CN105671474B - 制造半导体基片的方法和装置 - Google Patents

制造半导体基片的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105671474B
CN105671474B CN201610158724.8A CN201610158724A CN105671474B CN 105671474 B CN105671474 B CN 105671474B CN 201610158724 A CN201610158724 A CN 201610158724A CN 105671474 B CN105671474 B CN 105671474B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
thermal spraying
semiconductor material
semiconductor chip
spraying gun
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610158724.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105671474A (zh
Inventor
李光武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610158724.8A priority Critical patent/CN105671474B/zh
Priority to PCT/CN2016/078658 priority patent/WO2017156806A1/zh
Priority to KR1020187029314A priority patent/KR102110188B1/ko
Priority to EP16893969.2A priority patent/EP3431626B1/en
Publication of CN105671474A publication Critical patent/CN105671474A/zh
Priority to US16/133,638 priority patent/US10720327B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN105671474B publication Critical patent/CN105671474B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02623—Liquid deposition
    • H01L21/02625—Liquid deposition using melted materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/123—Spraying molten metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/137—Spraying in vacuum or in an inert atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

本发明提供一种制造半导体基片的方法和装置。制造半导体基片的方法包括如下步骤：将半导体材料加热至熔融状态，得到熔融半导体材料；利用热喷涂枪将所述熔融半导体材料热喷涂至基板上，随后降温，使基板上的熔融半导体材料凝固，得到半导体基片。本发明的方法在制造半导体基片时材料利用率高、制造成本低，制造的半导体基片尺寸大、厚度可控、纯度高，应用前景广泛。

Description

制造半导体基片的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种半导体基片制造技术，具体涉及一种制造半导体基片的方法和装置。
背景技术
目前，传统的化石能源一直占据能源供给的主要部分。然而，随着化石能源储量的不断减少，开采难度的不断加大以及对环境的极大影响等问题，急需发展新能源。
半导体基片是由半导体材料制成的基片，其被广泛应用于集成电路、光伏发电等领域。硅作为一种应用最多的半导体材料，在地球上储量丰富、开采容易，因此硅太阳能发电技术极具发展潜力。
目前，利用硅制备半导体基片通常采用拉拔法，该方法生产耗能大、环境污染严重，特别是该方法需要进行切片来制备单片的半导体基片，易造成半导体材料浪费，材料的利用率较低。同时，利用该方法制造的半导体基片尺寸较小，在制造大尺幅半导体基片时难以成型；此外，制造的半导体基片厚度通常较大、杂质多，不仅制造成本高，并且无法制造柔性的半导体基片，上述缺陷极大地影响了半导体行业的发展。
发明内容
本发明提供一种制造半导体基片的方法和装置，其材料利用率高、制造成本低，利用该方法和装置制造的半导体基片尺寸大、厚度可控、纯度高，特别是可以制造柔性的半导体基片，应用前景广泛。
