一种多孔硅薄膜的制备装置及其制备多孔硅薄膜的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多孔硅薄膜的制备装置及其制备多孔硅薄膜的方法，该制备装置包括硅片安装装置、清洗腐蚀一体化槽体，所述的硅片安装装置包括硅片安装槽、传送带、抽真空设备，所述的传送带装载有若干个硅片安装槽且配有可控制传送带行程的控制器，所述的硅片安装槽之间通过连接装置相互连接并接入传送带；所述的硅片安装槽上部与抽真空设备连接，硅片安装槽下部紧贴有硅片；所述的清洗腐蚀一体化槽体包括清洗槽、带有若干个钼电极的腐蚀槽；该制备多孔硅薄膜的方法包括传送带调控步骤、硅片安装步骤、硅片清洗及腐蚀步骤、取样步骤的四大步骤来完成多孔硅薄膜的制作；本发明专利技术具有批量生产、自动化控制的优点。

Preparation of a porous silicon thin film and the method of preparing porous silicon film

The invention relates to a preparation method of porous silicon thin film of porous silicon thin film device and method of preparation, the preparation device comprises a silicon wafer mounting device, cleaning corrosion integration groove, the silicon chip comprises a silicon wafer mounting groove, conveyor belt, vacuum equipment, the conveyor belt loaded with a plurality of wafers the controller can control the installation slot and equipped with conveyor belt travel, the silicon chip mounting groove are connected by mutual connection device and access the conveyor belt; the silicon chip mounting groove is connected to the vacuum pumping equipment, installation of silicon silicon wafer is close to the lower tank; tank cleaning corrosion includes integrated tank cleaning tank, with corrosion a plurality of molybdenum electrode; the preparing method of porous silicon thin film comprises a conveyor belt control step, silicon wafer cleaning and installation steps, corrosion steps, sampling procedure four This method has the advantages of batch production and automatic control.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硅薄膜的制备装置及其制备多孔硅薄膜的方法
本专利技术属于硅膜制备装置
，尤其涉及一种多孔硅薄膜的制备装置及其制备多孔硅薄膜的方法。
技术介绍
多孔硅薄膜具有广泛的应用价值和良好的应用前景。多孔硅本身拥有较好的电致发光特性，可以在电激发下产生载流子进行复合发光，在全硅基光电子集成器件上有着极大的应用潜力；多孔硅薄膜也是超薄柔性晶硅太阳能电池层转移工艺的重要组成部分，通过调节单层或多层多孔硅薄层的孔径大小，使得在其表面生长的几十微米左右厚度外延单晶硅薄膜可以轻易的被剥离下来，极大的减少了工业生长中硅料浪费的问题。此外，多孔硅薄膜也已广泛拓展到光催化、超级电容器、生物与化学传感器、药物递送等等应用领域。目前实际生产中大都只制作单槽硅片腐蚀装置，一次只能制备一片多孔硅片，无法有效的实现多孔硅薄膜的批量生产。因此，有必要提出能够实现自动化控制、流水线生产的多孔硅薄膜制备设备，以极大的减少人力和时间成本。此外，生产中广泛应用的双槽多孔硅腐蚀技术往往使用夹片或者螺丝固定硅片，外圈被遮挡住的硅片通常被浪费掉，该问题也亟待解决。例如中国专利申请号201520493537.6与中国专利申请号201510099634.1所设计的多孔硅制备装置一次性只能制备一片多孔硅片，无法实现大规模生产。例如国际专利WO2010/083422A1，所设计多孔硅制备装置虽然可以实现规模生产，但硅片安装部分存在传送过程硅片可能掉落、腐蚀腔体设计复杂等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能实现批量生产、自动化控制、全面积无遮挡制备多孔硅薄膜的制备装置及其制备多孔硅薄膜的方法，所述装备及利用该装备的制备方法所得到的多孔硅薄膜结构均匀、质量优异。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，包括硅片安装装置、清洗腐蚀一体化槽体，所述的硅片安装装置包括硅片安装槽、传送带、抽真空设备，所述的传送带装载有若干个硅片安装槽且配有可控制传送带行程的控制器，所述的硅片安装槽之间通过连接装置相互连接并接入传送带使得传送带在水平面内可头尾相连；所述的硅片安装槽上部与抽真空设备连接，硅片安装槽下部通过所述抽真空设备的抽气方式并利用大气压强紧贴有硅片；所述的清洗腐蚀一体化槽体包括清洗槽、带有若干个钼电极的腐蚀槽，所述的腐蚀槽内的钼电极在硅片腐蚀阶段中与硅片安装装置内的硅片安装槽一一对应。一种利用如上述所述的多孔硅薄膜的制备装置制备多孔硅薄膜的方法，该方法包括如下步骤：1）、传送带调控步骤：传送带利用定位器进行调零校准，并用控制器对传送带行程进行编程，使传送带循环且依次执行前进、下降、升高、前进、下降、升高、前进、停止八个步骤；2）、硅片安装步骤：将若干个硅片安装槽两侧的连接装置相互连接并接入传送带，同时使硅片安装槽上部准确连接抽真空设备，在硅片安装槽下部套入橡胶垫圈，将硅片背面朝上接触橡胶垫圈且从下部托住硅片；开始抽真空使槽体保持压力103～101Pa之间，使硅片在大气压强的作用下紧贴在硅片安装槽底部，又不使压力过大导致硅片碎裂，按照上述方式安装好所有所需硅片安装槽；3）、硅片清洗及腐蚀步骤：将钼电极依次安放在腐蚀槽底部，每一个插层中仅放置一个钼电极；将生产所需的清洗液倒入清洗槽，腐蚀液倒入腐蚀槽，使用控制器控制传送带开始运行，首先传送带运送硅片安装槽至清洗腐蚀一体化槽体的一侧位置，并在清洗槽进行清洗操作，清洗完成后传送带运行至腐蚀槽上方，传送带下降过程中，控制器控制第一接口与第二接口紧密连接，之后进行指定时间的腐蚀操作；4）、取样步骤：待硅片腐蚀结束后，传送带运送硅片安装槽至清洗腐蚀一体化槽体的另一侧位置，清洗过后，向硅片安装槽槽内以适宜速度通入空气，腐蚀好的多孔硅样片在背面弹簧的作用下离开硅片安装槽，掉落至下方传送装置，并清洗硅片背面，通过上述制备过程即可批量获得多孔硅样片。本专利技术的有益效果为：1）、通过该制备装置可以实现自动化控制、批量生产多孔硅薄膜；2）、通过该硅片安装装置可以实现全面积制备多孔硅薄膜，极大降低硅片浪费；3）、制备的多孔硅薄膜在满足批量生产的前提下结构均匀，质量良好。作为优选，所述的硅片安装槽为上下开口、内部中空的圆柱形结构，该硅片安装槽的上部开设有便于与抽真空装置连接的第一孔，下部开设有能满足使用大面积硅片制备多孔硅薄膜要求的第二孔；所述的第二孔的孔径大于第一孔的孔径。作为优选，所述的硅片安装槽下部所开设的第二孔孔径外侧安装有用于密封的橡胶垫圈，该橡胶垫圈为环形结构，且橡胶垫圈的面积小于制备所需的硅片的面积。作为优选，所述的硅片安装装置还包括有位于硅片安装槽内的铝电极、弹簧和位于硅片安装槽外的第一导线、第一接口；所述的铝电极作为阳极极板与硅片背部相接触，铝电极另一侧与圆柱形的弹簧相接触，圆柱形的弹簧另一侧与硅片安装槽内部所设置的金属阻挡板相接触；所述的铝电极、圆柱形的弹簧及硅片安装槽内部设置的金属阻挡板之间通过焊接方式粘接在一起，该三者之间相互调节使弹簧处于压缩状态，从而使铝电极与硅片背部紧密接触。作为优选，所述的硅片安装槽侧壁引出第一导线，第一导线一侧与硅片安装槽内部设置的金属阻挡板相连，另一侧连接第一接口；第一导线外侧包裹有防止HF酸腐蚀且保证其不发生弯曲的聚四氟乙烯材料层。作为优选，所述的第一接口为中空金属接头，与该第一接口对应的第二接口连接在第二导线上，该第二接口为圆柱形金属接头；该第一接口的内径略大于圆柱形金属第二接口，在硅片腐蚀阶段传送带下降过程中，该第一接口与第二接口在计算机软件控制下紧密连接，且包括有第一导线、第一接口、第二接口、第二导线的整体电源连接部分均延伸至清洗腐蚀一体化槽体外侧。作为优选，所述的清洗腐蚀一体化槽体的清洗槽与腐蚀槽所用的材质为聚四氟乙烯，清洗腐蚀一体化槽体一侧安装有将传送带进行调零校准的定位器，且清洗槽与腐蚀槽上设置有若干个便于更换溶液及清洗槽体的出液口。作为优选，所述的腐蚀槽底部放置的钼电极作为阴极，各钼电极之间设有安装在腐蚀槽内的隔板以减小不同钼电极之间的反应影响，且隔板与侧面槽壁留有缝隙，该隔板所采用的材质为聚四氟乙烯。作为优选，所述的钼电极配置有电流表及可控直流电源，该钼电极与电流表及可控直流电源之间通过第二导线连接。附图说明图1是本专利技术的硅片安装装置主视剖面结构示意图。图2是本专利技术的钼电极结构示意图。图3是本专利技术的多孔硅制备装置批量生产准备阶段示意图。图4是本专利技术的多孔硅制备装置批量生产阶段示意图。图5是本专利技术的实施例一制备得到的典型单层多孔硅形貌图。图6是本专利技术的实施例二制备得到的典型双层多孔硅形貌图。图7是本专利技术的实施例三制备得到的典型四层多孔硅形貌图。附图中的标号分别为：1、硅片安装槽；2、橡胶垫圈；3、铝电极；4、弹簧；5、第一导线；6、第一接口；7、传送带；8、抽真空设备；9、清洗槽；10、腐蚀槽；11、定位器；12、钼电极；13、第二接口；14、电流表；15、可控直流电源；16、第二导线；17、硅片；1-1、第一孔；1-2、第二孔；1-3、金属阻挡板；7-1、铰链；10-1、隔板。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做详细的介绍：本专利技术包括硅片安装装置、清洗腐蚀一体化槽体，所述的硅片安装装置包括硅片安装槽1、传送带7、抽真空设备8，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔硅薄膜的制备装置，包括硅片安装装置、清洗腐蚀一体化槽体，其特征在于：所述的硅片安装装置包括硅片安装槽（1）、传送带（7）、抽真空设备（8），所述的传送带（7）装载有若干个硅片安装槽（1）且配有可控制传送带运行的控制器，所述的硅片安装槽（1）之间通过连接装置相互连接并接入传送带（7）使得传送带（7）在水平面内可头尾相连；所述的硅片安装槽（1）上部与抽真空设备（8）连接，硅片安装槽（1）下部通过所述抽真空设备（8）的抽气方式并利用大气压强紧贴有硅片（17）；所述的清洗腐蚀一体化槽体包括清洗槽（9）、带有若干个钼电极（12）的腐蚀槽（10），所述的腐蚀槽（10）内的钼电极（12）在硅片腐蚀阶段中与硅片安装装置内的硅片安装槽（1）一一对应。

【技术特征摘要】
1.一种多孔硅薄膜的制备装置，包括硅片安装装置、清洗腐蚀一体化槽体，其特征在于：所述的硅片安装装置包括硅片安装槽（1）、传送带（7）、抽真空设备（8），所述的传送带（7）装载有若干个硅片安装槽（1）且配有可控制传送带运行的控制器，所述的硅片安装槽（1）之间通过连接装置相互连接并接入传送带（7）使得传送带（7）在水平面内可头尾相连；所述的硅片安装槽（1）上部与抽真空设备（8）连接，硅片安装槽（1）下部通过所述抽真空设备（8）的抽气方式并利用大气压强紧贴有硅片（17）；所述的清洗腐蚀一体化槽体包括清洗槽（9）、带有若干个钼电极（12）的腐蚀槽（10），所述的腐蚀槽（10）内的钼电极（12）在硅片腐蚀阶段中与硅片安装装置内的硅片安装槽（1）一一对应。2.根据权利要求1所述的多孔硅薄膜的制备装置，其特征在于：所述的硅片安装槽（1）为上下开口、内部中空的圆柱形结构，该硅片安装槽（1）的上部开设有便于与抽真空装置（8）连接的第一孔（1-1），下部开设有能满足使用大面积硅片制备多孔硅薄膜要求的第二孔（1-2）；所述的第二孔（1-2）的孔径大于第一孔（1-1）的孔径。3.根据权利要求2所述的多孔硅薄膜的制备装置，其特征在于：所述的硅片安装槽（1）下部所开设的第二孔（1-2）孔径外侧安装有用于密封的橡胶垫圈（2），该橡胶垫圈为环形结构，且橡胶垫圈（2）的面积小于制备所需的硅片（17）的面积。4.根据权利要求1所述的多孔硅薄膜的制备装置，其特征在于：所述的硅片安装装置还包括有位于硅片安装槽（1）内的铝电极（3）、弹簧（4）和位于硅片安装槽（1）外的第一导线（5）、第一接口（6）；所述的铝电极（3）作为阳极极板与硅片（17）背部相接触，铝电极（3）另一侧与圆柱形的弹簧（4）相接触，圆柱形的弹簧（4）另一侧与硅片安装槽（1）内部所设置的金属阻挡板（1-3）相接触；所述的铝电极（3）、圆柱形的弹簧（4）及硅片安装槽（1）内部设置的金属阻挡板（1-3）之间通过焊接方式粘接在一起，该三者之间相互调节使弹簧（4）处于压缩状态，从而使铝电极（3）与硅片（17）背部紧密接触。5.根据权利要求4所述的多孔硅薄膜的制备装置，其特征在于：所述的硅片安装槽（1）侧壁引出第一导线（5），第一导线（5）一侧与硅片安装槽（1）内部设置的金属阻挡板（1-3）相连，另一侧连接第一接口（6）；第一导线（5）外侧包裹有防止HF酸腐蚀且保证其不发生弯曲的聚四氟乙烯材料层。6.根据权利要求4所述的多孔硅薄膜的制备装置，其特征在于：所述的第一接口（6）为中空金属接头，与该第一接口（6）对应的第二接口（13）连接在第二导线（16）上，该第二接口（13）为圆柱形金属接头；该第一接口（6）的内径略大于圆柱形金属第二接口（13），在硅片（17）腐蚀阶段传送带下降过程中，该第一接口（6）与第二接口（13）在计算机软件控制下紧密连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬苏东，芦子玉，叶继春，夏金才，张欢，杨熹，杨阵海，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波升日太阳能电源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33