[發(fā)明專利]一種氧化硅的選擇性刻蝕溶液及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110234519.2
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102254814A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濤;周春蘭;宋洋;郜志華;羅運(yùn)強(qiáng);段野;李友忠;王文靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所;中輕太陽能電池有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L31/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽電池制造工藝，具體涉及一種氧化硅的選擇性刻蝕溶液及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

在激光刻蝕選擇性發(fā)射極太陽電池技術(shù)中，使用激光在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝中制備的氮化硅上進(jìn)行選擇性的刻蝕：激光刻蝕區(qū)域作為后續(xù)化學(xué)鍍或者電鍍的電極制備區(qū)域，而非激光刻蝕區(qū)域作為產(chǎn)生光生載流子的受光區(qū)域。一方面，制備電極的化學(xué)鍍或者電鍍工藝需要在裸露的硅上進(jìn)行，而激光刻蝕之后的區(qū)域會產(chǎn)生部分氧化硅，影響了化學(xué)鍍或者電鍍工藝的效果，因此需要使用刻蝕溶液在激光刻蝕區(qū)域有效去除氧化硅。另一方面，非激光刻蝕區(qū)域的氮化硅作為產(chǎn)生光生載流子的受光區(qū)域，因此所使用的刻蝕溶液必須在刻蝕時間內(nèi)去除氧化硅的過程中盡可能減少刻蝕非激光刻蝕區(qū)域的氮化硅。否則，刻蝕溶液會在氮化硅上刻蝕出很多針孔，甚至大面積的刻蝕掉氮化硅，從而在不期望進(jìn)行化學(xué)鍍或者電鍍的非激光刻蝕區(qū)域化學(xué)鍍或者電鍍上金屬材料，導(dǎo)致過鍍現(xiàn)象。過鍍現(xiàn)象不僅影響了電池外觀，增加了遮光面積，降低了太陽電池的短路電流，而且過鍍的金屬極易在之后的熱退火過程中穿透PN結(jié)區(qū)域，導(dǎo)致漏電。因此，在激光刻蝕硅襯底之后，使用選擇性的刻蝕溶液對同時具有氧化硅和氮化硅的工作面進(jìn)行去除氧化硅的選擇性刻蝕至關(guān)重要。

實(shí)現(xiàn)高選擇性的刻蝕氧化硅，同時保留氮化硅的途徑之一是使用適宜濃度的氫氟酸溶液，在合適時間內(nèi)處理在激光刻蝕硅襯底之后的太陽電池表面。由于使用較高濃度的氫氟酸溶液有利于提高氧化硅相對于氮化硅刻蝕的選擇比，例如室溫下，5％的氫氟酸溶液對氧化硅相對于氮化硅刻蝕的選擇比為16.7，因此在一定時間內(nèi)處理可以高選擇性的刻蝕氧化硅，但是這種方法在提高刻蝕選擇性的同時也提高了氮化硅的刻蝕速率，技術(shù)實(shí)現(xiàn)的工藝窗口小，難以掌握。另一種解決途徑是在PECVD制備氮化硅過程中增加硅烷相對于氨氣的流量比，并且在形成薄膜后熱處理析出其中的部分氫原子，可以增加薄膜的致密性，減緩刻蝕溶液對氮化硅的破壞。但是這種方法也同時提高了氮化硅的折射率，影響了其減反效果，而且氫原子的析出也增加了薄膜的缺陷態(tài)密度，直接影響了太陽電池各項(xiàng)電學(xué)性能的提升。還有一種解決途徑是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝制備高致密性的氮化硅。LPCVD的工藝溫度高達(dá)700℃～800℃，氫含量低、均勻性好、純度高、階梯覆蓋能力佳、表面形貌平整、針孔密度小。相比于PECVD工藝，LPCVD工藝制備的氮化硅具有更為良好的抗刻蝕性，例如室溫下，40％的氫氟酸對PECVD的氮化硅高達(dá)150nm/min～300nm/min，而對LPCVD的氮化硅的刻蝕速率是8nm/min。然而LPCVD的低壓高溫沉積方法，氮化硅的沉積速率低，生產(chǎn)成本高，雖然該工藝在微電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是綜合考慮晶體硅太陽電池快速低成本的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求，PECVD仍然是晶體硅太陽電池氮化硅的主要制備工藝。綜上所述，對于激光刻蝕的選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池技術(shù)而言，制備并且應(yīng)用能夠在激光刻蝕后同時具有氧化硅和氮化硅的工作面進(jìn)行選擇性刻蝕氧化硅的選擇性刻蝕溶液至關(guān)重要。

在相關(guān)于氧化硅和氮化硅選擇性刻蝕技術(shù)方面，發(fā)明專利號200410084265.0所采用的氮氧化硅濕法刻蝕液由氫氟酸、雙氧水和去離子水組成，應(yīng)用在同時存在有氧化硅、氮化硅和多晶硅的工作面，選擇性的去除氮氧化硅。但是，該發(fā)明所述的濕法刻蝕液并不能選擇性的去除氧化硅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服在現(xiàn)有技術(shù)中，氫氟酸溶液在處理激光刻蝕后同時具有氧化硅和氮化硅的工作面時，不能在有效去除激光刻蝕區(qū)域殘留氧化硅的同時，保留非激光刻蝕區(qū)域的氮化硅的缺點(diǎn)，從而提出一種氧化硅的選擇性刻蝕溶液及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的選擇性刻蝕溶液，能夠在激光刻蝕硅襯底之后，處理同時具有氧化硅和氮化硅的工作面，在去除激光刻蝕區(qū)域殘留氧化硅的同時保留非激光刻蝕區(qū)域的氮化硅，避免了過鍍現(xiàn)象，提高了太陽電池的電性能。

本發(fā)明選擇性刻蝕溶液由氫氟酸和相對介電常數(shù)大于氫氟酸相對介電常數(shù)83.6的溶劑組成，所述的選擇性刻蝕溶液應(yīng)用在同時存在有氧化硅和氮化硅的工作面，選擇性地去除激光刻蝕區(qū)域殘留的氧化硅。

本發(fā)明選擇性刻蝕溶液由質(zhì)量濃度為1％～10％的氫氟酸溶液和相對介電常數(shù)大于氫氟酸相對介電常數(shù)83.6的溶劑組成，所述的選擇性刻蝕溶液中，氫氟酸溶液與溶劑的體積比為1∶1～10∶1。