[发明专利]处理半导体材料方法和经处理的半导体材料

说明书

优先权

本申请要求2008年6月2日提交的题为“处理半导体材料方法和经处理的半导体材料(Methods of Treating Semiconducting Materials and Treated Semiconducting Materials)”的美国专利申请第12/156,499号的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及处理半导体材料的方法和经处理的半导体材料。

背景技术

半导体材料在许多应用中有用武之地。例如，半导体材料可以用于形成在半导体晶片上的处理器等电子器件中。再例如，半导体材料还用于借助光电池将太阳辐射转换成电能。

半导体材料的半导体特性取决于材料的晶体结构。半导体材料晶体结构中的缺陷点会减少材料的半导体特性。

半导体材料可以通过各种不同方法制做，其中至少有一部分可能会导致材料达不到最佳半导体特性。籍以制造单晶半导体材料的方法包括例如科佐池来斯基(Czochralski)法。籍以制造多晶半导体材料的方法包括例如电磁浇铸和带生长技术。另一种制造多晶半导体材料的方法参见2008年2月29日提交的美国临时专利申请61/067679，题为“METHOD OF MAKING AN UNSUPPORTED ARTICLE OF A PURE OR DOPED SEMICONDUCTING ELEMENT OR ALLOY(制造纯或掺杂的半导体材料或合金的的无支承的制品的方法)”，该申请的内容通过引用结合于此。

尽管科佐池来斯基法产生具有单晶结构的半导体材料，但该方法又慢又浪费。用科佐池来斯基法生产的晶片是从单晶切割而来，这导致严重的切口损耗。

带生长技术可以用来形成多晶半导体材料。然而，带生长技术是严重慢速工艺，产率是每分钟1-2厘米。用带生长法生产的半导体材料往往形成在晶体生长方向上延伸的长晶。

电磁浇铸法可以形成较大数量的多晶半导体材料，但该技术要求对所形成的多晶材料进行切割，这导致切口损耗。除此之外，电磁浇铸法所形成的半导体材料中的晶粒没有统一的晶粒取向。

在美国临时专利申请61/067679披露的方法中，多晶半导体材料的定型是使半导体材料在浸没于熔化的半导体材料中的模具上成形。

在业界长期感到需要一种处理用已知方法生产的晶体半导体材料的方法，这种方法要改善半导体材料的晶粒结构和/或表面特性。

发明内容

依据本发明的各种示例性实施方式，提供处理半导体材料的方法，包括：提供具有晶体结构的半导体材料，将该半导体材料的至少一部分暴露于热源中以产生熔融池，以及冷却该半导体材料。本发明的方法能够改善半导体材料的晶粒结构和表面性质中的至少一种。

本发明的其它示例性实施方式涉及对硅或硅合金材料的晶粒结构和表面性质中的至少一种加以改善的方法，包括：提供具有晶体结构的硅或硅合金材料，将硅或硅合金材料的至少一部分暴露于热源中以产生熔融池，以及冷却硅或硅合金材料以形成具有改善了的晶粒结构、改善了的表面性质、或二者皆改善了的硅或硅合金材料。

本发明的其它示例性实施方式涉及用包括以下步骤的方法处理的半导体材料：提供具有晶体结构的半导体材料，将该半导体材料的至少一部分暴露于热源中以产生熔融池，以及冷却该半导体材料。

在本发明中，“改善的晶粒结构”是指在晶体材料的任意一种或多种晶粒特征方面的改善，比如晶粒纹理、晶粒均匀性、和晶粒粒度。

在本发明中，“改善的表面性质”是指在任意一种或多种表面性质方面有改善，比如表面形貌状况和表面外观。改善的表面特性还可包括在半导体材料厚度方面的改善，比如产生均匀的厚度和/或减小半导体材料的厚度。

在本发明中，“晶体”是指包含晶体结构的任何材料，包括例如单晶和多晶材料在内。

在本发明中，“多晶”包括由多个晶粒组成的任何材料。例如，多晶材料包括多晶体材料、微晶材料和纳米晶体材料。

在本发明中，“熔融池”是指积聚在半导体材料上或积聚在半导体材料中的一定量的熔态材料，其中的熔态材料包括与半导体材料大致相同的组成并且是通过将半导体材料暴露于足以使某一部分的半导体材料变成熔态的热源中而形成的。

如在此所述，本发明涉及处理半导体材料的方法和经处理的半导体材料。在以下说明中，特定的方面和实施方式将变明显。应当理解，就最广义而言，本发明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。应当理解，这些方面和实施方式仅仅是示例性和说明性的，并非意在限制权利要求书中的发明。

附图简要说明