CN102412338A - 多晶硅光学掩膜制绒工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多晶硅光学掩膜制绒工艺，其特征在于，对多晶硅硅片进行光学掩膜处理，再放入到氢氟酸、硝酸和缓冲剂的的混合液中进行制绒。它的效果在于：1、对所制绒的排列、密度、大小、深度等参数操控性强，可使多晶硅太阳电池绒面的组织结构非常合理；2、有利于磷扩散制结以及后续的丝网印刷烧结等工艺中参数的优化；3、反射率低，与现有工艺比较，反射率由22.5％降低至18.5％左右。
Description
技术领域：本发明涉及一种对太阳能电池多晶硅片进行制绒的技术，特别是一种多晶硅光学掩膜制绒工艺。
背景技术：现有对太阳能电池多晶硅片进行制绒主要有激光刻槽制绒、化学腐蚀制绒和等离子反应腐蚀制绒三种方式。三种方式各有其优缺点，但是，化学腐蚀制绒以其工序较简单、生产成本较低等优势而被大多企业采用。名称为“多晶硅酸法制绒工艺”其专利申请号为CN200910029714.4的发明专利申请技术即是化学腐蚀制绒中的一种，它的特点是在硅片表面喷涂二氧化硅或光阻材料保护颗粒，然后放入到酸中制绒，喷涂在硅片表面的颗粒作为了刻蚀的保护层。该种方法是在现有直接将多晶硅片放入到酸中制绒方法的改进。因为直接将多晶硅片放入到酸中制绒，其所制的绒的排列、大小、密度、深度等参数不容易控制，所制出的绒杂乱无序，这对后续的磷扩散制结和表面金属化制备等工序的生产造成影响，降低产品质量。“多晶硅酸法制绒工艺”通过在硅片表面喷涂二氧化硅或光阻材料保护颗粒，在一定程度上做到了对所制的绒可控，但它在使用中仍然存在不足：1、对制绒的可控程度低，因为它是通过喷涂方式将二氧化硅或光阻材料保护颗粒布在硅片表面上的，而这种颗粒的排布是随机无序的，它仅是对制绒的密度有一定程度的控制，而对绒的排列、大小、深度等参数的控制非常有限；2、不易清洗、容易带入杂质，影响产品质量；3、反射率未能得到明显改善，对后续的磷扩散制结和表面金属化制备等工序中参数的优化无积极影响。
光学掩膜是现有半导体器件制造中的一项重要技术，它是根据电路设计的要求，在晶圆表面生成一尺寸精确的特征图形膜。它的工艺流程主要是：涂膜、烘干、曝光、显影、清洗。
发明内容：本发明的目的在于，针对现有太阳能电池多晶硅片在化学腐蚀制绒中存在的不足，而提出一种对所制绒操控性强、利于后续工序产品加工、反射率低的多晶硅光学掩膜制绒工艺。
通过下述技术方案可实现本发明目的，种多晶硅光学掩膜制绒工艺，其特征在于，对多晶硅硅片进行光学掩膜处理，再放入到氢氟酸、硝酸和缓冲剂的的混合液中进行制绒。
光学掩膜的刻蚀栅线按纵向和横向排列，其间距相同，间距为100线/毫米-300线/毫米。
为消除绒面的多孔硅结构，降低体硅电阻和光子的表面复合率，将已制绒的多晶硅硅片浸在浓度为3-7％NaOH溶液中腐蚀1～2min，腐蚀温度20～25℃。
本发明的效果在于：1、对所制绒的排列、密度、大小、深度等参数操控性强，这因为本工艺采用了现有应用在半导体器件制造中的光学掩膜技术，将此技术应用到了多晶硅硅片制绒中，因光栅密度可调节，从而使所制绒面腐蚀坑的排列、密度、大小、深度、平滑等参数均可按设计的要求制出，可使多晶硅太阳电池绒面的组织结构非常合理；2、有利于磷扩散制结以及后续的丝网印刷烧结等工艺中参数的优化，这在于通过光学掩膜制绒，其绒面腐蚀坑更加平滑，大小更加均匀，所以有利于磷扩散制结以及后续的丝网印刷烧结等工艺中参数的优化；3、反射率低，与现有工艺比较，反射率由22.5％降低至18.5％左右，在原来的基础上反射率下降4个百分点，这是，通过光学掩膜制绒，其一，可以提高方块电阻，将方块电阻值从原来的40-45提高至55-60，有效的增加了电池对短波区的光响应，制备的电池平均效率同比普通酸制绒提高0.2-0.3％。其二，可以降低表面金属化过程中烧结温度，提高晶体硅尤其是多晶硅太阳电池的少子寿命的作用。
下面结合附图及实施例对本发明进一步阐述：
附图说明：
附图1为本发明中刻蚀栅线密度为100线/毫米的表面形貌示意图；
附图2为本发明中刻蚀栅线密度为150线/毫米的表面形貌示意图；
附图3为本发明中刻蚀栅线密度为300线/毫米的表面形貌示意图。
