化并重结晶，从而改进一项或多项片特性。本领域技术人员应理解，由于许多半导体材料例如硅的较高表面张力，这些材料在熔融之后具有使它们的表面能最小化并形成球体的天然趋势。在本文所揭示的一些实施方式中，在原始半导体材料片的一个或两个表面上形成了多层颗粒涂层，从而防止当片材熔融时片材成球。在各种方法中，在待处理片材的相对表面上形成多层颗粒涂层。所述颗粒涂层包含形成于片各主表面上的可烧结的第一层，以及形成于所述各第一层上的第二层。一个实施方式涉及在半导体材料片的各主表面上形成可烧结的第一层；在各所述第一层上形成第二层，以形成颗粒涂覆的半导体片；将所述颗粒涂覆的片放在末端构件之间；将所述颗粒涂覆的片加热至足以至少部分烧结第一层且至少部分熔化半导体材料的温度；以及冷却所述颗粒涂覆的片，使半导体材料固化并形成经过处理的半导体材料片。可根据一个或多个实施方式进行加热和冷却操作。在一个加热和冷却方法中，将整个半导体材料片加热至足以熔融片材的温度，然后定向冷却从而使熔融片材在基本平行于片材的最短尺寸的方向上固化。在第二个加热和冷却方法中，在第一加热步骤中，刚开始的时候对半导体材料片的表面进行局部加热以在表面中形成熔池。然后将局部加热的区域移动跨过片材表面从而使熔池移动跨过表面。在第二加热步骤中，将整个半导体材料片加热至足以熔融片材的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.23 US 61/385,7141.一种用于处理半导体材料片的方法，该方法包括：在半导体材料片的各主表面上形成可烧结的第一层；在各所述第一层上形成第二层，以形成颗粒涂覆的半导体片；将所述颗粒涂覆的片放在末端构件之间；将所述颗粒涂覆的片加热至能够至少部分烧结第一层且至少部分熔化半导体材料的有效温度；以及冷却所述颗粒涂覆的片，使半导体材料固化并形成经过处理的半导体材料片。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料包含多晶硅。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层包含可烧结的颗粒。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可烧结的颗粒的平均粒径范围是20nm至100μm。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层包含玻璃质二氧化硅。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述第一层的平均厚度范围是500nm至50μm。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二层包含平均粒径范围是20μm至1mm的颗粒。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二层包含玻璃质二氧化硅。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述第二层的平均厚度范围是500μm至5mm。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经过处理的半导体材料片包含基本各方等大的晶粒。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经过处...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·B·库克，P·马宗达，M·D·帕蒂尔，田丽莉，N·文卡特拉曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：