[发明专利]外延层转移单晶硅用籽晶阵列衬底及其制备方法

说明书

本发明提供一种外延层转移单晶硅用籽晶阵列衬底及其制备方法，其中，制备方法至少包括如下步骤：提供一母衬底；于所述母衬底上形成具有预设籽晶阵列图形的抗热氧化掩膜；基于所述抗热氧化掩膜，于所述母衬底表面形成阵列排布的若干个凸起结构；通过热氧化方法并基于所述抗热氧化掩膜，于所述母衬底表面及所述凸起结构侧壁表面形成用于实现单晶硅选择性外延生长的外延阻挡层；去除所述抗热氧化掩膜，于每个凸起结构的顶部对应形成外突型籽晶，从而形成由若干个外突型籽晶构成的籽晶阵列。本发明采用抗热氧化掩膜法，加工步骤少、工艺简单，所获得的籽晶阵列衬底具有高度力学稳定性，且抗工艺操作性优异，极具工业实用性。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域，特别是涉及一种外延层转移单晶硅用籽晶阵列衬底及其制备方法。

背景技术

晶硅光伏产业发展迅速，已逐步接近传统能源电价。但受传统工艺的限制，进一步降低成本的空间有限。薄型晶硅电池(30-60μm)一方面具有与传统电池相当的转换效率，且在降低产业成本方面具有巨大的发展空间，另一方面又可以推进轻质柔性电池的产业应用，因此，薄硅电池是未来电池的必然发展趋向之一，而大面积高质量成膜技术是薄硅电池的一项核心技术。

在专利(US 9,502,240B2)《Preparation Method of Crystalline Silicon FilmBased on Layer Transfer》)和专利(ZL201310167373.3)《一种基于层转移的晶硅薄膜的制备方法》中提供了一种气相法制备层转移单晶硅薄膜的方法。其中介绍了制备层转移晶硅薄膜的主要步骤，包括籽晶阵列衬底的具体制作方法。具体地，籽晶阵列衬底主要采用如下步骤制作：步骤1)，提供一单晶硅衬底，于所述单晶硅衬底表面形成用于制作周期性棒阵列的掩膜，然后采用化学湿法刻蚀或干法刻蚀工艺于所述单晶硅衬底上形成周期性的硅棒阵列。步骤2)，于所述单晶硅衬底表面及硅棒阵列表面形成硅外延生长的阻挡层。步骤3)，采用选择性刻蚀工艺去除所述硅棒阵列顶部的阻挡层，暴露所述硅棒阵列顶部的硅，形成硅核阵列(即籽晶阵列)。其中，步骤3)的具体方法为：3-1)于所述硅棒阵列中填充光刻胶，露出所述硅棒阵列顶部的阻挡层；3-2)采用等离子体刻蚀将所述硅棒阵列顶部的阻挡层去除，露出所述硅棒阵列顶部的硅；3-3)去除所述光刻胶。

然而，上述制作籽晶阵列衬底的方法，在实际应用中却存在着很大的问题。由于旋涂光刻胶很难在非平坦表面均匀成膜，从而导致在硅棒阵列中填充的光刻胶厚度不一致，特别是衬底边缘和衬底中心的光刻胶填充厚度差异极大。因此，在填充的光刻胶分布不均的情况下，最终得到的籽晶阵列衬底良品率极低，大部分无法用于后续层转移单晶硅薄膜的制备，只能报废处理，造成了极大的浪费。

因此，如何改进籽晶阵列衬底及其制备方法，以适用于后续外延层转移单晶硅层的制备，是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种外延层转移单晶硅用籽晶阵列衬底及其制备方法，能够制备一种具有高度机械稳定性、适用于制备外延层转移单晶硅层的可重复使用的籽晶阵列衬底，用于解决现有技术中籽晶阵列衬底良品率极低，大部分无法用于后续层转移单晶硅薄膜的制备的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种外延层转移单晶硅用籽晶阵列衬底的制备方法，其中，所述外延层转移单晶硅用籽晶阵列衬底的制备方法至少包括如下步骤：

提供一母衬底；

于所述母衬底上形成具有预设籽晶阵列图形的抗热氧化掩膜；

基于所述抗热氧化掩膜，于所述母衬底表面形成阵列排布的若干个凸起结构；

通过热氧化方法并基于所述抗热氧化掩膜，于所述母衬底表面及所述凸起结构侧壁表面形成用于实现单晶硅选择性外延生长的外延阻挡层；