专利名称：一种单晶硅片降低电阻值的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种单晶硅片降低电阻值的处理方法，特别是一种太阳电池所用的单晶硅片降低电阻值的处理方法。
背景技术：
单晶硅片是半导体行业与太阳能光伏行业常用的一种无机材料。单晶硅片在半导体行业，用于制备集成电路。在太阳能光伏行业，它是太阳能电池的重要材料。这两个行业，对单晶硅片性能指标要求不同，前者要求很高。本发明涉及的是太阳电池所用的单晶硅片，其对单晶硅片的导电类型、少子寿命、位错密度、电阻率、氧碳含量等电性能皆有一定的指标要求。其中，对P型单晶硅片电阻率的要求值为0.5-3Ω - cm (掺硼时);0.5-6Ω - cm (掺镓时)。由于拉制单晶棒时，温度场以及多晶硅原料所含元素的差异，单晶硅片电阻率大于0. 5-3 Ω · cm数值达到3-6 Ω · cm,影响其应用。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种单晶硅片降低电阻值的处理方法，可有效降低硅片的电阻率，具有工艺简单、效果好的特点，且节能、成本低。实现上述目的而采取的技术方案，包括步骤如下
1)选料，选择厚度为200士 20 μ m，中心电阻率3-6 Ω. cm，棱线边缘电阻率1-3Ω. cm，采用直拉式单晶炉制备的P型太阳能级单晶硅片；
2)装料，硅片承载架底层放置2片平整的单晶硅片，然后放置10-50片待处理单晶硅片，在其上面放置2片平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；
3)热处理，热处理温度设置为500-600°C，加热退火时间为15-20min；
4)空气冷却，电阻率超标的单晶硅片，在500-600°C温度场中，放置15-20min后，用抓钳取出放置在室温自然环境中空气冷却；
5)测试比较，单晶硅片冷却至室温，表面洁净后用hermecke硅片分选机进行测试，电阻率回到0. 5-3 Ω · cm时，证明退火成功。与现有技术相比，本发明的优点在于，由于采用了热处理的工艺方法，因而可有效降低硅片的电阻率，具有工艺简单、效果好的特点，且节能、成本低。
具体实施例方式包括步骤如下
1)选料，选择厚度为200士 20 μ m，中心电阻率3-6 Ω. cm，棱线边缘电阻率1-3Ω. cm，采用直拉式单晶炉制备的P型太阳能级单晶硅片；
2)装料，硅片承载架底层放置2片平整的单晶硅片，然后放置10-50片待处理单晶硅片，在其上面放置2片平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；
3)热处理，热处理温度设置为500-600°C，加热退火时间为15-20min；4)空气冷却，电阻率超标的单晶硅片，在500-600°C温度场中，放置15-20min后，用抓钳取出放置在室温自然环境中空气冷却；
5)测试比较，单晶硅片冷却至室温，表面洁净后用hermecke硅片分选机进行测试，电阻率回到0. 5-3 Ω · cm时，证明退火成功。其原理是在单晶生产中，单晶硅片体内不可避免的会有一定量的氧含量(以一氧化硅SiO形式存在)。如果拉晶工艺比较成熟，单晶会很长，则单晶头部必然处于低温 (450°C-50(TC)下很长时间。长时间处在这样的温度下，SiO会转变成MO4，即称之为氧施主 (N型)。单晶头部中心处的氧含量较边缘高，且处于低温下的时间也较长，所以中心部位还有较多的氧施主。由于单晶本身是P型的，因为P-N的补偿作用，中心部位的电阻率就偏高一些，经过退火后，SiO4重新分解成&0，硅片中心处的电阻率就降低到接近边缘处的电阻率。氧碳是太阳能电池材料直拉单晶硅的主要杂质，溶解的氧经对流和扩散传输到晶体-熔体界面或自由表面，熔体中多数氧在熔体自由表面蒸发，余下的氧则通过晶体-熔体界面的分凝渗入晶体内。原子氧在硅中通常位于填隙位置，与两个相邻硅原子以共价键的形式结合，组成一个非线性Si-O-Si分子，它在硅中浓度一般为(5-10)*1017atm/cm3。在不同热处理条件下，氧在硅中呈现及其复杂的热行为，会形成氧施主、氧沉淀等现象。对太阳电池用单晶硅片进行退火热处理，改善了单晶硅片的电学性能参数，使其电阻率回到正常值范围。直拉单晶硅片体内产生的各种氧沉淀及其二次缺陷形成的复合中心，经过退火的热处理过程会经过结构的重组形成络合物，有效降低了硅片的电阻率。退火处理其出发点是因金属杂质元素轻微超标而导致电阻率出现分布不均的硅片，退火处理就是消除此类异常硅片电阻率分布不均勻的现象，使硅片符合太阳能电池片生产要求。为了让单晶硅片电阻率回到正常值范围，本发明采用热处理方法进行处理。处理步骤如下
1.选择厚度为200士 20 μ m，中心电阻率3-6 Ω. cm，棱线边缘电阻率l_3Q.cm，采用直拉式单晶炉制备的P型太阳能级单晶硅片；
2.热处理炉为箱式实验电阻炉；
3.热处理(退火)温度即电阻炉温度设置为500-600°C；
4.加热退火时间:15-20min；
5.加热退火单晶硅片数量10-50片/批，其表面洁净；
6.硅片承载架与抓钳准备与清洗洁净；
7.装料方法硅片承载架底层放置2片较厚平整的单晶硅片，然后放置10-50片待处理单晶硅片，在其上面放置2片较厚平整的单晶硅片。然后用抓钳推进电阻炉内平放；
