CN114678447B - 一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法 - Google Patents
一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114678447B CN114678447B CN202210309234.9A CN202210309234A CN114678447B CN 114678447 B CN114678447 B CN 114678447B CN 202210309234 A CN202210309234 A CN 202210309234A CN 114678447 B CN114678447 B CN 114678447B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- ultrathin
- film
- polishing
- solar cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 6
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 claims description 4
- 241001050985 Disco Species 0.000 claims description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 11
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/1808—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table including only Ge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
- C23C14/0652—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
- C23C14/0658—Carbon nitride
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，包括依次相接的如下步骤：1)切片；2)倒角；3)研磨；4)镀膜：采用双离子束镀膜机在研磨后清洗干净的衬底背面沉积厚度为1‑3um的CNx薄膜或Si3N4薄膜，沉积时的工作气体为Ar与N2的混合气体，系统的本底真空度为0.5‑1.5E‑3Pa，工作气压为0.1‑0.5Pa；5)减薄；6)腐蚀；7)抛光；8)清洗，得到厚度为90‑110微米的超薄Ge单晶衬底。本发明在研磨后的锗衬底背面镀沉积了一定厚度的CNx薄膜或Si3N4薄膜，显著提高了耐磨、耐腐蚀和强度，便于后续工艺(减薄、腐蚀、抛光、清洗)的加工；延长了寿命，降低了成本；通过优化各步骤，使锗衬底的出货厚度降低到90‑110微米，锗衬底的强度提高到20磅以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，属于超薄Ge单晶衬底加工技术领域。
背景技术
近年来，世界太阳能光伏发电产业和市场，在技术进步、严峻的能源替代形势、人类生态环境(地球变暖)压力和法规政策的强力推动下，呈快速、增速发展，这必将带动锗单晶衬底材料产业进入快速增长时期。
而高纯锗(Ge)单晶有着良好的晶体性能和机械性能，具有高抗辐射、高频、光电性能好的特点，可以被加工成高质量抛光片，是制作空间(或地面用)太阳能电池的理想衬底材料，在锗单晶衬底(晶片)上外延GaAs等材料制成的单结以及多结化合物太阳能电池具有转换效率高、耐高温、抗辐射、重量轻、机械强度高、可靠性强等优势，被广泛应用于能源、光电、国防军事、航天航空和现代信息产业等高科技领域，将在今后相当长时期内有较快发展。
另外，随着目前世界各国对可再生能源的重视，地面太阳能光伏产业正以迅猛的速度发展，但采用的主要太阳能电池原料仍是硅衬底，以锗衬底为基板的三结电池尽管性能好，光电转换率高，但由于成本的因素，其在地面光伏市场的发展受到很大的制约。未来随着科学技术的发展，三结太阳能电池的制造成本也将会有下降的可能，这样，地面光伏市场对太阳能电池用锗衬底的需求将会有较大的潜力，按照目前地面太阳能光伏市场的发展趋势，三结太阳能电池在整个地面光伏市场运用的比例即使提高1％，都有可能带来几十万片到百万片的需求量。以锗衬底为基板的高效三结太阳能电池的应用逐步从空间向地面应用发展，高效率太阳能用锗衬底有着巨大的发展潜力。
目前，行业内太阳能电池用锗衬底的加工后出货厚度通常在150微米左右、强度约6磅，厚度、强度几乎达到了目前加工工艺的极限，且消耗量巨大，而锗又是稀有金属元素，在自然界中储量稀少且分布分散，所以开发出厚度更薄、强度更高的锗衬底有着重要的经济意义和现实意义。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，在研磨后的锗衬底背面镀沉积了一定厚度的CNx薄膜或Si3N4薄膜，显著提高了耐磨、耐腐蚀和强度，便于后续工艺(减薄、腐蚀、抛光、清洗)的加工；延长了寿命，降低了成本；通过优化各步骤，使锗衬底的出货厚度降低到90-110微米，锗衬底的强度提高到20磅以上。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，包括依次相接的如下步骤：1)切片；2)倒角；3)研磨；4)镀膜：采用双离子束镀膜机在研磨后清洗干净的衬底背面沉积厚度为1-3um的CNx薄膜或Si3N4薄膜，沉积时的工作气体为Ar与N2的混合气体，系统的本底真空度为0.5-1.5E-3Pa，工作气压为0.1-0.5Pa，沉积速率为10-15nm/min；5)减薄；6)腐蚀；7)抛光；8)清洗，得到厚度为90-110微米的超薄Ge单晶衬底。
