具有交替的n掺杂区域和p掺杂区域的单片硅晶圆的制作方法_2

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清楚,图中的各个元件未按照比例显示,且没有遵守各个部分的 实际尺寸。
【具体实施方式】 W44] 在本文的其余部分中,除非另有指示,否则表述"包括在...和...之间"、"范围 从...到"W及"从...到...变化"是等同的,且应被理解为表示包括端值。
[0045] 除非另有指示,否则表述"包含/包括一"必须被理解为表示"包含/包括至少一 个"。
[0046] 晶圆
[0047] 在下面的描述中,参考附图1。 W4引根据本发明的晶圆可W具有从100ym到500ym、尤其从150ym到300ym的厚度 e〇 W例其可W具有从IOcm到30畑1、尤其从15cm到20cm的总长度L。
[0050] 根据一个特定的实施方式,根据本发明的晶圆包括在IX10"cm呀日2X10IScm3之 间、尤其在5X10"cm3和1. 5X10I8Cm3之间的间隙氧浓度。该浓度考虑在娃晶圆中不W团 聚体形式(热施主)存在的间隙氧的含量。 W51 ] 间隙氧的浓度例如可W通过傅里叶变换红外光谱学(Fouriertransform infraredspectroscopy,FTIR)分析而获得。
[0052] 如上文所述,根据本发明的娃晶圆具有交替的n渗杂区域110和P渗杂区域120, 该n渗杂区域110和P渗杂区域120由电隔离区域130而彼此分开。 阳05引具体而言,该晶圆的n渗杂区域110可W彼此独立地具有从lXl〇i4cm3到 2X10l6cm3、尤其从5X10l4cm3到5X10l5cm3的电子型载流子密度。
[0054] 例如,可W通过霍尔效应测量(其允许确定渗杂类型)来确定电子型载流子的浓 度。
[0055] n渗杂区域可W彼此独立地在横截面中具有从Imm到10cm、尤其从5mm到5cm的 宽度Lj。
[0056] 该晶圆的P渗杂区域120可W彼此独立地具有从lXl〇i4cm3到2Xl〇i6cm3、尤其 从5XIQi4Cm3到5X10I5Cm3的空穴型载流子密度。
[0057] 例如,可W通过电阻率测量方法(例如,霍尔效应测量方法)来推断出空穴型载流 子的浓度。 阳化引 P渗杂区域可W彼此独立地在横截面中具有从Imm到10cm、尤其从5mm到5cm的 宽度L2。
[0059] 表述"彼此独立地"应被理解为表示,宽度从一个n渗杂区域至另一个n渗杂区域 可能不同,或宽度从一个P渗杂区域至另一个P渗杂区域可能不同。 W60] 有利地,运些宽度Li、Lz可W被调节,W考虑本领域的技术人员已知的因素。尤其 是,由于n型材料对金属杂质的灵敏性通常比P型材料对金属杂质的灵敏性低,因此在n渗 杂区域中的光生电流通常比在P渗杂区域中的光生电流高。因此,在晶圆的制备期间可W 改变P渗杂区域和n渗杂区域的宽度Li、L2,尤其是为了使运些电流在最终的娃晶圆中尽可 能地相等时。
[0061] 根据本发明的晶圆的n渗杂区域110的基于氧的热施主(TD)的浓度与P渗杂区 域120的基于氧的热施主的浓度不同。
[0062] 从下文描述的用于制造晶圆的运些过程将明显的是,控制TD的局部浓度可W获 得晶圆的交替的n导电性和P导电性。
[0063] 要注意到,根据本发明的晶圆的例如在高于或等于600°C且尤其在600°C与700°C 之间的溫度下的全面退火,允许所有的TD溶解(也被称为TD的"消除")W及获得再次具 有均匀导电性的晶圆。该特征可W有利地用于将根据本发明的晶圆与不是通过根据本发明 的方法获得的晶圆区分开。 W64] 将n渗杂区域110和P渗杂区域120分开的电隔离区域130优选地具有大于或等 于化Q?cm、尤其是大于或等于IOkQ?cm的电阻率。 阳0化]该电阻率可W通过任何常规方法测量,例如通过四点探针方法或甚至通过测量由 交变磁场所感应的傅科电流的效应来测量。
[0066] 根据一个特定的实施方式,每个电隔离区域130有利地在横截面中具有范围从 50Jim至5mm、尤其从200Jim至Imm的宽度Ls。
[0067] 具体而言,最终的娃晶圆中的电隔离区域过长易于主动地导致将由运些晶圆形成 的模块的能量效率的损失且因此导致该能量效率的降低。相反,电隔离区域过短可W被证 明为不足W确保子电池(n渗杂区域和P渗杂区域)之间的良好隔离,由此还可能导致所得 的模块的效率的降低。
[0068] 根据一个特定的实施方式,n区域和P区域可W被布置成形成二维图案。
