[发明专利]一种单晶硅的气相外延生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是一种单晶硅的气相外延生长方法。

背景技术

近年来，中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍，光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年1.07％增长到2008年的近15％。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从3年前的13％-14％提高到16％-17％。总体来看，中国太阳能电池的国际市场份额和技术竞争力大幅提高。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。

在太阳能光伏发电中，组件主要由太阳能电池组成，而单晶硅是制造太阳能电池的重要原材料。目前，制作单晶硅的方法主要有直拉法和区熔法，两种方法制作出来的通常都是单晶硅锭，在做太阳能电池之前，还需要对单晶硅锭进行切割，此过程无形中增加了设备的能耗。总体而言，两种方法的制备过程不易控制，能耗和复杂程度较大，制备工艺落后，且成本较高，不适合大规模生产。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种单晶硅的气相外延生长方法，该种气相外延生长方法可以有效解决单晶硅制作过程复杂和能耗较高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种单晶硅的气相外延生长方法，包括以下步骤：a、提供可供预处理的基底；b、清洗；c、提供可供单晶硅外延生长的腔体，腔体内设有基底储放装置，将基底放置于基底储放装置上；d、向腔体内通入还原性气体，并将腔体内压强和温度调至所需压强和温度；e、向腔体内通入气态硅源，并通过气相沉积工艺在基底表面生成预设厚度的牺牲层；所述的牺牲层为初步在基底表面生成的晶格有缺陷的单晶硅，即晶体中有些空位没有填满；f、在牺牲层上方形成单晶硅层；g、将基底、牺牲层和单晶硅层冷却后放入去离子水中，通过超声波振动将单晶硅层和牺牲层的连接体与基底分离。

所述的单晶硅的气相外延生长方法中，在步骤a中，所述的可供预处理的基底为结构完整的单晶硅片。

所述的单晶硅的气相外延生长方法中，在步骤b中，所述的清洗采用化学清洗中的双氧水体系。

所述的单晶硅的气相外延生长方法中，在步骤c中，所述的基底储放装置为一个单晶硅片承载圆盘，它可以有效将基底与腔体分离开来，同时便于对基底进行处理。

所述的单晶硅的气相外延生长方法中，在步骤d中，所述的还原性气体为氢气，其作用在于，它可以去除基底表面的氧化硅；所述的腔体内压强为2至3千帕；所述的腔体内温度为950至1200摄氏度。

所述的单晶硅的气相外延生长方法中，在步骤e中，所述的气态硅源为硅烷；所述的化学气相沉积工艺为减压化学气相沉积工艺，温度范围为600至700摄氏度，沉积压强为11至14千帕；牺牲层的预设厚度为1至3微米；该步骤硅烷流量为13.1～17.5sccm，时间为30～50秒。

所述的单晶硅的气相外延生长方法中，在步骤f中，该步骤硅烷流量为7.0～7.88sccm，温度为800-1000摄氏度，压强为11至14千帕。

本发明具有以下突出的有益效果：

1、由于向腔体内通入气态硅源，并通过气相沉积工艺在基底表面生成预设厚度的牺牲层，所以它可以将单晶硅层和基底有效隔离开，因牺牲层为初步在基底表面生成的晶格有缺陷的单晶硅，即晶体中有些空位没有填满，因此它结构不稳定，还便于后续工艺中对单晶硅层的分离。

2、由于该工艺先对基底进行化学清洗，在后续工艺中再向机体内通入还原性气体，并将腔体内压强和温度调至所需压强和温度，所以它可以有效去除基底表面的氧化硅，同时为下一步工艺做好了准备，而且与物理方法去除氧化硅相比，降低了成本和能耗。

3、由于将基底、牺牲层和单晶硅层冷却后放入去离子水中，然后通过超声波利用其中的应力将牺牲层和单晶硅层的连接体和基底分离，所以它在单晶硅棒的分离过程中方便快捷，易操作，降低了成本，适合大规模生产。

附图说明

附图1是本发明的单晶硅的气相外延生长方法的流程图；

附图2是本发明的单晶硅的气相外延生长方法的制备示意图；

附图3是本发明单晶硅层、牺牲层和基底一体的剖面结构示意图；

附图4是本发明单晶硅层和牺牲层的连接体与基底分离的剖面结构示意图；

附图标记说明：1腔体，2基底，3基底储放装置，4牺牲层，5单晶硅层，6超声波容器，7去离子水。

具体实施方式