[發明專利]通過金屬合金團簇進行的內部吸除

無效

• 申請號: 200680028695.8
• 申請日: 2006-06-06
• 公開（公告）號: CN101238588A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 安東尼·波拿西西;馬賽厄斯·霍耶爾;安德賴·伊斯特拉托夫;馬修·D·皮克特;馬修·A·馬庫斯;艾克·R·韋伯
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/028
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 宋莉

技術領域

本發明涉及用于在半導體中將金屬富集成團簇(cluster)的方法和體系，包括由此形成的具有新結構和組成的材料，本發明還涉及這種團簇作為這種半導體中收集和富集各物質的位置的應用。更具體地，本發明涉及將硅中的過渡金屬富集為離散的團簇，該團簇在內部吸除(gettering)中的應用和所得到的硅性能的改進。

背景技術

硅是在地殼中發現的最豐富的元素之一，其用于包括集成電路(IC)、太陽能電池、微電機系統(MEMS)等在內的多種技術領域。太陽能電池行業迅速增長并導致硅消耗量不斷增長至太陽能電池行業的硅需求開始對IC行業的硅需求構成競爭的程度。對于目前的制造技術，IC和太陽能電池行業都需要精制的、提純硅原料作為原材料。

太陽能電池行業對硅原料的純度要求通常不像IC行業那樣嚴格。事實上，太陽能電池行業有時可以使用IC行業中回收的、廢棄的、或不合格的硅材料。然而，已知金屬雜質如Fe、Ti等降低太陽能電池的轉化效率，從而導致差的性能和低的性價比。這些雜質可以利用多種已知的純化硅的技術去除，但這使太陽能電池制造工藝增加了額外的成本并降低了企業的盈利能力。而且，如果這些雜質均勻分布在整個材料中，可能降低該材料在太陽能電池應用中的性能。如果可以將這些雜質富集并偏析(segregate)到材料中的隔離區域，那么即使該材料中有害雜質的總量沒有減少，也可能改善作為太陽能電池的材料的性能。

因此，本領域中要求富集和/或隔離材料中的金屬污染物，例如用于太陽能電池的制造，或用于以這樣的方式加工材料：即金屬污染物較不可能對材料的性能產生負面影響。另外，需要理解材料的結構、材料組成和/或性能以使得能夠針對使用端構思、開發并采用另外的有益材料和體系。

發明內容

相應的和有利的是，本發明涉及半導體材料中金屬合金團簇的形成，涉及該團簇的結構和組成，以及應用該團簇改善半導體材料的性能。

本發明一些實施方案的目的是提供加工材料的體系和方法，以隔離和/或偏析半導體中的金屬或其它污染物并由此改善材料的性能。

本發明一些實施方案的另一個目的是通過內部吸除改善半導體的性能。

本發明一些實施方案的再一個目的是提供用于改善半導體性能的成本有效的工藝和體系。

本發明一些實施方案的另一個目的是提供物質的新金屬間組成，其通常用于半導體中污染物的隔離和/或偏析。

本發明一些實施方案描述了加工材料的方法，通過該方法形成相對低熔點的金屬合金團簇(可能為低共熔(eutectic)相)，該金屬合金團簇可用于吸除污染物質，從而富集和/或隔離污染物，這通常是沿著缺陷結構如位錯、晶界等。即使材料中污染物的總量并未減少，這種富集/隔離也可以使得該污染物對降低材料性能的影響較小。得到的污染物摻雜的金屬合金團簇可以保留在主體(bulk)材料的內部。在本發明的一些實施方案中，這些金屬合金團簇的組分可能由于預加工步驟而先存在于材料中，或者存在于所獲得的材料中。

在本發明的一些實施方案中，在實施加工方法期間有目的地將金屬合金團簇的組分添加到材料中。通過“平衡”有效形成金屬合金團簇所需的組分，從而促進金屬合金團簇的形成并從而使材料中的吸除更有效，由此添加上述物質(在其它情況中通常認為是“雜質”)可有助于改善材料的特性。因此，盡管該材料在根據這些實施方案進行加工后可能含有許多“雜質”原子，但是這些原子被更有效地局部化并隔離在團簇中，導致該材料的整體特性和/或性能得以改善。

在本發明的一些實施方案中，金屬合金團簇相可以選擇成其熔點低于主體材料的熔點并且可以在特定的溫度下在固體的主體材料中形成液相。這些液相可以具有改善的吸除能力并富集主體材料內的污染物。

在本發明的一些實施方案中，該工藝的時間-溫度圖/關系曲線可以選擇成允許有足夠的時間使污染物擴散通過主體材料并被金屬合金團簇相捕獲。

在本發明的一些實施方案中，描述了導致沉淀物晶體結構的金屬合金團簇相的組成，該晶體結構有利于吸除和富集主體材料中的一些污染物。

如下所詳細描述的，按照本發明獲得了這些和其它優點。

附圖說明

為了便于理解，在可能的地方使用相同的附圖標記來表示多個附圖中共有的相同元件。附圖并非按比例繪制，附圖中各種元件的相對尺寸也只是示意性繪出的，而并非按比例。

通過結合附圖考慮以下詳細描述可以容易地理解本發明的技術，其中：