一种超薄单晶硅片的直拉制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103014838A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103014838A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210577671.5(22)申请日2012.12.27(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人丁建宁袁宁一(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书22页页附图附图11页(54)发明名称一种超薄单晶硅片的直拉制备方法(57)摘要本发明涉及超薄单晶硅片制造技术领域，特别涉及一种厚度小于40um的单晶硅片的制备方法，应用于半导体器件和太阳电池领域。其特征在于包括如下步骤：把原料多晶硅块放入单晶炉的石英坩埚中；单晶炉关闭，抽真空到10-2-10-3Torr，然后冲入高纯氩，保持单晶炉内真空度保持在10~20Torr；在单晶炉中，加热融化石英坩埚中的多晶硅原料，单晶炉中加热温度为1412-1450℃；当硅熔体的温度稳定以后，将固定在提拉结构上的线状籽晶浸入硅熔体中，保温5-10min后提拉，提拉结构是由线径为10-30微米钨丝线组成的钨丝线框，提拉速度在20-50mm/min；提拉结构与液面分开后，升至上炉室冷却20-60min后取出，超薄晶片覆盖在钨丝框上；开单晶炉取出硅片。CN10348ACN103014838A权利要求书1/1页1.一种超薄单晶硅片的直拉制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）把原料多晶硅块放入单晶炉的石英坩埚中；（2）单晶炉关闭，抽真空到10-2-10-3Torr，然后冲入高纯氩，保持单晶炉内真空度保持在10~20Torr；（3）在单晶炉中，加热融化石英坩埚中的多晶硅原料，单晶炉中加热温度为1412-1450℃；（4）当硅熔体的温度稳定以后，将固定在提拉结构上的线状籽晶浸入硅熔体中，保温5-10min后提拉，提拉结构是由线径为10-30微米钨丝线组成的钨丝线框，提拉速度在20-50mm/min；（5）提拉结构与液面分开后，升至上炉室冷却20-60min后取出，超薄晶片覆盖在钨丝框上；（6）开单晶炉取出硅片。2.如权利要求1所述的一种超薄单晶硅片的直拉制备方法，其特征在于：所述的线状单晶籽晶是通过激光区熔的方法固定在钨丝上，具体如下：将钨丝放在线状单晶籽晶之下，利用激光沿着钨丝方向移动，籽晶熔化，包覆住钨丝，达到了固定籽晶的作用。3.如权利要求1所述的一种超薄单晶硅片的直拉制备方法，其特征在于：所述的线状单晶籽晶是固定在钨丝线框水平方向上的钨丝上。2CN103014838A说明书1/2页一种超薄单晶硅片的直拉制备方法技术领域[0001]本发明涉及超薄单晶硅片制造技术领域，特别涉及一种厚度小于40um的单晶硅片的制备方法，应用于半导体器件和太阳电池领域。背景技术[0002]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180～200μm，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。[0003]目前半导体行业和光伏产业所用的单晶硅片都是通过切割单晶硅锭获得。而厚度低于100微米的超薄硅片，美国SiliconGenesis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【A.Brailoveetal.,FirstDemonstrationofHighVolumeManufacturingofKerf-FreePolyMaxWafers,Proc.ofthe25thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConf.,p.1613,2010；A.Fujisaka,KeepingPacewithCostReductionasModulePricesContinuetoDecline,PhotovoltaicsWorld，pp38-41，July/August2010.】，欧洲微电子研究中心IMEC（InteruniversityMicroelectronicsCentre）提出了另一种制备超薄硅片的方法－应力诱导剥离方法。发明内容[0004]本发明内容开发一种新的厚度低于40微米超薄硅片的制造方法，即利用直拉的方法，直接制备超薄硅片，具体步骤包括：1、把原料多