用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法技术

本发明专利技术公开了用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法，清洗硅片，得到干净疏水的硅片表面，用氮气吹干；再在硅片表面蒸镀一层氧化钼薄膜；然后在200‑250℃下于管式炉中用氮气进行退火。该方法通过蒸镀的方法将氧化钼(MoO3)粉末沉积在硅片表面，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。

Passivation of Monocrystalline Silicon Surface by Molybdenum Oxide

The invention discloses a method for passivating the surface of monocrystalline silicon with molybdenum oxide, cleaning the silicon wafer, obtaining a clean and hydrophobic silicon wafer surface, drying it with nitrogen gas, evaporating a layer of molybdenum oxide film on the surface of the silicon wafer, and annealing it in a tubular furnace at 200 250 C with nitrogen gas. The method deposits molybdenum oxide (MoO 3) powder on the surface of silicon wafer by evaporation plating. It has the advantages of simple film forming method, high purity and compactness of the film, and unique structure and properties of the film.

【技术实现步骤摘要】
用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法
本专利技术属于太阳能级硅片的制造
，特别涉及到单晶硅表面钝化问题，通过加入氧化钼(MoO3)来实现硅片的有效钝化，从而提高少数载流子的寿命。
技术介绍
近年来，由于能源短缺和环境污染等问题，人们越来越重视太阳能的开发和利用，各国政府纷纷出台政策鼓励太阳能行业，所以太阳电池行业得到了飞速的发展，各项新技术也得到开发和应用。随着半导体工艺水平和太阳电池设计及生产水平的提高，人们越来越清楚地认识到表面处理技术对提高太阳电池的效率起着举足轻重的作用，所以也越来越重视半导体表面的研究工作。太阳电池是利用半导体的光生伏特效应将太阳的光能转换电能的，属于少子器件，所以提高少子的利用率是非常重要的。太阳电池表面钝化的主要作用就是尽可能消除表面态的影响，减少光注入少数载流子在电池表面的复合，使尽可能多的载流子能够被电极收集，转化为电能。太阳电池的表面钝化包括场效应钝化和膜钝化，场效应钝化指的是在太阳电池基体材料中掺杂特定的杂质，形成一定的杂质分布，从而在太阳电池表面产生内建电场，减少表面的复合。而膜钝化指的是在太阳电池制备一层或多层介质膜，减少表面态的影响，所以减少硅表面的载流子复合对提高有效寿命和提高电池效率来说是一项重要工作。晶体硅的少子寿命对于晶体硅太阳电池的性能具有较大的影响，为了提高少子寿命值，必须对晶体硅表面进行钝化，减少表面复合的影响。近几年，已产生了多种表面钝化的方法，聚酯薄膜(Nation溶液)钝化，湿化学钝化法(硅片经过80℃的水浴然后用NH4F溶液钝化)，这些方法是非传统方法而且也不太实用。传统方法中热氧化法生长Si02膜和PECVD沉积SiN薄膜法，但是这些方法都经过高温过程并且硅片在管道内很容易被污染，且生长周期长。其中热氧化法的温度在950-1050℃，PECVD过程也需要350-400℃。因此一些简单快捷的化学钝化方法倍受青睐。本专利技术是使用氧化钼(MoO3)粉末作为膜料，用蒸镀的方法将其镀在晶体硅表面，形成一层氧化钼(MoO3)薄膜。蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法。