專利名稱：一種單晶硅片降低電阻值的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單晶硅片降低電阻值的處理方法，特別是一種太陽電池所用的單晶硅片降低電阻值的處理方法。
背景技術(shù)：
單晶硅片是半導(dǎo)體行業(yè)與太陽能光伏行業(yè)常用的一種無機(jī)材料。單晶硅片在半導(dǎo)體行業(yè)，用于制備集成電路。在太陽能光伏行業(yè)，它是太陽能電池的重要材料。這兩個(gè)行業(yè)，對單晶硅片性能指標(biāo)要求不同，前者要求很高。本發(fā)明涉及的是太陽電池所用的單晶硅片，其對單晶硅片的導(dǎo)電類型、少子壽命、位錯(cuò)密度、電阻率、氧碳含量等電性能皆有一定的指標(biāo)要求。其中，對P型單晶硅片電阻率的要求值為0.5-3Ω - cm (摻硼時(shí));0.5-6Ω - cm (摻鎵時(shí))。由于拉制單晶棒時(shí)，溫度場以及多晶硅原料所含元素的差異，單晶硅片電阻率大于0. 5-3 Ω · cm數(shù)值達(dá)到3-6 Ω · cm,影響其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的就在于提供一種單晶硅片降低電阻值的處理方法，可有效降低硅片的電阻率，具有工藝簡單、效果好的特點(diǎn)，且節(jié)能、成本低。實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括步驟如下
1)選料，選擇厚度為200士 20 μ m，中心電阻率3-6 Ω. cm，棱線邊緣電阻率1-3Ω. cm，采用直拉式單晶爐制備的P型太陽能級單晶硅片；
2)裝料，硅片承載架底層放置2片平整的單晶硅片，然后放置10-50片待處理單晶硅片，在其上面放置2片平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；
3)熱處理，熱處理溫度設(shè)置為500-600°C，加熱退火時(shí)間為15-20min；
4)空氣冷卻，電阻率超標(biāo)的單晶硅片，在500-600°C溫度場中，放置15-20min后，用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中空氣冷卻；
5)測試比較，單晶硅片冷卻至室溫，表面潔凈后用hermecke硅片分選機(jī)進(jìn)行測試，電阻率回到0. 5-3 Ω · cm時(shí)，證明退火成功。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于采用了熱處理的工藝方法，因而可有效降低硅片的電阻率，具有工藝簡單、效果好的特點(diǎn)，且節(jié)能、成本低。
具體實(shí)施例方式包括步驟如下
1)選料，選擇厚度為200士 20 μ m，中心電阻率3-6 Ω. cm，棱線邊緣電阻率1-3Ω. cm，采用直拉式單晶爐制備的P型太陽能級單晶硅片；
2)裝料，硅片承載架底層放置2片平整的單晶硅片，然后放置10-50片待處理單晶硅片，在其上面放置2片平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；
3)熱處理，熱處理溫度設(shè)置為500-600°C，加熱退火時(shí)間為15-20min；4)空氣冷卻，電阻率超標(biāo)的單晶硅片，在500-600°C溫度場中，放置15-20min后，用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中空氣冷卻；
5)測試比較，單晶硅片冷卻至室溫，表面潔凈后用hermecke硅片分選機(jī)進(jìn)行測試，電阻率回到0. 5-3 Ω · cm時(shí)，證明退火成功。其原理是在單晶生產(chǎn)中，單晶硅片體內(nèi)不可避免的會有一定量的氧含量(以一氧化硅SiO形式存在)。如果拉晶工藝比較成熟，單晶會很長，則單晶頭部必然處于低溫 (450°C-50(TC)下很長時(shí)間。長時(shí)間處在這樣的溫度下，SiO會轉(zhuǎn)變成MO4，即稱之為氧施主 (N型)。單晶頭部中心處的氧含量較邊緣高，且處于低溫下的時(shí)間也較長，所以中心部位還有較多的氧施主。由于單晶本身是P型的，因?yàn)镻-N的補(bǔ)償作用，中心部位的電阻率就偏高一些，經(jīng)過退火后，SiO4重新分解成&0，硅片中心處的電阻率就降低到接近邊緣處的電阻率。氧碳是太陽能電池材料直拉單晶硅的主要雜質(zhì)，溶解的氧經(jīng)對流和擴(kuò)散傳輸?shù)骄w-熔體界面或自由表面，熔體中多數(shù)氧在熔體自由表面蒸發(fā)，余下的氧則通過晶體-熔體界面的分凝滲入晶體內(nèi)。