[發(fā)明專利]一種硅片清洗后簡單有效的保存方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810242584.1
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108447943A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃仕華;黃玉清;芮哲;王佳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發(fā)明公開了一種硅片清洗后簡單有效的保存方法，在對硅片進行徹底清洗后，用68%HNO₃生長一層界面態(tài)密度低的二氧化硅隔絕層，然后保存到無水乙醇溶液、異丙醇溶液或自然密封袋中，待使用前再用1%的HF溶液浸泡180s，去離子水沖洗后用氮氣吹干，即可投入工藝使用。本發(fā)明通過濃硝酸生長的二氧化硅致密性良好，界面態(tài)密度低，可以很好地隔絕硅片與外界空氣的接觸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能級硅片的制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到硅片濕化學(xué)預(yù)處理的保存問題，通過加入界面態(tài)密度低的二氧化硅來實現(xiàn)硅片的有效保存。

背景技術(shù)

太陽能級硅片尤其是非晶硅(a-Si:H)和晶體硅晶片(c-Si)組成的帶有本征非晶硅薄層的異質(zhì)結(jié)電池(heterojunction with intrinsic thin-layer,HIT)對界面問題非常敏感，晶體硅襯底表面作為異質(zhì)結(jié)界面的一部分對其界面態(tài)要求非常高。因此，超清潔、光滑和未損壞的襯底是非晶硅薄膜沉積的基礎(chǔ)。

在HIT太陽能電池制造中使用硅表面的濕化學(xué)氧化，主要用于獲得清潔，光滑，未損壞的表面并減少界面問題，這有助于避免載體的復(fù)合，通常使用RCA清洗法獲得清潔表面，然后用1％的HF溶液去除硅片表面的氧化層。但是經(jīng)過RCA標(biāo)準(zhǔn)處理的表面在空氣中極易沉淀污染物，并且自然氧化，該氧化膜是一種極其疏松的無定形二氧化硅，致密度差，所以必須要在清洗后快速轉(zhuǎn)移到工藝步驟。因此，我們需要尋找一種簡單有效的方法來保存硅片，使硅片表面保持 RCA清洗后的清潔表面，以備隨時使用。

SiO₂薄膜是多功能材料，SiO₂對氧氣和水的高耐受性和高氣體選擇性導(dǎo)致它們用作防潮層，保護層和氣體分離膜。在清潔硅片表面沉積一層致密度較高、界面態(tài)密度較小的二氧化硅，使得硅片表面污染物難以進入硅片，并且將清潔表面與自然氧化層及污染物隔絕，使得清潔表面得以保持。在硅片投入使用前用1％HF溶液完全去除二氧化硅，可以得到與清洗后相同的清潔表面。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種硅片清洗后簡單有效的保存方法，其特征在于：包括如下步驟：通過丙酮和無水乙醇去表面油污，然后用25wt％NaOH溶液對硅片進行去損傷層30μm，再用標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗法對硅片進行清洗，然后用1％HF 去除硅片氧化層，得到干凈疏水的硅片表面，將其浸泡于質(zhì)量濃度為 68％的HNO₃中，121℃油浴加熱10min，從而在清潔硅片表面生長一層二氧化硅層，以隔絕硅片表面與外界的接觸，然后用氮氣吹干保存于自然密封袋中，待使用前用1％HF溶液完全去除二氧化硅層，氮氣吹干即可投入下一步工藝使用。

本發(fā)明對比了清洗后無二氧化硅層和有二氧化硅層的硅片保存效果，并且將兩種方案處理后的硅片分別放在無水乙醇、異丙醇(IPA)、自然密封袋中進行保存24h，并對自然密封袋保存效果進行了實時監(jiān)控，分別測量了保存12h、24h、36h、48h、60h、72h的保存效果，其保存效果通過準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)少子壽命測量法測量得到的有效少子壽命進行表征(在測量前均需用1％HF完全去除二氧化硅層)。

少子壽命測量結(jié)果表明，硅片清洗后有效少子壽命可達到111μs，將清洗后的硅片直接保存于無水乙醇、IPA、自然密封袋中24h，測得的少子壽命分別為81μs、76μs、65μs。而有二氧化硅層隔絕的硅片在無水乙醇、IPA、自然密封袋中保存24h后少子壽命分別為110μs、 112μs、113μs(該數(shù)據(jù)差值可忽略，儀器的每次測量也會產(chǎn)生偏差)，可以有效保持硅片清洗后的狀態(tài)，這得益于致密度良好，界面態(tài)較低的二氧化硅的隔絕保護作用。這種保存方法簡單有效，提高了清洗的效率，為后續(xù)電池工藝的進行提供了便利。