本发明提供一种制造半导体基片的方法，包括如下步骤：
将半导体材料加热至熔融状态，得到熔融半导体材料；
利用热喷涂枪将所述熔融半导体材料热喷涂至基板上，随后降温，使基板上的熔融半导体材料凝固，得到半导体基片。
在本发明中，对所述半导体材料不作严格限制，可以是本领域常规的元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体、非晶态与液态半导体等材料，包括但不限于多晶硅、锗、硒、砷化镓、碲化镉、砷化镉、氧化锌等。可以理解的是，对半导体材料的加热温度应当为半导体材料的熔点温度以上，从而利于得到熔融状态的半导体材料；具体地，加热温度可以比半导体材料的熔点温度高300-400℃，加热温度例如可以为1400-2000℃，进一步为1600-1800℃。
在本发明中，热喷涂是指将熔融状态的半导体材料雾化喷射到基板表面，随后降温凝固从而沉积形成薄膜或基板的过程。在进行热喷涂时，环境温度应当高于半导体材料的熔点，从而利于半导体材料的喷涂；此外，环境应当无尘，从而利于保证半导体基片的纯度。特别是，可以采用设有胶粘层的防尘网进行除尘，胶粘层例如可以采用耐高温的环氧树脂等涂覆形成。
本发明的热喷涂枪用于将熔融半导体材料雾化喷射到基板表面，其应当能够耐受高温且雾化均匀，对其不作严格限制，可以为接触或非接触式热喷涂枪，例如气动热喷涂枪、无气热喷涂枪、旋杯热喷涂枪等；特别是，在使用气体进行雾化时，气体的温度应当高于半导体材料的熔点，从而利于半导体材料的喷涂。
在本发明中，基板用于承载半导体材料，即经热喷涂枪雾化喷射的熔融半导体材料落于基板上，可以理解的是，基板表面应当平整光滑并且基板应当能够耐受半导体材料熔点以上的温度，对其材料不作严格限制，例如可以为耐高温的金属或非金属材料。
此外，针对热喷涂时高温散热快的特点，从节能方面考虑，可以采用高温导热系数低、使用寿命长的保温材料对实施热喷涂的各相关设备进行内外保温，从而节约能源、减小能耗。
本发明采用热喷涂法制备半导体基片，该方法对基板的尺寸无严格要求，即制造的半导体基片的尺幅不限，可根据具体需求进行设置，特别是可制造大尺幅的半导体基片。此外，本发明的方法还可根据具体需求制造不同厚度的半导体基片，特别是可制造厚度50μm以下的半导体基片，此时半导体基片为柔性，应用范围更加广泛。本发明的方法无需进行切片，因此不会造成半导体材料浪费，材料的利用率高，有利于降低制造成本。
本发明的方法中，还可以在基板上事先铺装晶种，例如在基板的一端铺装晶种，在进行热喷涂时，可使熔融半导体材料自基板晶种向另一端喷涂，从而使融半导体材料在降温凝固过程中形成晶体。
本发明对热喷涂的相关工艺控制参数不作严格限制，可根据所需制造的半导体基片的材料、尺寸、厚度等相关参数进行合理设置。例如，可以控制所述热喷涂的速度为0.1-0.5L/s，即每秒喷涂0.1-0.5L的熔融半导体材料。
进一步地，可以控制所述降温的速度为0.1-10℃/min。对降温方式不作严格限制，例如可以为连续降温、梯度降温等。具体地，半导体材料为硅时，可控制降温的速度为0.2-2℃/min；半导体材料为氧化锌时，可控制降温的速度为5-10℃/min；半导体材料为砷化镓、碲化镉、砷化镉等其它化合物材料时，可控制降温的速度为1-5℃/min。在本发明的具体方案中，例如可以在基板下方设置温度可控的加热装置来实现对基板的加热和降温。
在本发明的方法中，在进行所述降温之前，还可以向所述基板上的熔融半导体材料喷吹温度高于所述半导体材料熔点的惰性气体进行提纯。喷吹惰性气体用于去除半导体基片上的杂质，从而提高半导体基片的纯度。可以理解的是，在喷吹时不应当暴露出基板，对喷吹方式不作严格限制，例如可以向外喷吹、摆动喷吹等。
在本发明中，热喷涂枪与基板应当能够相对移动，从而实现连续均匀的喷涂。例如，在进行所述热喷涂时，可以0.1-2m/min的速度连续移动所述热喷涂枪或所述基板；具体地，半导体材料为硅时，连续移动的速度可以为0.1-0.5m/min；半导体材料为砷化镓、碲化镉、砷化镉等化合物材料时，连续移动的速度可以为0.5-2m/min。
进一步地，本发明的方法还可以包括对所述半导体基片进行光刻蚀或减反射处理。可以采用本领域的常规方式进行所述光刻蚀或减反射处理；光刻蚀用以在半导体基片上形成纳米网格，例如边长为10-50nm的纳米网格；经光刻蚀或减反射处理的半导体基片可直接形成无封装电池片，或者在封装玻璃后形成封装电池片。
本发明还提供一种制造半导体基片的装置，包括密封腔体和设置在所述密封腔体内部的第一加热部、热喷涂枪和承载部，
所述热喷涂枪的出口端设置在所述第一加热部的出口端下方，并且所述热喷涂枪与所述承载部能够相对移动；
所述承载部具有基板和用于对所述基板进行加热的第二加热部，所述基板设置在所述热喷涂枪的下方。
在本发明中，所述密封腔体用于提供密封、无尘、保温的热喷涂环境，密封腔体内部的温度应当高于半导体材料的熔点，从而利于半导体材料的喷涂；此外，可以在所述密封腔体的内壁和/或外壁设置保温层，从而节约能源、减小能耗。
