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蘸取式硅片制作方法

阅读：306发布：2021-02-22

IPRDB可以提供蘸取式硅片制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且蘸取式硅片制作方法，在高纯氩气环境中，将一面涂有脱膜剂的平板的相对面固定在固定器上，使平板的脱膜剂面平行蘸取液态硅，升起平板并快速冷却处理，在平板脱膜剂层外形成一层硅层；硅层与脱膜剂层脱离形成硅片。蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下进行退火处理。平板的材料为二氧化锆或者二氧化铪，液态硅温度控制在1425－1480℃；蘸取液态硅前将涂有脱膜剂的平板预热使其温度达到800－1000℃；蘸取时平板进入液态硅面的深度为0.3－0.7mm，蘸取时间为0.3－0.5s，形成硅片的厚度为100－400μm。蘸取液态硅后把平板移至流动式氩气冷却系统进行处理，在平板上形成一层硅层。本发明工艺耗时短、无浪费硅材料、工艺环节少、生产效率高。，下面是蘸取式硅片制作方法专利的具体信息内容。

1、蘸取式硅片制作方法，其特征在于，在高纯氩气环境中，将一面涂有 脱膜剂的平板的相对面固定在固定器上，使平板的脱膜剂面平行蘸取液态硅， 升起平板并快速冷却处理，在平板脱膜剂层外形成一层硅层；硅层与脱膜剂 层脱离形成硅片。

2、根据权利要求1所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，蘸取液态 硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下进行退火处理。

3、根据权利要求1或2所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，平板 的材料为二氧化锆或者二氧化铪，液态硅温度控制在1425-1480℃；蘸取液 态硅前将涂有脱膜剂的平板预热使其温度达到800-1000℃；蘸取时平板进入 液态硅面的深度为0.3-0.7mm，蘸取时间为0.3-0.5s，形成硅片的厚度为 100-400μm。

4、根据权利要求3所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，蘸取液态 硅后把平板移至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却6-11分钟，在平板上形 成一层硅层。

5、根据权利要求4所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，蘸取液态 硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下于1200-1350℃进行退火处 理。

说明书全文

技术领域

本发明属于硅片加工技术领域，特别涉及一种蘸取式硅片制作方法。

背景技术

目前世界上主流的硅片切片技术是采用日本和瑞士产的纱线切割机，其 核心是用一根直径为0.10-0.18mm的细钢丝等间距地绕在四根主动轴上(现 在最多可达4000圈，即一次可切4000片硅片)，然后将硅锭缓慢靠近钢丝， 依靠钢丝与硅锭间的磨擦来“磨”断硅锭，实现切片。根据Sharp公司的技术人 员介绍，他们已经能够切120μm厚的硅薄片了。但是此传统工艺存在以下诸 多问题：锯口几乎与硅片同厚，也就是说，材料将浪费一半，比如1kg的硅 料只能切出500g的硅片，剩下的500g则变成了几乎不可回收的硅粉加磨料 的混合物，而且一旦钢丝断线，正在切割中的硅锭就变成了如梳头的篦子状 废品，有一定的风险，资源利用率较低。

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺耗时短、无浪费硅材料、工艺环节少、生 产效率高的蘸取式硅片制作方法。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：蘸取式硅片制作方法，在高 纯氩气环境中，将一面涂有脱膜剂的平板的相对面固定在固定器上，使平板 的脱膜剂面平行蘸取液态硅，升起平板并快速冷却处理，在平板脱膜剂层外 形成一层硅层；硅层与脱膜剂层脱离形成硅片。
蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下进行退火处理。
平板的材料为二氧化锆或者二氧化铪，液态硅温度控制在1425-1480℃； 蘸取液态硅前将涂有脱膜剂的平板预热使其温度达到800-1000℃；蘸取时平 板进入液态硅面的深度为0.3-0.7mm，蘸取时间为0.3-0.5s，形成硅片的厚 度为100-400μm。
蘸取液态硅后把平板移至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却6-11分钟， 在平板上形成一层硅层。
蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下于1200- 1350℃进行退火处理。
在本发明中，工作之前首先要对封闭系统用高纯氩气进行清洗，并且工 作过程中液态硅处在封闭的高纯氩气氛中，使平板蘸取液态硅的过程中不被 外部环境污染；根据工艺要求，高纯氩气保持一定的流速。平板用机械固定 器来固定，即把平板的一面固定在机械固定器上，另一面涂有脱膜剂。蘸取 液态硅的速度和方式是通过设置机械的自动控制来完成的。涂有脱膜剂的平 板在蘸取液态硅之前，首先需要对其进行预热，使平板的温度达到800- 1000℃。在蘸取液态硅时，平板采取平行的蘸取方式，所形成的硅层厚度由 液态硅的温度、蘸取方式、平板温度以及环境压强等来控制，此方法液态硅 温度控制在1425-1480℃，蘸取时平板进入液态硅面的深度为0.3-0.7mm， 蘸取时间为0.3-0.5s，根据这些工艺参数的不同，可以在平板上形成不同厚 度的硅片，其厚度范围为100-400μm。
由于在整个过程中工艺时间短，通过设置机器自动控制部件来控制蘸取 液态硅的速度和蘸取的深度，从而可以大幅度提高了生产率；由液态硅温度、 蘸取速度和预热平板的温度等参数来控制形成硅片的厚度，根据不同的需要， 生成不同厚度的硅片；工艺过程中蘸取的是液态硅，蘸取液态硅后进行凝固， 硅材料直接凝固平板上，没有造成浪费硅材料的现象，最大程度的利用了硅 材料；在蘸取液态硅时，液态硅在高浓度氩气气氛中，也保证了液态硅不被 污染，同时对外界环境形成屏蔽作用，因此控制了有害物质的释放，减少其 对环境的污染。

