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1、(10)申请公布号 CN 103668468 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103668468 A (21)申请号 201210323897.2 (22)申请日 2012.09.05 C30B 33/12(2006.01) C23F 4/00(2006.01) H01L 21/02(2006.01) H01L 31/18(2006.01) (71)申请人 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 地址 215129 江苏省苏州市苏州高新区鹿山 路 199 号 申请人 阿特斯 （中国） 投资有限公司 (72)发明人 邹帅 王栩生 章灵军 (74)专利代理机构 苏州威世朋知识产权代理事。
2、 务所 ( 普通合伙 ) 32235 代理人 杨林洁 (54) 发明名称 硅片的抛光方法 (57) 摘要 本发明提供一种硅片的抛光方法。所述抛光 方法包括以下步骤 ： S1， 将硅片置于一等离子体 发生装置中的基片架上 ； 其中所述基片架周围设 有用以提供一垂直于所述基片架表面的约束磁场 的磁线圈或磁钢 ； S2， 向所述等离子体发生装置 中通入反应气体 ； S3， 开启等离子体发生装置中 的激发电源， 反应气体经激发形成等离子体 ； S4， 等离子体在所述磁线圈或磁钢产生的约束磁场的 作用下对所述硅片进行刻蚀抛光。本发明所述抛 光方法不但可减少环境污染， 而且抛光效果较好。 (51)Int.。
3、Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103668468 A CN 103668468 A 1/1 页 2 1. 一种硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述抛光方法包括以下步骤 ： S1， 将硅片置于一等离子体发生装置中的基片架上 ； 其中所述基片架周围设有用以提 供一垂直于所述基片架表面的约束磁场的磁线圈或磁钢 ； S2， 向所述等离子体发生装置中通入反应气体 ； S3， 开启等离子体发生装置中的激发电源， 反应气体经激发形成等离子体 ； S4， 等。
4、离子体在所述磁线圈或磁钢产生的约束磁场的作用下对所述硅片进行刻蚀抛 光。 2. 根据权利要求 1 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 在所述 S1 步骤之前还包括 ： S0， 采用化学腐蚀液对硅片进行去损伤。 3. 根据权利要求 1 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述 S1 步骤在将所述硅片放 置于所述基片架上后还包括对所述等离子体发生装置中的反应腔室进行抽真空处理， 抽真 空后的反应腔室内的真空度为 0.01mTorr 至 1mTorr。 4. 根据权利要求 1 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述 S2 步骤中通入的反应气 体为 NF3、 SF6、 CF4、 C2H6。
5、、 CHF3、 F2和 Cl2中的至少一种。 5. 根据权利要求 4 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： S2 步骤中通入反应气体的流 量为 100sccm 至 1000sccm。 6. 根据权利要求 4 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述 S2 步骤中反应气体为 SF6、 CF4、 C2H6和 CHF3中的任意一种时， 同时通入氧化性气体为 O2、 O3或 N2O 中的一种。 7. 根据权利要求 6 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述 S2 步骤中通入氧化性气 体的流量与通入的反应气体为 SF6、 CF4、 C2H6和 CHF3中的任意一种的流量比范围为 1:10 至。