此外，本发明对所述热喷涂枪与所述承载部相对移动的方式不作严格限制，例如可使承载部相对固定而使热喷涂枪移动，或者使热喷涂枪相对固定而使承载部移动。在承载部移动的情形下，可以在承载部的底部间隔设置有多个滚轮。
本发明的第二加热部用于对所述基板进行加热；在一实施方式中，所述第二加热部可以包括加热腔和多根加热棒，所述加热腔设置在所述基板下方，所述多根加热棒沿所述基板的长度方向依次设置在所述加热腔内部。在该实施方式中，各个加热棒的温度可以独自进行调节和控制，从而利于降温操作的实施。
进一步地，本发明的装置还可以包括设置在所述基板上方的喷吹部，所述喷吹部具有喷吹管和设置在所述喷吹管一端的喷头，所述喷头具有向外倾斜设置的喷嘴。该设置方式的喷吹部能够向外喷吹半导体基片上的杂质。
在另一实施方式中，本发明的装置还可以包括设置在所述基板上方的喷吹部，所述喷吹部具有喷吹管和设置在所述喷吹管一端的喷头，所述喷头能够相对所述喷吹管摆动。该设置方式的喷吹部能够摆动喷吹半导体基片上的杂质。
进一步地，本发明的装置还包括风机、进风管和除尘部，所述进风管的一端与所述风机连接，所述进风管的另一端与所述密封腔体连通，所述除尘部设置在所述进风管上。设置所述风机、进风管和除尘部用于保证密封腔体内部的无尘环境。
本发明对所述除尘部的结构不作严格限制，可以为本领域的常规除尘设备。在一实施方式中，所述除尘部具有箱体和多个层叠设置在所述箱体内的除尘网，在所述除尘网上设置有胶粘层。该设置方式除尘效果好。
本发明的方法和装置在制造半导体基片时生产耗能小、无环境污染、绿色环保，其不会造成半导体材料的浪费，材料利用率高，制造成本低，成本仅为传统拉拔法的1/6；并且，利用该方法和装置制造的半导体基片尺寸不限，特别是可制造大尺幅基片，半导体基片的厚度可控，特别是可制造厚度小于50μm的柔性基片，制造的半导体基片杂质少，纯度可高达13-15个“9”(即99.的小数点后为13-15个9)，废品率低，市场竞争力强，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明一实施方式的制造半导体基片的方法的工艺示意图；
图2为本发明一实施方式的制造半导体基片的装置的结构示意图。
附图标记说明：
1：密封腔体；2：第一加热部；3：热喷涂枪；4：基板；5：第二加热部；51：加热腔；52：加热棒；6：滚轮。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
制造半导体基片的环境和设备如下：
环境：工作间封闭、保温、无尘，并且温度高于半导体材料的熔点，工作间的内、外壁设置绝热板进行保温。
热喷涂枪：接触或非接触式喷枪，耐高温，雾化均匀，在使用气体进行雾化时，气体应加热至温度达到半导体材料的熔点以上。
基板：采用耐高温的金属或非金属材料，材料耐受半导体材料熔点以上的温度，基板表面平整光滑。
实施例1
如图1所示，在温度为1800℃左右的密封腔体1中，利用第一加热部2将多晶硅加热至1800℃左右，使多晶硅呈熔融状态。
在基板4的一端(左端)事先铺装单晶硅，利用第二加热部5对基板4进行加热，在加热时，分别对加热腔51中的加热棒52进行控制，使承接熔融态硅处基板4的温度为1800℃左右，随后利用热喷涂枪3以0.3L/s左右的喷涂速度将熔融态硅热喷涂至基板4上，在热喷涂时，使熔融态硅自基板4的单晶硅一端开始延伸，并利用滚轮6以0.3m/min左右的速度连续移动基板4。
向基板4上的熔融态硅喷吹温度为1800℃左右的惰性气体，将杂质吹离基板4后，控制各加热棒52，以1℃/min左右的速度连续降温，使基板4上的熔融态硅逐渐凝固，凝固过程中形成晶体，得到厚度为50μm的柔性硅基片，其纯度为15个“9”(即99.的小数点后为15个9)。进一步地，还可以对柔性硅基片进行光刻蚀或减反射处理。
实施例2
在温度为1600℃左右的工作间中，将砷化镓加热至1600℃左右，使砷化镓呈熔融状态。
利用热喷涂枪以0.5L/s左右的喷涂速度将熔融态砷化镓热喷涂至基板上，在热喷涂时，以1m/min左右的速度连续移动基板。
向基板上的熔融态砷化镓喷吹温度为1600℃左右的惰性气体，将杂质吹离基板后，以3℃/min的速度连续降温，以使基板上的熔融态砷化镓逐渐凝固，得到厚度为厚度100μm的砷化镓基片，其纯度为13个“9”(即99.的小数点后为13个9)。
实施例3
如图2所示，制造半导体基片的装置包括密封腔体1和设置在密封腔体1内部的第一加热部2、热喷涂枪3和承载部，热喷涂枪3的出口端设置在第一加热部2的出口端下方，并且热喷涂枪3与承载部能够相对移动；承载部具有基板4和用于对基板4进行加热的第二加热部5，基板4设置在热喷涂枪3的下方。
密封腔体1用于提供密封、无尘、保温的热喷涂环境，密封腔体1内部的温度应当高于半导体材料的熔点，从而利于半导体材料的喷涂；此外，可以在密封腔体1的内壁和/或外壁设置保温层(未图示)，从而节约能源、减小能耗。
