[发明专利]一种氧化硅的选择性刻蚀溶液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池制造工艺，具体涉及一种氧化硅的选择性刻蚀溶液及其制备方法和应用。

背景技术

在激光刻蚀选择性发射极太阳电池技术中，使用激光在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺中制备的氮化硅上进行选择性的刻蚀：激光刻蚀区域作为后续化学镀或者电镀的电极制备区域，而非激光刻蚀区域作为产生光生载流子的受光区域。一方面，制备电极的化学镀或者电镀工艺需要在裸露的硅上进行，而激光刻蚀之后的区域会产生部分氧化硅，影响了化学镀或者电镀工艺的效果，因此需要使用刻蚀溶液在激光刻蚀区域有效去除氧化硅。另一方面，非激光刻蚀区域的氮化硅作为产生光生载流子的受光区域，因此所使用的刻蚀溶液必须在刻蚀时间内去除氧化硅的过程中尽可能减少刻蚀非激光刻蚀区域的氮化硅。否则，刻蚀溶液会在氮化硅上刻蚀出很多针孔，甚至大面积的刻蚀掉氮化硅，从而在不期望进行化学镀或者电镀的非激光刻蚀区域化学镀或者电镀上金属材料，导致过镀现象。过镀现象不仅影响了电池外观，增加了遮光面积，降低了太阳电池的短路电流，而且过镀的金属极易在之后的热退火过程中穿透PN结区域，导致漏电。因此，在激光刻蚀硅衬底之后，使用选择性的刻蚀溶液对同时具有氧化硅和氮化硅的工作面进行去除氧化硅的选择性刻蚀至关重要。

实现高选择性的刻蚀氧化硅，同时保留氮化硅的途径之一是使用适宜浓度的氢氟酸溶液，在合适时间内处理在激光刻蚀硅衬底之后的太阳电池表面。由于使用较高浓度的氢氟酸溶液有利于提高氧化硅相对于氮化硅刻蚀的选择比，例如室温下，5％的氢氟酸溶液对氧化硅相对于氮化硅刻蚀的选择比为16.7，因此在一定时间内处理可以高选择性的刻蚀氧化硅，但是这种方法在提高刻蚀选择性的同时也提高了氮化硅的刻蚀速率，技术实现的工艺窗口小，难以掌握。另一种解决途径是在PECVD制备氮化硅过程中增加硅烷相对于氨气的流量比，并且在形成薄膜后热处理析出其中的部分氢原子，可以增加薄膜的致密性，减缓刻蚀溶液对氮化硅的破坏。但是这种方法也同时提高了氮化硅的折射率，影响了其减反效果，而且氢原子的析出也增加了薄膜的缺陷态密度，直接影响了太阳电池各项电学性能的提升。还有一种解决途径是采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺制备高致密性的氮化硅。LPCVD的工艺温度高达700℃～800℃，氢含量低、均匀性好、纯度高、阶梯覆盖能力佳、表面形貌平整、针孔密度小。相比于PECVD工艺，LPCVD工艺制备的氮化硅具有更为良好的抗刻蚀性，例如室温下，40％的氢氟酸对PECVD的氮化硅高达150nm/min～300nm/min，而对LPCVD的氮化硅的刻蚀速率是8nm/min。然而LPCVD的低压高温沉积方法，氮化硅的沉积速率低，生产成本高，虽然该工艺在微电子领域得到广泛应用，但是综合考虑晶体硅太阳电池快速低成本的产业化生产要求，PECVD仍然是晶体硅太阳电池氮化硅的主要制备工艺。综上所述，对于激光刻蚀的选择性发射极晶体硅太阳电池技术而言，制备并且应用能够在激光刻蚀后同时具有氧化硅和氮化硅的工作面进行选择性刻蚀氧化硅的选择性刻蚀溶液至关重要。

在相关于氧化硅和氮化硅选择性刻蚀技术方面，发明专利号200410084265.0所采用的氮氧化硅湿法刻蚀液由氢氟酸、双氧水和去离子水组成，应用在同时存在有氧化硅、氮化硅和多晶硅的工作面，选择性的去除氮氧化硅。但是，该发明所述的湿法刻蚀液并不能选择性的去除氧化硅。

发明内容

本发明的目的是克服在现有技术中，氢氟酸溶液在处理激光刻蚀后同时具有氧化硅和氮化硅的工作面时，不能在有效去除激光刻蚀区域残留氧化硅的同时，保留非激光刻蚀区域的氮化硅的缺点，从而提出一种氧化硅的选择性刻蚀溶液及其制备方法和应用。本发明的选择性刻蚀溶液，能够在激光刻蚀硅衬底之后，处理同时具有氧化硅和氮化硅的工作面，在去除激光刻蚀区域残留氧化硅的同时保留非激光刻蚀区域的氮化硅，避免了过镀现象，提高了太阳电池的电性能。

本发明选择性刻蚀溶液由氢氟酸和相对介电常数大于氢氟酸相对介电常数83.6的溶剂组成，所述的选择性刻蚀溶液应用在同时存在有氧化硅和氮化硅的工作面，选择性地去除激光刻蚀区域残留的氧化硅。

本发明选择性刻蚀溶液由质量浓度为1％～10％的氢氟酸溶液和相对介电常数大于氢氟酸相对介电常数83.6的溶剂组成，所述的选择性刻蚀溶液中，氢氟酸溶液与溶剂的体积比为1∶1～10∶1。