硅片的拋光方法
【專利摘要】本發明提供一種硅片的拋光方法。所述拋光方法包括以下步驟：S1，將硅片置于一等離子體發生裝置中的基片架上；其中所述基片架周圍設有用以提供一垂直于所述基片架表面的約束磁場的磁線圈或磁鋼；S2，向所述等離子體發生裝置中通入反應氣體；S3，開啟等離子體發生裝置中的激發電源，反應氣體經激發形成等離子體；S4，等離子體在所述磁線圈或磁鋼產生的約束磁場的作用下對所述硅片進行刻蝕拋光。本發明所述拋光方法不但可減少環境污染，而且拋光效果較好。
【專利說明】硅片的拋光方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及晶體硅太陽能電池制造領域，尤其涉及一種用以制造太陽能電池片的娃片的拋光方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池，也稱光伏電池，是一種將太陽的光能直接轉化為電能的半導體器件。由于太陽能電池是綠色環保產品，不會引起環境污染，而且是可再生資源，所以在當今能源短缺的情形下，太陽能電池是一種具有廣闊發展前景的新型能源。“降本增效”是競爭日益激烈的光伏產業追求的目標。降低硅原料的成本，加速了硅片向薄片化發展。在硅片厚度不斷減薄的趨勢下，為了獲得更高的轉換效率，就必須為晶體硅太陽能電池的前、背表面提供高效的鈍化技術和較好的背反射效果。
[0003]為了獲得更好的鈍化和背反射效果，在沉積介質膜鈍化之前，需要對硅片背表面進行平坦化拋光處理。現有的晶體硅背鈍化處理前的拋光方法主要是采用化學試劑拋光，主要有堿拋和酸拋兩種。其中堿液拋光后的多晶硅背表面晶界處臺階明顯，嚴重影響隨后沉積的介質膜的鈍化效果；酸液拋光后的硅片背表面粗糙度較大，沉積介質膜后背反射效果有限。另外，經過多次化學試劑的沖擊后，多晶硅片脆性增加，在工業化生產中碎片率增大。同時大量腐蝕性、有毒化學藥品的使用也給環境帶來了破壞。
[0004]因此，有必要提供一種改進的硅片的拋光方法以解決上述問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種可減少環境污染且拋光效果較好的硅片的拋光方法。
[0006]為實現上述發明目的，本發明提供了一種硅片的拋光方法，包括以下步驟:
SI，將硅片置于一等離子體發生裝置中的基片架上；其中所述基片架周圍設有用以提供一垂直于所述基片架表面的約束磁場的磁線圈或磁鋼；
S2，向所述等離子體發生裝置中通入反應氣體；
S3，開啟等離子體發生裝置中的激發電源，反應氣體經激發形成等離子體；
S4，等離子體在所述磁線圈或磁鋼產生的約束磁場的作用下對所述硅片進行刻蝕拋光。
[0007]作為本發明的進一步改進，在所述SI步驟之前還包括:S0，采用化學腐蝕液對硅片進行去損傷。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述SI步驟在將所述硅片放置于所述基片架上后還包括對所述等離子體發生裝置中的反應腔室進行抽真空處理，抽真空后的反應腔室內的真空度為 0.01mTorr 至 lmTorr。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述S2步驟中通入的反應氣體為NF3、SF6, CF4, C2H6,CHF3> F2和Cl2中的至少一種。
[0010]作為本發明的進一步改進，S2步驟中通入反應氣體的流量為IOOsccm至lOOOsccm。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述S2步驟中反應氣體為SF6、CF4、C2H6和CHF3中的任意一種時，同時通入氧化性氣體為02、03或隊0中的一種。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述S2步驟中通入氧化性氣體的流量與通入的反應氣體為SFpCFpC2Hf^P CHF3中的任意一種的流量比范圍為1:10至1:20。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述激發電源為射頻電源或微波電源，所述S3步驟中反應氣體通過射頻電源或微波電源采用射頻容性耦合激發、或者射頻感性耦合激發或者微波激發方式激發形成所述等離子體。
[0014]作為本發明的進一步改進，采用射頻電源激發形成等離子體的功率為100W至2000W，采用微波電源激發形成等離子體的功率為100W至2000W。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述等離子體的放電氣壓為50mTorr至300mTorr。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述等離子體刻蝕拋光得到的硅片的拋光深度為3um至 10um。
[0017]作為本發明的進一步改進，所述硅片為多晶硅片、或者單晶硅片、或者準單晶硅片。
[0018]本發明的有益效果是:本發明通過反應氣體經激發形成等離子體對硅片進行刻蝕拋光是一種干法腐蝕拋光，相對化學濕法拋光來說，本發明拋光方法不需要消耗酸堿液，因此可節省水資源，且本發明拋光方法可避免濕法拋光過程后化學廢液對環境的污染；另外，經本發明拋光方法拋光后的硅片表面粗糙度較低，反射率為30%至35%，背反射效果好；而且等離子體拋光不依賴于晶向和襯底條件，拋光后的背表面晶界臺階不明顯，鈍化效果更好；此外，本發明拋光方法在 拋光過程中反應物和生成物均為氣態，因而不存在濕法拋光對硅片的機械沖擊損傷，提高了太陽能電池的機械強度，大大降低了硅片的破損率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明硅片的拋光方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0021]請參照圖1所示，本發明提供一種硅片的拋光方法。在本發明中，所述硅片為多晶硅片、或者單晶硅片、或者準單晶硅片。
[0022]本發明所述硅片的拋光方法包括以下步驟:
SI，將硅片置于一等離子體發生裝置中的基片架上；其中所述基片架周圍設有用以提供一垂直于所述基片架表面的約束磁場的磁線圈或磁鋼；另外，在將所述硅片放置于所述基片架上后還包括對所述等離子體發生裝置中的反應腔室進行抽真空處理，抽真空后的反應腔室內的真空度為0.01mTorr至ImTorr。
[0023]S2，向所述等離子體發生裝置中通入反應氣體；在本發明中，所述反應氣體為NF3> SF6, CF4, C2H6, CHF3> F2和Cl2中的至少一種，并且通入反應氣體的流量為IOOsccm至lOOOsccm。其中當所述反應氣體為SF6、CF4, C2H6和CHF3中的任意一種時，同時通入氧化性氣體為02、O3或N2O中的一種，并且通入的02、O3或N2O氧化性氣體的流量與通入的反應氣體SF6、CFpC2Hf^P CHF3中的任意一種的流量比范圍為1:10至1:20。
[0024]S3，開啟等離子體發生裝置中的激發電源，反應氣體經激發形成等離子體；所述激發電源為射頻電源或微波電源，所述反應氣體通過射頻電源或微波電源采用射頻容性耦合激發、或者射頻感性耦合激發或者微波激發方式激發形成所述等離子體；其中采用射頻電源激發形成等離子體的功率為100W至2000W，采用微波電源激發形成等離子體的功率為IOOff至2000W。所述等離子體的放電氣壓為50mTorr至300mTorr,即待通入的反應氣體穩定后，調節反應腔室的氣壓使其保持在50mTorr至300mTorr之間。
[0025]S4，所述等離子體在所述磁線圈或磁鋼產生的約束磁場的作用下在所述基片架上方做螺旋運動以對所述硅片進行刻蝕拋光。
[0026]此外，本發明在上述SI步驟之前還可包括:S0，采用化學腐蝕液對硅片進行去損傷。[0027]本發明上述硅片的拋光方法原理如下:在等離子體發生裝置的真空反應腔室的低氣壓下，用以拋光刻蝕的反應氣體在射頻電源或者微波電源的激發作用下電離，從而形成非平衡的低溫等離子體，該等離子體中帶有大量的活性基，等離子體中的活性基團F很容易與硅反應生成揮發性的SiF4，從而實現硅片的刻蝕。并且約束磁場的存在，進一步增加了等離子體中電子的自由程，增加了電子和反應氣體的碰撞幾率，提高活性基團的密度；另一方面，該垂直于基片架表面的約束磁場使等離子體在基片架上方做螺旋運動，提高了硅片的拋光效果。經過本發明等離子體刻蝕拋光得到的硅片的拋光深度為3um至lOum。
[0028]另外，本發明的硅片拋光可以是單面或者雙面拋光，并且將此拋光方法應用于新型的背面鈍化電池，通過該拋光方法生產的太陽能電池具有較好的背鈍化和背反射效果。
[0029]下面以兩個具體實施例來詳細描述本發明所提供的硅片的拋光方法。
[0030]其中實施例一主要以P型多晶硅片表面拋光為例進行說明。將所述多晶硅放入具有射頻電源激發的容性耦合等離子體發生裝置中的下基板上；然后對所述等離子體發生裝置中的反應腔室進行抽真空，一般抽至0.01mTorr至ImTorr范圍即可；此時，向所述等離子體發生裝置的反應腔室內通入NF3氣體，氣體流量通過質量流量控制器控制在500SCCm ；待通入的反應氣體穩定后，調節反應腔室的氣壓使其保持在約150mTorr ;之后開啟射頻電源，所述射頻電源的激發頻率為40.68MHz,功率為500W ；NF3在射頻電源的激發作用下被激發形成等離子體，所述等離子體對下基板上的多晶硅表面進行刻蝕，控制刻蝕時間為IOmin;之后關閉射頻電源，停止向反應腔室中通入反應氣體，再對所述反應腔室進行抽真空至0.01mTorr至ImTorr范圍，最后向反應腔室中充氮氣使反應腔室的氣壓達到約I個大氣壓，打開反應腔室，取出多晶硅片。經測試得出該多晶硅片的刻蝕深度約為5um，表面反射率在700nm的波段時為30%，表面粗糙度為0.8um。
[0031]實施例二仍然以P型多晶硅片表面拋光為例進行說明。該實施例二與實施例一所不同的是，本實施例二中控制刻蝕時間為15min，其他各條件及步驟等均與實施例一相同，最終對所述多晶硅片進行拋光后，經過測試得出該多晶硅片刻蝕深度約為7um，表面的反射率在700nm的波段時為35%，表面粗糙度為0.6um。相對實施例一來說，硅片表面的反射率得到了進一步的提高，粗糙度得到了進一步的降低。[0032]下面仍以P型多晶硅片為例進行一對比說明。將該硅片進行去損傷，然后采用80度5%的堿液拋光2min，經測試得出經過該方法得到的多晶硅片的刻蝕深度為6um，表面的反射率在700nm的波段時為32%，表面粗糙度為lum。由此可見，與傳統的堿液拋光相比，本發明采用等離子體拋光后的多晶硅片表面不存在晶界臺階，粗糙度較低，且表面平坦度更好。
[0033]本發明的拋光方法可以用于常規的晶體硅太陽能電池片的制造，提高背面反射；也可以用于高效的PERC(passivated emitter and rear cell,鈍化發射區和背表面電池)電池片的制造，由于該種電池片對多晶硅的拋光晶界臺階不明顯，拋光效果更佳。
[0034]經由以上可以得出，本發明通過反應氣體形成等離子體對硅片進行刻蝕拋光是一種干法腐蝕拋光，相對化學濕法拋光來說，本發明硅片的拋光方法不需要消耗酸堿液，因此可節省水資源，且本發明拋光方法可避免濕法拋光過程后化學廢液對環境的污染；另外，經本發明拋光方法拋光后的硅片表面粗糙度較低，反射率為30%至35%，背反射效果好；而且等離子體拋光不依賴于晶向和襯底條件，拋光后的背表面晶界臺階不明顯，鈍化效果更好；此外，本發明拋光方法在拋光過程中反應物和生成物均為氣態，因而不存在濕法拋光對硅片的機械沖擊損傷，提高了太陽能電池的機械強度，大大降低了硅片的破損率。除了上述優點外，本發明拋光方法還不依賴于晶體硅表面的形態，而濕法拋光則不然，因此，本發明拋光方法具有工藝操作方便，易于控制的優點，具有更好的可靠性和重復性。
[0035]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0036]上文所列出的 一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種硅片的拋光方法，其特征在于:所述拋光方法包括以下步驟: SI，將硅片置于一等離子體發生裝置中的基片架上；其中所述基片架周圍設有用以提供一垂直于所述基片架表面的約束磁場的磁線圈或磁鋼； S2，向所述等離子體發生裝置中通入反應氣體； S3，開啟等離子體發生裝置中的激發電源，反應氣體經激發形成等離子體； S4，等離子體在所述磁線圈或磁鋼產生的約束磁場的作用下對所述硅片進行刻蝕拋光。
2.根據權利要求1所述的硅片的拋光方法，其特征在于:在所述SI步驟之前還包括:S0，采用化學腐蝕液對硅片進行去損傷。
3.根據權利要求1所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述SI步驟在將所述硅片放置于所述基片架上后還包括對所述等離子體發生裝置中的反應腔室進行抽真空處理，抽真空后的反應腔室內的真空度為0.01mTorr至ImTorr。
4.根據權利要求1所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述S2步驟中通入的反應氣體為 NF3、SF6, CF4, C2H6, CHF3> F2 和 Cl2 中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的硅片的拋光方法，其特征在于:S2步驟中通入反應氣體的流量為 1OOsccm 至 lOOOsccm。
6.根據權利要求4所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述S2步驟中反應氣體為SF6, CF4, C2H6和CHF3中的任意一種時，同時通入氧化性氣體為02、O3或N2O中的一種。
7.根據權利要求6所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述S2步驟中通入氧化性氣體的流量與通入的反應氣體為SF6、CF4, C2H6和CHF3中的任意一種的流量比范圍為1:10至1:20。
8.根據權利要求1所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述激發電源為射頻電源或微波電源，所述S3步驟中反應氣體通過射頻電源或微波電源采用射頻容性耦合激發、或者射頻感性耦合激發或者微波激發方式激發形成所述等離子體。
9.根據權利要求8所述的硅片的拋光方法，其特征在于:采用射頻電源激發形成等離子體的功率為IOOW至2000W，采用微波電源激發形成等離子體的功率為100W至2000W。
10.根據權利要求1所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述等離子體的放電氣壓為50mTorr 至 300mTor;r。
11.根據權利要求1至10中任意一項所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述等離子體刻蝕拋光得到的硅片的拋光深度為3um至10um。
12.根據權利要求1至10中任意一項所述的硅片的拋光方法，其特征在于:所述硅片為多晶硅片、或者單晶硅片、或者準單晶硅片。
【文檔編號】C23F4/00GK103668468SQ201210323897
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月5日 優先權日:2012年9月5日
【發明者】鄒帥, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司