KR20150063581A - 태양전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

태양전지는 P형 도핑 단결정 또는 다결정 실리콘 잉곳으로부터 웨이퍼를 소잉하고, N형 도핑을 적용함으로써 제조된다. 이들 웨이퍼는, 특히 플라즈마를 이용한 공정에서, 불소, 카보닐 플루오라이드 또는 NF3을 이용한 식각을 통해 향상된다. 이로써, 표면이 조도화됨에 따라, 광반사도가 감소되고, 소잉 공정으로부터 야기된 균열들이 진전하지 못하게 되며, 인의 도핑에 의한 유리질 인-함유 산화물 코팅재가 제거된다.

Description

태양전지의 제조 방법{PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF SOLAR CELLS}
2008년 1월 23일자로 출원된 미국 임시특허출원 제61/022958호의 이점을 주장하며, 그 전체 내용이 본원에 참조로써 통합된 본 발명은 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 양상에서, 본 발명은 평면 패널의 생산 공정에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 전류로 변환하는데 적용된다. 보통 이들 태양전지는 붕소가 도핑된 실리콘(P형 도핑)의 단결정 블록들 또는 주물용 실리콘 잉곳(다결정 실리콘, 붕소가 도핑된 P형)의 벌크소재로부터 원하는 크기의 웨이퍼를 소잉(sawing)함으로써 제조된다. 그런 후에는, 인이 도핑된 실리콘층을 형성하여 N형 도핑 코팅재를 제공한다. 예를 들어, 웨이퍼를 POCl3과 접촉시킬 수 있다. 접촉 전극은 예컨대 금속을 전지의 표면상에 증발 증착함으로써 적용된다. 이어서, 수 개의 개별 태양전지들을 배열하여 태양광 패널(solar panel)을 형성한다. 원한다면, 전지는 US-A 4249957에 기재된 바와 같이 기타 도펀트들(예컨대, 구리)을 또한 함유할 수 있다.
이러한 방식으로 제조된 전지에는 몇몇 단점들이 있을 수 있다. 예를 들면, 표면이 비반사성이어야 하며, 그 이유는 빛이 더 잘 흡수될 것이기 때문이다. 웨이퍼에는 소잉 공정으로부터의 균열(cracks)이 있을 수 있다. 인을 도핑하는 도중에, 인을 함유하는 유리질(glass-like) 층이 형성될 수 있으며, 이는 바람직하지 않다. 이는 이탈리아 밀란에서 9월 3일부터 7일까지 개최된 제22차 유럽 광전기 태양 에너지 박람회에 J. Rentsch, D. Decker, M. Hofmann, H. Schlemm, K. Roth 및 R. Preu가 제출한 "Industrial realization of dry plasma etching for PSG removal and rear side emitter etching"이란 제목의 논문에 기재되어 있다. 이 논문에는, 습식 에칭 인규산염유리(논문에서는 "PSG"로 지칭됨)가 많은 양의 폐수와 화학물질 폐기물의 발생은 물론 높은 기계적 충격으로 특징지어짐이 기재되어 있다. 또한 태양전지 처리 시에 PFCs(과불화탄소) 및 SF6이 소우 데미지(표면 손상)(saw damage) 제거는 물론 산화물 식각용으로 흔히 사용된다는 것을 언급하고 있다. 실험들에서는, CF4(과불화탄소) 및 수소를 사용하여 PSG를 식각하였다. SF6을 사용하여 웨이퍼의 기타 플라즈마 처리를 수행하였다. PFCs 및 SF6은 특정의 GWP를 갖는 것으로 여겨진다.
본 발명은 전술된 문제점들 및 기타 문제점들에 대한 해결책을 제공한다.
본 발명에 따르면, 태양전지는 실리콘 웨이퍼로부터 제조되며, 웨이퍼를 카보닐 플루오라이드, 불소, 삼불화질소 또는 이들의 혼합물을 함유하는 식각 가스로 식각하는 단계를 포함한다.
오존층에 어떠한 영향도 미치지 않으며 GWP가 제로라는 이유 때문에 카보닐 플루오라이드 및 불소가 바람직하다. 카보닐 플루오라이드는 예를 들어 CHF3의 광화학적 산화반응, 불소 원소와 CO의 반응, 또는 COCl2와 불소화제의 염소-불소 교환반응에 의해 제조될 수 있다.
