一種單晶硅的氣相外延生長方法技術

一種單晶硅的氣相外延生長方法，屬于半導體制造領域，該方法可以有效解決單晶硅制作過程復雜和能耗較高的問題，包括以下步驟：a、提供可供預處理的基底；b、清洗；c、提供可供單晶硅外延生長的腔體，腔體內設有基底儲放裝置，并將基底放置于基底儲放裝置上；d、向腔體內通入還原性氣體，并將腔體內壓強和溫度調至所需壓強和溫度；e、向腔體內通入氣態硅源，在基底表面生成預設厚度的犧牲層；f、在犧牲層上方形成單晶硅層；g、將單晶硅層和犧牲層的連接體與基底分離。本發明專利技術的單晶硅的氣相外延生長方法，降低了能耗和復雜程度，操作過程易控制，而且降低了工藝成本，適合大規模生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制造領域，尤其是。
技術介紹
近年來，中國光伏電池產量年增長速度為1-3倍，光伏電池產量占全球產量的比例也由2002年1.07%增長到2008年的近15%。商業化晶體硅太陽能電池的效率也從3年前的13% -14%提高到16% -17%?？傮w來看，中國太陽能電池的國際市場份額和技術競爭力大幅提高。太陽能光伏發電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。在太陽能光伏發電中，組件主要由太陽能電池組成，而單晶硅是制造太陽能電池的重要原材料。目前，制作單晶硅的方法主要有直拉法和區熔法，兩種方法制作出來的通常都是單晶硅錠，在做太陽能電池之前，還需要對單晶硅錠進行切割，此過程無形中增加了設備的能耗。總體而言，兩種方法的制備過程不易控制，能耗和復雜程度較大，制備工藝落后，且成本較高，不適合大規模生產
技術實現思路
本專利技術的技術任務是針對上述現有技術中的不足提供，該種氣相外延生長方法可以有效解決單晶硅制作過程復雜和能耗較高的問題。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:該種單晶硅的氣相外延生長方法，包括以下步驟:a、提供可供預處理的基底；b、清洗；c、提供可供單晶硅外延生長的腔體，腔體內設有基底儲放裝置，將基底放置于基底儲放裝置上；d、向腔體內通入還原性氣體，并將腔體內壓強和溫度調至所需壓強和溫度；e、向腔體內通入氣態硅源，并通過氣相沉積工藝在基底表面生成預設厚度的犧牲層；所述的犧牲層為初步在基底表面生成的晶格有缺陷的單晶硅，即晶體中有些空位沒有填滿；f、在犧牲層上方形成單晶硅層；g、將基底、犧牲層和單晶硅層冷卻后放入去離子水中，通過超聲波振動將單晶硅層和犧牲層的連接體與基底分離。所述的單晶硅的氣相外延生長方法中，在步驟a中，所述的可供預處理的基底為結構完整的單晶硅片。所述的單晶硅的氣相外延生長方法中，在步驟b中，所述的清洗采用化學清洗中的雙氧水體系。所述的單晶硅的氣相外延生長方法中，在步驟c中，所述的基底儲放裝置為一個單晶硅片承載圓盤，它可以有效將基底與腔體分離開來，同時便于對基底進行處理。所述的單晶硅的氣相外延生長方法中，在步驟d中，所述的還原性氣體為氫氣，其作用在于，它可以去除基底表面的氧化硅；所述的腔體內壓強為2至3千帕；所述的腔體內溫度為950至1200攝氏度。所述的單晶硅的氣相外延生長方法中，在步驟e中，所述的氣態硅源為硅烷；所述的化學氣相沉積工藝為減壓化學氣相沉積工藝，溫度范圍為600至700攝氏度，沉積壓強為11至14千帕；犧牲層的預設厚度為I至3微米；該步驟硅烷流量為13.1 17.5sccm,時間為30 50秒。所述的單晶硅的氣相外延生長方法中，在步驟f中，該步驟硅烷流量為7.0 7.88sccm，溫度為800-1000攝氏度，壓強為11至14千帕。本專利技術具有以下突出的有益效果:1、由于向腔體內通入氣態硅源，并通過氣相沉積工藝在基底表面生成預設厚度的犧牲層，所以它可以將單晶硅層和基底有效隔離開，因犧牲層為初步在基底表面生成的晶格有缺陷的單晶硅，即晶體中有些空位沒有填滿，因此它結構不穩定，還便于后續工藝中對單晶硅層的分離。2、由于該工藝先對基底進行化學清洗，在后續工藝中再向機體內通入還原性氣體，并將腔體內壓強和溫度調至·所需壓強和溫度，所以它可以有效去除基底表面的氧化硅，同時為下一步工藝做好了準備，而且與物理方法去除氧化硅相比，降低了成本和能耗。3、由于將基底、犧牲層和單晶硅層冷卻后放入去離子水中，然后通過超聲波利用其中的應力將犧牲層和單晶硅層的連接體和基底分離，所以它在單晶硅棒的分離過程中方便快捷，易操作，降低了成本，適合大規模生產。附圖說明附圖1是本專利技術的單晶硅的氣相外延生長方法的流程圖；附圖2是本專利技術的單晶硅的氣相外延生長方法的制備示意圖；附圖3是本專利技術單晶硅層、犧牲層和基底一體的剖面結構示意圖；附圖4是本專利技術單晶硅層和犧牲層的連接體與基底分離的剖面結構示意圖；附圖標記說明:1腔體，2基底，3基底儲放裝置，4犧牲層，5單晶硅層，6超聲波容器，7去離子水。具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，該種單晶硅的氣相外延生長方法，首先進行步驟SI，提供可供預處理的基底2,所述的基底2為結構完整的單晶娃片。接著繼續步驟S2，清洗，所述的清洗采用化學清洗中的雙氧水體系，具體操作步驟為，將單晶硅片先用成分比為硫酸:雙氧水=5:1或4:1的酸性液清洗，然后用超純水沖洗，再用成分比為水:雙氧水:氨水=5:2:1或5:1:1或7:2:1的堿性清洗液清洗，由于雙氧水的氧化作用和氨水的絡合作用，許多金屬離子形成穩定的可溶性絡合物而溶于水；然后使用成分比為水:雙氧水:鹽酸=7: 2:1或5: 2:1的酸性清洗液，由于雙氧水的氧化作用和鹽酸的溶解，以及氯離子的絡合性，許多金屬生成溶于水的絡離子，從而達到了清洗的目的。接著繼續步驟S3，提供可供單晶硅外延生長的腔體1，腔體I內設有基底儲放裝置3，將基底2放置于基底儲放裝置3上；所述的基底儲放裝置3為一個單晶硅片承載圓盤，它可以有效將基底2與腔體I分離開來，同時便于對基底2進行處理。接著繼續步驟S4，向腔體I內通入還原性氣體，并將腔體I內壓強和溫度調至所需壓強和溫度；所述的腔體I內壓強為2至3千帕；所述的腔體I內溫度為950至1200攝氏度。在本實施例中，所述的腔體I內壓強為2.565千帕，所述的腔體I內溫度為1170攝氏度。接著繼續步驟S5，向腔體I內通入氣態硅源，并通過氣相沉積工藝在基底2表面生成預設厚度的犧牲層4 ;所述的犧牲層4為初步在基底表面生成的晶格有缺陷的單晶硅，即晶體中有些空位沒有填滿。所述的氣態硅源為硅烷；硅烷流量大、初始誘生時間短，則單晶硅條寬，多晶硅橫向蔓延弱，但外延層質量較差，因此可做犧牲層4，它有助于后續工藝中單晶硅層5與基底2的分離；該步驟硅烷流量為13.1 17.5sccm,時間為30 50秒；本實施例中硅烷流量為14.1sccm,時間為40秒。所述的化學氣相沉積工藝的溫度范圍為600至700攝氏度，沉積壓強為11至14千帕，在本實施例中，化學氣相沉積工藝的溫度為690攝氏度，沉積壓強為13.227千帕，所述的犧牲層4的預設厚度為2微米。接著繼續步驟S6，在犧牲層4上方形成單晶硅層5，較優的條件是:硅烷流量為7.0 7.88SCCm，溫度為800-1000攝氏度，壓強為11至14千帕；在本實施例中，硅烷流量為7.5sccm,溫度為980攝氏度，壓 強為13.266千帕，在此種制備條件下，會在犧牲層4上方較快速的形成單晶硅層5。接著繼續步驟S7，將基底2、犧牲層4和單晶硅層5進行自然冷卻，之后放入盛有去離子水7的超聲波容器6中，通過超聲波利用其中的應力將單晶硅層5分離，此種方法分離速度快，效果比較理想。本專利技術的單晶硅的氣相外延生長方法，在腔體I內的制備工藝均為密封性操作。本專利技術的單晶硅的氣相外延生長方法，降低了能耗和復雜程度，操作過程易控制，而且降低了工藝成本，適合大規模生產。以上所述，僅為本專利技術的較佳實施例，并非對本專利技術做任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本專利技術技術方案范圍情況下，都可利用上述所述
技術實現思路
對本專利技術技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單晶硅的氣相外延生長方法，其特征是，包括以下步驟：a、提供可供預處理的基底b、清洗c、提供可供單晶硅外延生長的腔體，腔體內設有基底儲放裝置，并將基底放置于基底儲放裝置上；d、向腔體內通入還原性氣體，并將腔體內壓強和溫度調至所需壓強和溫度e、向腔體內通入氣態硅源，并通過氣相沉積工藝在基底表面生成預設厚度的犧牲層f、在犧牲層上方形成單晶硅層；g、將基底、犧牲層和單晶硅層冷卻后放入去離子水中，通過超聲波振動將單晶硅層和犧牲層的連接體與基底分離；所述的犧牲層為初步在基底表面生成的晶格有缺陷的單晶硅，即晶體中有些空位沒有填滿。

【技術特征摘要】
1.一種單晶硅的氣相外延生長方法，其特征是，包括以下步驟:a、提供可供預處理的基底b、清洗C、提供可供單晶硅外延生長的腔體，腔體內設有基底儲放裝置，并將基底放置于基底儲放裝置上；d、向腔體內通入還原性氣體，并將腔體內壓強和溫度調至所需壓強和溫度e、向腔體內通入氣態硅源，并通過氣相沉積工藝在基底表面生成預設厚度的犧牲層f、在犧牲層上方形成單晶硅層；g、將基底、犧牲層和單晶硅層冷卻后放入去離子水中，通過超聲波振動將單晶硅層和犧牲層的連接體與基底分離； 所述的犧牲層為初步在基底表面生成的晶格有缺陷的單晶娃，即晶體中有些空位沒有填滿。2.根據權利要求1所述的一種單晶硅的氣相外延生長方法，其特征是，在步驟a中，所述的可供預處理的基底為結構完整的單晶硅片。3.根據權利要求1所述的一種單晶硅的氣相外延生長方法，其特征是，在步驟b中，所述的清洗采用化學清洗中的雙氧水體系。4.根據權利要求1所述的一種單晶硅的氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：向勇，臧亮，閆宗楷，劉振鵬，
申請(專利權)人：向勇，
類型：發明
國別省市：