CN106206280B - 一种硅晶片的单面去psg层及抛光的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,该方法包括以下工艺流程:入料→单边刻蚀→水洗→吹干→出料→上料→刻蚀→水洗→HF酸洗→水洗→下料。本发明硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法中的单边刻蚀工序的四甲基氢氧化铵可腐蚀硅晶片下表面的PSG层,使其表面粗糙度达到小于50nm,之后进入HF酸洗工序,使硅晶片的整个表层的光洁度进一步提高,利于硅晶片表层减少太阳光线的散射,使硅晶片的光电转换率达到14%左右。

Description

一种硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法。
背景技术
硅晶片是一种半导体材料,其被用来制备太阳能电池,高质量的硅晶片具有良好的断面、高寿命、含碳量少、微缺陷密度小、含氧量可控等特点,但是硅晶片的表面存在有PSG层,PSG层会影响硅晶片的外观和电性能,容易使硅晶片受潮,导致电流下降,功率衰减,所以要对PSG层进行一系列的工艺处理,来提高硅晶片的光电转化率。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种提高硅晶片的光电转化率的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决:
一种硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,该方法包括以下工艺流程:步骤1入料;在入料段安装水膜喷淋装置,水膜减薄滚轮载着硅晶片穿过水膜喷淋装置后其上表面有一层水膜均匀覆盖,步骤2单边刻蚀;硅晶片进入单面去PSG槽且上表面不接触槽内药液,同时泵体对配完药液浓度的槽体进行循环搅拌,并将药液送入单面去PSG槽,单面去PSG槽内的温度与液位条件满足后,PLC发出可工作指令,硅晶片通过滚轮带液对其下表面进行反应,步骤3水洗;硅晶片通过药液刻蚀完毕后由水膜减薄滚轮载着移出单面去PSG槽且再次穿过水膜喷淋装置进行全方位喷淋冲洗,步骤4吹干;硅晶片冲洗完毕后由风管进行14s左右的强风喷吹,步骤5出料;硅晶片吹干后移出完成单面去PSG层工序,步骤6上料;硅晶片接着转入下一工序,步骤7刻蚀;硅晶片完全浸泡在有药液且温度为65℃的槽体中,硅晶片全部浸泡在槽体后不停顿,然后直接夹出硅晶片,步骤8水洗;夹出硅晶片完全浸入水槽内并捞出,步骤9HF酸洗;硅晶片从水槽中捞出后再全部浸泡在温度为25~35℃的HF中也不停顿,硅晶片全部浸泡在HF后直接夹出,步骤10水洗;夹出硅晶片再次完全浸入水槽内并捞出,步骤11下料;硅晶片清洗完毕后取出并完成抛光工序。
上述技术方案中,所述步骤1入料的水膜喷淋装置对硅晶片的上表面喷淋时间为10~12s。
上述技术方案中,所述步骤2单边刻蚀中的药液对硅晶片下表面及周边的PSG层完全去除干净,且浸水后下表面无水珠粘附,同时硅晶片上表面的PSG层不能有任何损伤,且浸水后上表面能明显的吸附住水。
上述技术方案中,所述步骤2单边刻蚀中的药液对硅晶片下表面的浸泡时间为35~37s,且药液内部的温度在室温状态。
上述技术方案中,所述步骤2单边刻蚀中的药液为四甲基氢氧化铵,且四甲基氢氧化铵的浓度为8%。
上述技术方案中,所述步骤3水洗中水流对硅晶片的喷淋冲洗时间为25~30s。
上述技术方案中,所述步骤7刻蚀对硅晶片完成边缘绝缘刻蚀,且硅晶片边缘间距为1cm的边缘绝缘电阻为4~30KΩ,同时硅晶片边缘未刻蚀比例≤1‰。
上述技术方案中,所述步骤8水洗与所述步骤10水洗的水槽内的水呈溢流状态。
上述技术方案中,所述步骤9HF酸洗的HF浓度为49%。
有益效果:本发明与现有技术相比较,其具有以下有益效果:
本发明硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法中的单边刻蚀工序的四甲基氢氧化铵可腐蚀硅晶片下表面的PSG层,使其表面粗糙度达到小于50nm,之后进入HF酸洗工序,使硅晶片的整个表层的光洁度进一步提高,利于硅晶片表层减少太阳光线的散射,使硅晶片的光电转换率达到14%左右。
具体实施方式
一种硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,该方法包括以下工艺流程:步骤1入料;在入料段安装水膜喷淋装置,水膜减薄滚轮载着硅晶片穿过水膜喷淋装置后其上表面有一层水膜均匀覆盖,进一步,步骤1入料的水膜喷淋装置对硅晶片的上表面喷淋时间为10~12s,水膜覆盖在硅晶片的上表面后可形成保护层,这样在转入下一道工序中去PSG槽中的药液溅起不会腐蚀到硅晶片的上表面,防止硅晶片的上表面呈疏水性,步骤2单边刻蚀;硅晶片进入单面去PSG槽且上表面不接触槽内药液,同时泵体对配完药液浓度的槽体进行循环搅拌,并将药液送入单面去PSG槽,单面去PSG槽内的温度与液位条件满足后,PLC发出可工作指令,硅晶片通过滚轮带液对其下表面进行反应,药液对硅晶片下表面的浸泡时间为35~37s且药液内部的温度在室温状态,进一步,步骤2单边刻蚀中的药液为四甲基氢氧化铵,且四甲基氢氧化铵的浓度为8%,最终四甲基氢氧化铵要对硅晶片下表面及周边的PSG层完全去除干净,且浸水后下表面无水珠粘附,同时硅晶片上表面的PSG层不能有任何损伤,且浸水后上表面能明显的吸附住水,由于四甲基氢氧化铵为碱性腐蚀品,其具有刺激性和腐蚀性且烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎,所以在步骤2单边刻蚀操作中,必须有抽风装置进行通风换气,且换气速率为800Nm3/h,防止四甲基氢氧化铵挥发的烟雾对人体造成灼伤,步骤3水洗;硅晶片通过药液刻蚀完毕后由水膜减薄滚轮载着移出单面去PSG槽且再次穿过水膜喷淋装置进行全方位喷淋冲洗,且水流对硅晶片的喷淋冲洗时间为25~30s,防止硅晶片表面残留的四甲基氢氧化铵溶液对环境造成污染,步骤4吹干;硅晶片冲洗完毕后由风管进行14s左右的强风喷吹,进一步将硅晶片表面残留的四甲基氢氧化铵溶液清理干净,避免操作者直接接触硅晶片引起皮肤和眼灼伤,步骤5出料;硅晶片吹干后移出完成单面去PSG层工序,之后转入下一工序。
硅晶片的下表面去PSG层完成后转入步骤6上料,接着完成以下工序,步骤7刻蚀;硅晶片完全浸泡在有药液且温度为65℃的槽体中,硅晶片全部浸泡在槽体后不停顿,然后直接夹出硅晶片,完成步骤7刻蚀要保证对硅晶片完成边缘绝缘刻蚀,且硅晶片边缘间距为1cm的边缘绝缘电阻为4~30KΩ,同时硅晶片边缘未刻蚀比例≤1‰,四甲基氢氧化铵进一步对硅晶片表层腐蚀且表面粗糙度达到小于50nm,步骤8水洗;夹出硅晶片完全浸入水槽内并捞出,且水槽内的水呈溢流状态,可保证硅晶片表层的四甲基氢氧化铵被呈溢流状态的水一次冲洗干净,步骤9HF酸洗;硅晶片从水槽中捞出后再全部浸泡在温度为25~35℃的HF中也不停顿,硅晶片全部浸泡在HF后直接夹出,同时HF的浓度为49%,根据反应方程式SiO2+4HF→SiF4+2H2O,HF可进一步的去掉硅晶片表层的磷硅玻璃,使晶元呈疏水性,同时使硅晶片的整个表层的光洁度进一步提高,利于硅晶片表层减少太阳光线的散射,使硅晶片的光电转换率达到14%左右,由于HF对皮肤有强烈刺激性和腐蚀性且可产生酸雾,所以在步骤9HF酸洗操作中,也必须有抽风装置进行通风换气,且换气速率为1000Nm3/h,防止HF挥发的酸雾对人体造成支气管炎和出血性肺水肿,在步骤10水洗;夹出硅晶片再次完全浸入水槽内并捞出,且水槽内的水呈溢流状态,可一次性冲洗干净硅晶片表层的HF溶液,步骤11下料;硅晶片清洗完毕后取出并完成抛光工序。
综上所述,本发明硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法中的单边刻蚀工序的四甲基氢氧化铵可腐蚀硅晶片下表面的PSG层,使其表面粗糙度达到小于50nm,之后进入HF酸洗工序,使硅晶片的整个表层的光洁度进一步提高,利于硅晶片表层减少太阳光线的散射,使硅晶片的光电转换率达到14%左右。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下,本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入到本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,该方法包括以下工艺流程:步骤1入料,在入料段安装水膜喷淋装置、水膜减薄滚轮载着硅晶片穿过水膜喷淋装置后其上表面有一层水膜均匀覆盖;步骤2单边刻蚀,硅晶片进入单面去PSG槽且上表面不接触槽内药液、同时泵体对配完药液浓度的槽体进行循环搅拌、并将药液送入单面去PSG槽、单面去PSG槽内的温度与液位条件满足后、PLC发出可工作指令、硅晶片通过滚轮带液对其下表面进行反应;步骤3水洗,硅晶片通过药液刻蚀完毕后由水膜减薄滚轮载着移出单面去PSG槽且再次穿过水膜喷淋装置进行全方位喷淋冲洗;步骤4吹干,硅晶片冲洗完毕后由风管进行14s的强风喷吹;步骤5出料,硅晶片吹干后移出完成单面去PSG层工序;步骤6上料,硅晶片接着转入下一工序;步骤7刻蚀,硅晶片完全浸泡在有药液且温度为65℃的槽体中、硅晶片全部浸泡在槽体后不停顿、然后直接夹出硅晶片;步骤8水洗,夹出硅晶片完全浸入水槽内并捞出;步骤9HF酸洗,硅晶片从水槽中捞出后再全部浸泡在温度为25~35℃的HF中也不停顿、硅晶片全部浸泡在HF后直接夹出;步骤10水洗,夹出硅晶片再次完全浸入水槽内并捞出;步骤11下料,硅晶片清洗完毕后取出并完成抛光工序。
2.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤1入料的水膜喷淋装置对硅晶片的上表面喷淋时间为10~12s。
3.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤2单边刻蚀中的药液对硅晶片下表面及周边的PSG层完全去除干净,且浸水后下表面无水珠粘附,同时硅晶片上表面的PSG层不能有任何损伤,且浸水后上表面能明显的吸附住水。
4.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤2单边刻蚀中的药液对硅晶片下表面的浸泡时间为35~37s,且药液内部的温度在室温状态。
5.根据权利要求4所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤2单边刻蚀中的药液为四甲基氢氧化铵,且四甲基氢氧化铵的浓度为8%。
6.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤3水洗中水流对硅晶片的喷淋冲洗时间为25~30s。
7.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤7刻蚀对硅晶片完成边缘绝缘刻蚀,且硅晶片边缘间距为1cm的边缘绝缘电阻为4~30KΩ,同时硅晶片边缘未刻蚀比例≤1‰。
8.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤8水洗与所述步骤10水洗的水槽内的水呈溢流状态。
9.根据权利要求1所述的硅晶片的单面去PSG层及抛光的制备方法,其特征在于,所述步骤9HF酸洗的HF浓度为49%。
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