专利名称：处理半导体材料方法和经处理的半导体材料的制作方法
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月四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、晶粒均勻性、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 如产生均勻的厚度和/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。附图简要说明在下文加以描述且包括在说明书中并构成说明书的一个组成部分的以下附图，图 示了本发明的示例性实施方式，但是不应认为它们限制了本发明的范围，因为本发明还包 括其它同等有效的实施方式。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特 征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。
图1是用于依据本发明的示例性实施方式处理半导体材料的示例性设备的示意 图；图2A是依据本发明的示例性实施方式在半导体材料中形成的熔融池的示意图；图2B是依据本发明的示例性实施方式在半导体材料中形成的熔融池的冷却示意 图；图3是显示依据本发明的示例性实施方式进行了部分处理的半导体材料的显微 照片；图4是依据本发明的示例性实施方式在半导体材料中形成的各熔融池的示意图5A至5D是依据本发明的示例性实施方式的方法的示意图。优选实施方式详述以下将参照依据本发明的各种示例性实施方式，其至少一个实施例示于附图。然 而，这各种的示例性实施方式并非意在限制本发明的内容，相反，是陈述大量具体细节以便 提供对本发明的透彻了解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有这些 具体细节中的一些或全部的情况下进行实践，而本发明的内容意在覆盖替换性方案、变性 方案和等效方案。例如，为了不至于不必要地湮没本发明，没有详细地描述众所周知的特征 和/或方法步骤。此外，类似或相同的附图标记用于标识相同或类似的元件。本发明设想了半导体材料处理方法的各种示例性实施方式，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。依据其它示例性实施方式，处理所述半导体材料的方法可以改善材料的晶 粒结构、表面性质、或二者。依据本发明的一个示例性实施方式可以对硅或硅合金材料的晶粒结构和表面性 质中的至少一种做出改善，方式是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，以及使硅或硅合金材料冷却以形成改善了晶 粒结构、改善了表面性质、或二者皆改善的硅或硅合金材料。在一个示例性实施方式中，单 晶半导体材料邻接于半导体材料上并在半导体材料与单晶半导体材料邻接之处形成熔融 池。单晶半导体材料会在经处理的半导体材料中接种晶体生长的种子。在另一个示例性实 施方式中，可以在半导体材料中相对较大的晶粒上形成熔融池以便在大晶体上接种晶体生 长种子。在一个示例性实施方式中，本发明还设想在对半导体材料进行处理之前至少对随 后将要暴露在热源中的那部分半导体材料进行预热。预热可以最大限度地减小半导体材料 内的热梯度，这会减少热应力。至少对随后将要暴露在热源中的那部分半导体材料预热至 足以防止热缺陷或损伤——比如在半导体材料暴露于热源以形成熔融池时产生热冲击开 裂——的温度。足以防止热缺陷或损伤的温度取决于半导体材料的类型和特性，其确定属 于本领域普通技术人员的能力范围之内。例如，半导体材料可以加热至接近半导体材料的熔融温度，比如大约与半导体材 料的熔融温度相同或者大约低于半导体材料熔点温度10°C以上。将半导体材料预热至接 近半导体材料的熔点会向半导体材料提供应力退火作用、减少缺陷的形成、改善晶粒生长。 在半导体材料是硅的示例性实施方式中，至少是随后将暴露在热源中的那部分硅预热至约 800°C到1400°C的范围内，比如约800°C到约1300°C或约1300°C到约1400°C，或预热至从 1300°C到硅熔融温度左右的温度范围内。