[發(fā)明專利]一種硅片高溫氧化工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010871700.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111916506A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔水煒;程建;萬(wàn)肇勇;吳章平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州昊建自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0216
• 分類號(hào): H01L31/0216;H01L31/18;H01L21/02
• 代理公司: 無(wú)錫市匯誠(chéng)永信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32260
• 代理人: 王春麗

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種硅片高溫氧化工藝，高溫氧化在高溫氧化設(shè)備上進(jìn)行，所述高溫氧化設(shè)備包括入料段、升溫段、恒溫段、冷卻段、出料段，各段均用穿設(shè)在設(shè)備腔體兩側(cè)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)的陶瓷軸進(jìn)行傳送，通過(guò)工控電腦設(shè)置各段的溫度曲線，確保各段溫差控制在±3℃；首先將硅片放入高溫氧化設(shè)備入料段的陶瓷軸上，然后在陶瓷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下將硅片依次傳送經(jīng)過(guò)升溫段、恒溫段、冷卻段、出料段，恒溫段的設(shè)備腔內(nèi)設(shè)有紅外加熱裝置和氧氣發(fā)生器，陶瓷軸上的硅片在此段發(fā)生氧化反應(yīng)，后再經(jīng)冷卻段風(fēng)冷后即得表面有氧化層的硅片。該工藝所得硅片氧化一致性好，工藝簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種一種硅片高溫氧化工藝。

背景技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)晶硅太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)工藝不斷升級(jí)，為了防止SE硅片在拋光時(shí)，其正面磷硅玻璃層受到破壞，需要在拋光前，在硅片表面增加SiOx掩膜輔助拋光。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110446243.4的中國(guó)發(fā)明專利中給出了一種晶體硅片高溫干法雙面氧化工藝，包括以下步驟：(1)進(jìn)舟：將晶體硅片裝舟后推進(jìn)氧化爐管內(nèi)；(2)溫度穩(wěn)定：調(diào)整氧化爐管內(nèi)的溫度；(3)氧化：在氧化爐內(nèi)注入氧氣和氮?dú)鈱?duì)硅片進(jìn)行氧化；(4)穩(wěn)定：氧化完成后停止向氧化爐內(nèi)供氧，調(diào)節(jié)氮?dú)獾牧髁亢脱趸癄t內(nèi)的溫度；(5)退舟：把裝有氧化后硅片的石英舟或石墨舟從氧化爐管中退出。該工藝成本低，工藝設(shè)備要求簡(jiǎn)單，且無(wú)需增加額外的設(shè)備，其通過(guò)在鍍鈍化膜前將晶體硅片置于氧化爐管中高溫干法氧化生長(zhǎng)一層氧化膜，與氮化硅薄膜形成性能優(yōu)異的雙層膜，該雙層膜具備優(yōu)異的鈍化和減反射性能。然而該工藝其實(shí)隱含了需要打開(kāi)舟蓋子將硅片放入舟內(nèi)后蓋住蓋子和拿出舟以及打開(kāi)蓋子拿取硅片的步驟，這個(gè)動(dòng)作雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)于工廠大規(guī)模生產(chǎn)而言工序還是挺復(fù)雜的，耗時(shí)耗力。

本專利所描述的氧化工藝就是采用新型的高溫氧化設(shè)備結(jié)合新型的工藝方式，在硅片表面形成一層致密2－10nm的氧化層，可以保護(hù)激光SE的重?fù)絽^(qū)域在堿拋光過(guò)程不被腐蝕，從而提高SE+堿拋電池的效率，確保效率穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中硅片高溫氧化工藝復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種新型的硅片高溫氧化工藝。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：一種硅片高溫氧化工藝，高溫氧化在高溫氧化設(shè)備上進(jìn)行，所述高溫氧化設(shè)備包括入料段、升溫段、恒溫段、冷卻段、出料段，各段均用穿設(shè)在設(shè)備腔體兩側(cè)之間的陶瓷軸進(jìn)行傳送，首先通過(guò)工控電腦設(shè)置各段的溫度曲線，確保各段溫差控制在±3℃；然后將硅片放入高溫氧化設(shè)備入料段的陶瓷軸上，然后在陶瓷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下將硅片依次傳送經(jīng)過(guò)升溫段、恒溫段、冷卻段、出料段，恒溫段的設(shè)備腔內(nèi)設(shè)有紅外加熱管和氧氣發(fā)生器，陶瓷軸上的硅片在此段發(fā)生氧化反應(yīng)，后再經(jīng)冷卻段風(fēng)冷后即得表面有氧化層的硅片。

通過(guò)上述技術(shù)方案，利用先進(jìn)的流體模擬和熱工分析，能夠確保各段溫差能夠控制在±3度，控制系統(tǒng)可通過(guò)工控電腦設(shè)定溫度曲線、各個(gè)溫區(qū)手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)際記錄報(bào)警、運(yùn)行數(shù)據(jù)，可轉(zhuǎn)存至電腦做后期分析處理。紅外加熱裝置和氧氣發(fā)生器保證硅片氧化的一致性。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用膨脹系數(shù)小、蠕變小、熱穩(wěn)定好的陶瓷軸，通過(guò)設(shè)置合理的軸徑和軸間距，確保硅片在陶瓷軸上移動(dòng)平穩(wěn)，不跑偏。

進(jìn)一步的，入料段的長(zhǎng)度為100mm，溫度為室溫；升溫段的長(zhǎng)度為1000mm，溫度設(shè)定為550±5℃，硅片在此段的處理時(shí)間為17s；恒溫段從入到出依次分為第一恒溫段、第二恒溫段、第三恒溫段和第四恒溫段，第一恒溫段的長(zhǎng)度為1100mm，溫度設(shè)定為600±5℃，硅片在此段的處理時(shí)間為19s，第二恒溫段的長(zhǎng)度為1100mm，溫度設(shè)定為650±5℃，硅片在此段的處理時(shí)間為19s，第三恒溫段的長(zhǎng)度為1100mm，溫度設(shè)定為650±5℃，硅片在此段的處理時(shí)間為19s，第四恒溫段的長(zhǎng)度為1250mm，溫度設(shè)定為650±5℃，硅片在此段的處理時(shí)間為21s；冷卻段的長(zhǎng)度為1150mm，使得硅片到達(dá)出料段的溫度在40℃以下，出料段的長(zhǎng)度為100mm。

通過(guò)上述技術(shù)方案，多級(jí)恒溫段的設(shè)置使得硅片氧化更均勻，一致性好。