原子氧在硅中通常位于填隙位置，與兩個(gè)相鄰硅原子以共價(jià)鍵的形式結(jié)合，組成一個(gè)非線性Si-O-Si分子，它在硅中濃度一般為(5-10)*1017atm/cm3。在不同熱處理?xiàng)l件下，氧在硅中呈現(xiàn)及其復(fù)雜的熱行為，會形成氧施主、氧沉淀等現(xiàn)象。對太陽電池用單晶硅片進(jìn)行退火熱處理，改善了單晶硅片的電學(xué)性能參數(shù)，使其電阻率回到正常值范圍。直拉單晶硅片體內(nèi)產(chǎn)生的各種氧沉淀及其二次缺陷形成的復(fù)合中心，經(jīng)過退火的熱處理過程會經(jīng)過結(jié)構(gòu)的重組形成絡(luò)合物，有效降低了硅片的電阻率。退火處理其出發(fā)點(diǎn)是因金屬雜質(zhì)元素輕微超標(biāo)而導(dǎo)致電阻率出現(xiàn)分布不均的硅片，退火處理就是消除此類異常硅片電阻率分布不均勻的現(xiàn)象，使硅片符合太陽能電池片生產(chǎn)要求。為了讓單晶硅片電阻率回到正常值范圍，本發(fā)明采用熱處理方法進(jìn)行處理。處理步驟如下
1.選擇厚度為200士 20 μ m，中心電阻率3-6 Ω. cm，棱線邊緣電阻率l_3Q.cm，采用直拉式單晶爐制備的P型太陽能級單晶硅片；
2.熱處理爐為箱式實(shí)驗(yàn)電阻爐；
3.熱處理(退火)溫度即電阻爐溫度設(shè)置為500-600°C；
4.加熱退火時(shí)間:15-20min；
5.加熱退火單晶硅片數(shù)量10-50片/批，其表面潔凈；
6.硅片承載架與抓鉗準(zhǔn)備與清洗潔凈；
7.裝料方法硅片承載架底層放置2片較厚平整的單晶硅片，然后放置10-50片待處理單晶硅片，在其上面放置2片較厚平整的單晶硅片。然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；
底層放置2片較厚平整的單晶硅片起提供一個(gè)平面作用，上層放置2片較厚平整的單晶硅片起提供一個(gè)從上向下的壓力，防止單晶硅片在加熱處理時(shí)產(chǎn)生形變；
8.空氣冷卻電阻率超標(biāo)的單晶硅片，在500-600°C溫度場中，放置15-20min后，用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中空氣冷卻；
9.測試比較單晶硅片冷卻至室溫，表面潔凈后用hermecke硅片分選機(jī)進(jìn)行測試，電阻率回到0. 5-3 Ω · cm時(shí)，證明退火成功。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)退火后，單晶硅片的電阻率全部由3-6Ω. cm降低到1-3Ω -Cm0電阻率的降低，可能是由于高溫退火后SiO4重新分解成SiO，使得硅片中心的電阻率降低到接近邊緣處的電阻率，改善了硅片的電阻率性能參數(shù)。實(shí)施例一
取10片經(jīng)Hermecke硅片自動分選機(jī)分選出的電阻率超標(biāo)且平均電阻率在3_6 Ω · cm 左右的異常硅片，做如下處理
1.經(jīng)過硅片自動清洗機(jī)清洗及烘干；
2.硅片承載架底層放置2片較厚平整的單晶硅片，然后放置10片待處理單晶硅片，在其上面放置2片較厚平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；
3.將電阻爐的溫度調(diào)至500-600°C，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到500-600 °C時(shí)，維持該溫度 20min ；
4.在20min后將硅片承載架與硅片用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中冷卻，當(dāng)硅片冷卻至室溫后進(jìn)行清洗干燥；
5.送Hermecke硅片自動分選機(jī)測試硅片電阻率，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合正常硅片標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行包裝入庫。實(shí)施例二
取30片經(jīng)Hermecke硅片自動分選機(jī)分選出的電阻率超標(biāo)且平均電阻率在3_6 Ω · cm 左右的異常硅片，做如下處理
1.按正常工藝對異常硅片進(jìn)行清洗及烘干；
