[发明专利]一种双壳层结构籽晶衬底及其制备方法

说明书

本发明提供一种应用于单层转移薄膜生长的籽晶衬底及其制备方法，包括步骤：1)采用光刻工艺于单晶硅衬底表面形成光刻胶掩膜；2)于具有光刻胶掩膜的衬底上沉积金属层；3)去除所述光刻胶掩膜；4)采用湿法刻蚀工艺对所述衬底进行选择性刻蚀；5)于所述衬底表面沉积包括氮化硅及氧化硅的生长阻挡层；6)去除所述金字塔籽晶阵列顶端的金属掩膜层，以获得所述籽晶衬底。本发明的籽晶衬底兼具力学稳定性与化学稳定性，且具有较高的重复使用率，寿命长，制备工艺简单便捷，易于实现自动化生产。

技术领域

本发明属于半导体材料领域，特别是涉及籽晶衬底及其制备方法。

背景技术

现如今，由于半导体单晶硅优异的电化学性质以及成熟的制备工艺，使之成为半导体元器件的主要原材料。制备单晶硅的方法有直拉法、区熔法和化学气相沉积法，其中化学气相沉积法由于在制备单晶硅薄膜过程中具有纯度高、致密性好、残余应力小、结晶度高等优点而获得广泛关注，现阶段化学气相沉积法中应用最广泛的是气相外延生长法，其特点是可常压进行反应、操作简便且成本低。

用于气相外延生长获取薄膜硅的主流做法是采用双层多孔硅技术，双层多孔硅技术在应用过程中存在一定缺陷：

1.硅衬底需在氢氟酸溶液中采用电化学腐蚀方法获得双层多孔硅，制备方法具有一定危险性及污染性；

2.该技术需将大孔隙率的多孔硅层作为牺牲层，随气相外延生长所得薄膜硅一同剥离衬底，原料消耗量较大；

3.每次薄膜硅剥离都会损耗衬底，衬底重复使用率低。

针对双层多孔硅技术的固有缺陷，并结合单晶硅制绒技术，一种应用于层转移薄膜生长的籽晶衬底及其制备方法，该衬底可通过气相外延生长获得薄膜硅，并能保证较高的重复使用率。

在专利(US 9,502,240 B2)《Preparation Method of Crystalline SiliconFilm Based on Layer Transfer》和专利(ZL201310167373.3)《一种基于层转移的晶硅薄膜的制备方法》中提供了一种气相法制备层转移单晶硅薄膜的方法。本发明在上述技术基础上详细介绍一种兼具力学稳定性与化学稳定性的双壳层结构籽晶阵列衬底的制备工艺，具备该特征的籽晶阵列可作为衬底通过外延生长获得薄膜硅。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种应用于层转移薄膜生长的籽晶衬底及其制备方法，用于解决现有技术中原料消耗大、重复使用率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用于层转移薄膜生长的籽晶衬底及其制备方法，包括步骤：

1)提供一单晶硅衬底，采用光刻工艺于所述衬底表面形成光刻胶掩膜，所述光刻胶掩膜具有周期性排列的窗口，所述窗口显露所述衬底；

2)于所述窗口显露的所述衬底上及所述光刻胶掩膜上沉积金属层；

3)去除所述光刻胶掩膜以及所述光刻胶掩膜上的金属层，以在所述衬底上形成呈周期性排列的金属掩膜阵列；

4)采用湿法刻蚀工艺对所述衬底进行选择性刻蚀，以在所述衬底的表面获得呈周期性排列的金字塔籽晶阵列，并保留所述金属掩膜阵列；

5)以所述金属掩膜阵列作为沉积阻挡层，于所述衬底表面沉积包括氮化硅及氧化硅的生长阻挡层，所述生长阻挡层包覆所述金字塔籽晶阵列的下部，且裸露出所述金字塔籽晶阵列的上部；

6)去除所述金字塔籽晶阵列顶端的金属掩膜层以及覆盖在金属掩膜阵列上的生长阻挡层，以获得所述籽晶衬底。

作为本发明的应用于层转移薄膜生长的籽晶衬底及其制备方法的一种优选方案，步骤1)通过紫外曝光工艺于所述衬底表面形成所述光刻胶掩膜，所述光刻胶掩膜具有周期性排列的窗口。