[發(fā)明專利]一種基于SLiM-Cut技術(shù)制備超薄硅片的方法

有效

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• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102683179A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國嶺;周鋒子;李立本;李航;王丹丹;李新忠
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 孫笑飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅片的制備方法，具體地說是一種基于SLiM-Cut技術(shù)制備超薄硅片的方法。

背景技術(shù)

硅片是現(xiàn)代微電子技術(shù)和太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的基礎(chǔ)，是太陽能光伏電池技術(shù)中最昂貴的部分。近年來，盡管硅原料價格已有明顯下降，降低硅片的制造成本對于提高太陽能對傳統(tǒng)能源的競爭力依然至關(guān)重要。

目前，太陽能硅片切割技術(shù)主要是利用上世紀(jì)80年代瑞士Charles?Hauser博士發(fā)明的線鋸切割方法。現(xiàn)代線鋸的核心是在研磨漿配合下用于完成切割動作的超細(xì)高強(qiáng)度切割線，切割線直徑已經(jīng)從原來的180?mm?降低到了目前普遍使用的100-120?mm，硅片的厚度從原來的330?mm?降低到現(xiàn)在普遍的180?mm。

根據(jù)理論模擬，若硅片的厚度為40?mm，太陽能光伏電池可達(dá)到最佳性能。2007年，比利時Dross等人公布了一項(xiàng)制造太陽能電池用50?mm厚晶體硅片的新方法[F.?Dross?et?al.,?Appl.?Phys.?A?89,?149?(2007)]。其最大的特點(diǎn)在于，不同于以往用線鋸切割硅碇的技術(shù)，而是利用硅與金屬間的熱膨脹差異來剝?nèi)」杵虼耍粫a(chǎn)生由切屑等造成的不必要的浪費(fèi)。這種新方法被稱作stress?induced?lift-off?method?(SLiM-Cut)技術(shù)。SLiM-Cut技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程如下：首先，在晶體硅襯底上依次用絲網(wǎng)印刷機(jī)印制銀漿和鋁漿薄膜；然后，將其放到帶式輸送機(jī)上入爐，在900?℃下退火；隨著溫度下降，金屬層與硅層的熱膨脹率差異會使硅層產(chǎn)生變形，出現(xiàn)龜裂并沿著硅層表面擴(kuò)大；此時，如果剝離金屬層，硅層的表面部分也會沿著龜裂一起剝落；然后，通過蝕刻去除金屬層，就可以只留下50?mm的硅片。在Dross等人公布的方法中，使用了較為昂貴的銀漿和鋁漿，并且退火溫度較高，因此該方法的生產(chǎn)成本依然較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于SLiM-Cut技術(shù)制備超薄硅片的方法，該方法生產(chǎn)成本低，并且制備的硅片完整度及表面平整度好。

????本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于SLiM-Cut技術(shù)制備超薄硅片的方法，包括以下步驟：

（1）、取大小為5×5?cm²的硅片作為襯底。

（2）、將硅襯底水平放置，在其上表面通過絲網(wǎng)印刷的方法印上一層厚度為20?mm青銅漿層。

（3）、然后將印有青銅漿層的硅襯底放置在200℃的條件下，使青銅漿層干燥，形成青銅層。

（4）、將附有干燥后青銅層的硅襯底放入快速退火爐中，加熱到720?℃之后，保溫10秒，然后停火，風(fēng)冷冷卻。

（5）、將步驟（4）冷卻后的硅襯底取出，設(shè)有青銅層的一面朝上放置，通過絲網(wǎng)印刷的方法在硅襯底上青銅層的表面印制厚度為40?mm的鋅漿層，然后在200℃的條件下，使鋅漿層干燥，形成鋅層。

（6）、將步驟（5）的硅襯底制備有鋅層的一面朝上放入快速退火爐中，加熱到720?℃之后，保溫10秒，然后停火，風(fēng)冷冷卻，在冷卻過程中利用不同材料熱膨脹系數(shù)的差異，通過鋅層的收縮，使硅襯底表面與青銅層相結(jié)合的硅層從硅襯底上剝離。

（7）、將鋅層、青銅層和附著在青銅層上的硅層一同從硅襯底上剝離，然后放入化學(xué)蝕刻液中，將鋅層和青銅層腐蝕溶解，取出剩余的硅層，清洗后晾干，即得到厚度為30-50?mm的超薄硅片。

所述步驟（1）中作為襯底的硅片厚度為250—650?mm。

所述步驟（2）中青銅漿層中的青銅由75%的銅與25%的錫構(gòu)成。

所述步驟（7）中化學(xué)蝕刻液為FeCl₃溶液。