[发明专利]GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法

摘要

本发明涉及一种GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法，其特点是：包括以下制备过程：⑴进行材料的p+型掺杂；⑵Ge片上注入H+离子；⑶抛光；⑷等离子活化；⑸低温键合；⑹退火；⑺剥离。本发明通过采用低温键合剥离的技术，在廉价的Si片上形成了Ge薄膜构成了Ge/Si衬底片，大幅减少了Ge用量，降低了电池的成本，减轻了电池的重量；由于将晶格严重失配的材料直接连接起来,晶格失配所产生的大量位错都限制在了键合界面上,不会对其他区域材料的性能造成影响，因此不会影响太阳电池的性能，并且Ge/Si衬底片连接部位的机械强度非常高；实现了低成本高效太阳电池，适用于大规模推广使用。

主权项

GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法，其特征在于：包括以下制备过程：⑴进行材料的p+型掺杂在清洗后的Si片和Ge片上分别进行浓度为1018‑1019cm‑3的p+型掺杂，形成深度为2000‑3000nm的Si片p+型掺杂区和Ge片p+型掺杂区；⑵Ge片上注入H+离子在掺杂剂后形成的Ge片p+型掺杂区上，注入能量115‑180keV、剂量1016‑1017cm‑2、离子束电流80‑150μA，Ge片p+型掺杂区上形成深度为500‑1000nm的Ge片H+离子注入区；⑶抛光对⑴中掺杂后的Si片和⑵中注入H+离子后的Ge片进行抛光前清洗，然后采用化学机械抛光法对Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面进行粗抛、精抛和水抛，再对Si片和Ge片进行抛光后清洗；⑷等离子活化在完成抛光、清洗的Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区进行压力为40‑50毫托，射频功率为50‑100W，采用氩气或氧气作为等离子体，氩气或氧气以流速为50‑100sccm，同时轰击30‑60秒，对Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区表面进行等离子体活化；⑸低温键合将离子体活化后的Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面作为键合面贴合在一起，置入键合腔；键合腔内压力为0.5‑1MPa、气体为N2，以10‑15℃/min的速度升温至300‑400℃后，再以3‑5℃/min的速度降温至室温，对Si片和Ge片进行1‑2小时的键合，形成键合体；⑹退火对键合体进行退火，退火温度350‑450℃，时间1‑2小时；⑺剥离采用Smart‑Cut技术，将Ge片p+型掺杂区从Ge片H+离子注入区剥离，Ge片H+离子注入区形成Ge膜层与Si片成为一体，制成Ge/Si衬底片；将衬 庹片表面抛光至平整，完成本发明GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备。