硅基板的表面剥离方法技术

本发明专利技术提供一种通过连续的湿法沉积工序和低温工序能够均匀地剥离硅基板的表面的硅基板的表面剥离方法。本发明专利技术的硅基板的表面剥离方法包括：在硅基板表面形成纳米孔的步骤；通过无电解沉积方式，在形成有纳米孔的硅基板表面形成金属种子层的步骤；通过电解沉积方式，在上述种子层上形成金属应力层的步骤；以及通过残留在上述应力层的电解沉积应力，剥离上述硅基板的表面的步骤。另外，本发明专利技术的特征在于包括：通过电解沉积工序，在晶体硅基板的表面形成残留有电解沉积应力的磁性材质的应力层的步骤；以及通过残留在上述应力层的电解沉积应力来剥离上述晶体硅基板的表面的步骤，在剥离上述晶体硅基板的表面的步骤中，使用磁铁来对上述应力层施加力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种硅基板的表面剥离方法，更具体地，涉及一种基于湿法沉积工序能够均匀地剥离硅基板的表面的硅基板表面剥离方法。
技术介绍
通常，电子产品必须使用以硅为代表的半导体材料，近年来，由于该半导体材料在太阳能发电中发挥重要作用，所以其使用量正持续增加。应用这样的半导体材料的半导体元件开始是使用具有优秀的性能的单晶(single-crystal)物质，但是随着半导体材料特别是硅的价格上升，材料费用占了相当的部分。以代表性的太阳能发电而言，因为以单晶的晶体硅作为材料的晶体硅太阳能电池具有优秀的性能，所以从初期开始便持续发展并使用，但是由于存在单晶的硅基板的材料费用增加的问题，所以对于非晶态的薄膜硅太阳能电池或使非晶薄膜结晶化的多晶(poly-crystal)态的硅太阳能电池的研究正在活跃地进行。单晶硅半导体材料以将其制成单晶的锭(ingot)之后切割(cutting)成薄状的晶片形态来使用，但是进行切割的厚度有极限，所以与形成非晶薄膜的情况相比材料费用高是不可避免的。因此，一直努力通过将晶体硅材料薄薄地剥离，由此来降低材料费用。通常，作为剥离硅基板的方法利用智能切割(SmartCut)方法，该方法是对硅基板的表面执行离子注入法(ionimplantation)而使其剥离的方法。但是，智能切割方法存在如下问题，即，由于利用昂贵的离子注入法，所以工序费用高，而且由于在高温状态下进行，所以硅的脆性变弱，为了进行剥离而需要较多的应力，并且由于杂质扩散到硅的可能性高，所以硅薄膜的品质下降。另外，与智能切割方法相比费用较低的剥离硅基板的技术是细切(SlimCut)方法，该方法是在硅基板的表面沉积热膨胀系数差异大的金属，以高温加热后，使其冷却，通过热膨胀系数的差异对硅基板施加应力，由此剥离硅基板的方法。但是，细切方法存在如下问题，即，由于通过冷却来在低温施加应力，所以与高温的情况相比，可以利用低的应力来进行剥离，但是在冷却之前的上升到高温的步骤中，杂质扩散到硅的可能性高，所以硅薄膜的品质下降。近年来，开发了利用电解沉积时所产生的应力来剥离硅的表面的新技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术是为了解决上述现有技术的问题而提供一种硅基板的表面剥离方法，该硅基板的表面剥离方法通过连续的湿法沉积工序，能够提高工序效率，而且能够在低温剥离硅薄膜，因此能够获得高品质的均匀的硅薄膜。用于解决问题的方案用于实现上述目的的本专利技术的硅基板的表面剥离方法包括：通过无电解沉积方式，在硅基板表面形成金属种子层的步骤；通过电解沉积方式，在上述种子层上形成金属应力层的步骤；以及通过残留在上述应力层的电解沉积应力，剥离上述硅基板的表面的步骤。在形成金属种子层的步骤之前，还可以包括在硅基板表面形成纳米孔的步骤，如果在硅基板表面形成纳米孔，则种子层与硅基板之间的粘合力提高，通过无电解沉积方式形成金属种子层，从而能够进行硅基板的剥离。此时，纳米孔可以通过在硅基板表面附着银颗粒之后浸渍在包含氢氟酸和过氧化氢的混合酸溶液中而形成。银颗粒起到催化剂的作用，仅附着有银颗粒的部分被蚀刻而形成纳米孔。优选地，无电解沉积利用包含NiSO4·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、(CH3)2NHBH3及H3BO3的电镀浴。优选地，在形成应力层之前，在种子层上形成金属缓冲层之后在缓冲层上形成应力层，此时，在残留在缓冲层的电解沉积应力小于残留在应力层的电解沉积应力的情况下，能够防止剥离过程中的硅损伤。优选地，这样的缓冲层的厚度为5μm以下，在与其相比更厚的情况下，由于应力层的应力被过度消除，所以剥离变得困难。优选地，电解沉积工序利用包含NiCl2及Na3C6H5O7的电镀浴。用于实现上述目的的本专利技术的另一种硅基板的表面剥离方法，其特征在于包括：通过电解沉积工序，在晶体硅基板的表面形成残留有电解沉积应力的磁性材质的应力层的步骤；以及通过残留在上述应力层的电解沉积应力来剥离上述晶体硅基板的表面的步骤，在剥离上述晶体硅基板的表面的步骤中，使用磁铁对上述应力层施加力。如果利用磁铁，则能够防止在剥离过程中力集中在一个地方的情况，从而能够防止在剥离过程中的硅损伤，对于在磁铁形成有曲面的情况而言尤其如此。另外，如果使用电磁铁，则不但能够对磁力的强度进行调节，而且在剥离后，通过去除磁力，有利于回收被剥离的硅。