附图说明

图1为平板固定在机械固定器上蘸取液态硅的示意图；
图2所示为在平板上形成硅片的示意图。
其中，1-机械固定器，2-二氧化锆或者二氧化铪平板，3、6-保温层， 4-液态硅，5-可控温坩锅，7-充氩气孔，8-出气孔，9-脱膜剂，10-形 成硅片。

具体实施方式

蘸取式硅片制作方法，其具体步骤、结构、特征、及其功能，详细说明 如下：
首先整个系统已经过高纯氩气的反复清洗，并保持在高纯氩气中，然后 向清洗后的可控温坩锅5中加入高纯度硅料，并加热熔化成液态硅，使其温 度控制在1425-1480℃，同时平板上涂上所需要的脱膜剂，以使蘸取液态硅 后形成的硅片容易取下，本实例选用125×125mm的平板，平板的材料为二氧 化锆或者二氧化铪。
接着，如图1所示，将涂有脱膜剂的平板2的脱膜剂相对面固定在机械 固定器上并预热使其温度达到800℃，通过充氩气接头7对液态硅所在环境充 高纯氩气，自动传动装置将带有平板的机械固定器移动至液态硅液面4上， 通过液面探测器探测液态硅面的高度，得到的数据输送到控制仪器，仪器控 制机械固定器，决定平板进入液态硅的深度；采取平行蘸取方式，使平板涂 有脱膜剂的一面以一定的速度进入液面均匀蘸取一层液态硅。本实施方案中 蘸取液态硅平板进入液态硅面的深度为0.7mm，蘸取时间为0.5s(蘸取时间 是指平板上脱膜剂和液态硅的接触时间)。
接着，移动机械固定器至流动式氩气冷却系统进行控温吹风冷却11分钟， 经冷却后将在平板上形成一层硅10，如图2所示。其具体厚度可由工艺参数 确定，本实施例中液态硅的温度1480℃，得到的厚度为400μm的硅片；然后 进行脱膜，取下硅片。
最后，为避免形成硅片的内部具有内缺陷等，提高硅片的质量，需在退 火炉中氩气保护下于1300℃进行退火处理。
按照上述步骤，把涂有脱膜剂的平板预热，使其温度达到930℃，液态硅 的温度1450℃。进行控制平板的机械固定器，使平板涂有脱膜剂的一面以一 定的速度进入液面均匀蘸取一层液态硅，进入液态硅面的深度为0.52mm，蘸 取时间为0.4s。然后移动机械固定器至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却7 分钟，经冷却后将在平板上形成一层多晶硅，得到的厚度为266μm的硅片。
按照上述步骤，提高涂有脱膜剂的平板预热温度，使其温度达到950℃， 液态硅的温度仍为1450℃。进行控制平板的机械固定器，使平板涂有脱膜剂 的一面以上述同样的速度进入液面，均匀蘸取一层液态硅，进入液态硅面的 深度为0.5mm，蘸取时间为0.4s。然后移动机械固定器至流动式氩气冷却系 统进行吹风冷却，如上述冷却时间为7分钟，经冷却后将在平板上形成一层 多晶硅，得到的厚度为242μm的硅片。
按照上述步骤，把涂有脱膜剂的平板进行预热，使其温度达预设最高 1000℃，液态硅的温度达到最低1425℃。进行控制平板的机械固定器，使平 板涂有脱膜剂的一面以一定的速度进入液面均匀蘸取一层液态硅，进入液态 硅面的深度为0.3mm，蘸取时间为0.3s。然后移动机械固定器至流动式氩气 冷却系统进行吹风冷却，冷却时间如上述6分钟，经冷却后将在平板上形成 一层多晶硅，得到的厚度为102μm的硅片。
试验表明，本发明和传统工艺相比，不但节约能源，工艺稳定，而且使 产品的重复性、一致性好，成品率高，对大规模生产有重要意义。
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