[發明專利]硅片表面的處理方法

有效

• 申請號: 200610028784.4
• 申請日: 2006-07-10
• 公開（公告）號: CN101106083A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 蘇曉平;江彤
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L31/18;C23F1/10;C23F1/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種用于制造太陽能電池的硅片表面的處理方法。

背景技術

太陽能電池是一種利用光生伏特效應將太陽光能直接轉化為電能的器件。圖1為太陽能電池的結構示意圖。如圖1所示，太陽能電池主要由n型半導體材料101和p型的半導體材料102組成，其兩邊分別制作了上電極103和下電極104以引出電能，其中，為了吸收光照輻射105，上電極的金屬通常制成自由柵圖案(open?grid?pattern)，以便于光的吸收。工作時，光輻射105照在半導體上，其中一部分被反射，一部分被晶體接收。當被接收的光子的能量大于或等于電子的束縛能時，能量便會被電子吸收，使其擺脫束縛，成為自由電子，同時形成一個空穴，這一由光照產生的電子、空穴對在內電場的作用下分離開，在太陽能電池的正面和背面之間產生電壓，此時如果將它與一個外電路106連通，就會產生直流電流，相當于給外電路提供電能。這就是光生伏特效應，簡稱光伏效應。

目前占據太陽能電池絕大部分市場的是硅太陽能電池，其轉換效率是各種太陽能電池中最高的，技術也最為成熟，其制造技術一直代表著整個太陽能電池工業的制造技術水平。太陽能電池制備工藝中最重要的就是在保持低成本的情況下盡可能地提高轉換效率。所謂轉換效率通常定義為最大輸出功率與入射太陽能功率之比，轉換效率的高低取決于制造太陽能電池的光電材料及其質量、制造工藝、結構和表面抗反射層介質的特性等。提高太陽能電池轉換效率的方法之一是讓器件能夠吸收更多的光，使得有更多的光子轉化成光生載流子，即電子、空穴對，從而提高太陽能電池轉換效率。其中，對太陽能電池的表面進行粗糙化處理是一種可以提高太陽能電池光吸收能力的有效方法。

表面粗糙化處理是對晶片表面進行一定的處理，使其表面形成一系列有規則或無規則的高低不同和大小不同的表面形狀。經過粗糙化處理的晶片表面的受光面積增加，可以增加晶片表面對入射光的吸收，并提高器件的光電轉換效率。

現有的硅太陽能電池的表面粗糙化有多種方法，如化學腐蝕法、干法刻蝕法、研磨法及圖形法等，其中，利用化學腐蝕的各向異性，對硅片表面進行粗糙化的方法方便、快捷且成本低，成為應用最廣的一種方法。到目前為止，在硅太陽能電池工業中常用的化學腐蝕劑有兩類，一類是無機腐蝕液，常用的是加熱到80-90℃的氫氧化鉀(KOH)、異丙醇(C₂H₅OH)和去離子水(H₂O)的混合液，但在80-90℃的高溫下，該腐蝕液具有很強的揮發性，造成生產的各批次間腐蝕結果的一致性較差。另一類是有機腐蝕液，常用的是EPW(乙二胺、鄰苯二酸和水)腐蝕液，該腐蝕液的配方、腐蝕溫度、時間要嚴格控制，否則易產生不易去除的白色反應生成物，成品率較低，此外，因其一般要工作在沸點，鼓泡很大，腐蝕后硅片的表面均勻性較差，重復性不好。

圖2為使用氫氧化鉀腐蝕液處理后的硅片剖面示意圖，如圖2所示，其表面形成了較為尖銳的無序金字塔狀凸起絨面201，這種凸起能提高硅表面的光吸收率，增加電池的轉換效率。但是實驗證實，具有均勻的凹坑的硅片表面對光的吸收能力更強，且因其表面沒有尖銳的凸起，對后續工藝的進行更為有利，故而具有該種表面的硅太陽能電池的光電轉換效率會更高。

申請號為00817396.8的中國專利公開了一種采用新的腐蝕液制造粗糙的多晶硅表面的工藝方法，該腐蝕液主要包括了氫氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)和濃硫酸(H₂SO₄)，采用該工藝方法后，在多晶硅的表面形成了凹坑的形貌，提高了其對光的吸收能力。但是采用該腐蝕液仍存在著兩個問題：一是采用該腐蝕液會產生較多有毒的NO_X產物，造成環境的污染；二是使用該腐蝕液進行的腐蝕是一種發熱較為嚴重的反應，腐蝕液溫度會隨著反應的進行迅速上升，造成工藝不穩定，重復性較差。

發明內容

本發明提供了一種硅片表面的處理方法，該方法利用新的混合液對硅片表面進行處理，使硅片表面的光吸收率增大，提高了硅太陽能電池的轉換效率，并有效改善了現有硅表面粗糙化處理時出現的腐蝕不均勻、重復性不好，易對環境造成污染等問題。

本發明提供了一種硅片表面的處理方法，包括步驟：

配制含有硝酸鉀、氫氟化氨和硫酸的混合液；

將硅片浸入所述混合液中；

取出硅片。