CN103236471A - 一种图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，涉及太阳能电池用Ge衬底的制备技术，先采用MOCVD在EPI-readyGe衬底上生长一层GaInP；然后对待光刻的衬底进行涂胶、匀胶和前烘处理；将掩模版与衬底对准安装；投影曝光；显影，坚膜处理；先后采用不同的腐蚀液腐蚀处理，然后将腐蚀后的衬底去胶；再将衬底的GaInP层以第一腐蚀液腐蚀去除、硫酸浸泡后，在腐蚀液中兆声清洗，最后采用通氮气离心甩干方式干燥衬底，N2密封。本发明采用简单的化学工艺来制备图形化衬底，不需要复杂的机械设备，操作简单，成本低，在生长大失配的外延材料时，应力能更好地释放，外延层能得到更高的材料质量。

Description

一种图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池用Ge衬底的制备技术，尤其是在MOCVD工艺生产中用的多节高效太阳能电池，属于半导体材料技术领域。
背景技术
Ge单晶衬底作为一种基础半导体材料，在采用MOCVD生长多结GaInP/GaAs/Ge太阳能电池中有广泛应用。当前这种结构电池正在逐渐成为卫星、飞船等航天器太阳能帆板的主流。同时在民用聚光光伏等领域也有重要作用，500倍下的转换效率可实现40%。
MOCVD生长异质材料时，晶格常数应比较接近，现在在优先考虑晶格匹配情况下的三结叠层太阳能电池GaInP/GaAs/Ge，但无论在空间还是地面应用，Ge底电池的电流密度约为其余两节的2倍，而多节电池的工作电流由各子电池中短路电流最小的电池决定，因此，Ge底电池的利用率较低。解决这一问题的方法有多种，其中之一就是在将中电池的带隙调整至太阳光谱一致，即中电池带隙在1.1～1.2Ev，顶电池带隙在1.6～1.7Ev。
在MOCVD中生长带隙在1.1～1.2的中电池材料InGaAs与Ge衬底的晶格常数差异太大。目前采用应变补偿方式不仅生长效率低，应力得不到释放，位错密度高，得不到高质量的InGaAs材料，同时还会将位错继续传透给后续材料。因此，一般采用倒装工艺生长大失配InGaAs材料。但倒装工艺复杂，而且最后要将衬底剥离，存在较大的浪费。
发明内容
针对现有技术上的缺陷，本发明提供了一种图形化的Ge衬底的制作方法，目的是用于MOCVD中生长大失配材料，比如InGaAs等。
本发明包括以下顺序步骤：
1）采用MOCVD在EPI-ready Ge衬底上生长一层GaInP；
2）对待光刻的衬底进行涂胶、匀胶和前烘处理；
3）将掩模版与衬底对准安装；
4）投影曝光；
5）将曝光后的衬底进行显影，坚膜处理；
6）将坚膜处理后的衬底置于第一腐蚀液中腐蚀处理30～60秒，然后在第二腐蚀液中腐蚀处理30～60秒；
7）将腐蚀后的衬底去胶；
8）将衬底的GaInP层以第一腐蚀液腐蚀去除，然后采用去离子水中冲洗120～180秒，离心甩干；
9）将衬底在90～100℃的浓硫酸中浸泡后，再以40～60℃的稀硫酸浸泡，然后在第三腐蚀液中常温兆声清洗，最后在去离子水中兆声清洗；
10）采用通氮气离心甩干方式干燥衬底，N2密封。
本发明采用简单的化学工艺来制备图形化衬底，不需要复杂的机械设备，操作简单，成本低。本发明采用了以上图案、腐蚀工艺和清洗工艺，形成新型锗衬底，epi-ready表面有图案，在生长大失配的外延材料时，应力能更好地释放，外延层能得到更高的材料质量。
本发明所述第一腐蚀液由体积比为1：2：5~8的HCl、H3PO4和H2O组成。HCl能首先腐蚀掉GaInP层，但是不腐蚀锗，而H3PO4能取到缓冲剂的作用，使腐蚀过程均匀稳定，重复性好。
本发明所述第二腐蚀液由体积比为1：1：5~10的NH3·H2O、H2O2和H2O组成。该腐蚀液能够对锗进行腐蚀，得到我们所需要的图形，而且图案的形状整齐。
本发明所述第三腐蚀液由体积比为1：2：5~10的NH3·H2O2和H2O组成。该腐蚀液的作用是轻微腐蚀掉衬底表面的薄层，去除金属离子等杂质，使衬底表面达到Epi-ready的标准。
另外，步骤1）生产的GaInP厚度为100～200nm。生长一层GaInP的作用是保护锗衬底的表面，使其不被有机光刻胶沾污，为后续的外延生长提供方便。过薄取不到保护作用，太厚又比较浪费，100～200nm比较适中。
步骤2）中，所述待光刻的衬底特征为机械化学GaInP表面，掺杂剂为Ga，电阻率为0.001～0.01Ω·cm。电阻率为0.001～0.01Ω·cm的衬底基础上做出来的器件参数优良，所以选用在这个范围内的衬底。
所述步骤3）中的掩模版为棱形，掩模版与衬底对准对准时，棱形短对角线方向和衬底GaInP的方向重合，棱形对角线的长度为1～2μm。光刻图形的形状和大小等特征，对后续的外延生长影响非常大，
所述步骤6）中，以温度为20～60℃的第一腐蚀液中腐蚀处理60秒。这样能将GaInP层腐蚀掉，同时也不损害到锗衬底，露出新鲜干净的锗衬底表面。
所述步骤6）中，以温度为20～60℃的第二腐蚀液中腐蚀处理60秒。在这个腐蚀液中腐蚀能使图形的深度和形状更易于满足外延生长的需求，过深和过浅的图形，都不易于得到良好的表面。
所述步骤9）中，以浓硫酸浸泡30～60秒，以稀硫酸浸泡30～60秒。硫酸处理表面的作用是氧化衬底表面的有机物，得到清洁表面，使衬底表面清洁度、平整度等达到Epi-ready的标准。
所述步骤9）中，在第三腐蚀液中兆声清洗60～120秒。兆声能很好地清洗衬底表面的颗粒。
具体实施方式
一、配备腐蚀液：
1、腐蚀液1#：由体积比为1：2：5~8的HCl、H3PO4和H2O组成。
2、腐蚀液2#：由体积比为1：1：5~10的NH3·H2O、H2O2和H2O组成。
3、腐蚀液3#：由体积比为1：2：5~10的NH3·H2O、H2O2和H2O组成。
二、生产工艺：
1、将EPI-ready放入MOCVD中生长一层GaInP外延层：
将Epi-ready衬底从N2封包装中取出，放入MOCVD手套箱中充抽；将手套箱中的衬底，放入反应室；导入recipe，开始生长一层厚度为100～200nm的GaInP层。
将外延后的衬底，从反应室中取出。
2、将设计好的图形转移到衬底上：
将光刻胶涂在外延片上，旋转均匀；将所涂光刻胶初步烘干，准备对准光刻；将光刻板与衬底对准，开始曝光；将曝光后的衬底，放入显影液中，坚膜处理，将光刻图形转移到衬底上。
光刻胶再烘干，将光刻胶坚固，准备刻蚀。
其中，待光刻的衬底特征为机械化学GaInP表面，掺杂剂为Ga，电阻率为0.001～0.01Ω·cm。
掩模版为棱形，掩模版与衬底对准对准时，棱形短对角线方向和衬底GaInP的方向重合，棱形对角线的长度为1～2μm。
3、化学刻蚀：
先将衬底以温度为20～60℃的腐蚀液1#腐蚀处理60秒，腐蚀掉GaInP。
再以温度为20～60℃的腐蚀液2#腐蚀处理60秒，刻蚀Ge。此时光刻图形已经顺利转移至衬底表面。
再将光刻胶去除。
最后将衬底表面GaInP在腐蚀液1#中去除，露出新鲜衬底表面，采用去离子水中冲洗120～180秒，离心甩干。
4、衬底的清洗：
因为是在MOCVD中使用，对衬底表面的清洁度和平整度等都有很高要求，在刻蚀腐蚀过程中对表面的沾污等需要清洗干净才能用于MOCVD。
先将衬底在90～100℃的浓硫酸（通常浓度为98%）中浸泡30～60秒，以钝化表面，同时去除表面的有机物氧化。
然后在40～60℃的稀硫酸（通常浓度为45%）中浸泡30～60秒，将有机杂质去除。
再在常温的腐蚀液3#中采用兆声清洗60～120秒，去除金属离子。
最后在去离子水中兆声清洗。
5、清洗、包装：
采用通氮气离心甩干方式干燥衬底，N2密封。