上述CNx薄膜为氮化碳薄膜；通过CNx薄膜或Si3N4薄膜的引入，方便了后续工艺的加工，显著提高了耐磨、耐腐蚀和强度，延长了寿命，降低了成本，锗衬底的出货厚度降低到90-110微米，锗衬底的强度提高到20磅以上；薄膜厚度选择是非常重要的，过厚会浪费材料，增加生产成本；过薄会导致衬底强度不够，影响后续加工及外延质量。
步骤4)中为在衬底背面单面镀膜。
为了确保镀膜质量，上述步骤4)镀膜所用溅射靶材为高纯石墨(99.95％)，固定在水冷工作台上，衬底悬挂在工作台上方的可旋转工件台上，背面朝下，工件台转速10-20rpm，工作气体为Ar与N2体积比为9:1的混合气体。
薄膜厚度采用晶体振荡测厚仪测量。
为了减少损失，提高效率，上述步骤1)中，切片使用金刚线多线切割机，线径65-95um，切割时间4-6h，切割液温度17-23℃，线速800-1200m/min，金刚线张力8-16N，切割完成后的衬底通过泡酸去胶去除石墨条，经冲水去除衬底表面颗粒等污染物，再用35-65℃的热N2吹干送往倒角工序。多线切割可将一条晶棒多线同时切割，一次切割动作，可完成整条晶棒的切割。上述切割液直接购买现有线切割水基冷却液即可。
上述步骤2)中，切片后的衬底在手动倒角机上进行倒角，选用800-1200#砂轮，进刀量0.1-0.3mm，真空吸盘转速1-3rpm。前述真空吸盘为倒角机主轴上的真空吸盘，用于固定衬底，倒角机直接采用现有设备，本申请对倒角机直本身的结构没有改进，因此不再赘述。
上述步骤3)中，手工单面研磨切片后的衬底，掉量10-15um，以去除切片过程中的锯纹，研磨后的衬底用RO水(反渗透水)冲洗干净，再在温度小于10℃的第一浸泡液(氨水：双氧水：去离子水的体积比＝1：(0.5-1.5)：(1-8))中浸泡10-15s，用去离子水冲洗干净后，再用热的高纯N2吹干待用。
上述步骤5)中，背面镀好薄膜的衬底送往Disco减薄机做主面减薄，掉量30-40um；选用1500-3000#砂轮进行减薄，减薄机主轴转速3000-4000rpm，载片台转速100-300rpm。载片台用于固定衬底。
上述步骤6)中，减薄后的衬底要及时(表面易氧化，减薄后1h内进行腐蚀)进行腐蚀，以去除衬底由于减薄造成的损伤层，进一步提高衬底强度到20磅以上，掉量10-15um，酸性腐蚀液由体积比为(1-5):1：1的氢氟酸、双氧水和H2O混合而成，腐蚀时间10-20s。
本申请掉量为减薄量。
上述步骤7)中，采用贴膜Template(抛光垫)方式对腐蚀后的衬底分别进行粗抛、精抛，粗抛掉量控制在20-25um，精抛掉量控制在4-8um。粗抛：抛光压力50-70kg，大盘/小盘转速20-40rpm，抛光液流量300-400ml/min；精抛：抛光压力60-80kg，大盘/小盘转速20-40rpm，抛光液流量100-200ml/min。
上述小盘也即陶瓷盘，抛光设备包括转头、陶瓷盘和大盘，陶瓷盘装在转头上，陶瓷盘的下表面与大盘的上表面平行，陶瓷盘的轴线与大盘的轴线平行、且不重合，陶瓷盘的垂直投影完全落在大盘的上表面上，衬底待加工面向下地贴在陶瓷盘的下表面上，大盘上表面贴有Template抛光垫，衬底的待加工面与抛光垫接触、并相对运动形成对待加工面的抛光，抛光过程中向抛光垫上喷洒抛光液。
上述步骤8)中，抛光下盘后的衬底送百级洁净室清洗，使用第二浸泡液在温度为3-9℃下，浸泡30-60s，然后用去离子水冲洗至少60s，再用35-65℃的热N2吹干，得超薄Ge单晶衬底，其中，第二浸泡液由体积比为1：(1-2)：(100-200)的氨水、双氧水和去离子水组成。
上述所用氨水的质量浓度均为20～28％；双氧水的质量浓度均为25～35％；氢氟酸的质量浓度均为25～35％。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，具有以下有益效果：
1)衬底出货厚度控制在90-110微米，相比正常出货厚度140-160微米衬底显著节约了材料成本，具有很好的经济效益；
2)衬底机械强度提高了1倍以上，进一步降低了加工过程中的破损率，延长了使用寿命，节约了加工成本；
3)衬底机械强度提高了1倍以上，提高了衬底在外延过程中抗翘曲能力，能获得更好的外延表面质量；
4)由于衬底背面沉积了一定厚度的CNx薄膜或Si3N4薄膜，在衬底加工中(尤其是研磨后的腐蚀、减薄后的腐蚀以及最终清洗过程中的腐蚀)避免了背面被腐蚀，节约了材料成本；
5)由于衬底厚度更薄，使得制作的空间太阳能电池重量更轻，极大地增加了发射卫星(或航天器)时的有效载荷，减少了发射成本。
附图说明
图1为本发明超薄Ge单晶衬底背面镀CNx薄膜或Si3N4薄膜的示意图；
图中，1为超薄Ge单晶衬底，2为CNx薄膜或Si3N4薄膜。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
