一种单晶硅片的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110528073A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910875442.3(22)申请日2019.09.17(71)申请人大同新成新材料股份有限公司地址037002山西省大同市新荣区花园屯村(72)发明人马兴华(74)专利代理机构北京志霖恒远知识产权代理事务所(普通合伙)11435代理人申绍中(51)Int.Cl.C30B29/06(2006.01)C30B15/04(2006.01)H01L31/0236(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种单晶硅片的制备方法(57)摘要本发明公开了一种单晶硅片的制备方法，包括以下步骤：S1、将多晶硅和掺杂剂置入单晶炉内的石英坩埚中；S2、当装料结束关闭单晶炉门后，抽真空使单晶炉内保持在一定的压力范围内，驱动石墨加热系统的电源，加热至大于硅的熔化温度，使多晶硅和掺杂物熔化。本发明中的薄化单晶硅材料及其载负微纳结构能有效抑制光在硅基材料表面的反射损失，增加光吸收，对进一步提高光基器件的性能具有重要意义，因此，采用薄化单晶硅的方式来制备柔性硅基材料可以满足于传统硅基结构制备工艺相兼容的要求，具有良好电学特性和机械柔性的材料，同时制造工艺成本低，并且阵列之间有着大量的应力释放区，使得转移后的硅条阵列具有良好的抗弯折性能。CN110528073ACN110528073A权利要求书1/1页1.一种单晶硅片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将多晶硅和掺杂剂置入单晶炉内的石英坩埚中；S2、当装料结束关闭单晶炉门后，抽真空使单晶炉内保持在一定的压力范围内，驱动石墨加热系统的电源，加热至大于硅的熔化温度，使多晶硅和掺杂物熔化；S3、当多晶硅熔融体温度稳定后，将籽晶慢慢下降进入硅熔融体中(籽晶在硅熔体中也会被熔化)，然后具有一定转速的籽晶按一定速度向上提升，由于轴向及径向温度梯度产生的热应力和熔融体的表面张力作用，使籽晶与硅熔体的固液交接面之间的硅熔融体冷却成固态的硅单晶；S4、当籽晶与硅熔融体接触时，由于温度梯度产生的热应力和熔体的表面张力作用，会使籽晶晶格产生大量错位，需在引晶后先生长一段“细颈”单晶(直径2-4亳米)，并加快提拉速度，由于细颈处应力小，不足以产生新错位，也不足以推动籽晶中原有的错位迅速移动，这样，晶体生长速度超过了错位运动速度，与生长轴斜交的错位就被中止在晶体表面上，从而可以生长出无错位单晶；S5、在缩径工艺中，当细颈生长到足够长度时，通过逐渐降低晶体的提升速度及温度调整，使晶体直径逐渐变大而达到工艺要求直径的目标值；S6、当晶体直径达到工艺要求直径的目标值时，再通过逐渐提高晶体的提升速度及温度的调整，使晶体生长进入等直径生长阶段，并使晶体直径控制在大于或接近工艺要求的目标公差值；S7、当晶体生长的长度达到预定要求时，应该逐渐缩小晶体的直径，直至最后缩小成为一个点而离开硅熔融体液面，完成体硅的生产；S8、通过光刻-刻蚀技术在体硅上制备了微米级别阵列，然后真空沉积一层贵金属，反应离子刻蚀去除掩模，碱液各向异性刻蚀沟槽，氮化硅保护层制备，再次真空沉积贵金属层，碱液刻蚀脱离，最后有机物粘离体硅基底，剥离形成超薄的硅条阵列，通过构型设计、层层刻蚀制备出大量的薄硅条阵列。2.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备方法，其特征在于，所述S1中掺杂剂的种类应视所需生长的硅单晶电阻率而定。3.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备方法，其特征在于，所述S2中硅的熔化温度为1420摄氏度。4.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备方法，其特征在于，所述S4中无错位硅单晶的直径生长粗大后，尽管有较大的冷却应力也不易被破坏。5.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备方法，其特征在于，所述S5中为了降低晶棒头部的原料损失，采用平放肩工艺使肩部夹角呈180°。2CN110528073A说明书1/4页一种单晶硅片的制备方法技术领域[0001]本发明涉及单晶硅片生产技术领域，尤其涉及一种单晶硅片的制备方法。背景技术[0002]近年来，由于便携式电子器件突飞猛进的发展，柔性薄膜型器件能够实现其本身功能的同时兼具柔性、超薄甚至透明特性而广受关注。尽管诸多超薄且柔韧性较好的新型材料在构建柔性器件时表现出强劲优势，但是目前柔性器件的关键性能依然不能与传统的硅微电子器件相比。块体硅材料本身是脆性半导体材料，在微电子和光伏产业占据着主导地位，现代的元器件和集成电路大多数也都是硅为原料，但是柔性单晶硅材料目前研究较少，无法满足柔性器件要求，因此，发展基于柔性化的单晶硅材料得到了科研人员的关注和研究。[0003]目前制备柔性单晶硅材料的方法主要有两类：第一类，通过机械剥离、外延生长或化学腐蚀