Claims (9)

1.一种图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于包括以下顺序步骤：
1）采用MOCVD在EPI-ready Ge衬底上生长一层GaInP；
2）对待光刻的衬底进行涂胶、匀胶和前烘处理；
3）将掩模版与衬底对准安装；
4）投影曝光；
5）将曝光后的衬底进行显影，坚膜处理；
6）将坚膜处理后的衬底置于第一腐蚀液中腐蚀处理30～60秒，然后在第二腐蚀液中腐蚀处理30～60秒；
7）将腐蚀后的衬底去胶；
8）将衬底的GaInP层以第一腐蚀液腐蚀去除，然后采用去离子水中冲洗120～180秒，离心甩干；
9）将衬底在90～100℃的浓硫酸中浸泡后，再以40～60℃的稀硫酸浸泡，然后在第三腐蚀液中常温兆声清洗，最后在去离子水中兆声清洗；
10）采用通氮气离心甩干方式干燥衬底，N2密封。
2.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：
所述第一腐蚀液由体积比为1：2：5~8的HCl、H3PO4和H2O组成；
所述第二腐蚀液由体积比为1：1：5~10的NH3·H2O、H2O2和H2O组成；
所述第三腐蚀液由体积比为1：2：5~10的NH3·H2O、H2O2和H2O组成。
3.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：步骤1）生产的GaInP厚度为100～200nm。
4.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述待光刻的衬底特征为机械化学GaInP表面，掺杂剂为Ga，电阻率为0.001～0.01Ω·cm。
5.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：所述步骤3）中的掩模版为棱形，掩模版与衬底对准对准时，棱形短对角线方向和衬底GaInP的方向重合，棱形对角线的长度为1～2μm。
6.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，以温度为20～60℃的第一腐蚀液中腐蚀处理60秒。
7.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，以温度为20～60℃的第二腐蚀液中腐蚀处理60秒。
8.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：所述步骤9）中，以浓硫酸浸泡30～60秒，以稀硫酸浸泡30～60秒。
9.根据权利要求1所述图形化的太阳能电池用Ge衬底湿法化学制备方法，其特征在于：所述步骤9）中，在第三腐蚀液中兆声清洗60～120秒。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106206281A (zh) * 2016-08-23 2016-12-07 成都海威华芯科技有限公司 InGaP外延层的刻蚀方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101330002A (zh) * 2007-06-20 2008-12-24 中国科学院半导体研究所 用于氮化物外延生长的图形蓝宝石衬底的制作方法
CN101694013A (zh) * 2009-10-20 2010-04-14 南京中锗科技股份有限公司 增加太阳能锗衬底片强度的腐蚀方法
US20110132447A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Epistar Corporation Solar cell devices and apparatus comprising the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101330002A (zh) * 2007-06-20 2008-12-24 中国科学院半导体研究所 用于氮化物外延生长的图形蓝宝石衬底的制作方法
CN101694013A (zh) * 2009-10-20 2010-04-14 南京中锗科技股份有限公司 增加太阳能锗衬底片强度的腐蚀方法
US20110132447A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Epistar Corporation Solar cell devices and apparatus comprising the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106206281A (zh) * 2016-08-23 2016-12-07 成都海威华芯科技有限公司 InGaP外延层的刻蚀方法
CN106206281B (zh) * 2016-08-23 2019-11-12 成都海威华芯科技有限公司 InGaP外延层的刻蚀方法

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