만일 원한다면, 특정 양의 공지된 식각제, 예컨대, SF6, 포화 혹은 불포화된 수소화불화탄소(예컨대, CHF3), 포화 혹은 불포화된 과불화탄소(예컨대, CF4 또는 C2F6), 또는 포화 혹은 불포화된 과불화에테르가 첨가될 수 있다. 이러한 추가 식각제를 적용하는 경우에, 이들 식각제는 바람직하게 0.1 중량% 이상, 15 중량% 이하의 양으로 함유된다. 오존층에 부정적인 영향을 미치거나 GWP100이 15를 초과하는 어떠한 SF6, NF3, 수소화불화탄소, 과불화탄소, 과불화에테르 또는 기타 식각제도 함유되지 않는 것이 바람직하다. 어떠한 추가 식각제도 함유되지 않는 것이 특히 바람직하다.
실리콘 웨이퍼는 바람직하게 P형 도핑된(특히 붕소가 도핑된) 다결정 또는 단결정 실리콘 블록으로부터 절단(소잉 공정에 의함)된다.
본 발명의 처리공정은 바람직하게 플라즈마 반응기에서 플라즈마를 이용한 처리법에 의해 수행된다. 이러한 플라즈마 반응기는 대개 공지되어 있으며, 예컨대 어플라이드 머티리얼즈사(Applied Materials, Inc.)나 또는 오스트리아에 소재한 세콘 세미컨덕터 이큅먼트 게엠베하(Secon Semiconductor Equipment GmbH)로부터 입수가능하다.
불소를 처리가스로서 사용하는 경우에는, 순수 상태로 사용할 수 있다. 안전상의 이유로 인해, 불소는 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과의 혼합물로서 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 혼합물은 반응기 내에서 형성할 수 있거나, 또는 반응기 내부로 도입하기 전에 불소와 비활성 가스(들)의 혼합물로 형성한다. 가스들을 이러한 예비혼합된 형태로서 반응기 내부에 도입하면, 균질한 혼합물 또는 거의 균질한 혼합물을 반응기 챔버 전체에 걸쳐 제공할 수 있게 된다. 일반적으로, 안전상의 이유로, 혼합물 내 불소의 함량은 바람직하게 1 내지 35 중량%이다. 예를 들어, F2와 비활성 가스의 혼합물은 압력병으로부터 제공될 수 있다. 이러한 압력병에서 균질한 혼합물이 형성된다. 가스 성분들을 개별적으로 반응기 내부로 도입하는 것도 가능하다. 이하 주어지는 상세 설명에서, "혼합물"이란 용어는 예비혼합된 가스 혼합물은 물론 플라즈마 반응기 내에서 생성된 혼합물도 가리킨다.
만일 안전상의 이유가 문제되지 않는다면, 순수 상태의 F2나 또는 소량의 질소 혹은 아르곤에 의해 희석된 F2가 적용될 수 있으며, 이때 혼합물은 질소 혹은 아르곤을 예컨대 0.1 내지 20 부피%로 함유한다.
불소 및 질소를 포함하는 혼합물과, 불소 및 아르곤을 포함하는 혼합물이 바람직하게 적용되며, 불소, 질소 및 아르곤을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다.
이하에서는, 비교적 낮은 함량의 불소를 포함하는 몇몇 혼합물들을 제공하기로 한다. 이들 혼합물은 기술적으로 매우 적합하고, 특히 안전상의 이유로 유리하다.
불소 및 질소만을 포함하는 혼합물을 적용하는 경우에, 불소의 함량은 바람직하게 1 부피% 이상이다. 불소의 함량은 바람직하게 25 부피% 이하이다. 질소의 함량은 바람직하게 99 부피% 이하이다. 바람직하게, 질소의 함량은 75 부피% 이상이다. 특히 바람직한 구현예에서, 불소의 함량은 18 내지 22 부피%의 범위 내에 속한다.
불소 및 아르곤을 포함하는 혼합물을 적용하는 경우에, 아르곤의 함량은 바람직하게 50 부피% 이상이다. 바람직하게, 아르곤의 함량은 99 부피% 이하이다. 불소의 함량은 바람직하게 1 부피% 이상이다. 바람직하게, 불소의 함량은 50 부피% 이하이며, 특히는 25 부피% 이하이다.
불소, 질소 및 아르곤을 포함하는 혼합물을 적용하는 경우에, 불소의 함량은 바람직하게 1 부피% 이상이다. 불소의 함량은 바람직하게 25 부피% 이하이다. 아르곤의 함량은 바람직하게 4 부피% 이상이다. 바람직하게, 아르곤의 함량은 25 부피% 이하이다. 질소의 함량은 바람직하게 4 부피% 이상이다. 질소의 함량은 바람직하게 75 부피% 이하이다.
불소 및 아르곤의 총 함량은 바람직하게 50 부피% 이하이며, 특히 바람직하게는 45 부피% 이하이다. 불소 및 아르곤의 총 함량은 바람직하게 25 부피% 이상이다.
전술된 혼합물 내에서, 안전상의 이유로 인해 불소의 함량은 비교적 낮다. 안전상의 이유가 문제되지 않는 경우에는 불소의 함량이 더 높아도 된다. 일반적으로, 불소의 함량은 25 부피% 이상일 수 있다. 바람직하게, 불소의 함량은 60 부피% 이상이며; 더욱 바람직하게는 75 부피% 이상이다. 100 부피%에서 나머지는 질소, 특히는 아르곤으로 구성될 수 있으며, 이는 앞서 언급한 바와 같이 특히 저출력 장치에서 플라즈마를 때때로 안정화시킨다. 만일 원한다면, 심지어 순수 상태의 불소도 적용가능하다. 불소의 함량이 더 높고 아르곤의 함량이 더 낮은 것 또한 고출력 장치용으로 매우 적합하다. 불소의 함량이 높을수록 식각 반응이 더 빠르다. 예를 들면, 85 내지 98 부피%의 불소 및 2 내지 15 부피%의 아르곤을 함유하는 혼합물이 매우 빠른 식각 공정을 제공한다.
카보닐 플루오라이드는 순수 물질로서 적용되거나, 혹은 산소 및/또는 비활성 가스와의 혼합물의 상태로, 예를 들어 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 함께 적용될 수 있다. 바람직하게는 순수 물질로서 적용되거나, 또는 산소와의 혼합물로서 적용된다.
특히 고출력 플라즈마 장치에서는, 순수 상태의 카보닐 플루오라이드를 사용하는 것이 종종 가능하다. 저출력 플라즈마 장치에서는, 카보닐 플루오라이드와 아르곤의 혼합물(선택적으로는 질소도 함께 포함함)을 적용하는 것이 타당한데 그 이유는 아르곤이 예컨대 플라즈마의 안정화에 긍정적인 효과를 미치기 때문이다. 질소, 헬륨 및/또는 아르곤으로 희석된 카보닐 플루오라이드가 취급하기에 더 안전할 수 있다. 예를 들어, 카보닐 플루오라이드는 50 부피% 이상의 양으로, 바람직하게는 75 부피% 이상의 양으로 함유된다. 100 부피%에서 나머지는 산소, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤으로 구성된다. 카보닐 플루오라이드(바람직하게는 앞서 주어진 함량으로 제공됨) 및 아르곤으로 이루어지는 혼합물이 특히 적합하다.
본 발명에 따른 방법은 에미터의 구조적 식각(texturation) 동안에 PERL("passivated emitter and rear, locally diffused") 태양전지의 포토마스크를 식각하는데 사용될 수 있다. PERL 전지의 경우에는, 리브(rib)형 표면 텍스쳐를 생성하기 위한 식각 단계 및 금속 접촉 브릿지들이 그 상부에 배열되는 깊은 n++ 확산 영역들을 적용하기 위한 로컬 확산 단계로 된 두 포토 마스크 단계들이 필요하다. 세 번째 단계에서는, 표면에 n+ 확산층을 도포한다. 이에 관한 상세 설명이 WO 1997/001189에 기재되어 있다. 여기에서는 카보닐 플루오라이드, NF3 또는 불소를 사용하여 포토마스크를 식각할 수 있다. 본 발명의 식각 공정은 또한 태양전지의 배면 상의 기생 에미터를 식각하는데 사용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 태양전지용으로 사용된 웨이퍼의 표면을 본 발명의 식각 공정에 의해 개질한다(표면이 조도화된 것으로 추정됨). 식각에 의한 웨이퍼 표면의 조도화는 반사도를 감소시킴으로써 태양전지의 유효성을 증진시킨다. 이러한 반사도는, 입사광의 세기를 반사광으로 나눔으로써 표현되는 전체 반구형 반사도(모든 파장에 걸쳐 평균을 냄)가, 처리되지 않은 실리콘 웨이퍼에 비해 표면 처리된 실리콘 웨이퍼에 대해 더 적을 경우에 감소되는 것으로 여겨진다.
식각 처리는 반사도를 원하는 정도까지 감소시키기에 충분한 시간 동안 수행된다. 바람직하게, 식각 처리는 1초 이상 동안 수행된다. 바람직하게, 식각 처리는 10분 이하 동안 수행되며, 더 바람직하게는 5분 이하 동안 수행된다. 표면에서 약 0.1μm 이상이 식각될 때까지 식각을 수행하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 표면에서 500μm 이하가 식각될 때까지, 더 바람직하게는 표면에서 100μm 이하가 식각될 때까지, 특히는 표면에서 20μm 이하가 식각될 때까지 식각을 수행한다. 종종, 몇몇 μm 이하로, 예를 들면 10μm 이하 또는 심지어 5μm 이하가 식각된다.
아래에 기술되는 바와 같이, 적용되는 전극의 접착력을 향상시키기 위해 태양전지의 배면 역시 식각될 수 있다.
또한 에칭 처리는 균열이 있는 실리콘 웨이퍼를 처리하기 위해 수행될 수 있다. 등방성 식각이 매우 유리하다. 종종, 실리콘 블록으로부터 웨이퍼를 절단한 결과로 균열이 형성된다. 종종, 이들 균열이 더 커지게 되면 웨이퍼는 폐기물이 된다. COF2 또는 F2를 이용하여 웨이퍼를 플라즈마 식각 처리하게 되면 날카롭게 각진 균열이 키홀(keyhole)형 구조로 변환된다. 균열의 더 넓은 단부는 막대 열쇠를 수용하는 키홀의 개구부에 해당되는 반면에, 균열의 날카롭게 각진 부분은 원형으로 변환되며 그 전체가 만일 기계식 자물쇠의 키홀이라면 키축(key shaft)을 들이거나 수용할 것이다. 이러한 키홀형 구조는 더 이상 확대되지 않는 경향이 있으므로 웨이퍼는 추가적 용도에 적합하다. 균열의 날카롭게 각진 구조가 키홀형 구조를 변환됨으로써 균열의 진전을 방지한다.
또한 균열의 처리를 위해, 전술한 바와 같이, 불소 가스나, 또는 산소 및/또는 불활성 가스(특히 질소, 헬륨 및/또는 아르곤)와의 혼합물 상태에 있는 불소 가스를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 카보닐 플루오라이드가 적용된다. 카보닐 플루오라이드는 순수 물질로서 적용되거나, 또는 위에 나타낸 바와 같이 산소, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 함께 적용될 수 있다. 안전 취급 측면에서 보면 후자의 혼합물이 몇몇 이점들을 제공한다. 앞서 언급한 바와 같이, 저출력의 장치에서는 플라즈마 안정화 목적으로 카보닐 플루오라이드를 아르곤과 혼합하여 적용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 적용 분야에 대해서는, 표면 조도화용으로 전술된 것과 같은 가스 혼합물이 적용될 수 있다. 산소는 식각을 향상시킨다.
다른 구현예에서는, 유리질 인-실리카 코팅재를 갖는 웨이퍼를 처리한다. 이러한 코팅재는 N형 도핑을 이루기 위해 실리콘 웨이퍼를 인 화합물로 도핑하는 단계 동안의 원치 않는 결과일 수 있다. 이러한 유리질 코팅재는 전지의 표면에 적용된 전극의 전기접촉을 감소시킨다. 이러한 유리질 코팅재는 플라즈마 내에서 코팅재를 카보닐 플루오라이드, 불소 또는 (불소 혹은 카보닐 플루오라이드를 산소, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 함께 함유하는) 전술된 것과 같은 가스 혼합물로 처리함으로써 제거가능하다는 것이 밝혀졌다.
플라즈마-유도 식각 처리는 감압에서 수행된다. 이하, 압력은 절대값으로 주어진다. 바람직하게, 압력은 0.1 mbar 이상이다. 바람직하게, 압력은 100 mbar 이하이다. 특히 바람직하게, 압력은 50 mbar 이하이다.
플라즈마-유도 식각 처리 시, 웨이퍼가 가열된다. 따라서, 웨이퍼가 과열될 위협이 존재하는 경우에, 필요하다면 웨이퍼를 냉각시켜야 하거나, 또는 가끔 처리를 중단시켜 웨이퍼가 냉각되도록 해야 한다.
플라즈마 반응기에서 빠져나오는 가스들에는 미반응된 식각제, HF, SiF4, 인을 함유한 불화물 및 기타 반응 생성물들이 포함되어 있다. 이들을 물로, 특히 알칼리수로 세척함으로써, 어떠한 HF, 카보닐 플루오라이드, SiF4 또는 불소든지 제거시킬 수 있다. 세척기를 통과하는 어떠한 산소, 질소, 헬륨 또는 아르곤이든 회수되거나 또는 주위에 퍼질 수 있다. HF, 카보닐 플루오라이드 및 불소를 알칼리수 중에서 또는 기타 잘 알려진 방법들에 의해 단순히 제거하는 것만으로도 다른 식각 가스들에 비해 추가적 이점을 가진다.
본 발명의 방법에 따라 처리된 웨이퍼를 추가로 처리하여 태양전지를 생산한다. 특히, 접촉 전극들이 적용된다. 이들 접촉 전극은 전지로부터 전류(보통 직류임)를 추출하는데 필요하다. 접촉 전극들을 적용하는 바람직한 방법은 US-A 4249957에 언급된 바와 같이 금속을 웨이퍼 상부로 증발 증착시키는 것이다. 티타늄-팔라듐-은으로부터의 접촉 전극이 매우 적합하다. 접촉 전극들을 적용하는데 사용될 수 있는 대안적 방법들이 있다. 예를 들어, 전도성 입자(예컨대, 은 입자)를 함유하는 페이스트를 적용하여 웨이퍼 상에 패턴을 형성할 수 있으며, 이렇게 얻은 웨이퍼를 소성하고, 전극으로서 역할을 하는 전도성 패턴을 웨이퍼 상에 형성한다. 이러한 대안은 EP-A-0 542148에 기재되어 있다.
본 발명의 다른 양상은 본 발명의 방법에 의해 얻게 되는 태양전지이다. 일 구현예에 의하면, 표면이 식각된 웨이퍼를 함유하는 전지는 매우 낮은 반사도를 가진다. 다른 구현예에 의하면, 태양전지는 키홀 같은 형태의 균열을 포함하고 있다. 세 번째 구현예에 의하면, 태양전지는 이들 모두의 특성을 지닌다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법에서 얻게 되는 복수의 태양전지들을 조합하여 이루어지는 태양광 패널에 관한 것이다. "복수"란 표현은 2개 이상의 태양전지를 나타낸다. 상한치는 실행상 이유에 기반을 두고 정해진다. 태양광 패널을 제공하기 위해 바람직하게는 10개 이하의 태양전지들이, 더 바람직하게는 20개 이상의 태양전지들이 조합된다.
본 발명의 이점은 수성 식각법이 빠르고 청결한 방법으로 대체된다는 것이다. 카보닐 플루오라이드 및 불소의 추가적 이점은 이들이 오존층을 파괴하지 않으며, 온실가스 지수가 낮고, 가령 남아있다 하더라도 반응기로부터 빠져나오는 임의의 배출구들을 통해 쉽게 제거될 수 있다.
카보닐 플루오라이드가 평면 패널을 제조하는데 적합한 식각제라는 것이 또한 밝혀졌다.
플라즈마를 이용한 화학적 식각법을 사용하여 회로 패턴을 평면 패널 디스플레이상에 형성함으로써, 종종 "액티브 매트릭스 액정 디스플레이"에 사용되는 액정 편광소자들을 스위칭하는데 사용되는 박박 트랜지스터를 패턴화하는 것이 공지되어 있다. 디스플레이의 영역에 걸쳐서, 균일하거나 또는 제어가능하게 비균일한 식각 깊이가 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, US-A 5688,415에 기재된 바와 같이, 평면 패널 상에, 특히는 포토리소그래피 마스크가 막 상부에 덮여 있고 이를 통과하는 개구부들의 소정의 패턴을 가지는 대형 평면 패널 디스플레이 기판 상에, 상부 막이 제공된다. 이어서, 기판 표면의 영역보다 작은 돌출 영역을 가진 플라즈마 식각 도구에 인접하여 기판을 배치한다. 식각 도구를 기판의 표면을 가로질러 스캔함으로써 포토리소그래피 마스크의 패턴을 식각 도구 표면상의 막으로 전사시킨다. 그런 후에는, 상부 막의 표면으로부터 마스크를 제거한다. 기판은 유리일 수 있으며, 막은 비정질 또는 다결정 실리콘일 수 있다.
전술된 공정과 같이, 평면 패널 디스플레이를 제조하기 위해 수행되는 공정들에서, 카보닐 플루오라이드는 식각 가스로서 사용될 수 있다. 카보닐 플루오라이드는 순수 물질로서 또는 불활성 가스와의 혼합물로서(예를 들면, 산소, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 함께) 적용될 수 있다. 순수 물질로서 적용되는 것이 바람직하다. 이들 가스 혼합물은 또한 플라즈마 챔버 세정용으로 사용될 수 있다.
특히 고출력 플라즈마 장치에서는, 순수 상태의 카보닐 플루오라이드를 사용하는 것이 종종 가능하다. 저출력 플라즈마 장치에서는, 카보닐 플루오라이드와 아르곤의 혼합물(선택적으로는 질소도 함께 포함함)을 적용하는 것이 타당한데 그 이유는 아르곤이 예컨대 플라즈마의 안정화에 긍정적인 효과를 미치기 때문이다. 질소, 헬륨 및/또는 아르곤으로 희석된 카보닐 플루오라이드가 취급하기에 더 안전할 수 있다. 예를 들어, 카보닐 플루오라이드는 50 부피% 이상의 양으로, 바람직하게는 75 부피% 이상의 양으로 함유된다. 100 부피%에서 나머지는 산소, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤으로 구성된다. 카보닐 플루오라이드(바람직하게는 앞서 주어진 함량으로 제공됨) 및 아르곤으로 이루어지는 혼합물이 특히 적합하다.
하기의 실시예들은 본 발명을 제한하고자 함이 아니라 더 상세히 설명하고자 함이다.
실시예들
실시예 1:
일반사항: 무구조 형태(without structure)의 200mm 단순한(plain) 실리콘 웨이퍼들을 오스트리아 소재의 세콘 세미컨덕터 이큅먼트 게엠베하에 의해 제조된 극초단파 플라즈마 식각기에서 식각하였다. 식각 이전과 이후에 웨이퍼들의 무게를 재었으며, 이들 무게의 차이는 식각율을 가리킨다. 수냉식 척의 부재 하에, 식각 시간을 4-5번(several times)으로 하고, 냉각 목적을 위한 3분 간격을 두어 10분간으로 제한하였다. 실시예 1과 실시예 4는 비교예들이다.
시험 결과들
무게[g] △무게[g] 유량[sccm] 유량
(flow)		 p 비고
식각 이전 식각 이후 25분
이후		 100분 이후 SF6 COF2 N2O Ar [mbar] min poss p
1 48.44 40.48 7.96 200 0 0 Y 1
2 40.48 35.94 4.54 0 400 0 Y 1
3 35.94 34.35 1.59
(50분)		 3.18 0 400 50 Y 1
4 34.35 30.39 3.96
(50분)		 7.92 200 0 50 Y 1
5 30.38 29.06 1.32 5.28 0 800 0 Y 1.1
6 29.06 27.36 1.70 6.80 0 800 0 N 1.0
7 27.36 25.90 1.46 5.84 0 800 0 N 1.5
8 25.90 24.10 1.80 7.20 0 600 0 N 0.73 min poss p
9 24.10 22.39 1.71 6.84 0 600 0 Y 0.80
10 22.39 20.54 1.85 7.40 0 600 0 N 0.73
극초단파 로드(microwave rods) 전체에 걸친 플라즈마의 균질성을 향상시키기 위해 아르곤을 사용한다. 아르곤은 Si 식각반응에 아무런 영향을 미치지 않는다. Y/N은 스위치의 상태(ON 또는 OFF)를 가리킨다.
SF6 및 COF2를 위해 Flow same MFC(질량 유량계)를 사용하였다. SF6에 맞추어 MFC를 조정(calibrate)하였다. COF2의 경우, 환산 인자 2(0.544/0.27)를 사용해야 했다.
시험들에 의하면 실리콘 웨이퍼의 표면 식각용으로 카보닐 플루오라이드를 성공적으로 적용할 수 있으며, 식각 시간을 줄였으나 여전히 비반사성 웨이퍼를 얻었다.
실시예 2: 무해한 균열을 위한 실리콘 웨이퍼 처리
다결정 실리콘 블록으로부터 소잉되며, 붕소가 도핑된 실리콘 웨이퍼는 가장자리에 균열들이 있다. 웨이퍼를 플라즈마 챔버 내로 이송하였다. 챔버를 진공처리하고, 카보닐 플루오라이드를 0.4 mbar의 압력까지 챔버 내로 도입하고 난 후, 플라즈마 처리를 개시하였다. 플라즈마 처리 동안에, 초기에 날카롭게 각진 균열이 키홀형 구조(진전되지 않음)로 변환되었으며; 웨이퍼는 더 이상 필요 없지만 태양전지(인광성, 접촉 전극들 등으로 도핑됨)를 얻기 위해 추가 처리용으로 사용될 수 있다.
실시예 3: 인-함유 유리질 코팅재의 제거
붕소가 도핑된 실리콘 웨이퍼를 POCl3과 접촉시키고 960 내지 1000℃로 가열시켜 인화합물이 P2O5로 전환되도록 하였다. 부 반응(side reaction)으로서, 인-실리카 유리질 코팅재가 형성되었다. 이러한 유리질 코팅재를 제거하기 위해, 웨이퍼를 플라즈마 처리 챔버 내에 위치시키고, 챔버를 진공처리한 후, 순수 상태의 카보닐 플루오라이드를 압력이 0.4 mbar가 이를 때까지 반응기 내로 도입하였다. 이어서, 플라즈마 처리를 개시하였다. 유리질 코팅재가 식각되자마자 공정을 중단시켰다.
실시예 4: 불소를 이용하여 인-함유 유리질 코팅재를 제거함
실시예 3을 반복하되, 이번에는 불소 20 부피%, 질소 10 부피% 및 아르곤 70 부피%로 구성된 혼합물을 적용하였다. 유리질 코팅재는 식각되었다.
실시예 5: 처리된 웨이퍼에 전극들을 형성함
순수 상태의 카보닐 플루오라이드로 식각되어 낮은 반사도를 갖는 웨이퍼를 추가로 처리하여 EP-A-0 542148에 기재된 바와 같이 전극들을 적용하도록 하였다. 은, (무기 바인더로서의)산화납 및 이산화규소를 함유한 페이스트를 전극 구조의 원하는 패턴에 따라 스크린 인쇄법에 의해 웨이퍼의 전면(front side)에 도포시켰다. 배면에는, 알루미늄을 추가로 함유하고 있는 유사한 전극 페이스트를 도포시켰다. 이어서 웨이퍼를 대략 800℃에 소성하였다. 다음으로는, 염화은 및 티오황산 나트륨을 함유하는 저장조(bath) 내에서 상기 패턴을 아연도금 처리하였다. 이는 특히 3 페이지 53번째 줄부터 5 페이지 23번째 줄까지에 기재된 바와 같이 수행되었다.
실시예 6: 평면 패널 디스플레이 상에 실리콘 트랜지스터를 제조함
US-A 5,688,415의 5번째 칼럼의 60번째 줄부터 9번째 칼럼의 4번째 줄까지에 기재된 바와 같이, 실리콘 트랜지스터들을 대형 평면 패널 디스플레이 상에 형성하였다. 유리 기판에는 1종 이상의 투명전극 소재들(예컨대, 산화인듐주석 또는 산화규소)로 된 상부 막을 제공하였다. 이러한 코팅재의 상부에는 소정의 개구부들을 가진 포토레지스트를 덧씌웠다. 기판을 플라즈마 챔버 내로 배치하고, 포토리소그래피 마스크의 패턴을 스캐닝법에 의해 유리 기판 상의 막에 전사시켰다. 추후의 단계에서는, 식각 공정을 수행하였다. 식각 단계에서는, 카보닐 플루오라이드 60 중량% 및 아르곤 40 중량%로 이루어진 혼합물을 적용하였다. 과도 식각을 방지하기 위해, 컴퓨터 하드웨어 및 적합한 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 체류시간 버전 포지션 맵을 작성하였다.

Claims (1)

  1. 불소(F2) 가스를 포함하는 식각 가스로 실리콘 웨이퍼를 식각하여 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 조도화(roughen)하는 단계를 포함하는, 실리콘 웨이퍼로부터 태양전지를 제조하는 방법.
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