專利名稱：一種硅的氧化鈍化方法及鈍化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)涉及一種硅的氧化鈍化方法及鈍化裝置，尤其適合應(yīng)用在太陽能電池的納米、微米制絨結(jié)構(gòu)的鈍化。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，一方面加大了對能源的需求，引發(fā)能源危機；另一方面在常規(guī)能源的使用中釋放出大量的二氧化碳?xì)怏w，導(dǎo)致全球性的“溫室效應(yīng)”。作為最理想的可再生能源，太陽能具有“取之不盡，用之不竭”的特點。目前，太陽能發(fā)電在世界各國都受到了高度的重視，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也在不斷的提高。綜合考慮生產(chǎn)成本、轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性等各方面因素，晶體硅太陽能電池有著其他太陽能電池不可比擬的優(yōu)勢，在目前整個太陽能電池領(lǐng)域中占80%的比例，并且在今后很長一段時間內(nèi)也仍將處于主導(dǎo)地位。近年來，全球晶體硅太陽能電池產(chǎn)量迅速增長，市場競爭也愈趨激烈。如何提高轉(zhuǎn)換效率、降低生產(chǎn)成本成了企業(yè)生死存亡的關(guān)鍵。由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體，硅對太陽光的反射率高達(dá)30%以上。因此，如何降低硅片表面的反射率，成了太陽能電池制備過程中關(guān)鍵的一部分。目前常規(guī)工藝中，單晶硅采用堿式各向異性刻蝕形成金字塔結(jié)構(gòu)，反射率在10% 13%左右；多晶硅采用酸式各向同性刻蝕形成“蠕蟲”結(jié)構(gòu)，反射率在20%左右，但是這兩種制絨方法得到的絨面反射率仍然較高。此外，有利用RIE刻蝕、激光刻蝕、等離子體刻蝕等方法制備具有微納結(jié)構(gòu)的“黑硅”，通過制備微納結(jié)構(gòu)降低硅表面反射率，這些方法都可以將單晶和多晶的反射率降到5%以下甚至更低。(中國專利CN102157608A)然而，這些制絨方法得到的大多屬于納米結(jié)構(gòu)，這樣就大大增加了表面積，增加了裸露的硅懸掛鍵，因而增加了載流子的表面復(fù)合率，降低了少子壽命，將會影響太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。因此，如何對這些新型的制絨結(jié)構(gòu)(納米、微米結(jié)構(gòu))進(jìn)行有效的鈍化處理是必須要解決的問題。目前太陽能電池中主要用到鈍化方法有等離子體氣相沉積(PECVD)方法沉積氮化硅(SiNx)薄膜，熱氧化法沉積二氧化硅層(SiO2),原子層沉積(ALD)方法沉積氧化鋁 (Al2O3)等。其中熱氧化法沉積二氧化硅薄膜的鈍化效果最為理想。但是熱氧化法(包括干氧氧化、濕氧氧化、水汽氧化等)一般需要在高溫下(850°C 1050°C )進(jìn)行30min 60min 的氧化，這樣長時間的高溫處理會引起少數(shù)載流子壽命的降低、磷的再次分布、金屬雜質(zhì)的擴散等問題，這些都將影響太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。另外，二氧化硅作為電絕緣材料具有最高的電阻率( IO18 Ω cm)，熱膨脹系數(shù)又小到5 7X10_7，并且可利用壓電效應(yīng)作為穩(wěn)定的振蕩子等，因此，除了太陽能電池領(lǐng)域， 二氧化硅在電子器件領(lǐng)域，尤其是集成電路中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。這種二氧化硅的形成方式大致分為兩種氧化法和沉積法。氧化法得到的二氧化硅更加致密，質(zhì)量更加好。氧化法主要包括水蒸氣氧化法、干氧氧化法、濕氧氧化法等。這些方法一般都需要在高溫下 (850°C 1050°C)進(jìn)行，但是高溫必定會對器件的性能產(chǎn)生影響。因此尋求一種能在低溫下實現(xiàn)的氧化法也是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種硅的氧化鈍化方法，能夠在低溫下實現(xiàn)。本發(fā)明的目的還在于提供一種硅的鈍化裝置。本發(fā)明提供一種硅的氧化鈍化方法，其特征在于利用臭氧對硅的表面進(jìn)行氧化鈍化。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中臭氧氧化時的溫度在室溫至800攝氏度范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中臭氧在到達(dá)被鈍化的硅之前經(jīng)過冷卻。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中臭氧在到達(dá)被鈍化的硅之前將被冷卻至室溫或室溫以下。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中臭氧氧化時的溫度在200至700攝氏度范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中被鈍化的硅可以是具有各種結(jié)構(gòu)的硅，尤其是具有納米結(jié)構(gòu)的硅。本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述氧化鈍化方法的鈍化裝置，包括加熱爐；臭氧發(fā)生器，與加熱爐相連，用于向加熱爐通入臭氧。根據(jù)本發(fā)明提供的鈍化裝置，還包括冷卻裝置，用于將臭氧在通入加熱爐之前冷卻。根據(jù)本發(fā)明提供的鈍化裝置，還包括導(dǎo)氣裝置，位于加熱爐內(nèi)，用于將臭氧導(dǎo)引至樣品表面，該導(dǎo)氣裝置為面狀裝置，該面狀裝置上具有多個均勻分布的出氣口。根據(jù)本發(fā)明提供的鈍化裝置，還包括尾氣處理裝置，與加熱爐相連接。本發(fā)明提供的鈍化方法不僅降低了氧化鈍化處理的溫度，有效地增加了少數(shù)載流子的壽命，而且也提高了鈍化膜二氧化硅薄膜的質(zhì)量，步驟簡單，易于實現(xiàn)，對設(shè)備要求并不苛刻，不需要使用危險氣體。


以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步說明，其中圖1為經(jīng)本發(fā)明實施例1提供的方法鈍化后的硅表面的SEM圖；圖2為經(jīng)本發(fā)明實施例1提供的方法鈍化后的硅截面的SEM圖；圖3為經(jīng)本發(fā)明實施例1提供的方法鈍化后的硅的EDX譜圖；圖4為經(jīng)本發(fā)明實施例1提供的方法鈍化后的硅和經(jīng)相同條件下氧氣氧化后的硅的傅里葉變換紅外光譜圖；圖5經(jīng)本發(fā)明實施例1提供的方法鈍化后的硅反射譜；圖6為經(jīng)本發(fā)明實施例2提供的方法鈍化后的硅表面的SEM圖；圖7為經(jīng)本發(fā)明實施例3提供的方法鈍化后的硅表面的SEM圖；圖8為經(jīng)本發(fā)明實施例4提供的方法鈍化后的硅的傅里葉變換紅外光譜圖；圖9為經(jīng)本發(fā)明實施例5提供的方法鈍化后的硅的傅里葉變換紅外光譜圖；圖10為經(jīng)本發(fā)明實施例6提供的方法鈍化后的硅的傅里葉變換紅外光譜圖；圖11為經(jīng)本發(fā)明實施例7提供的方法鈍化后的硅表面的SEM圖12為經(jīng)本發(fā)明實施例8提供的方法鈍化后的硅表面的SEM圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明實施例9的鈍化裝置的示意圖；圖14為導(dǎo)氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為另一種導(dǎo)氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種硅的氧化鈍化方法，利用臭氧在低溫下的活性對硅進(jìn)行氧化臭
氧氧化。實施例1本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用金屬銀催化刻蝕得到的具有硅納米線的多晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為lOOOsccm，通氮5分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為4000sCCm ；4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為20°C /分鐘，升溫至550°C，持續(xù)30分鐘，然后以20°C /分鐘的降溫速率降至200°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為2000sCCm ；6)通氮氣5分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)將樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為3000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。按照上述方法得到的鈍化后的硅納米線的SEM正面圖如圖1所示，可以看到納米線已經(jīng)完全被SiA薄膜所包裹，沒有裸露的Si。圖2為鈍化后的納米線的SEM截面圖，可以測量得到的S^2薄膜的厚度約為50nm，說明盡管在低溫下，臭氧氧化的效果非常好。利用能量色散X射線熒光光譜儀(EDX)對樣品表面的成分進(jìn)行分析，測得的結(jié)果如圖3以及下列表1所示；表1經(jīng)臭氧氧化后硅納米線的EDX譜圖中各個組成元素的含量
元素重量
百分比百分比O K 14.12 22.40
Si K 85.88 77.60 總量 100.00在樣品表面1微米深度內(nèi)的氧含量已經(jīng)達(dá)到14. 12%，證實納米線表面已經(jīng)形成較厚的二氧化硅薄膜。從圖4所示的傅里葉變換紅外光譜圖中可以看到，臭氧氧化后樣品的Si-O-Si鍵峰谷比相同條件下氧氣氧化后樣品的Si-O-Si鍵峰谷更為明顯，說明相同樣品在氣流流量、升降溫條件等都一致的情況下，臭氧的氧化效果明顯比氧氣的氧化效果好。 如圖5所示用該方法得到的多晶硅片的反射率R為4 %，明顯優(yōu)于常規(guī)硝酸和氫氟酸混合液的各向同性刻蝕工藝。實施例2本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用金屬銀催化刻蝕得到的表面具有多孔硅的單晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為2000sCCm，通氮4分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為3000sCCm ；4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為20°C /min，升溫至800°C，持續(xù)20分鐘，然后以 200C /分鐘的降溫速率降至200°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為3000sCCm ；6)通氮3分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)將樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為5000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。按照上述方法得到的鈍化后的多孔硅SEM正面圖如圖6所示，可以看到原本裸露的Si已經(jīng)被臭氧所氧化，SiO2薄膜已經(jīng)填補了多孔結(jié)構(gòu)。實施例3本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用電化學(xué)陽極氧化刻蝕得到的表面具有多孔硅的多晶硅片插入石英架上， 再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為3000sCCm，通氮2分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為2000sCCm。4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為15°C /min，升溫至300°C，持續(xù)60分鐘，然后以 15°C /分鐘的降溫速率降至150°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為3000sCCm ；6)通氮3分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)將樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為2000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。按照上述方法得到的鈍化后的多孔硅SEM正面圖如圖7所示，可以看到原本裸露的Si已經(jīng)被臭氧所鈍化。實施例4本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)得到的微米結(jié)構(gòu)黑硅單晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為1500sCCm，通氮3分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為4000sCCm ；4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為20°C /min，升溫至700°C，持續(xù)30分鐘，然后以200C /分鐘的降溫速率降至200°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為3000sCCm ；6)通氮3分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為3000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。從圖8所示的傅里葉變換紅外光譜圖中可以看到，臭氧氧化后樣品具有Si-O-Si 鍵峰谷，樣品被很好的鈍化。實施例5本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用激光刻蝕得到的亞微米結(jié)構(gòu)黑硅多晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為2000sCCm，通氮5分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為3000sCCm ；4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為15°C /分鐘，升溫至450°C，持續(xù)40分鐘，然后以20°C /分鐘的降溫速率降至200°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為1500sCCm ；6)通氮5分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為3000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。從圖9所示的傅里葉變換紅外光譜圖中可以看到，臭氧氧化后樣品具有Si-O-Si 鍵峰谷，樣品被很好的鈍化。實施例6本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用等離子體刻蝕得到的釘狀微米結(jié)構(gòu)黑硅單晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為lOOOsccm，通氮5分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為2000sCCm ；4)室溫下進(jìn)行臭氧氧化60分鐘；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為2000sCCm ；6)通氮5分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為3000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。從圖10所示的傅里葉變換紅外光譜圖中可以看到，臭氧氧化后樣品具有Si-O-Si 鍵峰谷，樣品被很好的鈍化。實施例7本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用傳統(tǒng)多晶酸式制絨得到具有“蠕蟲”結(jié)構(gòu)的多晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為3000sCCm，通氮4分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為2500sCCm ；4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為20°C /分鐘，升溫至500°C，持續(xù)30分鐘，然后以20°C /分鐘的降溫速率降至300°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為2000sCCm ；6)通氮5分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為2500sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。從圖11所示的傅里葉變換紅外光譜圖中可以看到，臭氧氧化后樣品具有Si-O-Si 鍵峰谷，樣品被很好的鈍化。實施例8本實施例提供了一種硅的氧化鈍化方法，包括1)將利用堿制絨得到具有金字塔結(jié)構(gòu)的單晶硅片插入石英架上，再將石英架放入進(jìn)樣區(qū)等待進(jìn)入加熱爐；2)向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為1500sCCm，通氮5分鐘后，使承載樣品的石英架從進(jìn)樣區(qū)進(jìn)入加熱爐內(nèi)；3)停止向加熱爐通入氮氣，開始向加熱爐通入臭氧，臭氧氣流流量為2000sCCm， 其中臭氧在進(jìn)入加熱爐之前被冷卻至10°C ；4)使加熱爐開始加熱，加熱速率為15°C/分鐘，升溫至450°C，持續(xù)30分鐘，然后以15°C /分鐘的降溫速率降至200°C ；5)停止通入臭氧，并向加熱爐通入氮氣，氮氣流量為2000sCCm ；6)通氮5分鐘后，將石英架從加熱爐移出到進(jìn)樣區(qū)；7)樣品在進(jìn)樣區(qū)通氮冷卻，氮氣流量為2000sCCm，冷卻至室溫后，將石英架從進(jìn)樣區(qū)中取出，從石英架上取下樣品。按照上述方法得到的鈍化后的多孔硅SEM正面圖如圖12所示，可以看到原本裸露的Si已經(jīng)被臭氧所鈍化。在本實施例中，臭氧在進(jìn)入加熱爐之前被冷卻，可防止臭氧在加熱爐的高溫下分解，從而使得到達(dá)樣品表面的臭氧的分解率大大降低。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，其中向加熱爐通入臭氧氣流的流量為500-50000sCCm， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，可以根據(jù)實際應(yīng)用的設(shè)備的尺寸、樣品的數(shù)量等因素調(diào)節(jié)向加熱爐通入臭氧氣流的流量。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，其中臭氧氧化時的溫度范圍可在室溫至800°C之間，優(yōu)選在200至700°C之間。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，其中臭氧氧化的持續(xù)時間可根據(jù)實際需要的鈍化層的厚度、鈍化的程度等選擇，一般優(yōu)選在10至120分鐘。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，其中升溫速率優(yōu)選在5-50°C /分鐘范圍內(nèi)，降溫速率優(yōu)選在5-50°C /分鐘范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，其中臭氧在進(jìn)入加熱爐之前將被冷卻至室溫或者室溫以下。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，其中被鈍化的硅表面可以具有納米結(jié)構(gòu)或微米結(jié)構(gòu)， 也可以是任意表面結(jié)構(gòu)的硅表面。實施例9本實施例提供一種可實現(xiàn)上述各個實施例提供的氧化鈍化方法的鈍化裝置，如圖 13所示，包括氣源1，為加熱爐5和臭氧發(fā)生器2分別提供氮氣和氧氣；氣流分配器3，與臭氧發(fā)生器2相連，將臭氧發(fā)生器5產(chǎn)生的臭氧分為多條支流；冷卻裝置4，將從氣流分配器流出的臭氧冷卻；導(dǎo)氣裝置11，位于加熱爐內(nèi)，將經(jīng)過冷卻裝置4冷卻的臭氧導(dǎo)引至樣品表面；石英架9，用于承載樣品10，位于加熱爐內(nèi)；溫度控制器6，可控制加熱爐5內(nèi)的溫度；進(jìn)樣區(qū)7，位于加熱爐外，并與其相連通，是樣品進(jìn)入加熱爐的通道，也是氧化后樣品冷卻的場所；尾氣處理裝置8，與加熱爐相連接，用于處理剩余的臭氧，減少環(huán)境污染。其中，在臭氧的氣路中設(shè)置了冷卻裝置，能夠防止臭氧在加熱爐的高溫下分解，從而使得到達(dá)樣品表面的臭氧的分解率大大降低。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中導(dǎo)氣裝置11的具體結(jié)構(gòu)如圖14所示，包括三根平行的水平管道19，兩端封閉；5根兩端封閉的垂直管道20，分別與三根平行的水平管道交叉，交叉處具有進(jìn)氣口 21 (其位于水平管道與垂直管道所在平面的背面，所以在圖中用虛線所示)，各個垂直管道20與各個水平管道19相連通；垂直管道20的數(shù)量可根據(jù)經(jīng)氣流分配器分量后的臭氧分支數(shù)量決定，優(yōu)選為2 20;水平管道和垂直管道壁上的多個出氣口 22，等間距地均勻分布。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，還可以采用其他具有類似結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣裝置11，如圖15 中所示的導(dǎo)氣裝置11，包括平板23;平板23正面的多個出氣口 24，在平板的正面上均勻分布。其中平板23可以平行于加熱爐的多個進(jìn)氣口所在的平面，并與之間隔一定距離， 當(dāng)氣體從進(jìn)氣口流出后，流經(jīng)平板23的多個出氣口，從而使氣體均勻分布。采用這種在一個面狀裝置上具有多個均勻分布的出氣口的導(dǎo)氣裝置，可減少臭氧在加熱爐內(nèi)到達(dá)需要鈍化樣品表面的時間，從而減少臭氧被加熱的時間，降低臭氧到達(dá)樣品之間的分解，同時使臭氧在加熱爐內(nèi)分布更均勻。其中樣品需氧化面可以垂直于多個出氣口所在的平面，也可以平行于多個出氣口所在的平面。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中臭氧發(fā)生器優(yōu)選為高濃度的臭氧發(fā)生器，優(yōu)選地， 臭氧發(fā)生器出口處的濃度> 20mg/L。本發(fā)明提供的氧化鈍化方法，利用臭氧在低溫下的活性對硅進(jìn)行氧化臭氧氧化，較熱氧化法氧化有以下幾個優(yōu)點1)由于臭氧是由三個氧原子組成，在常溫下就具有很高的活性，尤其在稍高溫度的硅片表面，臭氧會分解成氧氣和一個氧原子，氧原子的活性大于氧氣，可以直接作用于表面硅的背鍵，鈍化氧氣所不能鈍化的以氫為終止面的硅；幻臭氧氧化是以一層一層氧化的形式進(jìn)行的，尤其是在氧化的初始階段，因此得到的二氧化硅薄膜質(zhì)量更高；幻在臭氧氧化得到的Si02/Si的界面層或界面層附近，低氧化物的形成是受到抑制的，因此可以在較低溫度下得到穩(wěn)定的Si-O-Si鍵；4)在臭氧氧化的初始階段，表面應(yīng)力就得到了釋放，因此得到的二氧化硅薄膜性能更加穩(wěn)定。 最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種硅的氧化鈍化方法，其特征在于利用臭氧對硅的表面進(jìn)行氧化鈍化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中臭氧氧化時的溫度在室溫至800攝氏度范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中臭氧在到達(dá)被鈍化的硅之前經(jīng)過冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中臭氧在到達(dá)被鈍化的硅之前將被冷卻至室溫或者室溫以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中臭氧氧化時的溫度在200至700攝氏度范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中被鈍化的硅具有納米結(jié)構(gòu)或微米結(jié)構(gòu)。
7.一種用于權(quán)利要求1所述的氧化鈍化方法的鈍化裝置，包括 加熱爐；臭氧發(fā)生器，與加熱爐相連，用于向加熱爐通入臭氧。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，還包括冷卻裝置，用于將臭氧在通入加熱爐之前冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，還包括導(dǎo)氣裝置，位于加熱爐內(nèi)，用于將臭氧導(dǎo)引至樣品表面，該導(dǎo)氣裝置為面狀裝置，該面狀裝置上具有多個均勻分布的出氣口。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，還包括尾氣處理裝置，與加熱爐相連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅的氧化鈍化方法，其特征在于利用臭氧對硅的表面進(jìn)行氧化鈍化。本發(fā)明還提供了一種用于鈍化硅的鈍化裝置。本發(fā)明提供的鈍化方法不僅降低了氧化鈍化處理的溫度，有效地增加了少數(shù)載流子的壽命，而且也提高了鈍化膜二氧化硅薄膜的質(zhì)量。
文檔編號H01L31/18GK102427097SQ201110376438
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者劉堯平, 杜小龍, 梅增霞, 王燕 申請人:中國科學(xué)院物理研究所