[發明專利]對基片進行濕法磷擴散和制絨的方法及制絨用的酸溶液

無效

• 申請號: 201010110071.9
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN102157602A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 倪黨生;劉志偉;孫義榮;王亦天
• 申請（專利權）人: 上海思恩電子技術有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/306
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明涉及一種應用化學濕處理對太陽能電池基片、平板顯示器基片或薄膜襯底等半導體硅元件進行擴散和制絨的方法，尤其是在大規模基片的單面連續在線生產中，對基片進行濕法磷擴散和制絨的方法及制絨用的酸溶液。

背景技術

硅片是太陽能電池片的載體，硅片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低。硅片表面通過制絨，可以提高對光的吸收，從而轉換更多的電。多晶硅片的制絨有多種方法，普遍的方法是酸或堿溶液濕法制絨。其中酸溶液有多種配方，所采用的化學液通常是，氫氟酸，硝酸，磷酸，醋酸，等等的混合液。對制絨工藝的通常要求是：1.一定的蝕刻率；2.絨面刻蝕單元的大小；3.絨面均勻和4.對光的低反射率。目前所看到的現有的配法，結果都不盡理想。

制備絨面前，硅片須先進行化學清洗。化學濕處理是太陽能電池基片生產中必不可少并且極其重要的工藝步驟與技術。它不僅用于祛除因先前的加工程序而造成的基片表面損傷及金屬與非金屬污染物，而且還能為下一步工藝過程形成一個最優的基片工藝表面狀態(如太陽能電池基片的長絨及磷酸玻璃(PSG)清洗工藝，其直接決定著光伏轉換效率及其使用壽命)。這一濕處理過程占據了整個太陽能電池基片生產工藝過程的25％-30％以上。濕處理工藝直接關系到其光伏/光電的轉換效率及使用壽命。不適當的濕處理過程會給基片表面，造成損害，電路效率及使用壽命等故障，過量化學液和去離子水的消耗，從而給生產質量，產量及能源消耗造成了較大的負面影響。

太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換。目前擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源。把P型硅片放在管式擴散爐的石英容器內，在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器，通過三氯氧磷和硅片進行反應，得到磷原子。經過一定時間，磷原子從四周進入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內部滲透擴散，形成了N型半導體和P型半導體的交界面，也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性較好，方塊電阻的不均勻性小于百分之十，少子壽命可大于10ms。制造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。

然而，這種磷擴散具有以下缺點：1.很長時間的熱處理；2.過多的晶片拿動；3.使用了化學毒性品(POCL₃)；4.間斷式生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種對基片進行濕法磷擴散和制絨的方法，可簡單高效對太陽能電池基片、平板顯示器基片或薄膜襯底等半導體元件進行單面連續擴散和制絨，處理過程中無毒，設備及化學品成本大大降低，并且生產量大增。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種對基片進行濕法磷擴散和制絨的方法，包括如下步驟：

(1)采用磷酸對基片進行濕處理；

(2)將基片送至加熱爐中進行磷擴散，其中加熱爐內的溫度為800-900℃，加熱時間為20-30分鐘；

(3)采用一種酸溶液對所述基片進行制絨，所述酸溶液是氫氟酸、硝酸、磷酸和表面活性劑的混合液；

(4)最后用堿溶液和去離子水清洗基片并烘干。

步驟(1)中，所述磷酸的濃度是1％-10％。優選的，所述磷酸的濃度是4％。

通過一個霧化器使所述磷酸霧化后噴淋在基片表面。所述霧化器包括一個噴霧刀，該噴霧刀具有多個霧狀磷酸射口，噴射口中間設有毛細管，所述磷酸通過毛細管周邊的噴射口空間呈扇形噴射至基片表面。所述毛細管的截面直徑尺寸小于1mm。

還可采用一個自動傳輸機構將所述基片依次送至待處理工位。所述自動傳輸機構包括在垂直于傳輸方向相差1-3mm的多組錯位滾輪，以及伺服電機和同步傳動傘齒輪，同步傘齒輪帶動多組錯位滾輪同步旋轉。

步驟(2)中，所述加熱爐內的溫度是800-850℃，加熱時間為10-25分鐘。

步驟(3)中，所述酸溶液中氫氟酸的體積百分含量是0.25％到20％；硝酸的體積百分含量是0.25％到20％；磷酸的體積百分含量是0.25％到20％；以及表面活性劑的體積百分含量是0.001％到10％。優選的，所述酸溶液中氫氟酸的體積百分含量是48％；硝酸的體積百分含量是3.99％；磷酸的體積百分含量是48％；以及表面活性劑的體積百分含量是0.01％。通過霧化器使所述酸溶液霧化，并將所述霧狀的酸溶液噴于基片表面。所述制絨過程為2-5分鐘。

步驟(4)中，所述純水或去離子水噴淋清洗基片過程中加入兆聲能量。