为此，采用的技术方案是这样的：用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法，其特征在于：清洗硅片，得到干净疏水的硅片表面，用氮气吹干；再在硅片表面蒸镀一层氧化钼(MoO3)薄膜；然后在200-250℃下于管式炉中用氮气(N2)进行退火。少子寿命测量结果表明，硅片清洗后有效少子寿命可达到37.86μs。将清洗后的硅片直接蒸镀氧化钼(MoO3)，在表面形成一层～15nm厚的氧化钼(MoO3)薄膜，测得的少子寿命为147.92μs。再将镀有氧化钼(MoO3)薄膜的样品分别在100℃、200℃、250℃、300℃、400℃、500℃下用氮气退火，测得少子寿命分别为99.18μs、247.35μs、187.88μs、82.90μs、20.39μs、12.03μs。本专利技术的有益效果在于：该方法通过蒸镀的方法将氧化钼(MoO3)粉末沉积在硅片表面，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。使用氧化钼(MoO3)粉末作为新型的硅片表面钝化材料，它价格便宜，薄膜制作工艺简单，开拓了一种新的钝化方法，为硅片钝化工艺的发展做出了贡献。附图说明图1为硅片在蒸镀氧化钼(MoO3)薄膜后，不同温度退火下的有效少子寿命分布图。曲线S1是RCA法清洗，曲线S2是蒸镀氧化钼(MoO3)薄膜，曲线S3在100℃下退火，曲线S4在200℃下退火，曲线S5在250℃下退火，曲线S6在300℃下退火，曲线S7在400℃下退火，曲线S8在500℃下退火。具体实施方式本专利技术所用样品均为面积40mm*40mm，厚190μm的N<100>型单晶非抛光硅片，电阻率为1～5Ω·cm。以下将结合具体实施例，进一步阐述本专利技术的具体内涵。(一)蒸镀氧化钒薄膜：1.选取8片N<100>型单晶硅片为样品。2.对硅片统一进行去损伤层和RCA法清洗，每一步之间均用去离子水(DIW)超声清洗2min，具体步骤如下：1)丙酮超声清洗10min；2)无水乙醇超声清洗10min；3)配制浓度为25％的KOH溶液，80℃水浴加热20min；4)以(29％)NH4OH:(30％)H2O2:DIW＝1:1:5配制清洗溶液，80℃水浴加热10min；5)以(37％)HCl:(30％)H2O2:DIW＝1:1:5配制清洗溶液，80℃水浴加热10min；6)浸泡于1％HF溶液中180s；7)氮气吹干放于自然密封袋中；取出一片测其少子寿命。8)剩下的七片样品放入手套箱中蒸镀氧化钼(MoO3)粉末，速率0.5-1.5/s，厚度15nm，基片温度25℃。取出一片测其少子寿命。3.剩下的六片样品分别放于管式炉中，在100℃、200℃、250℃、300℃、400℃、500℃下用氮气退火并测其少子寿命。(二)少子寿命测量表征：对于实施例一中的8个样品，均通过用准稳态法(QSSPC)测指定少数载流子浓度为1E15cm-3时的有效少子寿命。表1为使用QSSPC测量时设置的参数。表1测量参数图1为硅片在蒸镀氧化钼(MoO3)薄膜后，不同温度退火下的有效少子寿命分布图。从图中可得：刚刚清洗完成的硅片(曲线S1)，少子寿命只有37.86μs，蒸镀一层氧化钼(MoO3)薄膜后(曲线S2)，少子寿命达到147.92μs，是原来的4倍，钝化效果非常明显；在100℃下氮气退火后(曲线S3)，少子寿命为99.18μs，下降了48.74μs；在200℃下氮气退火后(曲线S4)，少子寿命上升到247.35μs，上升了67％，此时的钝化效果最佳；在250℃下氮气退火后(曲线S5)，少子寿命为187.88μs；接下来随着退火温度的升高，从300℃到500℃(曲线S6、S7、S8)，样品少子寿命迅速减小。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法，其特征在于：清洗硅片，得到干净疏水的硅片表面，用氮气吹干；再在硅片表面蒸镀一层氧化钼MoO3薄膜；然后在200‑250℃下于管式炉中用氮气N2进行退火。

【技术特征摘要】
1.用氧化钼对单晶硅表面进行钝化的方法，其特征在于：清洗硅片，得到干净疏水的硅片表面，用氮气吹干...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄仕华，芮哲，陆肖励，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33