6、 1:20。 8. 根据权利要求 1 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述激发电源为射频电源或 微波电源， 所述 S3 步骤中反应气体通过射频电源或微波电源采用射频容性耦合激发、 或者 射频感性耦合激发或者微波激发方式激发形成所述等离子体。 9. 根据权利要求 8 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 采用射频电源激发形成等离 子体的功率为 100W 至 2000W， 采用微波电源激发形成等离子体的功率为 100W 至 2000W。 10. 根据权利要求 1 所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述等离子体的放电气压为 50mTorr 至 300mTorr。 11. 根据权利要求。
7、 1 至 10 中任意一项所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述等离 子体刻蚀抛光得到的硅片的抛光深度为 3um 至 10um。 12. 根据权利要求 1 至 10 中任意一项所述的硅片的抛光方法， 其特征在于 ： 所述硅片 为多晶硅片、 或者单晶硅片、 或者准单晶硅片。 权 利 要 求 书 CN 103668468 A 2 1/4 页 3 硅片的抛光方法 技术领域 0001 本发明涉及晶体硅太阳能电池制造领域， 尤其涉及一种用以制造太阳能电池片的 硅片的抛光方法。 背景技术 0002 太阳能电池， 也称光伏电池， 是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。 由于太阳能电池是绿色环保。
8、产品， 不会引起环境污染， 而且是可再生资源， 所以在当今能源 短缺的情形下， 太阳能电池是一种具有广阔发展前景的新型能源。 “降本增效” 是竞争日益 激烈的光伏产业追求的目标。降低硅原料的成本， 加速了硅片向薄片化发展。在硅片厚度 不断减薄的趋势下， 为了获得更高的转换效率， 就必须为晶体硅太阳能电池的前、 背表面提 供高效的钝化技术和较好的背反射效果。 0003 为了获得更好的钝化和背反射效果， 在沉积介质膜钝化之前， 需要对硅片背表面 进行平坦化抛光处理。现有的晶体硅背钝化处理前的抛光方法主要是采用化学试剂抛光， 主要有碱抛和酸抛两种。其中碱液抛光后的多晶硅背表面晶界处台阶明显， 严重影。
9、响随后 沉积的介质膜的钝化效果 ； 酸液抛光后的硅片背表面粗糙度较大， 沉积介质膜后背反射效 果有限。另外， 经过多次化学试剂的冲击后， 多晶硅片脆性增加， 在工业化生产中碎片率增 大。同时大量腐蚀性、 有毒化学药品的使用也给环境带来了破坏。 0004 因此， 有必要提供一种改进的硅片的抛光方法以解决上述问题。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种可减少环境污染且抛光效果较好的硅片的抛光方法。 0006 为实现上述发明目的， 本发明提供了一种硅片的抛光方法， 包括以下步骤 ： S1， 将硅片置于一等离子体发生装置中的基片架上 ； 其中所述基片架周围设有用以提 供一垂直于所述基片架表面的。
10、约束磁场的磁线圈或磁钢 ； S2， 向所述等离子体发生装置中通入反应气体 ； S3， 开启等离子体发生装置中的激发电源， 反应气体经激发形成等离子体 ； S4， 等离子体在所述磁线圈或磁钢产生的约束磁场的作用下对所述硅片进行刻蚀抛 光。 0007 作为本发明的进一步改进， 在所述 S1 步骤之前还包括 ： S0， 采用化学腐蚀液对硅 片进行去损伤。 0008 作为本发明的进一步改进， 所述 S1 步骤在将所述硅片放置于所述基片架上后还 包括对所述等离子体发生装置中的反应腔室进行抽真空处理， 抽真空后的反应腔室内的真 空度为 0.01mTorr 至 1mTorr。 0009 作为本发明的进一步改。
11、进， 所述 S2 步骤中通入的反应气体为 NF3、 SF6、 CF4、 C2H6、 CHF3、 F2和 Cl2中的至少一种。 0010 作为本发明的进一步改进， S2 步骤中通入反应气体的流量为 100sccm 至 说 明 书 CN 103668468 A 3 2/4 页 4 1000sccm。 0011 作为本发明的进一步改进， 所述 S2 步骤中反应气体为 SF6、 CF4、 C2H6和 CHF3中的任 意一种时， 同时通入氧化性气体为 O2、 O3或 N2O 中的一种。 0012 作为本发明的进一步改进， 所述 S2 步骤中通入氧化性气体的流量与通入的反应 气体为 SF6、 CF4、 C。
12、2H6和 CHF3中的任意一种的流量比范围为 1:10 至 1:20。 0013 作为本发明的进一步改进， 所述激发电源为射频电源或微波电源， 所述 S3 步骤中 反应气体通过射频电源或微波电源采用射频容性耦合激发、 或者射频感性耦合激发或者微 波激发方式激发形成所述等离子体。 0014 作为本发明的进一步改进， 采用射频电源激发形成等离子体的功率为 100W 至 2000W， 采用微波电源激发形成等离子体的功率为 100W 至 2000W。 0015 作为本发明的进一步改进， 所述等离子体的放电气压为 50mTorr 至 300mTorr。 0016 作为本发明的进一步改进， 所述等离子体刻。