[0069] 例如,在从上方看到的晶圆中,交替的n区域和P区域的布置可W形成棋盘格式的 图案。棋盘格的方形(n区域和P区域)的边长可W在Imm和10cm、优选地在5mm和5cm之 间。在该特定的实施方式的情况下,则电隔离区域130形成每个n区域和P区域的周界。该 构型例如在下面的示例中实现。
[0070]当然,本发明绝不限于运样的布置;在本发明的情况下,可W设想除棋盘格图案外 的各种构型(例如,矩形图案、多边形图案等)。
[0071] 品圆的制废
[0072] 如上所述,根据各个变型实施方式,根据本发明的晶圆10可W由晶圆1制成,该 晶圆1由在IXIQi4Cm嘴2X10I6Cm3之间的空穴型载流子的浓度P。化及在IX10 "cm呀口2X1〇18細3之间的间隙氧的浓度01的P渗杂娃制成。
[007引根据一个特定的实施方式,由P渗杂娃制成的晶圆1具有从5Xl0i4cm3到 1Xl0i6cm3、尤其从5Xl0i4cm3到5X10Ucm3的空穴型载流子的浓度P。。
[0074] 根据一个特定的实施方式,由P渗杂娃制成的晶圆1具有从5X10"cm3到 1. 5XIQiScm3的间隙氧浓度01。
[0075] 有利地,娃晶圆1中的间隙氧的浓度的相对变化小于40%、尤其小于20%、优选地 小于10%。
[0076] 运样的P渗杂娃晶圆1例如可W通过切割利用本领域的技术人员已知的技术形成 的娃锭、通过烙浴的定向性凝固(尤其使用梯度凝固技术)或者通过液相外延或气相外延 而获得。
[0077] 如下所述的根据本发明的方法实现一个或多个激活或消除TD的步骤。
[0078] 术语"激活"理解为表示形成基于间隙氧的运些热施主。它们通常在300°C到 500°C的溫度下的退火期间形成。运样的退火可W使氧原子结合,W形成具有更复杂的化学 计量学且表现为娃中的给电子体的种类。
[0079] 如此形成的热施主在室溫下是稳定的,但高于600°C的溫度的退火可W使它们分 离,由此消除事先进行的热激活的效果。于是TD被称为是"消除的"(TD"消除")或"溶解 的"灯D"溶解")。
[0080] 根据本发明实现的激活/消除处理可W在空气气氛或惰性气氛下操作。
[0081] 第一连施方式
[0082] 参照附图2描述下面的该第一实施方式。
[0083] 根据该第一变型,根据本发明的晶圆10可W通过至少包括W下步骤的方法获得:
[0084] (i)提供由诸如W上描述的P渗杂娃形成的晶圆1 ;
[00化](ii)使步骤(i)的所述晶圆进行有利于激活基于间隙氧的热施主W及将整个晶 圆转变为n型的全部热处理;
[0086] (iii)使步骤(ii)结束时获得的晶圆1'的区域12(该区域专用于形成P渗杂区 域)进行有利于热施主的消除W及将所述区域12从n型再转变为P型的局部热处理;W及
[0087] (iv)通过热处理将与P型区域连续的每个n型区域的部分13转变为电隔离区域 130,W获得期望的晶圆10。
[0088] 在步骤(ii)中的全部热处理可W例如通过例如在烤箱中对整个晶圆热退火而执 行。
[0089]由本领域的技术人员决定调整退火条件W将整个初始晶圆1转变为n型。
[0090] 例如,该退火可W在高于或等于300°C且严格低于600°C、特别地从400°C到 500°C、更特别地大约450°C的溫度下操作。
[0091] 热退火的持续时间可W大于或等于30分钟,特别地在1小时和20小时之间,尤其 是大约4小时。 阳09引在步骤扣)结束时,所获得的由n渗杂娃形成的晶圆1'可W具有从lXl〇i4cm3 至Ij2Xl〇i6cm3、特别是从5Xl〇i4cm3到5X10I5Cm3的电子型载流子含量n。。
[0093] 同样,本领域的技术人员将能够调整步骤(iii)中的局部热处理的条件,W使它 们有利于专用于形成P渗杂区域的晶圆的区域12中的热施主的消除W及将运些区域从n 型再转变为P型。
[0094] 术语"局部"理解为表示热处理仅影响晶圆的限定区域12,与影响整个晶圆的全部 热处理相反。当然,晶圆的经受热处理(例如通过激光福射的处理)的那些区域12针对所 期望的最终晶圆的结构进行限定。
[00巧]期望形成P型的晶圆的区域12可W处于高于或等于600°C、尤其从600°C到1000°C的溫度且尤其持续至少10秒。
[0096] 由本领域的技术人员决定,实施用于传递热通量且限制热的侧向传播的已知方 法,W获得良好限定的n/p区域。
[0097] 局部热处理可W
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