本领域普通技术人员会明白，在实施本发明时，半 导体材料要预热至什么温度取决于半导体材料的组成。在部分实施方式中，预热可以是半 导体材料制做过程的一部分，例如通过使新形成的半导体材料冷却至足以防止热缺陷或损 伤的温度，并随后对半导体材料进行处理。在依据本发明的一个实施方式中，半导体材料可以用本领域已知的任意方法制 做。如果所得半导体材料的性质因为例如先前的固化过于迅速而并非最佳，比如晶粒大小 或结构以及表面形貌状况，则可以利用本发明的方法将半导体材料重新熔融、重新固化，这 可以通过使熔融池更加缓慢地例如经过若干秒钟固化，来改善特性。通过使熔融池缓慢固化，晶粒的形成可以得到改善，且残余热应力可以减小。除此之外，通过缓慢冷却半导体材 料，可以形成较大晶体。至少在本发明的一个实施方式中，冷却是在接近半导体材料的熔融 温度进行，或者冷却速度受到控制以便最大限度地减少对较大晶粒的过度冷却，过度冷却 会导致开裂。在部分实施方式中，控制冷却的均勻性是有利的，例如针对整个处理中的半导体 材料。例如，在一个实施方式中，通过增加热源与半导体材料之间的距离来降低半导体材料 的温度。在另一个实施方式中，比如在热源包括火焰时，半导体材料的冷却可以通过将热源 的火焰吹拂在更大的表面积上来完成。在另一个实施方式中，半导体材料可以由可以加热 的支承件支承上，可以逐步减少供给支承件的热量以冷却半导体材料。能够依据本发明的各种实施方式处理的示例性半导体材料包括硅、锗、砷化镓、及 其合金和混合物。在一个示例性实施方式中，经处理的半导体材料包括硅。尽管不想在理 论上受到限制并且并非意在限制可以在通过下文在此所描述的本发明中所使用的半导体 材料，但假设硅是有益的，因为硅具有高融合热与高热导性的组合性能，这就使输入热通量 被熔融池的热损失所平衡，因此可以在需要时使硅薄片在一个面发生熔化而在另一个面上 不熔化。因此，要依据本发明的方法进行处理的半导体材料可以选自一定晶粒大小分布的 硅，包括例如小于约50 μ m的晶粒、最大约500 μ m的晶粒、从约100 μ m到约IOmm范围内 的晶粒、或从约50 μ m到约500 μ m范围内的晶粒。要依据本发明的方法处理的半导体材料 可以选自具有高于平均表面高度的形貌变化的硅，例如小于10 μ m、在约10 μ m到约100 μ m 范围内、在约50 μ m到约2mm范围内、或者例如大于约1mm。在一个示例性实施方式中，本发明还设想一种处理半导体材料的方法，其中在冷 却之后，至少暴露于热源中的那部分经处理的半导体材料包括的晶粒中，按经处理的半导 体材料的横截面积计，至少约75%包含的晶粒有至少一个维度大于半导体材料厚度的约2 倍。在至少一个其它实施方式中，按经处理的半导体材料的横截面积计，至少约85%，例如 至少约90%包含的晶粒有至少一个维度大于半导体材料厚度的约2倍。在另一个示例性实 施方式中，按经处理的半导体材料的横截面积积，至少75%包含的晶粒在冷却后有至少一 个维度大于半导体材料厚度的约3倍。在至少一个其它实施方式中，按经处理的半导体材 料的横截面积计，至少约85%，例如至少约90%包含的晶粒有至少一个维度大于半导体材 料厚度的约3倍。本发明的其它示例性实施方式设想一种处理半导体材料的方法，其晶粒在冷却 后按经处理的半导体材料的横截面积计，至少约75%包含的晶粒有至少一个维度大于 500 μ m。在至少一个其它实施方式中，按经处理的半导体材料的横截面积计，至少约85%， 例如至少约90%包含的晶粒有至少一个维度大于约500 μ m。在至少一个实施方式中，该至 少一个大于约500 μ m的维度大于半导体材料的最小维度。例如，经处理的半导体材料可能 是厚度为200 μ m的薄片的形式，并且按经处理的半导体材料的横截面积计，至少75%包含 的晶粒有至少一个维度大于500 μ m，其中该大于500 μ m的至少一个维度基本上与半导体 材料片共平面伸展。在本发明的至少一个实施方式中，按经处理的半导体材料的横截面积计，至少 75%包含从半导体材料的一个平面延伸到半导体材料的相对平面的独立晶粒。