13、蚀抛光得到的硅片的抛光深度为 3um 至 10um。 0017 作为本发明的进一步改进， 所述硅片为多晶硅片、 或者单晶硅片、 或者准单晶硅 片。 0018 本发明的有益效果是 ： 本发明通过反应气体经激发形成等离子体对硅片进行刻蚀 抛光是一种干法腐蚀抛光， 相对化学湿法抛光来说， 本发明抛光方法不需要消耗酸碱液， 因 此可节省水资源， 且本发明抛光方法可避免湿法抛光过程后化学废液对环境的污染 ； 另外， 经本发明抛光方法抛光后的硅片表面粗糙度较低， 反射率为 30% 至 35%， 背反射效果好 ； 而 且等离子体抛光不依赖于晶向和衬底条件， 抛光后的背表面晶界台阶不明显， 钝化效果更 好 ；。
14、 此外， 本发明抛光方法在抛光过程中反应物和生成物均为气态， 因而不存在湿法抛光对 硅片的机械冲击损伤， 提高了太阳能电池的机械强度， 大大降低了硅片的破损率。 附图说明 0019 图 1 是本发明硅片的抛光方法的流程图。 具体实施方式 0020 以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。 但这些实施方式并不 限制本发明， 本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、 方法、 或功能上的变 换均包含在本发明的保护范围内。 0021 请参照图 1 所示， 本发明提供一种硅片的抛光方法。在本发明中， 所述硅片为多晶 硅片、 或者单晶硅片、 或者准单晶硅片。 0022 本发明所述硅片。
15、的抛光方法包括以下步骤 ： S1， 将硅片置于一等离子体发生装置中的基片架上 ； 其中所述基片架周围设有用以提 供一垂直于所述基片架表面的约束磁场的磁线圈或磁钢 ； 另外， 在将所述硅片放置于所述 基片架上后还包括对所述等离子体发生装置中的反应腔室进行抽真空处理， 抽真空后的反 应腔室内的真空度为 0.01mTorr 至 1mTorr。 0023 S2， 向所述等离子体发生装置中通入反应气体 ； 在本发明中， 所述反应气体为 NF3、 SF6、 CF4、 C2H6、 CHF3、 F2和 Cl2中的至少一种， 并且通入反应气体的流量为 100sccm 至 说 明 书 CN 103668468 A。
16、 4 3/4 页 5 1000sccm。其中当所述反应气体为 SF6、 CF4、 C2H6和 CHF3中的任意一种时， 同时通入氧化性 气体为 O2、 O3或 N2O 中的一种， 并且通入的 O2、 O3或 N2O 氧化性气体的流量与通入的反应气 体 SF6、 CF4、 C2H6和 CHF3中的任意一种的流量比范围为 1:10 至 1:20。 0024 S3， 开启等离子体发生装置中的激发电源， 反应气体经激发形成等离子体 ； 所述激 发电源为射频电源或微波电源， 所述反应气体通过射频电源或微波电源采用射频容性耦合 激发、 或者射频感性耦合激发或者微波激发方式激发形成所述等离子体 ； 其中采用。
17、射频电 源激发形成等离子体的功率为 100W 至 2000W， 采用微波电源激发形成等离子体的功率为 100W 至 2000W。所述等离子体的放电气压为 50mTorr 至 300mTorr， 即待通入的反应气体稳 定后， 调节反应腔室的气压使其保持在 50mTorr 至 300mTorr 之间。 0025 S4， 所述等离子体在所述磁线圈或磁钢产生的约束磁场的作用下在所述基片架上 方做螺旋运动以对所述硅片进行刻蚀抛光。 0026 此外， 本发明在上述 S1 步骤之前还可包括 ： S0， 采用化学腐蚀液对硅片进行去损 伤。 0027 本发明上述硅片的抛光方法原理如下 ： 在等离子体发生装置的真。
18、空反应腔室的低 气压下， 用以抛光刻蚀的反应气体在射频电源或者微波电源的激发作用下电离， 从而形成 非平衡的低温等离子体， 该等离子体中带有大量的活性基， 等离子体中的活性基团 F 很容 易与硅反应生成挥发性的SiF4， 从而实现硅片的刻蚀。 并且约束磁场的存在， 进一步增加了 等离子体中电子的自由程， 增加了电子和反应气体的碰撞几率， 提高活性基团的密度 ； 另一 方面， 该垂直于基片架表面的约束磁场使等离子体在基片架上方做螺旋运动， 提高了硅片 的抛光效果。经过本发明等离子体刻蚀抛光得到的硅片的抛光深度为 3um 至 10um。 0028 另外， 本发明的硅片抛光可以是单面或者双面抛光， 。
19、并且将此抛光方法应用于新 型的背面钝化电池， 通过该抛光方法生产的太阳能电池具有较好的背钝化和背反射效果。 0029 下面以两个具体实施例来详细描述本发明所提供的硅片的抛光方法。 0030 其中实施例一主要以 P 型多晶硅片表面抛光为例进行说明。将所述多晶硅放入具 有射频电源激发的容性耦合等离子体发生装置中的下基板上 ； 然后对所述等离子体发生装 置中的反应腔室进行抽真空， 一般抽至 0.01mTorr 至 1mTorr 范围即可 ； 此时， 向所述等离 子体发生装置的反应腔室内通入 NF3气体， 气体流量通过质量流量控制器控制在 500sccm ； 待通入的反应气体稳定后， 调节反应腔室的气。
20、压使其保持在约 150mTorr ； 之后开启射频 电源， 所述射频电源的激发频率为 40.68MHz， 功率为 500W ； NF3在射频电源的激发作用下 被激发形成等离子体， 所述等离子体对下基板上的多晶硅表面进行刻蚀， 控制刻蚀时间为 10min ； 之后关闭射频电源， 停止向反应腔室中通入反应气体， 再对所述反应腔室进行抽真 空至 0.01mTorr 至 1mTorr 范围， 最后向反应腔室中充氮气使反应腔室的气压达到约 1 个大 气压， 打开反应腔室， 取出多晶硅片。 经测试得出该多晶硅片的刻蚀深度约为5um， 表面反射 率在 700nm 的波段时为 30， 表面粗糙度为 0.8um。
21、。 0031 实施例二仍然以 P 型多晶硅片表面抛光为例进行说明。该实施例二与实施例一所 不同的是， 本实施例二中控制刻蚀时间为 15min， 其他各条件及步骤等均与实施例一相同， 最终对所述多晶硅片进行抛光后， 经过测试得出该多晶硅片刻蚀深度约为 7um， 表面的反射 率在 700nm 的波段时为 35， 表面粗糙度为 0.6um。相对实施例一来说， 硅片表面的反射率 得到了进一步的提高， 粗糙度得到了进一步的降低。 说 明 书 CN 103668468 A 5 4/4 页 6 0032 下面仍以 P 型多晶硅片为例进行一对比说明。将该硅片进行去损伤， 然后采用 80 度 5% 的碱液抛光 。
22、2min， 经测试得出经过该方法得到的多晶硅片的刻蚀深度为 6um， 表面的 反射率在 700nm 的波段时为 32%， 表面粗糙度为 1um。由此可见， 与传统的碱液抛光相比， 本 发明采用等离子体抛光后的多晶硅片表面不存在晶界台阶， 粗糙度较低， 且表面平坦度更 好。 0033 本发明的抛光方法可以用于常规的晶体硅太阳能电池片的制造， 提高背面反射 ； 也可以用于高效的 PERC （passivated emitter and rear cell， 钝化发射区和背表面电池） 电池片的制造， 由于该种电池片对多晶硅的抛光晶界台阶不明显， 抛光效果更佳。 0034 经由以上可以得出， 本发明通。
23、过反应气体形成等离子体对硅片进行刻蚀抛光是一 种干法腐蚀抛光， 相对化学湿法抛光来说， 本发明硅片的抛光方法不需要消耗酸碱液， 因此 可节省水资源， 且本发明抛光方法可避免湿法抛光过程后化学废液对环境的污染 ； 另外， 经 本发明抛光方法抛光后的硅片表面粗糙度较低， 反射率为 30% 至 35%， 背反射效果好 ； 而且 等离子体抛光不依赖于晶向和衬底条件， 抛光后的背表面晶界台阶不明显， 钝化效果更好 ； 此外， 本发明抛光方法在抛光过程中反应物和生成物均为气态， 因而不存在湿法抛光对硅 片的机械冲击损伤， 提高了太阳能电池的机械强度， 大大降低了硅片的破损率。 除了上述优 点外， 本发明抛。
24、光方法还不依赖于晶体硅表面的形态， 而湿法抛光则不然， 因此， 本发明抛 光方法具有工艺操作方便， 易于控制的优点， 具有更好的可靠性和重复性。 0035 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包含一 个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当将说 明书作为一个整体， 各实施方式中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。 0036 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说 明， 它们并非用以限制本发明的保护范围， 凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式 或变更均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103668468 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103668468 A 7 。