2.硅片承載架底層放置2片較厚平整的單晶硅片，然后放置10片待處理單晶硅片，在其上面放置2片較厚平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；
3.將電阻爐的溫度調(diào)至500-600°C，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到500-600 °C時(shí)，維持該溫度 18min ；
4.在ISmin后將硅片承載架與硅片用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中冷卻，當(dāng)硅片冷卻至室溫后進(jìn)行清洗干燥；
5.送Hermecke硅片自動分選機(jī)測試硅片電阻率，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合正常硅片標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行包裝入庫。實(shí)施例三
取50片經(jīng)Hermecke硅片自動分選機(jī)分選出的電阻率超標(biāo)且平均電阻率在3_6 Ω · cm 左右的異常硅片，做如下處理
1.按正常工藝對異常硅片進(jìn)行清洗及烘干；
2.硅片承載架底層放置2片較厚平整的單晶硅片，然后放置10片待處理單晶硅片，在其上面放置2片較厚平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；
3.將電阻爐的溫度調(diào)至500-600°C，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到500-600 °C時(shí)，維持該溫度 15min ；
4.在15min后將硅片承載架與硅片用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中冷卻，當(dāng)硅片冷卻至室溫后進(jìn)行清洗干燥；
5.送Hermecke硅片自動分選機(jī)測試硅片電阻率，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合正常硅片標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行包裝入庫。
權(quán)利要求
1. 一種單晶硅片降低電阻值的處理方法，其特征在于，包括步驟如下1)選料，選擇厚度為200士 20 μ m，中心電阻率3-6 Ω. cm，棱線邊緣電阻率1-3Ω. cm，采用拉制式單晶爐制備的P型太陽能級單晶硅片；2)裝料，硅片承載架底層放置2片平整的單晶硅片，然后放置10-50片待處理單晶硅片，在其上面放置2片平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；3)熱處理，熱處理溫度設(shè)置為500-600°C，加熱退火時(shí)間為15-20min；4)空氣冷卻，電阻率超標(biāo)的單晶硅片，在500-600°C溫度場中，放置15-20min后，用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中空氣冷卻；5)測試比較，單晶硅片冷卻至室溫，表面潔凈后用hermecke硅片分選機(jī)進(jìn)行測試，電阻率回到0. 5-3 Ω · cm時(shí)，證明退火成功。
全文摘要
一種單晶硅片降低電阻值的處理方法，包括步驟如下選料，選擇厚度為200±20μm，中心電阻率3-6Ω.cm，棱線邊緣電阻率1-3Ω.cm，采用直拉式單晶爐制備的P型太陽能級單晶硅片；裝料，硅片承載架底層放置2片平整的單晶硅片，然后放置10-50片待處理單晶硅片，在其上面放置2片平整的單晶硅片，然后用抓鉗推進(jìn)電阻爐內(nèi)平放；熱處理，熱處理溫度設(shè)置為500-600℃，加熱退火時(shí)間為15-20min；空氣冷卻，電阻率超標(biāo)的單晶硅片，在500-600℃溫度場中，放置15-20min后，用抓鉗取出放置在室溫自然環(huán)境中空氣冷卻；測試比較，單晶硅片冷卻至室溫，表面潔凈后用hennecke硅片分選機(jī)進(jìn)行測試，電阻率回到0.5-3Ω·cm時(shí)，證明退火成功。可有效降低硅片的電阻率，具有工藝簡單、效果好的特點(diǎn)，且節(jié)能、成本低。
文檔編號H01L31/18GK102304764SQ20111027799
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者張景林, 曾世銘, 汪軍, 涂承亮, 陳果 申請人:江西旭陽雷迪高科技股份有限公司