处理衬底表面的方法技术

本发明专利技术一般涉及对衬底表面的处理或加工。本发明专利技术特别涉及改变硅片表面的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及的是对衬底表面的处理或加工。本专利技术特别涉及改变硅片表面的方法。在制造用于半导体和太阳能电池工业的硅片、硅板或晶片时，晶片要经受一系列的机械和/或化学处理步骤，以获得要求的尺寸和产品性能。下面描述了按现有技术水平制造太阳能电池的一般工艺步骤。首先硅锭用线锯切割成薄片，也称为晶片。切割后为去除所谓的锯泥要对晶片进行清洗。随后大多是进行湿法化学锯损腐蚀，用合适的化学药剂，特别是碱液，用来去除在切割工序中出现的严重损坏层。紧接着对晶片进行清洗和烘干。晶片或衬底通常是具有硼P型掺杂的单晶体和多晶体硅片。为制成一对太阳能电池的功能必要的P-N结，硅片的一面是N型掺杂的。此N型掺杂通常是借助磷掺杂进行的。在此工序中，衬底或硅片表面通过磷原子的吸附而改变，其中磷源一般是气体或液体-浆状的组合物。当硅片在气体中或用组合物作了相应的停留或涂覆后，通过加热到通常的800至1000℃，磷原子会在硅表面扩散或积聚或吸附。在此磷掺杂后，硅板具有几微米厚的、N+型磷掺杂的层。这种改变表面的方法的问题在于，通常不仅要求的表面(上表面)，还有相对的表面(下表面)和特别是基片周围的边缘都通过这种处理都被改变或掺杂，这在以后使用时会导致短路危险，因为边缘是可导电的。对下表面的额外掺杂，其例如是通过气体阶段掺杂完成的，但在许多应用场合是可接受的，因为随后通过构成一“铝背场”，硅板下表面或背面的N+型掺杂通常都会转化为P+型掺杂，其例如对于太阳能电池随后的接触是必要的。但这样处理的晶片总是具有这样的边缘，其具有磷原子，因此是可导电的，对具有以上已提到的缺陷，即在以后使用时存在短路危险的硅片没有作进一步的处理。为解决这些问题，现有技术已发展了不同的方法。例如边缘可导电的问题这样解决，即把它机械地磨掉。但磨平例如像拉锯一样，可能会在晶体结构上产生缺陷，这会导致电损耗。但这种做法的最大缺点是，对于这种敏感的薄片存在着巨大的折断危险。此外还建议，在下表面或背面上存在的导电层在外区域或边缘处在激光光束的作用下被中断。但这种借助激光的边缘绝缘还没有建立，且特别在自动操作过程中和在可达到的生产能力方面都会产生问题。此外还存在这样的危险，即由于在使用激光时在晶片表面上产生的焚烧物质的沉淀，下面的工艺步骤和例如相应制成的电池的效率可能会受到影响。最后还建议，把多个硅板堆叠在一起，并利用等离子体对硅板堆的边缘进行蚀刻。借助等离子体对边缘绝缘要求晶片彼此重叠。堆叠工作和及其操作要么由手工完成，要么就用借助机器的自动化，但花费巨大。因此堆叠工艺总是引起生产流程的中断或转换，特别是在“批次”生产时，其中晶片在过程输送器中被传输，和在“在线”生产时，其中晶片在输送带或辊等上被传输，经过不同的加工步骤。此外，由于操作复杂，晶片的折断危险也就高。DE 100 32 279 A1介绍了只对边缘进行处理的另一方法。DE 10032 279 A1描述了一种工艺，其通过将边缘缺陷蚀刻掉，实现对硅太阳能电池的边缘缺陷的化学钝化。为此目的，用吸了腐蚀剂的毛毡在硅太阳能电池边缘上涂上腐蚀剂。从现有技术中得知的其它工艺通过在酸液槽中进行蚀刻，去除边缘和衬底一面上的导电层，解决了边缘导电的问题。例如DE 43 24647 A1和US2001/0029978 A1中描述了一多阶段的蚀刻方法，其中衬底完全浸在酸液槽中。因此只在衬底的背面和边缘进行蚀刻的话，必须把衬底的前面通过一耐酸的光致抗蚀剂或罩子保护起来。按DE 43 24 647 A1和US2001/0029978 A1的蚀刻方法不仅特别耗费时间，因为需要专门的工序来铺上和去除保护层，而且还需要投入额外的材料。特别的是由于保护层的铺上和去除工序，还可能会对待处理的衬底造成损坏。如果铺上的保护层是错误的或被损坏了，则会有这样的危险，即衬底的前面在蚀刻时被损坏，此衬底就不能用了。因此，所有这些在现有技术中已描述的方法都是把两个表面(上表面和下表面)在其导电方面分隔开来，但它们都具有前面提到的部分严重问题。因此本专利技术的目的在于，提供一种对硅片的单面进行处理的方法，其中可以抛弃在现有技术水平的工艺步骤中，在不需处理的前面或上表面上加上保护层或罩子的工序，且此方法优选可在生产线上实施。本专利技术还示出了，衬底两个表面中只有一个能够被选来处理。这种单面的处理包括例如对两个表面中的一个进行蚀刻、涂覆或清洗。按照一个实施例，例如对于相应的衬底如硅片，只有其上表面或下表面能够通过蚀刻改变，为此构成短路的问题就以简单的方式得以解决。为更好地理解，下面关于表面的蚀刻都是把对衬底单面的处理作为例子的。按照一个特别优选的实施例，本专利技术的方法是在连续工艺中实施，其中衬底特别是硅片的下表面(在期望的情况下还包括周围的边缘)用位于液槽中的蚀刻液弄湿。应该指出的是，如果只期望或要求对衬底的一单面上进行处理，则按本专利技术的方法是特别适合的。按一优选的实施例，本专利技术的方法规定，衬底优选以硅片的形式，在磷掺杂后，进行单面蚀刻，以去除磷掺杂的层。硅片的仅一个单面完全或部分地或局部地与一液状的组合物接触，所述组合物优选包括NaOH、KOH、HF、HNO3、带O3的HF和/或带氧化剂的HF，例如氧化酸。为此，硅片基本是水平设置的，待蚀刻的面用蚀刻液润湿，所述蚀刻液位于一液槽中。蚀刻液至硅片下表面的距离这样选择，即衬底待蚀刻的面(在期望的情况下还包括周围的边缘)被润湿，但对面的表面不会被弄湿。应该指出的是，此蚀刻步骤优选直接在磷掺杂后进行，因为磷玻璃蚀刻大多是湿化学下进行的，按本专利技术的边缘绝缘能够在同一装置中节省空间且节约费用地进行。但专业人员都知道，本专利技术的这一步骤也可以在其它时间进行。唯一重要的是，按本专利技术的蚀刻要在对给定的衬底的背面或下表面施加金属接触之前进行。按本专利技术的方法的一优选实施例，衬底面和衬底周围的边缘都能以此处描述的方式处理。按一实施例，衬底沉入到具有液体组合物的液槽中，其中沉入量可按照衬底的厚度、重量和表面特征和液体组合物的表面应力由专业人员轻易地调整。通过例如对处理池液位的精确调整，不仅下表面，还有边缘都能被处理到，这按本专利技术是特别优选的。对于专业人员都清楚的是，按本专利技术的处理不仅可通过沉入到液槽中，还可以其它方式进行，只要保证，确实只有一面，在期望的情况下还包括边缘都能被蚀刻剂润湿，并因此改变。例如按另一实施例，还可设置两个大小不同的容器，其中较小的容器里含有液状的组合物，并被较大的容器包围。较小的容器用液体装满，并通过与大容器的连接实现供料。这种供料传输可以例如持续地借助泵实现，并这样设置，即一定量的蚀刻液总是溢入外池(较大的容器)中，其中液体从这里优选再次抽回到内池(较小的容器)中。液体组合物的泵这样起作用，即液位总是比较小容器的周围边缘高一点，其中液体的液位和容器边缘高度之间的差还与所用蚀刻介质的表面应力有关。用这个装置，待处理的硅片作为生产线的一部分很容易，水平地在液体上传输，因此硅片的下表面能够被润湿，而硅片不会碰到较小内容器的侧壁而损坏。还可选用浸泡方法。其中液体在液槽中的高度应调得足够低，如果硅片在浸泡曲线的最低点，则只会润湿硅片的下表面，在期望的情况下还包括边缘。应该指出的是，本专利技术建议的单面润湿和对衬底的处理，在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
用来在液槽中对硅片进行单面处理的方法，其特征在于，硅片下表面的处理在液槽中进行，其上表面不必事先被保护或蒙住。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用来在液槽中对硅片进行单面处理的方法，其特征在于，硅片下表面的处理在液槽中进行，其上表面不必事先被保护或蒙住。2.按权利要求1的方法，其特征在于，硅片在连续工艺中连续地处理。3.按权利要求2的方法，其特征在于，硅片以其下表面沉入到液槽中。4.按权利要求1的方法，其特征在于，硅片在生产线中通过位于液槽中的处理液水平地传输。5.按权利要求4的方法，其特征在于，使用池作为液槽，该池的周围边缘低于处理液的液位高度。6.按权利要求1至5中之一的方法，其特征在于，硅片的边缘也被处理。7.按权利要求1至6中之一的方法，其特征在于，此处理是指蚀刻并在一种液体组合物中进行，其含有NaOH、KOH、HF、HNO3、带O3的HF和/或带氧化剂的HF，例如氧化酸。8.按权利要求7的方法，其特征在于，氧化剂是氧化酸。9.按权利要求7或8的方法，其特征在于，液...

【专利技术属性】
技术研发人员：F德拉哈耶，
申请(专利权)人：里纳特种机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]