[发明专利]多晶硅锗合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅锗合金及其制备方法。

背景技术

硅锗合金在诸多应用方面比多晶硅有优势。这样，使用半导体硅锗合金可设 定在1.7-1.1ev之间的带隙。这使得提高太阳能组件中SiGe堆积电池(stackedcell) 的效能成为可能，例如，如果低端电池具有约1.2-1.4ev的带隙以及顶端电池具有 约1.7ev的带隙。因此特别对于太阳能硅晶片，需要硅锗合金。从 JP5074783A2(Fujitsu)的摘要中进一步得知，硅锗合金晶体中金属杂质的吸气比在 纯Si晶体中更为有效。据估计，锗可以对缺陷的形成产生有利的影响。电荷载体 的移动性在应变SSi结构中也比在纯单晶硅中更高。

迄今，驰豫的SiGe晶片层上的SSi层(SSi：应变硅)的制备需要额外的支出， 它是通过在晶体提拉装置中掺杂锗晶体(参见，例如，EP1777753)或者通过在外延 反应器中含锗气体在纯硅上的沉积(参见，例如，US20050012088)而实现的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高纯度多晶硅锗合金棒以及一种简单的、成本 合算的制备它的方法。

所述第一个目的是通过具有0.5m至4m的长度且具有25mm至220mm的直 径的棒实现的，该棒包括由0.1至50mol％锗和99.9至50mol％硅组成的高纯度合 金，该合金沉积在细硅棒上或细硅锗合金棒上，该合金具有多晶结构。

就本发明的目的而言，高纯度应该被理解成意指硅锗合金棒含有最多1ppma 的每种掺杂剂、0.3ppma的碳以及最多0.1ppma的除锗以外的其它金属。

在这种情况下，掺杂剂应该被优选理解成意指浅供体(shallowdonor)如P、 As、Sb和/或浅受体(shallowacceptor)如B、Al、Ga、In。

优选地，在这个棒中，浅供体的密度(P、As、Sb的量)小于3ppma，优选小于 1ppba，特别优选小于0.3ppba，浅受体的密度(B、Al、Ga、In的量)小于3ppma， 优选小于1ppma，更优选小于0.3ppma，特别优选小于0.1ppba。这样的材料特别 适于光伏太阳能应用。

大多数太阳能电池是由硼掺杂的P-型硅制备的。如果根据本发明的多晶棒必 须被过度补偿，为了能获得低硼掺杂的特定的100-300ppba的净受体密度，那么供 体密度优选小于1ppma，特别优选小于0.3ppma。

除锗之外的金属杂质优选不多于1ppba。

就本发明的目的而言，多晶结构应该理解成意指该棒包含被晶界彼此分开的 单晶，这些单晶具有0.1至100微米之间的平均晶粒尺寸。

本发明所述的硅锗合金棒可用于FZ(区熔(floatzone))晶体提拉法或者用于 Czochralski法的装料。此类方法的实施类似于由硅组成的单晶的制备，例如 F.Shimura的SemiconductorSiliconCrystalTechnology(AcademicPress，London1988， 第124-127页，130-131页，135和179页)。

用已知方法可将根据本发明的硅锗合金棒粉碎成碎块。例如，此类方法记载 在US2006/0088970A1或US2007/0235574A1中。所述碎块可用做制备弛豫的SSi 产品和/或整体铸造(blockcasting)多晶产品的原料，而无需迄今所需的额外的锗 掺杂。

根据本发明的硅锗合金棒可用如下方法制备：将起始气体送入西门子 (Siemens)反应器中并在那里与炽热的(glowing)细棒接触，在细棒上发生来自 起始气体的沉积，其中细棒包括硅或硅锗合金，起始气体包括氢气、至少一种含 硅化合物和至少一种含锗化合物。