对热喷涂枪3与承载部相对移动的方式不作严格限制，例如可使承载部相对固定而使热喷涂枪3移动，或者使热喷涂枪3相对固定而使承载部移动。在承载部移动的情形下，可以在承载部的底部间隔设置多个滚轮6。
在一实施方式中，第二加热部5可以包括加热腔51和多根加热棒52，加热腔51设置在基板4下方，多根加热棒52沿基板4的长度方向依次设置在加热腔51内部。在该方式中，各个加热棒52的温度可以独自进行调节和控制，从而利于降温操作的实施。
进一步地，上述装置还可以包括设置在基板4上方的喷吹部(未图示)，喷吹部具有喷吹管和设置在喷吹管一端的喷头，喷头具有向外倾斜设置的喷嘴。该设置方式的喷吹部能够向外喷吹半导体基片上的杂质。
在另一实施方式中，上述装置还可以包括设置在基板上方的喷吹部(未图示)，喷吹部具有喷吹管和设置在喷吹管一端的喷头，喷头能够相对喷吹管摆动。该设置方式的喷吹部能够摆动喷吹半导体基片上的杂质。
进一步地，上述装置还可以包括风机、进风管和除尘部，进风管的一端与风机连接，进风管的另一端与密封腔体连通，除尘部设置在进风管上。设置风机、进风管和除尘部用于保证密封腔体内部的无尘环境。对上述除尘部的结构不作严格限制，可以为本领域的常规除尘设备。在一实施方式中，除尘部具有箱体和多个层叠设置在箱体内的除尘网，在除尘网上设置有胶粘层。该设置方式除尘效果好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种制造半导体基片的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将半导体材料加热至熔融状态，得到熔融半导体材料；
利用热喷涂枪将所述熔融半导体材料热喷涂至基板上，随后降温，使基板上的熔融半导体材料凝固，得到半导体基片，
在进行所述降温之前，向所述基板上的熔融半导体材料喷吹温度高于所述半导体材料熔点的惰性气体进行提纯，
其中，在进行所述热喷涂时，控制所述热喷涂的速度为0.1-0.5L/s，以0.1-2m/min的速度连续移动所述热喷涂枪或所述基板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述降温的速度为0.1-10℃/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对所述半导体基片进行光刻蚀或减反射处理。
4.一种制造半导体基片的装置，其特征在于，包括密封腔体和设置在所述密封腔体内部的第一加热部、热喷涂枪和承载部，
所述热喷涂枪的出口端设置在所述第一加热部的出口端下方，并且所述热喷涂枪与所述承载部能够相对移动；
所述承载部具有基板和用于对所述基板进行加热的第二加热部，所述基板设置在所述热喷涂枪的下方；
还包括设置在所述基板上方的喷吹部，所述喷吹部具有喷吹管和设置在所述喷吹管一端的喷头，所述喷头具有向外倾斜设置的喷嘴。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二加热部包括加热腔和多根加热棒，所述加热腔设置在所述基板下方，所述多根加热棒沿所述基板的长度方向依次设置在所述加热腔内部。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括风机、进风管和除尘部，所述进风管的一端与所述风机连接，所述进风管的另一端与所述密封腔体连通，所述除尘部设置在所述进风管上。
CN201610158724.8A 2016-03-18 2016-03-18 制造半导体基片的方法和装置 Active CN105671474B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610158724.8A CN105671474B (zh) 2016-03-18 2016-03-18 制造半导体基片的方法和装置
PCT/CN2016/078658 WO2017156806A1 (zh) 2016-03-18 2016-04-07 制造半导体基片的方法和装置
KR1020187029314A KR102110188B1 (ko) 2016-03-18 2016-04-07 반도체칩 제조의 방법과 장치
EP16893969.2A EP3431626B1 (en) 2016-03-18 2016-04-07 Method and device for manufacturing semiconductor substrate
US16/133,638 US10720327B2 (en) 2016-03-18 2018-09-17 Method and device for manufacturing semiconductor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610158724.8A CN105671474B (zh) 2016-03-18 2016-03-18 制造半导体基片的方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105671474A CN105671474A (zh) 2016-06-15