具体实施方式：
实施例1、一种多晶硅光学掩膜制绒工艺，(1)、对多晶硅硅片按常规光学掩膜工艺处理，其流程是：涂膜-烘干-曝光-显影-清洗。选用RZJ-304光刻胶对多晶硅硅片进行旋转涂膜；将已涂膜的多晶硅硅片置在100℃环境中烘90秒；将掩膜版放在烘干的多晶硅硅片涂膜的该面，以紫外线接触方式曝光，掩膜版的栅线按纵向和横向排列，其间距相同，间距为100线/毫米，其效果参见附图1；将已曝光的多晶硅硅片用Rzx-3038显影液在23℃环境中用水坑方式显影60秒；用去离子水冲洗已显影的多晶硅硅片，硅片上的膜没有见光的部分被水冲洗掉，见光的部分保留。(2)、将按常规光学掩膜工艺处理的多晶硅硅片放入到氢氟酸、硝酸、缓冲剂的混合液中进行制绒，混合液由49％的氢氟酸∶65％的硝酸∶1％的磷酸按10∶1∶1的比例混合成。经过制绒的多晶硅硅片，表面容易产生多孔Si层，尽管其具有低的反射，但其高电阻和高的表面复合率，不适合于太阳电池的生产，需对绒面的结构优化，其优化是：将已制绒的多晶硅硅片浸在浓度为3％NaOH溶液中腐蚀2min，腐蚀温度为25℃，然后用去离子水冲洗，并在N2气氛下烘干，经过优化后绒面质量得到提高。
实施例2、一种多晶硅光学掩膜制绒工艺，(1)、对多晶硅硅片按常规光学掩膜工艺处理，其流程是：涂膜-烘干-曝光-显影-清洗。选用RZJ-304光刻胶对多晶硅硅片进行旋转涂膜；将已涂膜的多晶硅硅片置在98℃环境中烘93秒；将掩膜版放在烘干的多晶硅硅片涂膜的该面，以紫外线接触方式曝光，掩膜版的栅线按纵向和横向排列，其间距相同，间距为150线/毫米，其效果参见附图2；将已曝光的多晶硅硅片用Rzx-3038显影液在24℃环境中用水坑方式显影58秒；用去离子水冲洗已显影的多晶硅硅片，硅片上的膜没有见光的部分被水冲洗掉，见光的部分保留。(2)、将按常规光学掩膜工艺处理的多晶硅硅片放入到氢氟酸、硝酸、缓冲剂的混合液中进行制绒，混合液由50％的氢氟酸∶66％的硝酸∶1％的醋酸按10∶1∶1的比例混合成。经过制绒的多晶硅硅片，表面容易产生多孔Si层，尽管其具有低的反射，但其高电阻和高的表面复合率，不适合于太阳电池的生产，需对绒面的结构优化，其优化是：将已制绒的多晶硅硅片浸在浓度为7％NaOH溶液中腐蚀1min，腐蚀温度为20℃，然后用去离子水冲洗，并在N2气氛下烘干。经过优化后绒面质量得到提高。
实施例3、一种多晶硅光学掩膜制绒工艺，(1)、对多晶硅硅片按常规光学掩膜工艺处理，其流程是：涂膜-烘干-曝光-显影-清洗。选用RZJ-304光刻胶对多晶硅硅片进行旋转涂膜；将已涂膜的多晶硅硅片置在102℃环境中烘89秒；将掩膜版放在烘干的多晶硅硅片涂膜的该面，以紫外线接触方式曝光，掩膜版的栅线按纵向和横向排列，其间距相同，间距为300线/毫米，其效果参见附图2；将已曝光的多晶硅硅片用Rzx-3038显影液在26℃环境中用水坑方式显影55秒，用去离子水冲洗已显影的多晶硅硅片，硅片上的膜没有见光的部分被水冲洗掉，见光的部分保留。(2)、将按常规光学掩膜工艺处理的多晶硅硅片放入到氢氟酸、硝酸、缓冲剂的混合液中进行制绒，混合液由51％的氢氟酸∶67％的硝酸∶1％的醋酸按10∶1∶1的比例混合成。经过制绒的多晶硅硅片，表面容易产生多孔Si层，尽管其具有低的反射，但其高电阻和高的表面复合率，不适合于太阳电池的生产，需对绒面的结构优化，其优化是：将已制绒的多晶硅硅片浸在浓度为5％NaOH溶液中腐蚀1.5min，腐蚀温度为23℃，然后用去离子水冲洗，并在N2气氛下烘干。经过优化后绒面质量得到提高。
Claims (3)
1.一种多晶硅光学掩膜制绒工艺，其特征在于，对多晶硅硅片进行光学掩膜处理，再放入到氢氟酸、硝酸和缓冲剂的的混合液中进行制绒。
2.按权利要求1所述的多晶硅光学掩膜制绒工艺，其特征在于，光学掩膜的栅线按纵向和横向排列，其间距相同，间距为100线/毫米-300线/毫米。
3.按权利要求1所述的多晶硅光学掩膜制绒工艺，其特征在于，将已制绒的多晶硅硅片浸在浓度为3-7％NaOH溶液中腐蚀1～2min，腐蚀温度20～25℃。
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