一种用于制备低温多晶硅的装置及方法与流程

本发明属于多晶硅制备技术领域，具体地说，尤其涉及一种用于制备低温多晶硅的装置及方法。

背景技术：

在常规的将单晶硅制作为多晶硅的制程中，一般采用激光晶化工艺制程。在该制程中，环境气体选用纯净氮气。

在制作多晶硅的制程完成后，还需要对多晶硅进行氢化处理。这样做无疑会增加激光晶化工艺制程，还增加了设备成本，并且延长了产品生产周期。

如图1所示为现有技术中一种用于制备低温多晶硅的装置结构图，如图1所示，该装置包括制程腔室11、氮气储槽12、流量控制器13以及设置于制程腔室11中的氮气喷出组件112和制程平台111。

制程腔室11用于为单晶硅结晶处理提供工作腔室。氮气喷出组件112与外部管道14连通，通过该管道将氮气储槽12中存储的氮气引入至制程腔室11中。流量控制器13设置于氮气储槽12和制程腔室11之间的外部管道14上，用于控制氮气的流量。

制程平台111用于放置待结晶处理的单晶硅基板，该单晶硅基板上形成有单晶硅薄膜。该单晶硅薄膜经结晶处理可以形成低温多晶硅。低温多晶硅具有不同于单晶硅的结晶状态，不同的结晶状态使得多晶硅的电子迁移率比单晶硅高出两个数量级。由图1可知，该装置只能对单晶硅进行结晶处理，功能单一。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种用于制备低温多晶硅的装置及方法，用于减少氢化制程，节省设备成本，缩短产品生产周期。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于制备低温多晶硅的装置，包括：制程腔室、喷出组件、第一管道、第二管道、第三管道、氮气储槽和氢气储槽，其中，所述制程腔室用于盛放待结晶处理的单晶硅基板；所述喷出组件连接第一管道的一端，所述第一管道的另一端分别连接第二管道和第三管道的一端，所述第二管道的另一端连接氮气储槽，所述第三管道的另一端连接氢气储槽；在单晶硅结晶处理过程中，所述第一管道将经由所述第二管道和第三管道输入的预定比例的氮气和氢气混合，并通过喷出组件喷出。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括第一流量控制器，所述第一流量控制器设置在第二管道上，用于控制氮气流量。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括第二流量控制器，所述第二流量控制器设置在第三管道上，用于控制氢气流量。

根据本发明的一个实施例，所述预定比例为预定的体积比例。

根据本发明的一个实施例，氢气与氮气的体积比例为1:100。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括制程平台，所述制程平台设置在所述制程腔室内，用于放置所述待结晶处理的单晶硅基板。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于制备低温多晶硅的方法，应用于上述制备低温多晶硅的装置，所述方法包括：

在对单晶硅进行结晶处理形成多晶硅过程中，第一管道将经由第二管道和第三管道输入的预定比例的氮气和氢气混合，并通过喷出组件喷出，对待结晶处理的单晶硅基板同时进行结晶和氢化处理。

根据本发明的一个实施例，所述预定比例为预定的体积比例。

根据本发明的一个实施例，氢气与氮气的体积比例设置为1:100。

本发明的有益效果：

本发明在制备低温多晶硅的过程中，通过设置第三管道及对应连接的氢气储槽，以及第二管道及对应连接的氮气储槽，并将氮气和氢气通过第一管道由喷出组件喷出，使得单晶硅在结晶处理的过程中同时进行氢化处理，从而可以减少后续的氢化制程，节省设备成本，并缩短产品的生产周期。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是现有技术中一种制备低温多晶硅的装置结构图；

图2是根据本发明的一个实施例的制备低温多晶硅的装置结构图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明提供了一种用于制备低温多晶硅的系统，该系统在环境气体氮气中添加氢气，在结晶处理的过程中同时实现氢化处理，从而可以减少后续的氢化制程，最终节省设备成本，缩短产品生产周期。

如图2所示为根据本发明的一个实施例的用于制备低温多晶硅的装置结构图，以下参考图2来对本发明进行详细说明。

如图2所示，该装置包括：制程腔室21、喷出组件212、第一管道26、第二管道27、第三管道28、氮气储槽22和氢气储槽24。其中，制程腔室21用于盛放待结晶处理的单晶硅基板；喷出组件212连接第一管道26的一端，第一管道26的另一端分别连接第二管道27和第三管道28的一端，第二管道27的另一端连接氮气储槽22，第三管道28的另一端连接氢气储槽24。在单晶硅结晶处理过程中，第一管道26将经由第二管道27和第三管道28输入的预定比例的氮气和氢气混合，并通过喷出组件212喷出。

氢化处理是一种化工单元过程，是有机物和氢气反应的过程，是单纯增加有机化合物中氢原子的数目，使不饱和的有机物变为饱和的有机物，如将苯加氢生成环己烷以用于制造锦纶；将鱼油加氢制作硬化固体油以便与贮藏和运输；制造肥皂、甘油的过程也是一种加氢过程。

由于低温多晶硅粒径大小不一及粒界态的存在，使得低温多晶硅薄膜的电气特性曲线均匀度不佳，再加上多晶硅及氧化层间的界面态更是影响整体的均匀性，氢化处理工艺需要在低于400℃下以氢原子去填补界面态、晶粒间界态及氧化层缺陷等，以减少这些不稳定态的数目。这就需要在单晶硅结晶为多晶硅后增加一道氢化处理过程，需要额外的氢化处理装置，还会增加产品的生产周期。

但是，在本发明中不需要在后续制程中再进行一道氢化处理过程，在对单晶硅进行结晶处理形成多晶硅的过程中，在环境气体氮气中添加预定比例的氢气，就可以实现多晶硅的氢化处理，这样就免去了后续的氢化制程。

本发明提供的用于制备低温多晶硅的装置，在制备低温多晶硅的过程中，通过设置第三管道28及对应连接的氢气储槽24，以及第二管道27及对应连接的氮气储槽22，并将氮气和氢气在通过第一管道26由喷出组件212喷出，使得单晶硅在结晶处理的过程中同时进行氢化处理，从而可以减少后续的氢化制程，节省设备成本，并缩短产品的生产周期。

根据本发明的一个实施例，该装置还包括第一流量控制器23，该第一流量控制器23设置在第二管道27上，用于控制氮气流量，如图2所示。通过设置第一流量控制器23，并将由第一流量控制器23设置在连接氮气储槽22和第一管道26之间的第二管道27上，可以通过第一流量控制器23方便地控制氮气流量。

根据本发明的一个实施例，该装置还包括第二流量控制器25，该第二流量控制器设置在第三管道28上，用于控制氢气流量，如图2所示。通过设置第二流量控制器25，并将由第二流量控制器25设置在连接氢气储槽24和第一管道26之间的第三管道28上，可以通过第二流量控制器25方便地控制氮气流量。

根据本发明的一个实施例，该预定比例为预定的体积比例。也就是说，以气体体积为基准来混合氮气和氢气。这是因为，通过第一流量控制器23和第二流量控制器25，可以容易地实现对氢气和氮气进行体积控制。

根据本发明的一个实施例，氢气与氮气的体积比例为1:100。也就是说，在纯净的氮气中添加体积比例为1％的氢气。由于氢气含量过多可能会导致爆炸，因此，在保证氢化处理过程安全的前提下，以氢气体积为氮气体积1％的基准下适当进行微小调整，通过多次试验对比，以得到最优的氢化处理结果。

根据本发明的一个实施例，该装置还包括制程平台211，该制程平台211设置在制程腔室21内，用于放置待结晶处理的单晶硅基板。。

由于进行结晶处理的单晶硅基板平放置在制程平台211上，为更好的将氮气和氢气与单晶硅进行接触，所以，在本发明中将喷出组件212与制程平台211平行设置，如图2所示。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于制备低温多晶硅的方法，应用于上述制备低温多晶硅的装置，该方法具体包括：在对单晶硅进行结晶处理形成多晶硅过程中，第一管道26将经由第二管道27和第三管道28输入的预定比例的氮气和氢气混合，并通过喷出组件212喷出，对待结晶处理的单晶硅基板同时进行结晶和氢化处理。

根据本发明的一个实施例，所述预定比例为预定的体积比例。

根据本发明的一个实施例，氢气与氮气的体积比例设置为1:100。

本发明通过在制备低温多晶硅的过程中，通过设置第三管道28及对应连接的氢气储槽24，以及第二管道27及对应连接的氮气储槽22，并将氮气和氢气在通过第一管道26由喷出组件212喷出，使得单晶硅在结晶处理的过程中同时进行氢化处理，从而可以减少后续的氢化制程，节省设备成本，并缩短产品的生产周期。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。