[发明专利]一种超薄单晶硅片的制备方法

说明书

本发明涉及一种超薄单晶硅片的制备方法，包括：1)、刻蚀绝缘体上硅(SOI片)中的目标硅层，刻蚀深度为顶层单晶硅的厚度减去(0.8μm～1.2μm)；2)、腐蚀硅衬底层；3)、将步骤2)所制备的样品放入BHF腐蚀液中，并保持样品在腐蚀液表面漂浮，待氧化掩埋层腐蚀干净后捞出目标硅片并清洗。该超薄晶体硅的制备方法采用解键合工艺，所制备的超薄晶体硅表面光洁、厚度均匀、粗糙度小。所述的制备方法工艺简单、成品率高。

技术领域

本发明属于超薄单晶硅片制造技术领域，具体而言，涉及一种超薄单晶硅片的制备方法。

背景技术

晶体硅一般分为单晶硅和多晶硅，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。在单晶硅中，晶体框架结构是均匀的，能够由外部均匀的外貌来辨识。在单晶硅中，整个样品的晶格连续不间断，且没有晶界。大的单晶在自然界中是极其罕见的，并且也难以在实验室中制造。单晶硅片(Monocrystalline silicon)是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。一般用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

硅片是现代微电子技术和太阳能光电转换技术的基础，是太阳能光伏电池技术中最昂贵的部分。近年来，尽管硅原料价格已有明显下降，但降低硅片的制造成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力依然至关重要。

超薄单晶硅片具有多方面的用途。在激光间接驱动的惯性约束核聚变实验中，激光辐照腔壁产生的X射线广泛应用于辐射输运实验、辐射不透明度和辐射驱动冲击波实验中，作为驱动源的X射线辐射光谱的测量至关重要。此外，正在建设的欧洲自由电子激光装置，其光谱范围达到25keV，对束线光谱的精确诊断也至关重要。目前对X光谱的诊断主要通过各类晶体谱仪进行测量。而作为高透过率晶体谱仪的主要元件，超薄晶体硅的需求量越来越大，精度越来越高。目前对10μm厚的超薄晶体硅还没有高效成熟的制备工艺。

另外，当前能源危机与环境问题日趋严重，对太阳能利用的需求愈加迫切，但是相对于常规的石化、煤炭发电，太阳能光伏发电成本仍然偏高；高效、低成本是太阳电池技术追求的目标，在众多的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池占据整个光伏市场的85％左右；目前，产业界所用单晶硅太阳电池的硅片厚度为180μm～200μm，而太阳能发电成本中很大一部分来源于硅片材料，降低成本的一个重要和直接的途径是降低硅片厚度，在不久的将来，硅片太阳能电池厚度预期可降至40μm以下，这将给太阳能电池技术带来一场革命。

目前本领域所用的单晶硅片都是通过线状锯或线状网切割单晶硅锭获得。现代线锯的核心是在研磨浆配合下用于完成切割动作的超细高强度切割线，切割线直径已经从原来的180μm降低到了目前普遍使用的100-120μm，硅片的厚度从原来的330μm降低到现在普遍的180μm。而厚度低于100微米的超薄硅片，美国Silicon Genesis公司在2008年已开始研发利用氢离子注入剥离的方式进行生产，欧洲微电子研究中心IMEC(InteruniversityMicroelectronics Centre)提出了另一种制备超薄硅片的方法，这种方法不同于以往用线锯切割硅碇的技术，而是利用硅与金属间的热膨胀差异来剥取硅片，因此，不会产生由切屑等造成的不必要的浪费，被称作应力诱导剥离方法(stress induced lift-off method，SLiM-Cut)。然而这些方法在实际操作中受多种不同工艺的影响，制备流程及其复杂，在制备过程中还常常由于腐蚀氧化层和清洗过程中降低硅片表面的清洁度，从而造成最终制备的晶体质量受到限制。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超薄单晶硅片的制备方法，以解决上述问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种超薄单晶硅片的制备方法，包括：