底层放置2片较厚平整的单晶硅片起提供一个平面作用，上层放置2片较厚平整的单晶硅片起提供一个从上向下的压力，防止单晶硅片在加热处理时产生形变；
8.空气冷却电阻率超标的单晶硅片，在500-600°C温度场中，放置15-20min后，用抓钳取出放置在室温自然环境中空气冷却；
9.测试比较单晶硅片冷却至室温，表面洁净后用hermecke硅片分选机进行测试，电阻率回到0. 5-3 Ω · cm时，证明退火成功。
实验发现，经退火后，单晶硅片的电阻率全部由3-6Ω. cm降低到1-3Ω -Cm0电阻率的降低，可能是由于高温退火后SiO4重新分解成SiO，使得硅片中心的电阻率降低到接近边缘处的电阻率，改善了硅片的电阻率性能参数。实施例一
取10片经Hermecke硅片自动分选机分选出的电阻率超标且平均电阻率在3_6 Ω · cm 左右的异常硅片，做如下处理
1.经过硅片自动清洗机清洗及烘干；
2.硅片承载架底层放置2片较厚平整的单晶硅片，然后放置10片待处理单晶硅片，在其上面放置2片较厚平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；
3.将电阻炉的温度调至500-600°C，当炉内温度达到500-600 °C时，维持该温度 20min ；
4.在20min后将硅片承载架与硅片用抓钳取出放置在室温自然环境中冷却，当硅片冷却至室温后进行清洗干燥；
5.送Hermecke硅片自动分选机测试硅片电阻率，各项指标完全符合正常硅片标准的进行包装入库。实施例二
取30片经Hermecke硅片自动分选机分选出的电阻率超标且平均电阻率在3_6 Ω · cm 左右的异常硅片，做如下处理
1.按正常工艺对异常硅片进行清洗及烘干；
2.硅片承载架底层放置2片较厚平整的单晶硅片，然后放置10片待处理单晶硅片，在其上面放置2片较厚平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；
3.将电阻炉的温度调至500-600°C，当炉内温度达到500-600 °C时，维持该温度 18min ；
4.在ISmin后将硅片承载架与硅片用抓钳取出放置在室温自然环境中冷却，当硅片冷却至室温后进行清洗干燥；
5.送Hermecke硅片自动分选机测试硅片电阻率，各项指标完全符合正常硅片标准的进行包装入库。实施例三
取50片经Hermecke硅片自动分选机分选出的电阻率超标且平均电阻率在3_6 Ω · cm 左右的异常硅片，做如下处理
1.按正常工艺对异常硅片进行清洗及烘干；
2.硅片承载架底层放置2片较厚平整的单晶硅片，然后放置10片待处理单晶硅片，在其上面放置2片较厚平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；
3.将电阻炉的温度调至500-600°C，当炉内温度达到500-600 °C时，维持该温度 15min ；
4.在15min后将硅片承载架与硅片用抓钳取出放置在室温自然环境中冷却，当硅片冷却至室温后进行清洗干燥；
5.送Hermecke硅片自动分选机测试硅片电阻率，各项指标完全符合正常硅片标准的进行包装入库。
权利要求
1. 一种单晶硅片降低电阻值的处理方法，其特征在于，包括步骤如下1)选料，选择厚度为200士 20 μ m，中心电阻率3-6 Ω. cm，棱线边缘电阻率1-3Ω. cm，采用拉制式单晶炉制备的P型太阳能级单晶硅片；2)装料，硅片承载架底层放置2片平整的单晶硅片，然后放置10-50片待处理单晶硅片，在其上面放置2片平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；3)热处理，热处理温度设置为500-600°C，加热退火时间为15-20min；4)空气冷却，电阻率超标的单晶硅片，在500-600°C温度场中，放置15-20min后，用抓钳取出放置在室温自然环境中空气冷却；5)测试比较，单晶硅片冷却至室温，表面洁净后用hermecke硅片分选机进行测试，电阻率回到0. 5-3 Ω · cm时，证明退火成功。
全文摘要
一种单晶硅片降低电阻值的处理方法，包括步骤如下选料，选择厚度为200±20μm，中心电阻率3-6Ω.cm，棱线边缘电阻率1-3Ω.cm，采用直拉式单晶炉制备的P型太阳能级单晶硅片；装料，硅片承载架底层放置2片平整的单晶硅片，然后放置10-50片待处理单晶硅片，在其上面放置2片平整的单晶硅片，然后用抓钳推进电阻炉内平放；热处理，热处理温度设置为500-600℃，加热退火时间为15-20min；空气冷却，电阻率超标的单晶硅片，在500-600℃温度场中，放置15-20min后，用抓钳取出放置在室温自然环境中空气冷却；测试比较，单晶硅片冷却至室温，表面洁净后用hennecke硅片分选机进行测试，电阻率回到0.5-3Ω·cm时，证明退火成功。可有效降低硅片的电阻率，具有工艺简单、效果好的特点，且节能、成本低。
文档编号H01L31/18GK102304764SQ20111027799
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者张景林, 曾世铭, 汪军, 涂承亮, 陈果 申请人:江西旭阳雷迪高科技股份有限公司