CN105671474B true CN105671474B (zh) 2018-11-30

Family

ID=56310998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610158724.8A Active CN105671474B (zh) 2016-03-18 2016-03-18 制造半导体基片的方法和装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10720327B2 (zh)
EP (1) EP3431626B1 (zh)
KR (1) KR102110188B1 (zh)
CN (1) CN105671474B (zh)
WO (1) WO2017156806A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11365470B2 (en) * 2020-01-08 2022-06-21 General Electric Company Ceramic coating formation using temperature controlled gas flow to smooth surface

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1140767A (zh) * 1995-07-17 1997-01-22 中南工业大学 喷射沉积的设备与工艺
CN1531072A (zh) * 2003-03-14 2004-09-22 北京有色金属研究总院 低密度低膨胀系数高热导率硅铝合金封装材料及制备方法
CN1868011A (zh) * 2003-08-27 2006-11-22 昭和电工株式会社 电容器电极薄板及其制造方法与装置以及电解电容器
CN205576257U (zh) * 2016-03-18 2016-09-14 李光武 制造半导体基片的装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003770A (en) * 1975-03-24 1977-01-18 Monsanto Research Corporation Plasma spraying process for preparing polycrystalline solar cells
DE2941908C2 (de) * 1979-10-17 1986-07-03 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum Herstellen einer eine Silizium-Schicht aufweisenden Solarzelle
IT1132906B (it) * 1979-10-17 1986-07-09 Licentia Gmbh Cella solare a strato semiconduttore
DE2945450A1 (de) * 1979-11-10 1981-05-14 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum herstellen von elektrischen kontakten an solarzellen
JPS58180017A (ja) * 1982-04-15 1983-10-21 Agency Of Ind Science & Technol 半導体薄膜の製造方法
JPS6072376A (ja) 1983-09-28 1985-04-24 Fuji Electric Co Ltd ２値化装置
JPH0249420A (ja) * 1988-05-31 1990-02-19 Hoxan Corp 半導体基板上に多結晶シリコンを形成する方法
JP3205352B2 (ja) * 1990-05-30 2001-09-04 川崎製鉄株式会社 シリコン精製方法及び装置
JP2002069654A (ja) * 2000-08-28 2002-03-08 Ebara Corp 成膜方法及び化学気相蒸着装置
CN100349498C (zh) * 2003-10-17 2007-11-14 杨金林 一种电热膜及其制造方法
CN100386458C (zh) * 2004-06-29 2008-05-07 武汉理工大学 纳米晶热电半导体材料的非晶晶化制备方法
US7741621B2 (en) * 2004-07-14 2010-06-22 City University Of Hong Kong Apparatus and method for focused electric field enhanced plasma-based ion implantation