通过在应力层上形成缓冲层，从而能够防止在剥离过程中的硅损伤，通过非磁性材质缓冲层，从而能够获得更优秀的防损伤效果。在形成应力层之前，还可包括在硅基板的表面形成用于电解沉积工序的种子层的步骤，使得电解沉积工序变得容易。优选地，电解沉积工序使用包含NiCl2、H3BO3及H3PO3的电镀浴。在应力层为Ni、Co、Fe中的一种金属或它们的合金材质的情况下，能够形成具有用于剥离的应力的应力层。此外，通过在形成应力层的电解沉积工序所使用的电镀浴中添加添加物，从而能够对残留在应力层的电解沉积应力进行调节，通过对电解沉积工序的电流密度进行调节，从而能够对残留在应力层的电解沉积应力进行调节。专利技术效果本专利技术通过无电解沉积方式形成种子层，并通过电解沉积方式形成应力层，因此具有通过连续的湿法过程而提高硅基板剥离过程的效率的效果。另外，本专利技术通过在硅基板的表面形成纳米孔，从而使形成于其上的种子层具有纳米棒结构，因此具有硅基板与种子层之间的粘合力得到提高的效果。本专利技术利用残留在磁性材质的应力层的电解沉积应力来剥离硅的表面并且利用了磁铁，因此具有能够更容易且安全地剥离硅来制造硅薄膜的效果。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施例的硅基板的表面剥离方法的示意图。图2是从上部观察形成有纳米孔的硅基板的SEM图像，上述纳米孔是在硅基板表面附着银(Ag)颗粒之后浸渍在包含氢氟酸和过氧化氢的混合酸溶液中而形成的。图3是图2的形成有纳米孔的硅基板的截面SEM图像。图4是通过无电解沉积方式在图2的硅基板形成镍种子层的硅基板的图片。图5是示出通过电解沉积方式在图4的硅基板形成镍缓冲层和镍应力层而剥离硅基板的硅薄膜的图片。图6是图5的被剥离的硅薄膜的截面SEM图像。图7和图8是示出应用了本专利技术的另一个实施例的硅基板的表面剥离方法的状态的示意图。图9是本实施例的对与应力层与磁铁之间的距离相对应的磁力进行测定的结果。图10是对与聚合物材质的缓冲层与磁铁之间的距离相对应的磁力进行测定的结果。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的优选实施例进行说明。以下说明的多个实施例能够以多种多样的形态变形，本专利技术的范围并不限定于以下的实施例。本专利技术的实施例是为了向本领域技术人员明确传递本专利技术的技术思想而提供的。参照图1，在本专利技术的一个实施例的硅基板的表面剥离方法中，如果在硅基板(100)表面形成种子层(200)，在种子层(200)上形成缓冲层(300)，在缓冲层(300)上形成应力层(400)，则通过残留在应力层(400)的电解沉积应力，使硅基板(100)的表面被剥离。在本专利技术的硅基板的表面剥离方法中，在对硅基板(100)不进行其它处理的情况下，可以在硅基板(100)的表面直接形成种子层(200)，但是为了进一步提高硅基板(100)与种子层(200)之间的粘合力，优选在硅基板(100)表面形成纳米孔(nano-pore)。这是因为，现有技术的用于剥离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基板的表面剥离方法，包括：通过无电解沉积方式，在硅基板表面形成金属种子层的步骤；通过电解沉积方式，在所述种子层上形成金属应力层的步骤；以及通过残留在所述应力层的电解沉积应力，剥离所述硅基板的表面的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.19 KR 10-2014-0074852;2014.10.17 KR 10-2011.一种硅基板的表面剥离方法，包括：通过无电解沉积方式，在硅基板表面形成金属种子层的步骤；通过电解沉积方式，在所述种子层上形成金属应力层的步骤；以及通过残留在所述应力层的电解沉积应力，剥离所述硅基板的表面的步骤。2.如权利要求1所述的硅基板的表面剥离方法，其特征在于，在形成所述金属种子层的步骤之前，还包括在硅基板表面形成纳米孔的步骤。3.如权利要求2所述的硅基板的表面剥离方法，其特征在于，所述纳米孔是在所述硅基板表面附着银颗粒之后浸渍在包含氢氟酸和过氧化氢的混合酸溶液中而形成的。4.如权利要求1所述的硅基板的表面剥离方法，其特征在于，所述无电解沉积利用包含NiSO4·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、(CH3)2NHBH3及H3BO3的电镀浴。5.如权利要求1所述的硅基板的表面剥离方法，其特征在于，在形成所述应力层之前，在所述种子层上形成金属缓冲层，之后在所述缓冲层上形成所述应力层，残留在所述缓冲层的电解沉积应力小于残留在所述应力层的电解沉积应力。6.如权利要求5所述的硅基板的表面剥离方法，其特征在于，所述缓冲层的厚度为5μm以下。7.如权利要求1所述的硅基板的表面剥离方法，其特征在于，所述电解沉积工序利用包含NiCl2及Na3C6H5O7的电镀浴。8.一种硅基板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳奉宁，梁畅烈，刘圣国，
申请(专利权)人：汉阳大学校ERICA产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR