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      分成子單元的基于硅的單片半導(dǎo)體基板的制作方法_2

      文檔序號:9439173閱讀:來源:國知局
      引 n+阱可W利用n型滲雜元素(例如憐)滲雜到高于或等于IXIQi9Cm3、尤其范圍 從 1Xl0i9cm3到 2X10 2°cm3的級別。
      [0054] P+阱可W利用P型滲雜元素(例如棚)滲雜到高于或等于IXIQi9Cm3、尤其范圍 從 1Xl〇i9cm3到 2X10 2°cm3的級別。
      [0055] 由本領(lǐng)域的技術(shù)人員決定,尤其關(guān)于期望由本發(fā)明的基板形成的半導(dǎo)體裝置(尤 其是光伏電池)的架構(gòu),調(diào)節(jié)該基板的阱和電隔離區(qū)域的布置。
      [0056] 因此,根據(jù)第一變型實施方式,如圖1所示,該基板可W在其每一面上包括n+過滲 雜阱和P+過滲雜阱的交替。
      [0057] 更特別地,在基板的一面上集成到基板中的每個n+過滲雜阱或P+過滲雜阱面對 在相反面上集成到基板中的相反的P+導(dǎo)電性或n+導(dǎo)電性的阱。
      [0058] 根據(jù)一個特定實施方式,在給定面上的所有的相繼的阱可W具有相同的性質(zhì)。
      [0059] 換言之,本發(fā)明的基板可W在其一面上具有相繼的n+過滲雜阱W及在相反的面 上具有相繼的P+過滲雜阱,例如,如圖3c、圖4b、圖5c和圖化中所示的。
      [0060] "相繼的"阱指的是在給定的面上的兩個不連續(xù)且一個接另一個的阱。換言之,兩 個相繼的阱通過電隔離區(qū)域3而彼此隔開。
      [0061] 可替選地,本發(fā)明的基板可W在其每一面上具有交替的n+導(dǎo)電性和P+導(dǎo)電性的 相繼的阱,例如圖1中示出的基板就是運樣情況。
      [0062] 在該變型實施方式的情況下,電隔離區(qū)域3可W形成在基板的介于兩個相繼的阱 之間的每一區(qū)域中。
      [0063] 因此,根據(jù)一個特定實施方式,本發(fā)明的基板可W被分成通過電隔離區(qū)域3而彼 此隔離開的交替的n+/n/p+類型的子單元2和p+/n/n+類型的子單元2,如圖1所示,或者 甚至通過電隔離區(qū)域而彼此隔離的交替的n+/p/p+類型的子單元2和p+/p/n+類型的子單 TC2O W64] 例如,運樣的構(gòu)型被實現(xiàn)為制造如圖2a所示的雙面光伏電池。 W65] 集成到基板中的阱的寬度L??蒞關(guān)于所期望的光伏電池的結(jié)構(gòu)而改變。
      [0066] 通常,n+過滲雜阱和/或P+過滲雜阱分別可W在豎向剖平面中具有至少1mm、尤 其范圍從Imm到10cm、更尤其從5mm到5cm的寬度L。。
      [0067] 根據(jù)第二變型實施方式,如圖化中所示出的設(shè)備的情況,本發(fā)明的基板可W在其 兩面中的單一面上具有n+過滲雜阱和P+過滲雜阱的交替。
      [0068] 尤其,該基板可W在與阱相反的面上具有連續(xù)的n+滲雜層或P+滲雜層。
      [0069] 例如,運樣的架構(gòu)可W被實現(xiàn)W制造例如具有互相交叉的背觸點(IBC)的背接觸 和結(jié)光伏電池(RCC)。 陽070] 在該變型實現(xiàn)的情況下,n+阱和P+阱的寬度L。通常包括在200ym和1500ym之 間。
      [0071] 同樣在制造RCC的情況下,根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100可W每15個到20個對稱元件 包括電隔離區(qū)域3,W獲得寬度在5mm和5cm之間的完整的子單元元件。表述"對稱元件" 被理解為表示在豎向剖平面中由P+阱、n+阱和將運兩個相繼的阱分開的基板區(qū)域形成的 整體。該對稱元件在剖平面中的平均寬度可W例如為大約1500ym。
      [0072] 在圖2b中示意性地示出了運樣的電池變型。
      [0073] 相比之下,根據(jù)本發(fā)明排除在外的是,在基板的一面上實現(xiàn)連續(xù)的n+層且在相反 的面上實現(xiàn)連續(xù)的P+層。
      [0074] 通常,根據(jù)本發(fā)明的基板10的n+阱和/或P+阱可W在范圍從IOOnm到2Jim、優(yōu) 選地大約600nm的厚度中延伸到該基板中。
      [00巧]介于兩個相繼的阱之間且延伸直接穿過基板的厚度e的電隔離區(qū)域3優(yōu)選地具有 高于或等于化Q?cm、尤其高于或等于IOkQ?cm的電阻率。
      [0076] 該電阻率可W通過任何常規(guī)方法來測量,例如通過四點探針方法或甚至通過測量 由交變磁場所產(chǎn)生的傅科(Foucault)電流的效應(yīng)來測量。
      [0077] 根據(jù)一個特定實施方式,每個電隔離區(qū)域3有利地在豎向剖平面中具有范圍從 50Jim至5mm、優(yōu)選地從200Jim至Imm的寬度Li。
      [0078] 具體而言,最終的設(shè)備中的電隔離區(qū)域過長易于主動地導(dǎo)致將由運些設(shè)備形成的 模塊的能量效率的損失且因此導(dǎo)致該能量效率的降低。相反,電隔離區(qū)域過短可W被證明 不足W確保子單元之間的良好隔離,由此還可能導(dǎo)致產(chǎn)生的模塊的效率的降低。
      [0079] 按照根據(jù)本發(fā)明的基板的另一特征,電隔離區(qū)域3具有基于填隙氧(TD)的熱施主 的濃度,其不同于基板10的基部1的基于填隙氧的熱施主的濃度。
      [0080] 如下文更清晰地詳述的,根據(jù)針對最終基板的制備所實現(xiàn)的方法和起始晶圓的導(dǎo) 電性,可W在電隔離區(qū)域3中或在基板10的基部1中形成TD。
      [0081] 將要注意的是,根據(jù)本發(fā)明的最終基板的例如在高于或等于600°C、尤其包括在 600°C和700°C之間的溫度下的毯式退火允許分解所有的TD(也被稱為TD的"消除")W及 允許獲得除了保留其過滲雜的阱之外仍具有均勻?qū)щ娦缘幕?。該特征可W有利地用于將 根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備與不是通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的設(shè)備區(qū)分開。
      [0082] 基板的制廢
      [0083] 在下面的描述中參照附圖3到附圖6,圖3到圖6示意性地示出了在下面所描述的 各個變型方法中用W將起始晶圓轉(zhuǎn)換成根據(jù)本發(fā)明的基板的各個步驟。
      [0084] 如上所述,用W形成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的最終基板的起始娃晶圓可W是P滲雜的 晶圓或局電阻率的晶圓。
      [0085] 更特別地,"高電阻率"的娃晶圓指的是具有高于或等于化Q?cm、尤其高于或等 于化Q?cm、有利地高于或等于IOkQ?cm的電阻率的娃晶圓。
      [0086] 相反,起始娃晶圓不能夠是n型晶圓。
      [0087] 關(guān)于在處理起始晶圓的各個步驟之后獲得的最終基板,其可W包括P型基部或n 型基部。
      [0088] 根據(jù)第一實施方式,根據(jù)本發(fā)明的基板10可W由P滲雜的娃晶圓制成,該娃晶圓 尤其具有包括在1XIQi4Cm3和2X10I6Cm3之間的空穴型電荷載流子的濃度P。W及包括在 1X10"cm3和2X10 18畑13之間的填隙氧的濃度01。
      [0089] 根據(jù)一個特定實施方式,P滲雜的起始娃晶圓可W具有范圍從5Xl〇i4cm3到 1XIQi6Cm3、尤其從5XIQi4Cm3到5X10I5Cm3的空穴型電荷載流子的濃度。 W90]根據(jù)一個特定實施方式,P滲雜的起始娃晶圓具有范圍從5X10"cm3到1. 5XIQiScm3的填縫氧的濃度01。
      [0091] 有利地,起始娃晶圓中的填縫氧的濃度的相對變化小于40%、尤其小于20%、優(yōu) 選地小于10%。
      [0092] 運樣的P滲雜的娃晶圓可W由類單晶鑄塊、單晶鑄塊或多晶鑄塊獲得。運樣的P 滲雜的娃晶圓例如可W通過切割利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)形成的娃鑄塊、通過烙浴 的定向性凝固(尤其使用梯度冷凍技術(shù))或者通過液相外延或氣相外延而獲得。
      [0093] 下面描述的第一變型允許獲得根據(jù)本發(fā)明的、其中基部1是n型的基板10,而第二 變型允許獲得根據(jù)本發(fā)明的、其中基部1是P型的基板10。
      [0094] 因此,根據(jù)第一變型實施方式,如圖3所示,本發(fā)明設(shè)及一種用于制備根據(jù)本發(fā)明 的、其中基部1是n型的基板10的方法,該方法至少包括W下步驟:
      [00巧](al)提供如上所述的由P型娃制成的晶圓;
      [0096] 化1)在該晶圓的至少一面上形成所述n+過滲雜阱和/或所述P+過滲雜阱(圖 3a);
      [0097] (Cl)在有利于激活基于填隙氧的熱施主且有利于將整個娃晶圓從P型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型 的條件下,使整個晶圓經(jīng)受毯式熱處理(圖3b) ; W及
      [0098] (dl)使該晶圓的在兩個相繼的阱之間的一個或多個區(qū)域經(jīng)受局部熱處理,該局部 熱處理有利于消除熱施主的一部分且有利于將所述區(qū)域轉(zhuǎn)變成電隔離區(qū)域3,W獲得期望 的基板10 (圖3c)。
      [0099] 當(dāng)然,如上所述,關(guān)于針對基板所期望的架構(gòu)調(diào)整步驟化1)中形成的n+阱和/或 P+阱的布置、數(shù)目和性質(zhì)。因此,在圖3a示出的變型實施方式的情況下,n+阱和P+阱形成 在晶圓的兩面上。
      [0100] 在步驟(Cl)后,由初始晶圓的一部分形成的基部1則為n型,尤其具有范圍 從1X1〇14畑1 3到5X10"畑13、尤其從1X1〇14畑1 3到1X10"畑13、優(yōu)選地從5X1〇14畑1 3至Ij 5XIQiScm3的電子型電荷載流子的含量。 陽101] 根據(jù)第二變型實施方式,如圖4所示,本發(fā)明設(shè)及一種用于制備根據(jù)本發(fā)明的、其 中基部I是P型的基板10的方法,該方法至少包括W下步驟: 陽102] (a2)提供如上所述的由P型娃制成的晶圓;
      [0103] 化2)在該晶圓的至少一面上形成所述n+過滲雜阱和/或所述P+過滲雜阱(圖 4a) 及 陽104] (c2)使該晶圓的在兩個相繼的阱之間的一個或多個區(qū)域經(jīng)受局部熱處理,該局部 熱處理有利于部分激活基于填隙氧的熱施主且有利于將所述區(qū)域轉(zhuǎn)變成電隔離區(qū)域3,W獲得期望的基板10 (圖4b)。
      [01化]該變型實施方式關(guān)于W下事實是特別有利的:只要通過激活熱施主產(chǎn)生電隔離區(qū) 域,如此實現(xiàn)的滲雜不引入用于少數(shù)載流子的復(fù)合中屯、。 陽106] 關(guān)于第一變型實施方式,關(guān)于期望用于基板的架構(gòu)調(diào)節(jié)步驟化2)中形成的n+阱 和/或P+阱的布置、數(shù)量和性質(zhì)。因此,在圖4a中示出的變型實施方式的情況下,n+阱和P+阱形成在晶圓的兩面上。
      [0107] 根據(jù)本發(fā)明的另一特定實施方式,根據(jù)本發(fā)明的基板10可W由用高電阻率娃形 成的晶圓制成,更特別地,該晶圓具有包括在1Xl〇i°cm3和1X10"cm3之間的空穴型電荷 載流子的濃度W及包括在1X10"cm3和2X10IScm3之間的填隙氧的濃度01。
      [0108] 根據(jù)一個特定實施方式,由高電阻率娃形成的晶圓可W具有范圍從1Xl〇i°cm3到 1X10"cm3的空穴型電荷載流子的濃度。 陽109] 根據(jù)一個特定實施方式,起始晶圓具有范圍從5X10"cm3到1. 5X10I8Cm3的填隙 氧的濃度〇1。
      [0110] 如上所述,起始娃晶圓中的填隙氧的濃度的相對變化有利地小于40%、尤其小于
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