US20100178435A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-15 John Lawrence Ervin Methods and systems for manufacturing polycrystalline silicon and silicon-germanium solar cells
US20100304035A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Integrated Photovoltic, Inc. Plasma Spraying and Recrystallization of Thick Film Layer
JP5875529B2 (ja) * 2011-01-26 2016-03-02 国立大学法人山口大学 シリコン融液接触部材、その製法、および結晶シリコンの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1140767A (zh) * 1995-07-17 1997-01-22 中南工业大学 喷射沉积的设备与工艺
CN1531072A (zh) * 2003-03-14 2004-09-22 北京有色金属研究总院 低密度低膨胀系数高热导率硅铝合金封装材料及制备方法
CN1868011A (zh) * 2003-08-27 2006-11-22 昭和电工株式会社 电容器电极薄板及其制造方法与装置以及电解电容器
CN205576257U (zh) * 2016-03-18 2016-09-14 李光武 制造半导体基片的装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10720327B2 (en) 2020-07-21
EP3431626A4 (en) 2019-08-28
US20190035627A1 (en) 2019-01-31
EP3431626B1 (en) 2020-07-22
KR20180123694A (ko) 2018-11-19
WO2017156806A1 (zh) 2017-09-21
KR102110188B1 (ko) 2020-05-14
EP3431626A1 (en) 2019-01-23
CN105671474A (zh) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2297827T3 (es) Procedimiento y aparato para fabricar dispositivos fotovoltaicos y producto resultante.
CN105671474B (zh) 制造半导体基片的方法和装置
CN110202152A (zh) 间歇喷射式合金锭增材制造装置及方法
CN105133007B (zh) 一种高纯涂层式多晶硅坩埚
WO2011130888A1 (zh) 半导体薄膜太阳能电池的制造系统和方法
CN104803666A (zh) 一种负热膨胀系数的LiAlSiO4微球及其制备方法
CN104492644A (zh) 一种底部冷端喷涂设备
JP5072936B2 (ja) 複合ルツボ及びその製造方法
KR101670295B1 (ko) 석영 도가니 제조장치
CN205576257U (zh) 制造半导体基片的装置
CN102898034B (zh) 一种晶体硅铸锭用坩埚氮化硅涂层的制作方法
JP5128570B2 (ja) 複合ルツボ及びその製造方法
CN103396170B (zh) 多晶硅铸锭用坩埚涂层的制备方法以及坩埚
CN105603374A (zh) 一种在多晶硅铸锭坩埚上制备Si3N4薄膜的方法
CN114042936A (zh) 一种用于微重力环境的增材成型装置及方法
CN103846813A (zh) 硅片背面喷砂制造吸杂源消除硅抛光表面氧化雾的装置
CN105355720B (zh) 一种制备铜锡硫薄膜太阳能电池吸收层的方法
CN207347695U (zh) 多晶硅锭铸锭炉长晶均热坩埚结构
CN208776872U (zh) 一种防粘锅断锭的条形坩埚
CN102336408A (zh) 一种新型提纯硅的方法
CN107068873A (zh) 用于制备钙钛矿太阳能电池的装置及方法
CN203592407U (zh) 硅片背面喷砂制造吸杂源消除硅抛光表面氧化雾的装置
CN203592408U (zh) 一种除尘风橱
KR102635122B1 (ko) 생산성이 향상된 석영 도가니 제조장치
CN111807690B (zh) 一种光伏玻璃的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant