[發明專利]薄形硅晶片的制備方法

無效

• 申請號: 201010169382.2
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN102234840A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 姚罡;李紅軍;徐軍
• 申請（專利權）人: 姚罡;李紅軍;徐軍
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B15/36;C30B28/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及晶體生長：特別是一種薄形硅晶片的制備方法。

背景技術

傳統晶體生長工藝生長出的硅晶體呈棒狀，通過鑄錠工藝生長出的多晶硅晶體通常呈塊狀，這種形狀和尺寸的原料需要經過切割、打磨和清洗等工藝后，加工為棒狀、塊狀或片狀才能加以應用。在加工工序中，材料碎裂時有發生，切割時的材料損耗，即鋸末，不可避免，通過大量提純和生長工藝獲得的高純硅晶體進入使用仍然至少需要損耗刀口厚度。

煤和石油等化石能源的不可再生性使得其稀缺性不斷增加，隨之而來的是傳統能源價格不斷提高。人類社會的發展和運行以大量的能源消耗為基礎，因此發展基于傳統能源的高碳經濟的成本將不斷提高。歷次石油價格大幅波動均帶來全球經濟的大幅震蕩，不利于人類社會的可持續穩定發展。

世界范圍內分布最為廣泛、可利用量最大的清潔能源是太陽能。硅基光伏產品目前占據主要市場份額，化合物半導體光伏技術以及其他光伏技術也有一定發展潛力。主流光伏技術的基礎主要是各種半導體材料，主要包括高純硅片和高純砷化鎵晶片等。光伏發電代替傳統能源的主要阻力來自其較高的發電成本，技術進步和傳統能源價格提升將逐步縮小光伏發電與化石能源發電之間的成本差異，并推進新能源的利用。降低光伏發電成本的重要途徑之一是盡量減少高純原料的無效消耗及原材料轉化為光伏器件過程中的能耗，但目前主流的材料轉化工序(原材料→單晶棒/多晶錠→晶片)存在如上文所述的難以逾越的材料消耗極限，且加工過程中的能源利用效率也不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種薄形硅晶片的制備方法，該方法從晶體生長過程就控制硅晶體形狀和尺寸，以盡量減少晶體利用加工時的物料浪費和能耗。

本發明的技術解決方案如下：

一種薄形硅晶片的制備方法，特點在于包括以下步驟：

①制備籽晶：按照所需生長薄形硅晶片橫斷面的形狀并按晶體生長的取向將硅單晶體或多晶硅錠加工成具有所需生長薄形硅晶片橫截面的形狀的籽晶；

②安裝籽晶：將所述的籽晶按晶體生長方向朝下固定在生長裝置的籽晶架上；

③配料：將高純多晶硅粉料或塊料以及達到所需電阻率對應濃度的摻雜元素的高純原料置于石英坩堝中，再將該石英坩堝置于所述的生長裝置的密閉容器的石墨發熱體中；

④化料：將所述的密閉容器內抽真空，真空度范圍為10^-8～10^-3乇，將氬氣充入密閉容器至0.5～3個大氣壓，起保護作用，所述的石墨發熱體通電加熱，將所述的石英坩堝內的溫度升至石英坩堝內原料的熔點以上，并保持0.2～2個小時，使原料充分融化，形成熔體；

⑤生長晶體：調整生長裝置中的溫場，達到所述的硅晶體的生長溫度，通過籽晶架的驅動機構將所述的籽晶下降，使部分籽晶浸入所述的熔體中，同時調整籽晶的提拉速度，采用直拉法從熔體中生長出的帶狀的單晶或多晶硅晶體，該單晶或多晶硅晶體的橫截面形狀與所述的籽晶橫截面的形狀相似；

⑥對所述的帶狀的硅晶體進行加工，得到所需要的薄形硅晶片。

所述的籽晶形狀為片狀、棒狀、瓦片狀或筒狀。

所述的籽晶架具有一個以上的籽晶夾，每個籽晶夾夾設一塊籽晶。

所述的籽晶架上的籽晶夾的排列方法包括橫向排列、縱向排列或縱橫組合排列。

本發明的技術效果：

1、采用本發明中的方法，能夠控制所生長出的硅單晶或多晶硅晶體的形狀和尺寸，得到晶體硅片，可以減少材料轉化過程中的能耗。

2、可選用適當工藝參數，降低硅片厚度，調整硅片形狀，使得生長出的晶體只需要經過少量加工即可用于半導體產品生產加工，避免了將單晶棒滾磨為圓柱體、再將其切割為四方晶體柱、最后將其切割為硅片或將多晶硅錠多次切割為硅片等傳統加工工序，減少了傳統工藝中的大量高純原料損耗以及相應過程中的能耗。

附圖說明

圖1為本發明實例中所用薄片狀籽晶的示意圖

圖2為本發明實例中瓦片狀籽晶的示意圖

圖3為本發明實例中圓形石英坩堝生長裝置的部分示意圖

圖4為本發明實例中方形石英坩堝生長裝置的部分示意圖

圖中：