在本发明 的至少一个其它实施方式中，按经处理的半导体材料的横截面积计，至少85%，例如至少90%包含从半导体材料的一个平面延伸到半导体材料的相对平面的独立晶粒。一种依据本发明的实施方式的用于处理半导体材料的方法设想通过将半导体材 料暴露于热源形成包括从半导体材料顶面延伸到半导体材料底面的熔融材料的熔融池以 及随后对半导体材料进行冷却。在一个实施方式中，熔融池可以进行稳定化处理，例如通过 在熔融池的周边湿润未熔融的半导体材料。本领域技术人员会明白，在实施本发明的该示 例性方法时，应当小心谨慎以避免熔融池变得太大，这会使池失稳并开始在半导体材料中 形成孔。另一种依据本发明的实施方式的用于处理半导体材料的方法设想通过将半导体 材料的顶面或底面暴露于热源形成包括或者来自半导体材料的顶面或者来自半导体材料 的底面的熔融材料的熔融池，以及随后对半导体材料进行冷却。在一个示例性实施方式中， 理想的可能是对半导体材料的顶面进行处理然后再对半导体材料的底面进行处理，或者反 过来。在另一示例性实施方式中，可以先处理一个表面，之后再快速地处理另一个表面。这 种快速跟进处理可以使来自首次处理的热量在后续处理期间消除热应力。在依据本发明的 至少一个示例性实施方式中，交替处理顶面然后是底面的过程可以根据需要重复许多次， 可以进一步地改善半导体材料的晶体结构和/或表面性质。在先对半导体材料的顶面处理 然后对半导体材料的底面进行处理或者顺序反过来的实施方式中，在顶面和底面形成的熔 融池可以任选地延展超过半导体材料一半的厚度。形成延展超过半导体材料厚度的一半 的熔融池，可能会形成通过渐进地改善晶粒结构而改善整个半导体材料的晶体结构的交叠 段。在依据本发明的一个示例性实施方式中，一种处理半导体材料的方法包括通过使 热源从半导体材料的大致一个边缘运动到半导体材料的大致另一个边缘而使半导体材料 的至少一部分暴露于该热源中以便在冷却时形成大致平滑的表面。在本发明的又一示例性 实施方式中，处理半导体材料的方法包括使半导体材料的至少一部分暴露于热源中以形 成熔融池并随后冷却，以及在半导体材料的另一个部分重复上述过程直至半导体材料的整 个表面得到处理。在依据本发明的另一个示例性实施方式中，一种处理半导体材料的方法包括使 半导体材料顶面的至少一部分暴露于第一热源中并使半导体材料底面的至少一部分暴露 于第二热源中以，在该顶面形成熔融池并几乎同时在底面形成熔融池，以及随后使半导体 材料冷却。在依据本发明的另一个示例性实施方式中，一种处理半导体材料的方法包括使 半导体材料的至少一部分暴露于热源中以形成熔融池，以及用该热源对该熔融池加以操纵 以使至少部分的熔融材料发生运动。例如，一部分的熔融材料可以移向半导体材料的边缘 以减小或者均衡半导体材料的厚度，而边缘用本领域已知方法进行修整。在依据本发明的 另一个示例性实施方式中，一种材料，比如碳化硅、碳、硅或二氧化硅，可以用来从半导体材 料的表面通过毛细作用带走融态的半导体材料。在本发明的另一个示例性实施方式中，一种对半导体材料进行点处理的方法包 括使一部分的半导体材料，例如具有小晶粒或非均勻性厚度的半导体材料的半导体材料 暴露于热源中形成熔融池，这种熔融池可以例如改善半导体材料的晶体结构和/或表面性 质。
在依据本发明的至少一个实施方式中，一种处理半导体材料的方法包括通过在 半导体材料的表面上沉积合金化材料或者掺杂材料对半导体材料进行合金化或掺杂，使该 半导体材料的至少一部分暴露于热源中形成熔融池，以及使半导体材料冷却，其中的合金 化材料或掺杂材料与熔融半导体材料相混合。可以对用半导体材料合金化或掺杂的材料的 深度进行控制，例如通过控制热源的热通量以限制所形成的熔融池的深度。在各种示例性实施方式中，热源可以局部应用并且有足够的热通量以在半导体材 料中形成熔融池，如在此所述。在一些示例性实施方式中，热源选自任意足以提供充足热通 量的热源，比如氢/氧喷枪、氢/卤喷枪(例如氢/氯喷枪)、钨惰性气体(TIG)喷枪(任选 地包括二氧化硅包封的钨电极)、红外灯如卤素灯、激光器、氩或氦等离子体焰炬、以及碳棒 如射频加热碳棒，碳棒可以任选地包封。