[发明专利]具有杂质捕集区域的硅晶圆及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种制造方法，特别是关于一种制造一硅晶圆的方法。

背景技术

众所周知，半导体元件的效能深受存在于半导体材料内的杂质浓度影响。以太阳能电池为例，若靠近太阳能电池基板表面(例如，硅晶圆)的金属杂质浓度太高，将影响太阳能电池本身的效能。

太阳能电池由于制作方法简便，并且容易被大量生产，因此极具竞争力。硅基材太阳能电池市场中，约有65％的比例属于多晶硅太阳能电池，主要原因如下：(1)多晶硅材料对硅原料纯度的要求较单晶材料低；(2)原料较易取得；以及(3)多晶硅材料的长晶效率较高，并且所需的人力、能耗及物料都较单晶材料低。

请参阅图1。在现有技术中，在制造用于太阳能电池的硅晶圆14的过程中，需将硅原料倒入石英坩锅中并加热使其成融熔状态。融熔状态的硅原料于冷却后即形成一硅铸锭10。由于冷却过程系从该硅铸锭10的底部开始，因此会有大量的杂质往该硅铸锭10的顶部偏析并累积于此。由于杂质浓度太高，所以大约10％至20％的该硅铸锭10必须被去除，造成硅原料被大量地浪费掉。该硅铸锭10被切成复数个硅晶砖12，接着该硅晶砖12即被切成复数个硅晶圆14。然而，这样的硅晶圆14的内部仍然存在许多杂质，并将不利于该等硅晶圆14之后的应用。举例而言，于制造太阳能电池的过程中进行扩散制程时，若靠近硅晶圆14表面p-n接面的金属杂质浓度太高，将降低太阳能电池的效能。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种硅晶圆及一种制造该硅晶圆的方法，以解决上述问题。

本发明的一目的在于提供一种硅晶圆。在根据本发明的一优选实施例中，该硅晶圆包含一硅切片及一第一杂质捕集区域(gettering region)。该硅切片具有一第一表面。该第一杂质捕集区域形成于该硅切片的该第一表面上，并且由施加于该硅切片的该第一表面上的一处理(treatment)形成。

本发明的另一目的在于提供一种制造一硅晶圆的方法。该方法首先制备一硅铸锭(silicon ingot)。接着，该方法对该硅铸锭切片以得到一硅切片，并且该硅切片具有一第一表面。之后，该方法施加一处理于该硅切片的该第一表面上，以于该硅切片的该第一表面上形成一第一杂质捕集区域。

根据本发明的硅晶圆及其制造方法，能够由杂质捕集区域将在硅晶圆内的杂质迁移至并局限于该杂质捕集区域处。因此，根据本发明的硅晶圆及其制造方法能够于靠近硅晶圆的表面形成一杂质浓度较低的区域。进一步，应用根据本发明的硅晶圆的半导体元件，其性能也能有效地提升。此外，于硅铸锭的制程中所去除的杂质浓度较高的部份，亦能够利用根据本发明的制造方法而回收，进而达到节省成本的目的。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1显示了现有的的硅晶圆制造过程的示意图。

图2A、图2B显示了根据本发明的一优选实施例的硅晶圆。

图3A、图3B显示了以喷砂装置形成杂质捕集区域的示意图。

图4A显示了分别测试无微裂缝的多晶硅晶圆及有微裂缝的多晶硅晶圆的生命周期所得的实验结果。

图4B显示了分别测试无多晶硅区域的多晶硅晶圆及有多晶硅区域的多晶硅晶圆的生命周期所得的实验结果。

图4C显示了分别测试无微裂缝的单晶硅晶圆2及有微裂缝的单晶硅晶圆2的生命周期所得的实验结果。

图4D至图4H显示了分别测试无微裂缝的硅晶圆及经过不同温度及时间的热处理的有微裂缝的硅晶圆的生命周期所得的实验结果。

图5显示了根据本发明的一优选实施例的制造一硅晶圆的方法的流程图。

具体实施方式

请参阅图2A，图2A显示了根据本发明的一优选实施例的硅晶圆2。于实际应用中，硅晶圆2可以是一单晶硅晶圆2或一多晶硅晶圆2。

该硅晶圆2包含一硅切片20及一第一杂质捕集区域22。该硅切片20可以自一硅铸锭(silicon ingot)切下所得。该硅切片20具有一第一表面24。该第一杂质捕集区域22形成于该硅切片20的该第一表面24上，并且由施加于该硅切片20的该第一表面24上的一处理(treatment)形成。

该硅切片20还可以具有为该第一表面24的反面的一第二表面26。于实际应用中，该硅晶圆2可以进一步包含一第二杂质捕集区域28。该第二杂质捕集区域28同样可以由施加该处理于该硅切片20的该第二表面26上而形成。