Abstrakti
Erilaiset getterointitekniikat ovat tärkeitä puolijohdekomponenttien valmistuksessa sillä epäpuhtauksien läsnäololta prosesseissa on mahdotonta kokonaan välttyä. Tämän työn tarkoituksena on syventää nykyisille piiaurinkokennoille tärkeimpien getterointitekniikoiden ymmärtämystä teoreettisia ja kokeellisia tutkimusmenetelmiä käyttäen.
Yksikiteiselle piimateriaalille tehdyt tutkimukset tarjoavat uutta tietoa sekä booridiffuusio-getteroinnista (BDG) että fosforidiffuusiogetteroinnista (PDG). Fosforin tapauksessa esitettävät tasapainotilan rautatulokset lämpötila-alueelta 650-800°C mahdollistavat raudan segregaatiokertoimen tarkan arvon määrittämisen. Boorilla saavutetaan fosforiin verrattavissa oleva getterointitehokkuus. Tämän korkean tehokkuuden on todettu aiheutuvan B-Si erkaumista, joiden ydintymisen käynnistyminen ja kasvu kuumennuksen aikana vaativat liukoisuusarvon ylittävää boorikonsentraatiota sekä kuumennuksen riittävän pitkää kestoa.
Monikiteiselle piimateriaalille tehdyt kokeet osoittavat sekä BDG:n että PDG:n pidentävän huomattavasti vähemmistövarauksenkuljettajien elinaikaa ja merkittävästi pienentävän kiekkojen erityisen huonoa reuna-aluetta. Suuresta metallierkaumien määrästä johtuen, boorin vaatiman korkeamman sisäändiffuusiolämpötilan havaitaan olevan eduksi. BDG:n seurauksena elinajan keskiarvo kiekon reuna-alueilla nousee arvosta 5 us jopa arvoon 270 us.
Fosforia ioni-istuttamalla suoritetut getterointitutkimukset paljastavat, että kyseisellä tekniikalla saavutettava tehokkuus on huomattavasti matalampi kuin tavanomaisella diffuusiolla. Toisaalta, jos erkautuminen seostetussa kerroksessa saadaan aktivoitua, voi saavutettava tehokkuus parantua merkittävästi. Erkautumisen käynnistyminen vaatii matalia prosessilämpötiloja ja/tai korkeaa alkuperäistä kontaminaatiotasoa.
Lopuksi saavutettujen tulosten avulla optimoituja getterointiprosesseja sovelletaan komponenttitasolla aurinkokennojen valmistuksessa. Hyvinkin korkeasta alkuperäisestä rautakontaminaatiosta (2 × 1014 cm-3) huolimatta kyetään saavuttamaan yhtä hyviä hyötysuhteita kuin puhtailla aurinkokennoilla. Tulokset osoittavat selvästi prosessiparametrien suunnittelun merkityksen: parhaan tuloksen saavuttamiseksi tulisi korkean puhtauden piin getterointiparametrien poiketa huomattavasti korkean epäpuhtaustason materiaalin vastaavista.
Julkaisun otsikon käännös | Boori- ja fosforidiffuusiogetterointi: Tehokkuus, mekanismit ja soveltuvuus piiaurinkokennoihin |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6916-6 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6917-3 |
Tila | Julkaistu - 2016 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- pii
- getterointi
- boori
- fosfori
- rauta
- aurinkokenno