[发明专利]用于生产多晶层的方法

说明书

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本发明涉及一种用于生产施加到衬底上的多晶层的方法。此类方法对于大面积电子产品意义重大，例如对于太阳能电池或平面屏幕。

现有技术披露了多种这种类型的生产方法，例如，固相结晶化法或激光诱导结晶化法。然而，这些方法仅生产非常小的晶粒亦或要求高的工艺温度。因此，提出了铝诱导层交换（ALILE）方法作为一种有前景的替代方案，用于得到粗粒度高品质的多晶膜。在这种情况下，在相对低的温度下使一种无定形前体材料结晶。

例如在EP2133907（A1）中描述了这种类型的一种方法，其中提出了一种用于生产多晶层的方法，该方法包括以下工艺步骤：

-向一个衬底施加一种层序列，该层序列包括至少一个无定形起始层，一个金属活化剂层，和一种被安排在该起始层与该活化剂层之间的氧化物层；并且

-进行热处理以形成一种多晶最终层；其特征在于，该氧化物层是基于一种过渡金属氧化物生产的，用这种过渡金属氧化物可以生产一个在热处理过程中稳定的氧化物层。

然而，在这种情况下，通过使用硅作为无定形起始层（前体材料）以及铝作为活化剂层，生产了一种用铝饱和的并且因此是高度p-型掺杂的、具有高达10¹⁹cm^-3或更高的载流子密度的多晶硅膜，作为在铝和无定形硅之间密切接触的结果。如此高的载流子密度对于大多数应用是不适合的，并且必须通过后加工处理以使之适合。在相关的银诱导层交换方法（Ag-诱导层交换，AgILE）中，使用银来代替铝。在这种情况下，这些银/无定形硅的层被一种薄扩散膜分开并且在1109K的Ag-Si低共熔点以下的温度下经受热处理。最初的硅起始层与该银活化层的位置被完全交换，并且形成了该最初无定形的硅的结晶化。通过使用完全纯的硅，该方法名义上将导致一种无掺杂的多晶硅层。然而事实上，在半导体生产中使用的硅经常仍具有一定的杂质。

结果是，即使在AgILE方法中，杂质原子和载流子的密度可能比所希望的高。

所谓的具有高杂质水平的“脏硅（dirty silicon）”是特别有成本效益地可获得的。然而，在此不利的是，对于许多应用来说杂质原子密度远高于所要求的值。

因此，由本发明解决的一个问题是指明一种方法用于生产一种多晶最终层，其中该多晶最终层具有比被污染的前体材料低的杂质密度。

根据本发明的第一方面，这个问题通过：

-一种用于以清洁方式来生产多晶层的方法解决，该方法包括以下步骤：

-将一种层序列施加到一个衬底上，该层序列包括至少

-一个具有杂质的无定形起始层，

-一个金属催化剂层，以及

-一个基于钛或氧化钛、被安排在该起始层与该活化剂层之间并且用于从该起始层回收杂质的清洁层；

并且

-为了形成一种多晶最终层的目的，在施加该层序列后进行热处理。

根据本发明的另一个方面，通过一种用于设定在多晶硅中的掺杂的方法解决该问题，该方法包括以下步骤：

-向一个衬底施加一种层序列，该层序列包括至少一个具有杂质的无定形起始层，一个金属层，和一个基于钛或氧化钛、被安排在该起始层与该活化剂层之间的清洁层；并且

-为了形成一种多晶最终层的目的，在施加该层序列后进行热处理；

其中该掺杂可以被设定或通过对钛层厚度的适当选择而设定。不言而喻，也可以以一些其他方式来增补地影响该掺杂，例如像，通过对该具有杂质的无定形起始层的进行相应的预掺杂。

这种新颖的方法是基于以下洞察，在该无定形起始层和该活化剂层之间的基于钛或氧化钛的清洁层具有这样的作用，从该无定形起始层回收杂质，并且从而不再有助于在那增加杂质原子。

在实验中有可能显示的是，在无钛清洁层的该起始层中存在的、10¹⁹cm^-3的硼杂质原子的浓度能够被降低到仅低于10¹⁷cm^-3。一种具有2nm的厚度的钛清洁层已经被用于这种目的。所观察到的硼浓度的下降能够被清楚地实验式地归功于该钛洁层的回收功能。

另外的实验已经表明，不同的钛清洁层厚度导致不同程度的清洁效果。结果是，通过对钛清洁层厚度进行选择来设定在生成的多晶最终层中杂质原子的密度因此是有可能的。

以上所述的问题因此被完全解决。

根据本发明的一个可能的实施例，提供了这些杂质是硼杂质。已经发现的是，在硼杂质的情况下，该钛或氧化钛清洁层的清洁功能特别强。然而，对于其他杂质（例如对于铝）也已经观察到了这种回收功能。