在一些示例性实施方式中，使用在处理时不会对半 导体材料产生污染的热源是有利的，如在此所述。例如，当处理中的半导体材料是硅时，可 以使用带硅喷嘴的热源。在一个示例性实施方式中，使用氢气过量的氢/氧喷枪是有利的。 在一些实施方式中，热源可以是单口喷嘴型、或多口型、直线型或有形状的喷嘴。在至少一 个实施方式中，热源可以包括多个、直线型、或有形状的辐射型热源。本领域技术人员可以方便地确定实施在此描述的方法的适当加热处理。例如，本 领域技术人员可以选择热源的大小和/或形状以与熔融池、半导体材料或二者的的大小和 形状相称。除此之外，热源的流速和加热的时间长度可以根据例如要形成的熔融池的大小、 要控制的热通量、以及本领域技术人员在实践本发明时能够方便地确定的其它因素进行变 化。在某个实施方式中，热源包括多个热源，比如排成阵列的多个热源。在各种示例性实施 方式中，热源是可以移动。用于形成熔融池的合适的温度可以例如是半导体材料的熔融温 度或者更高。在一些实施方式中，可以通过观察半导体材料发射率的变化来监控热源的应用。 例如，在半导体材料是选自硅或硅合金的一个实施方式中，在应用了热源后，温度的升高可 以通过白热化(incandescence)的增加来监控。然而，一旦熔化，发射率会下降，亮度相应 地降低，尽管实际上熔化的区域更热。当例如通过焊工眼镜观察时，本领域技术人员会注意 到，未熔化的材料更亮些，因此能够确定形成熔融池的点。在一些实施方式中，以在此描述的任意方式使半导体材料暴露于热源中，影响到 冷却后的半导体材料的最终性质。同样，适当的暴露时间和方法都可以由本领域技术人员 基于例如所需的经处理的材料的特性来确定。例如，在一些实施方式中，热源可以应用在半 导体材料的单个区域中。在其它实施方式中，热源可以在半导体材料的整个区域或者选定 区域上以任意所需模式缓慢地或快速地移动。例如，在一个实施方式中，为了最大限度地减 少表面粗糙的形成，可以按照使熔融池从半导体材料的一个面平滑地移至另一个面的方式 来应用热源，推动在热源之前的熔融池的前锋而不会使任何液袋(liquid pockets)从熔融 池中分离出来，随后在结束本次作业时在热源运动靠近边缘以及熔融池收缩时缓慢地移除 或减少热源。此时，本领域技术人员可以在半导体材料的边缘形成单一的小峰并任其冷却。依据本发明的各种示例性实施方式，在此描述的方法可以在环境条件下实践，例 如在空气中，或者可以在受控环境下实践，比如包含氩、氢或其混合物的密闭容器(例如手 套箱)中。如在此所描述的各种示例性实施方式中，半导体材料的冷却可以采用本领域技术人员所熟知的任意方法，包括例如在烘箱或加热炉中受控的缓慢冷却或者速度较快的对流 冷却。例如，冷却并不局限于主动步骤，但是在一些实施方式中包括移除热源并使材料自然 冷却。在各种示例性实施方式中，使冷却缓慢地进行可能是合意的，这能改善诸如晶体大小 等特性，并且减少残余热应力。所需要的最佳冷却速度和方法可以由本领域技术人员方便 地确定，例如可能取决于冷却后半导体材料所需的特性、热源的类型处理中的半导体材料 的类型和厚度等。本发明的各种实施方式还设想由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，如在此所述。依据本发明的各种示例性实施方式，图1是依据本发明的方法处理半导体材料11 的设备10的示意图。半导体材料11可以选自例如硅、锗、砷化镓、及其合金和混合物。半导体材料11 可以是任何形式的，比如片、薄膜、晶片、锭、带、或棒。在本发明的至少一个实施方式中，半 导体材料11包括厚度在约50 μ m到约1000 μ m以上范围内的薄片。在另一个实施方式中， 半导体材料11包括厚度在约100 μ m到约300 μ m范围内的薄片。在图1中，半导体材料11由支承件16支承。支承件16可以支承半导体材料11 的整个表面，或者支承半导体材料11的末端或边缘。支承件16在部分实施方式中包括耐 火材料，比如二氧化硅。还可以使用其它材料制做支承件16，在部分实施方式中可以基于材 料耐受高温和/或降低半导体材料11被杂质污染的风险的能力选择。在一些实施方式中 支承件16包括热源。半导体材料11和支承件16可以任选地容纳于外壳14中。外壳14中的气氛可以 例如包括空气、氢气、氩气、及其混合物。在至少一个实施方式中，外壳14内的气氛包括氢 气和氩气的混合物。气体通过气体进口 15供入外壳14。热源13提供热通量，形成半导体材料11中的熔融池12。热源13可以选自足以提 供充足热通量的任意热源，这可以由本领域技术人员方便地确定。例如，热源可以是氢/氧 喷枪、氢/卤喷枪、可任选地包括二氧化硅封闭的钨电极的钨惰性气体(TIG)喷枪、红外线 灯如卤素等、激光器、氩或氦等离子体焰炬、或碳棒。当用碳棒作为热源13时，可以任选地 对碳棒进行封闭以防止碳进入或以其它方式污染半导体材料11。图2A所示是在半导体材料11的顶面27形成熔融池22。热源23向半导体材料21 提供充足的热通量以形成熔融池22。虽然图2A显示熔融池仅形成于顶面27，但是，在可替 代的实施方式中，熔融池可以例如从顶面27延展到底面观(图2A中用虚线表示)、仅形成 于底面观、或者形成于顶面27并随后形成于底面观或者形成于底面观并随后形成于顶面 27，等等。可以对包含来自两个表面是融态材料的熔融池进行稳定化处理，例如通过在熔融 池的周边润湿到未熔化的材料上或者通过融态材料的表面张力。在示例性实施方式中，熔融池22的形成可以通过目测确定或者通过以光学方式 检测发射率方面的变化来确定。例如，硅随着温度升高表现出发射率的升高，但一旦硅熔 化，发射率即陡然下降。图2B示出的半导体材料是热源23从半导体材料21的顶面27远离，以便使半导 体材料冷却。
图3是显示经本发明方法进行了部分处理的半导体材料的显微照片。A侧未经处 理，B侧用本发明的方法处理过。经处理的B侧较之未经处理的A侧表面更平滑、经粒粒度 更大。在本发明的至少一个实施方式中，半导体材料比未经处理的半导体材料表面更均勻， 例如表面的形貌变化小于10 μ m。图4是依据本发明的又一示例性实施方式处理半导体材料41的方法。半导体材 料41几乎同时地使半导体材料41的顶面47暴露于第一热源43并使半导体材料41的底 面48暴露于第二热源43’以方便形成熔融池42和42，。图5A至5D显示依据本发明一个实施方式的示例性方法。在图5A中，半导体材料 51的顶面57暴露于热源53形成熔融池52A。随后，如图5B所示，半导体材料51的底面58 暴露于热源53形成熔融池52B。反复地使顶面57和底面58暴露于热源53以顺次形成图 5C和5D中的熔融池52C和52D。该过程可以重复进行以便例如进一步地精制半导体材料 的晶粒结构。热源53包括单个热源或多个热源。应注意，除非明文且毫不含糊地局限于一个指代物，否则在本说明书和所附权利 要求中使用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。因此，仅作为举例，提及 “一个热源”可以是指一个或多个热源，提及“一种半导体材料”可以是指一种或多种半导体 材料。在本发明中，“包括”一词及其语法上的变型意在不具局限性，从而对一个清单中项目 的引述不是对可以替换到或者添加到所列项目中的其它类似项目的排除。对本领域的技术人员而言，显然可以对本发明进行各种修改和变动而不会偏离本 发明的范围和精神。本领域技术人员通过阅读说明书和实施本发明所披露的教导，本发明 的其它实施方式是明显的。本发明人的意图是，本说明书中的实施方式应被认为仅仅是示 例性的。
权利要求
1.一种用于处理半导体材料的方法，该方法包括提供具有晶体结构的半导体材料；使所述半导体材料的至少一个部分暴露于热源中形成熔融池；以及使所述半导体材料冷却。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料的处理改善半导体材料的 晶粒结构和表面性质中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述熔融池之前至少对即将暴露于 所述热源中的那部分半导体材料进行预热。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料包括硅、锗、砷化镓、硅合 金、锗合金、砷化镓合金、或它们的混合物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料包括硅或硅合金。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在冷却后，按经处理的半导体材料的横截面 积计，至少约75%包含有至少一个尺寸大于半导体材料厚度的约2倍的晶粒。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在冷却后，按经处理的半导体材料的横截面 积计，至少约75%包含有至少一个尺寸大于约500 μ m的晶粒。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融池包括从半导体材料的顶面延展 至半导体材料的底面的熔融材料。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融池包括来自半导体材料的顶面或 者来自半导体材料的底面的熔融材料。
10.一种改善硅或硅合金材料的晶粒结构及表面特性中的至少一种的方法，包括提供具有晶体结构的硅或硅合金材料；使所述硅或硅合金材料的至少一个部分暴露于热源中形成熔融池；以及使所述硅或硅合金材料冷却形成具有改善的晶粒结构、改善的表面特性、或二者皆改 善的经处理的硅或硅合金材料。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在冷却后，按经处理的硅或硅合金材料的 横截面积计，至少约75%包含有至少一个尺寸大于硅或硅合金体材料厚度约2倍的晶粒。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在冷却后，按经处理的硅或硅合金体材料 的横截面积计，至少约75%包含有至少一个尺寸大于约500 μ m的晶粒。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在形成所述熔融池之前，至少对即将暴露 于所述热源中的那部分硅或硅合金材料进行预热。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述使硅或硅合金材料的至少一部分暴 露于热源中包括使所述热源从硅或硅合金材料的大致一个边缘运动至硅或硅合金材料的 大致另一个边缘，以在冷却后形成大致平滑的表面。
15.一种经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；使所述半导体材料的至少一个部分暴露于热源中形成熔融池；以及使所述半导体材料冷却。
16.如权利要求15所述的半导体材料，其特征在于，至少曾暴露于所述热源中的那部 分半导体材料冷却后的最大形貌变化小于约10 μ m。
17.如权利要求15所述的半导体材料，其特征在于，所述半导体材料包括硅、锗、砷化 镓、硅合金、锗合金、砷化镓合金、或它们的混合物。
18.如权利要求17所述的半导体材料，其特征在于，所述半导体材料包括硅或硅合金。
19.如权利要求18所述的半导体材料，其特征在于，在冷却后，按经冷却的半导体材料 的横截面积计，至少约75%包含有至少一个尺寸大于半导体体材料厚度的约2倍的晶粒。
20.如权利要求18所述的半导体材料，其特征在于，在冷却后，按经冷却的半导体材料 的横截面积计，至少约75%包含有至少一个尺寸大于约500 μ m的晶粒。
全文摘要
本发明揭示了一种处理半导体材料的方法。在所揭示的方法中，提供了一种具有晶体结构的半导体材料，该半导体材料的至少一个部分被暴露于热源中形成熔融池，且随后对半导体材料进行冷却。本发明还揭示了用该方法处理的半导体材料。
文档编号H01L21/20GK102047384SQ200980121200
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月1日 优先权日2008年6月2日
发明者C·S·托马斯, G·B·库克, K·K·索尼, N·文卡特拉马, P·马宗达 申请人:康宁股份有限公司