制造半導(dǎo)體基片的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體基片制造技術(shù)，具體涉及一種制造半導(dǎo)體基片的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的化石能源一直占據(jù)能源供給的主要部分。然而，隨著化石能源儲量的不斷減少，開采難度的不斷加大以及對環(huán)境的極大影響等問題，急需發(fā)展新能源。
[0003]半導(dǎo)體基片是由半導(dǎo)體材料制成的基片，其被廣泛應(yīng)用于集成電路、光伏發(fā)電等領(lǐng)域。硅作為一種應(yīng)用最多的半導(dǎo)體材料，在地球上儲量豐富、開采容易，因此硅太陽能發(fā)電技術(shù)極具發(fā)展?jié)摿Α?br>[0004]目前，利用硅制備半導(dǎo)體基片通常采用拉拔法，該方法生產(chǎn)耗能大、環(huán)境污染嚴(yán)重，特別是該方法需要進行切片來制備單片的半導(dǎo)體基片，易造成半導(dǎo)體材料浪費，材料的利用率較低。同時，利用該方法制造的半導(dǎo)體基片尺寸較小，在制造大尺幅半導(dǎo)體基片時難以成型;此外，制造的半導(dǎo)體基片厚度通常較大、雜質(zhì)多，不僅制造成本高，并且無法制造柔性的半導(dǎo)體基片，上述缺陷極大地影響了半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種制造半導(dǎo)體基片的方法和裝置，其材料利用率高、制造成本低，利用該方法和裝置制造的半導(dǎo)體基片尺寸大、厚度可控、純度高，特別是可以制造柔性的半導(dǎo)體基片，應(yīng)用前景廣泛。
[0006]本發(fā)明提供一種制造半導(dǎo)體基片的方法，包括如下步驟:
[0007]將半導(dǎo)體材料加熱至熔融狀態(tài)，得到熔融半導(dǎo)體材料；
[0008]利用熱噴涂槍將所述熔融半導(dǎo)體材料熱噴涂至基板上，隨后降溫，使基板上的熔融半導(dǎo)體材料凝固，得到半導(dǎo)體基片。
[0009]在本發(fā)明中，對所述半導(dǎo)體材料不作嚴(yán)格限制，可以是本領(lǐng)域常規(guī)的元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體、非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體等材料，包括但不限于多晶硅、鍺、砸、砷化鎵、碲化鎘、砷化鎘、氧化鋅等。可以理解的是，對半導(dǎo)體材料的加熱溫度應(yīng)當(dāng)為半導(dǎo)體材料的熔點溫度以上，從而利于得到熔融狀態(tài)的半導(dǎo)體材料;具體地，加熱溫度可以比半導(dǎo)體材料的熔點溫度高300-400°C，加熱溫度例如可以為1400-2000°C，進一步為1600-1800。。。
[0010]在本發(fā)明中，熱噴涂是指將熔融狀態(tài)的半導(dǎo)體材料霧化噴射到基板表面，隨后降溫凝固從而沉積形成薄膜或基板的過程。在進行熱噴涂時，環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)高于半導(dǎo)體材料的熔點，從而利于半導(dǎo)體材料的噴涂;此外，環(huán)境應(yīng)當(dāng)無塵，從而利于保證半導(dǎo)體基片的純度。特別是，可以采用設(shè)有膠粘層的防塵網(wǎng)進行除塵，膠粘層例如可以采用耐高溫的環(huán)氧樹脂等涂覆形成。
[0011]本發(fā)明的熱噴涂槍用于將熔融半導(dǎo)體材料霧化噴射到基板表面，其應(yīng)當(dāng)能夠耐受高溫且霧化均勻，對其不作嚴(yán)格限制，可以為接觸或非接觸式熱噴涂槍，例如氣動熱噴涂槍、無氣熱噴涂槍、旋杯熱噴涂槍等;特別是，在使用氣體進行霧化時，氣體的溫度應(yīng)當(dāng)高于半導(dǎo)體材料的熔點，從而利于半導(dǎo)體材料的噴涂。
[0012]在本發(fā)明中，基板用于承載半導(dǎo)體材料，即經(jīng)熱噴涂槍霧化噴射的熔融半導(dǎo)體材料落于基板上，可以理解的是，基板表面應(yīng)當(dāng)平整光滑并且基板應(yīng)當(dāng)能夠耐受半導(dǎo)體材料熔點以上的溫度，對其材料不作嚴(yán)格限制，例如可以為耐高溫的金屬或非金屬材料。
[0013]此外，針對熱噴涂時高溫散熱快的特點，從節(jié)能方面考慮，可以采用高溫導(dǎo)熱系數(shù)低、使用壽命長的保溫材料對實施熱噴涂的各相關(guān)設(shè)備進行內(nèi)外保溫，從而節(jié)約能源、減小能耗。
[0014]本發(fā)明采用熱噴涂法制備半導(dǎo)體基片，該方法對基板的尺寸無嚴(yán)格要求，即制造的半導(dǎo)體基片的尺幅不限，可根據(jù)具體需求進行設(shè)置，特別是可制造大尺幅的半導(dǎo)體基片。此外，本發(fā)明的方法還可根據(jù)具體需求制造不同厚度的半導(dǎo)體基片，特別是可制造厚度50μm以下的半導(dǎo)體基片，此時半導(dǎo)體基片為柔性，應(yīng)用范圍更加廣泛。本發(fā)明的方法無需進行切片，因此不會造成半導(dǎo)體材料浪費，材料的利用率高，有利于降低制造成本。
[0015]本發(fā)明的方法中，還可以在基板上事先鋪裝晶種，例如在基板的一端鋪裝晶種，在進行熱噴涂時，可使熔融半導(dǎo)體材料自基板晶種向另一端噴涂，從而使融半導(dǎo)體材料在降溫凝固過程中形成晶體。
[0016]本發(fā)明對熱噴涂的相關(guān)工藝控制參數(shù)不作嚴(yán)格限制，可根據(jù)所需制造的半導(dǎo)體基片的材料、尺寸、厚度等相關(guān)參數(shù)進行合理設(shè)置。例如，可以控制所述熱噴涂的速度為ο.?-ο.5L/s，即每秒噴涂0.1-0.5L的熔融半導(dǎo)體材料。
[0017]進一步地，可以控制所述降溫的速度為0.1-10°C/min。對降溫方式不作嚴(yán)格限制，例如可以為連續(xù)降溫、梯度降溫等。具體地，半導(dǎo)體材料為硅時，可控制降溫的速度為0.2-2°C/min;半導(dǎo)體材料為氧化鋅時，可控制降溫的速度為5-10°C/min;半導(dǎo)體材料為砷化鎵、碲化鎘、砷化鎘等其它化合物材料時，可控制降溫的速度為1-5 0C/min。在本發(fā)明的具體方案中，例如可以在基板下方設(shè)置溫度可控的加熱裝置來實現(xiàn)對基板的加熱和降溫。
[0018]在本發(fā)明的方法中，在進行所述降溫之前，還可以向所述基板上的熔融半導(dǎo)體材料噴吹溫度高于所述半導(dǎo)體材料熔點的惰性氣體進行提純。噴吹惰性氣體用于去除半導(dǎo)體基片上的雜質(zhì)，從而提高半導(dǎo)體基片的純度?？梢岳斫獾氖牵趪姶禃r不應(yīng)當(dāng)暴露出基板，對噴吹方式不作嚴(yán)格限制，例如可以向外噴吹、擺動噴吹等。
[0019]在本發(fā)明中，熱噴涂槍與基板應(yīng)當(dāng)能夠相對移動，從而實現(xiàn)連續(xù)均勻的噴涂。例如，在進行所述熱噴涂時，可以0.l-2m/min的速度連續(xù)移動所述熱噴涂槍或所述基板;具體地，半導(dǎo)體材料為硅時，連續(xù)移動的速度可以為0.1-0.5m/min;半導(dǎo)體材料為砷化鎵、碲化鎘、砷化鎘等化合物材料時，連續(xù)移動的速度可以為0.5-2m/min。
[0020]進一步地，本發(fā)明的方法還可以包括對所述半導(dǎo)體基片進行光刻蝕或減反射處理?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域的常規(guī)方式進行所述光刻蝕或減反射處理;光刻蝕用以在半導(dǎo)體基片上形成納米網(wǎng)格，例如邊長為10_50nm的納米網(wǎng)格;經(jīng)光刻蝕或減反射處理的半導(dǎo)體基片可直接形成無封裝電池片，或者在封裝玻璃后形成封裝電池片。
[0021]本發(fā)明還提供一種制造半導(dǎo)體基片的裝置，包括密封腔體和設(shè)置在所述密封腔體內(nèi)部的第一加熱部、熱噴涂槍和承載部，
[0022]所述熱噴涂槍的出口端設(shè)置在所述第一加熱部的出口端下方，并且所述熱噴涂槍與所述承載部能夠相對移動；
[0023]所述承載部具有基板和用于對所述基板進行加熱的第二加熱部，所述基板設(shè)置在所述熱噴涂槍的下方。
[0024]在本發(fā)明中，所述密封腔體用于提供密封、無塵、保溫的熱噴涂環(huán)境，密封腔體內(nèi)部的溫度應(yīng)當(dāng)高于半導(dǎo)體材料的熔點，從而利于半導(dǎo)體材料的噴涂;此外，可以在所述密封腔體的內(nèi)壁和/或外壁設(shè)置保溫層，從而節(jié)約能源、減小能耗。
[0025]此外，本發(fā)明對所述熱噴涂槍與所述承載部相對移動的方式不作嚴(yán)格限制，例如可使承載部相對固定而使熱噴涂槍移動，或者使熱噴涂槍相對固定而使承載部移動。在承載部移動的情形下，可以在承載部的底部間隔設(shè)置有多個滾輪。
[0026]本發(fā)明的第二加熱部用于對所述基板進行加熱；在一實施方式中，所述第二加熱部可以包括加熱腔和多根加熱棒，所述加熱腔設(shè)置在所述基板下方，所述多根加熱棒沿所述基板的長度方向依次設(shè)置在所述加熱腔內(nèi)部。在該實施方式中，各個加熱棒的溫度可以獨自進行調(diào)節(jié)和控制，從而利于降溫操作的實施。
[0027]進一步地，本發(fā)明的裝置還可以包括設(shè)置在所述基板上方的噴吹部，所述噴吹部具有噴吹管和設(shè)置在所述噴吹管一端的噴頭，所述噴頭具有向外傾斜設(shè)置的噴嘴。該設(shè)置方式的噴吹部能夠向外噴吹半導(dǎo)體基片上的雜質(zhì)。
[0028]在另一實施方式中，本發(fā)明的裝置還可以包括設(shè)置在所述基板上方的噴吹部，所述噴吹部具有噴吹管和設(shè)置在所述噴吹管一端的噴頭，所述噴頭能夠相對所述噴吹管擺動。該設(shè)置方式的噴吹部能夠擺動噴吹半導(dǎo)體基片上的雜質(zhì)。
[0029]進一步地，本發(fā)明的裝置還包括風(fēng)機、進風(fēng)管和除塵部，所述進風(fēng)管的一端與所述風(fēng)機連接，所述進風(fēng)管的另一端與所述密封腔體連通，所述除塵部設(shè)置在所述進風(fēng)管上。設(shè)置所述風(fēng)機、進風(fēng)管和除塵部用于保證密封腔體內(nèi)部的無塵環(huán)境。
[0030]本發(fā)明對所述除塵部的結(jié)構(gòu)不作嚴(yán)格限制，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)除塵設(shè)備。在一實施方式中，所述除塵部具有箱體和多個層疊設(shè)置在所述箱體內(nèi)的除塵網(wǎng)，在所述除塵網(wǎng)上設(shè)置有膠粘層。該設(shè)置方式除塵效果好。
[0031]本發(fā)明的方法和裝置在制造半導(dǎo)體基片時生產(chǎn)耗能小、無環(huán)境污染、綠色環(huán)保，其不會造成半導(dǎo)體材料