各例中，氨水质量浓度为25％；双氧水质量浓度为27.5％；氢氟酸质量浓度为30％；各步骤吹干所用N2为高纯氮(纯度为99.999％)，温度为40～45℃；
实施例1
一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，包括依次相接的如下步骤：
1)切片：切片使用金刚线多线切割机，线径70um，切割时间4h，切割液(江苏全泽环保科技有限公司的金刚线水基切割液)温度17-23℃，线速1000m/min，金刚线张力12N，切割完成后的衬底通过泡酸(冰醋酸)去胶去除石墨条，经冲水去除衬底表面颗粒等污染物，再用热的N2吹干送往倒角工序；
2)倒角：切片后的衬底在手动倒角机上进行倒角，选用1000#砂轮，进刀量0.2mm，真空吸盘转速2rpm；
3)研磨：手工单面研磨切片后的衬底，掉量12um，以去除切片过程中的锯纹，研磨后的衬底用RO水冲洗干净，再在温度小于10℃的第一浸泡液(组成，氨水：双氧水：去离子水的体积比＝1：1：2)中浸泡12s，用去离子水冲洗干净后，再用热N2吹干待用；
4)镀膜：采用双离子束镀膜机在研磨后清洗干净的衬底背面沉积厚度为2um的氮化碳薄膜，薄膜厚度采用晶体振荡测厚仪测量；所用溅射靶材为边长为100mm的方形高纯石墨(99.95％)，固定在水冷工作台上，衬底悬挂在工作台上方的可旋转工件台上，背面朝下，工作台与工件台之间的距离为150mm，工件台转速10-20rpm，工作气体为Ar与N2体积比为9:1的混合气体，系统的本底真空度为1E-3Pa，工作气压为0.2Pa，沉积速率为13nm/min；
5)减薄：背面镀好薄膜的衬底送往Disco减薄机做主面减薄，掉量35um；选用2000#砂轮进行减薄，减薄机主轴转速3500rpm，载片台转速200rpm。
6)腐蚀：减薄后的衬底即时进行腐蚀，以去除衬底由于减薄造成的损伤层，进一步提高衬底强度到20磅以上，掉量12um，腐蚀采用酸性腐蚀液，组成氢氟酸：双氧水：去离子水的体积比＝2：1：1，腐蚀时间15s；
7)抛光：采用贴膜Template(模板)方式对腐蚀后的衬底分别进行粗抛、精抛，粗抛掉量控制在22um，精抛掉量控制在5um；粗抛：抛光压力60kg，大盘/小盘转速30rpm，抛光液(天津西立卡晶体抛光材料有限公司的SiO2抛光液)流量350ml/min；精抛：抛光压力70kg，大盘/小盘转速30rpm，抛光液流量150ml/min；
8)清洗：抛光下盘后的衬底即时送百级洁净室清洗，使用第二浸泡液(氨水：双氧水：去离子水＝1：1.5：150，3-9℃下浸泡45s，然后用去离子水冲洗65s，再用热的N2吹干，得超薄Ge单晶衬底，厚度为92微米，强度为23磅。
实施例2
与实施例1所不同的是：在衬底背面沉积厚度为2um的Si3N4薄膜；得到超薄Ge单晶衬底的厚度为95微米，强度为22磅。
对比例1
与实施例1所不同的是：省去镀膜步骤4)，结果Ge单晶衬底只能做到150微米左右，强度为6磅左右。
Claims (8)
1.一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：包括依次相接的如下步骤：1)切片；2)倒角；3)研磨；4)镀膜：采用双离子束镀膜机在研磨后清洗干净的衬底背面沉积厚度为1-3um的CNx薄膜或Si3N4薄膜，沉积时的工作气体为Ar与N2的混合气体，系统的本底真空度为0.5-1.5E-3Pa，工作气压为0.1-0.5Pa，沉积速率为10-15nm/min；5)减薄；6)腐蚀；7)抛光；8)清洗，得到厚度为90-110微米的超薄Ge单晶衬底；
步骤4)镀膜所用溅射靶材为高纯石墨，溅射靶材固定在水冷工作台上，衬底悬挂在工作台上方的可旋转工件台上，背面朝下，工件台转速10-20rpm，工作气体为Ar与N2体积比为9:1的混合气体。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤1)中，切片使用金刚线多线切割机，线径65-95um，切割时间4-6h，切割液温度17-23℃，线速800-1200m/min，金刚线张力8-16N，切割完成后的衬底通过泡酸去胶去除石墨条，经冲水去除衬底表面颗粒等污染物，再用35-65℃的热N2吹干送往倒角工序。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤2)中，切片后的衬底在手动倒角机上进行倒角，选用800-1200#砂轮，进刀量0.1-0.3mm，真空吸盘转速1-3rpm。
4.如权利要求1或2所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤3)中，手工单面研磨切片后的衬底，掉量10-15um，以去除切片过程中的锯纹，研磨后的衬底用RO水冲洗干净，再在温度小于10℃的第一浸泡液中浸泡10-15s，最后用去离子水冲洗干净后，再用35-65℃的高纯N2吹干待用，第一浸泡液由体积比为1：(0.5-1.5)：(1-8)的氨水：双氧水和去离子水组成。
5.如权利要求1或2所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤5)中，背面镀好薄膜的衬底送往Disco减薄机做主面减薄，掉量30-40um；选用1500-3000#砂轮进行减薄，减薄机主轴转速3000-4000rpm，载片台转速100-300rpm。
6.如权利要求1或2所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤6)中，将减薄后的衬底进行腐蚀，以去除衬底由于减薄造成的损伤层，掉量10-15um，酸性腐蚀液的组成为：氢氟酸：双氧水：H2O的体积比＝(1-5):1：1，腐蚀时间10-20s。
7.如权利要求1或2所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤7)中，采用贴膜Template方式对腐蚀后的衬底分别进行粗抛和精抛，粗抛掉量控制在20-25um，精抛掉量控制在4-8um；粗抛：抛光压力50-70kg，大盘和小盘转速均为20-40rpm，抛光液流量300-400ml/min；精抛：抛光压力60-80kg，大盘和小盘转速均为20-40rpm，抛光液流量100-200ml/min。
8.如权利要求1或2所述的太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法，其特征在于：步骤8)中，抛光下盘后的衬底送百级洁净室清洗，使用第二浸泡液在温度为3-9℃下，浸泡30-60s，然后用去离子水冲洗至少60s，再用35-65℃的热N2吹干，得超薄Ge单晶衬底，其中，第二浸泡液由体积比为1：(1-2)：(100-200)的氨水、双氧水和去离子水组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210309234.9A CN114678447B (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210309234.9A CN114678447B (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114678447A CN114678447A (zh) | 2022-06-28 |
| CN114678447B true CN114678447B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=82076508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210309234.9A Active CN114678447B (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114678447B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005229053A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 薄葉化半導体ウェーハの製造法 |
| CN103489958A (zh) * | 2013-08-27 | 2014-01-01 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种柔性硅基砷化镓电池的制备方法 |
| CN105081893A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-11-25 | 北京通美晶体技术有限公司 | 一种超薄Ge单晶衬底材料及其制备方法 |
| CN105336581A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-02-17 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 功率半导体器件制作方法及装置 |
| CN109103080A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-28 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法 |
| CN112185803A (zh) * | 2019-07-02 | 2021-01-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种功率器件衬底背面处理方法及功率器件制备方法 |
| CN112820785A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-18 | 中山德华芯片技术有限公司 | 一种太阳能电池芯片及其制作方法 |
| CN113206007A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 中锗科技有限公司 | 一种磷化铟衬底的制备方法 |
-
2022
- 2022-03-28 CN CN202210309234.9A patent/CN114678447B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005229053A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 薄葉化半導体ウェーハの製造法 |
| CN103489958A (zh) * | 2013-08-27 | 2014-01-01 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种柔性硅基砷化镓电池的制备方法 |
| CN105081893A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-11-25 | 北京通美晶体技术有限公司 | 一种超薄Ge单晶衬底材料及其制备方法 |
| CN105336581A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-02-17 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 功率半导体器件制作方法及装置 |
| CN109103080A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-28 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法 |
| CN112185803A (zh) * | 2019-07-02 | 2021-01-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种功率器件衬底背面处理方法及功率器件制备方法 |
| CN112820785A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-18 | 中山德华芯片技术有限公司 | 一种太阳能电池芯片及其制作方法 |
| CN113206007A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 中锗科技有限公司 | 一种磷化铟衬底的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114678447A (zh) | 2022-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU780184B2 (en) | Method for raw etching silicon solar cells | |
| CN113206007B (zh) | 一种磷化铟衬底的制备方法 | |
| US20100252110A1 (en) | Solar cell | |
| US20100218827A1 (en) | Substrate for solar cell and solar cell | |
| CN101656193B (zh) | 一种硅片加工工艺 | |
| US20100236627A1 (en) | Substrate for solar cell and solar cell | |
| CN107738370A (zh) | 一种多晶硅片制备工艺 | |
| CN111584343A (zh) | 一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法 | |
| CN106340446B (zh) | 一种湿法去除金刚石线切割多晶硅片表面线痕的方法 | |
| CN103339738A (zh) | 太阳能电池用基板的制造方法和太阳能电池 | |
| CN101582467A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法 | |
| CN108336169A (zh) | 一种背面钝化的p型晶体硅太阳能电池的制作方法 | |
| CN112349802B (zh) | 一种铸锭单晶或多晶非晶硅异质结太阳电池的制作方法 | |
| CN111105995B (zh) | 一种单晶硅片的清洗及制绒方法 | |
| CN113903827B (zh) | 一种太阳能电池切割面抛光钝化方法和装置 | |
| CN114678447B (zh) | 一种太阳能电池用超薄Ge单晶衬底的加工方法 | |
| WO2010032802A1 (ja) | 太陽電池 | |
| Lee et al. | Electrochemical mechanical polishing of flexible stainless steel substrate for thin-film solar cells | |
| CN111809183B (zh) | 一种铜镓合金的金相腐蚀液以及金相显示方法 | |
| CN104867989B (zh) | 一种高效柔性砷化镓太阳能电池及其制备方法 | |
| CN101710568B (zh) | 用醋酸镍溶液诱导晶化非晶硅薄膜的方法 | |
| CN102254960A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池p型硅表面的钝化层及其制备方法 | |
| CN106653561A (zh) | 一种具有背吸杂能力的300mm重掺硅片的加工方法 | |
| CN1375383A (zh) | 制造晶片用的碳化硅舟的切割制造方法 | |
| CN111850699A (zh) | 一种类单晶硅片的表面处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |