的极化。
[0133] 衬底的表面11被暴露到等离子体持续15分钟的时间。
[0134] 当生产硅层时，反应性气体即氢气和硅烷的引入被中断，并且衬底通过竖向向下 平移或者水平平移从等离子体射流移除。为了避免热冲击，通过降低外部加热功率，衬底的 温度以10°c?mirT1的速率逐渐降低。衬底被保持在氩气氛中直到达到环境温度，以便避免 当装配恢复时的表面氧化。
[0135]
[0136] 所形成的硅层的厚度为30ym。
[0137] 其由具有约5mm尺寸（由SEM测量）的晶体形成。
[0138] 其具有约lOppb的金属杂质含量（通过电感藕合等离子体质谱（ICP-MS)测量） 和104/cm2的位错密度（通过腐蚀坑测量）。
[0139] 参考f献
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[0141] [2]Poortmans等，ThinFilmSolarCells,Fabrication,Characterizati onandApplications,Chp.l:Epitaxialthin-filmcrystallineSisolarcellson low-costSicarriers,WileySeriesinMaterialsforElectronic&Optoelectronic Applications，2006 ;
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【主权项】
1. 一种用于通过气相外延生长在至少一个硅衬底（1)的表面处形成具有大于或者等 于IOOym的晶粒尺寸的晶体硅层（2)的方法，所述方法至少包括如下步骤： (i) 提供颗粒尺寸大于或者等于100Um且包括含量范围按重量计在IOppb到Ippm的 金属杂质的娃衬底（1);以及 (ii) 通过感应等离子体焰炬（4)分解至少一种硅前体，在处于1000°C和1300°C之间的 温度下的所述硅衬底的表面处形成所述硅层（2)， 在步骤（ii)中，所述硅衬底的用于支撑所述硅层（2)的表面（11)被定位成接近所述 等尚子体焰炬的出口。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，在步骤（ii)期间，所述硅衬底的所述表面（11)被 保持在距所述等离子体焰炬（4)的出口小于或等于IOcm的距离（d)处，特别是距所述焰炬 的出口在Icm至IOcm范围、特别是3cm到6cm范围的距离（d)处。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤（ii)期间，所述硅衬底（1)被保持在 1100°C和1200°C之间的温度。
4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底在步骤（ii)中的温度通过 使用与所述等离子体焰炬不同的加热部件加热，特别是使用石墨电阻加热装置（6)加热而 获得。
5. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底（1)具有按重量计50ppb至 Ippm的金属杂质含量。
6. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底（1)包括一种或者多种P型 掺杂剂，所述P型掺杂剂特别是硼，且所述P型掺杂剂的含量特别是按重量计至少lOppm，特 别是按重量计IOppm至50ppm。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底（1)包括一种或者多种N型 掺杂剂，所述N型掺杂剂特别是磷，且所述N型掺杂剂的含量特别是按重量计至少lOppm，特 别是按重量计IOppm至50ppm。
8. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底（1)的颗粒尺寸在IOOym 和20mm之间，特别是在在Imm和IOmm之间。
9. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底（1)具有从200ym到 700ym、特别是从300ym到500ym的厚度。
10. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述等离子体焰炬（4)在步骤（ii)中 在50mbar到400mbar、特别是在150mbar到300mbar的压力下运行。
11. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤（ii)中产生所述等离子体的 所述气体包括氩气、优选氩气和氢气的混合物，氢气在所述混合物中的比例特别是按体积 计在2%和30%之间，特别地按体积计在5%和20%之间。
12. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅前体选自：硅烷（SiH4);聚硅 烧，例如Si2H6和Si占8;式SiXnH4_，^f硅烷且X=Cl、Br或者F，并且n小于或者等于 4,特别是SiHBr3或者SiHCl3;以及有机硅烷，特别是SiCl3CH3或者三乙基硅烷；及其混合 物；优选地，所述硅前体是硅烷或者三氯甲硅烷，前体在所述混合物中的比例特别地按体积 计在1%和10%之间。
13. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤（ii)中的所述等离子体焰炬（4) 的气体流速在〇?IL?mirf1和IOL?minH之间，特别是在IL?minH和5L?minH之间。
14. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅衬底（1)在步骤（ii)期间被负 极化，特别是采用在-200伏特到-10伏特的极化。
15. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤（ii)结束时获得的所述硅层 (2)具有大于或等于500ym、优选大于或等于Imm的晶粒尺寸。
16. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤（ii)结束时获得的所述硅层 ⑵具有小于或等于105/cm2、特别是小于IOVcm2的位错密度。
17. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤（ii)结束时形成的所述硅层 (2)经受通过外部吸除效应、特别是通过磷扩散来提取所述杂质的后续步骤。
【专利摘要】本发明涉及一种用于通过气相外延生长在至少一个硅衬底(1)的表面上形成晶粒尺寸大于或者等于100μm的晶体硅层(2)的方法，所述方法至少包括如下步骤：(i)提供颗粒尺寸大于或者等于100μm且包括含量按重量计在0ppb和1ppm之间的金属杂质的硅衬底(1)；以及(ii)通过感应等离子体焰炬(4)分解至少一种硅前体，在被加热到1000℃和1300℃之间的温度的所述衬底的表面上形成所述硅层，在步骤(ii)中，所述衬底的用于支撑硅层(2)的表面(11)被定位成接近等离子体焰炬的出口。
【IPC分类】C30B23-02, C23C16-513, H01L21-205, C30B25-18, H01L31-18, C30B25-20, C30B28-14, C23C16-24, H01L21-02, C30B25-10, C30B29-06, C30B23-06
【公开号】CN104781455
【申请号】CN201380058621
【发明人】马利克·本曼索尔, 让-保罗·加朗代, 丹尼尔·莫尔万
【申请人】原子能与替代能源委员会
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年9月23日
【公告号】EP2898123A1, WO2014045252A1