CN103233228A - 一种太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，包括以下步骤：1200~1300ml的纯水和140~150ml质量浓度为48~50%的氢氟酸形成1号腐蚀药液，将锗片依次放入卡塞中，用纯水进行冲淋后浸入1号腐蚀药液中，晃动卡塞，锗片腐蚀7~10秒后，取出，迅速放入纯水水槽中清洗，再用纯水冲淋；150~160ml质量浓度不小于99.7%的冰醋酸、3~5ml质量浓度为99.5%的溴水和250~260ml质量浓度为98%的硝酸形成2号腐蚀药液；将装有锗片的卡塞浸入2号腐蚀药液中，晃动卡塞，锗片腐蚀20~30秒后立即取出，放入纯水水槽中清洗，再用纯水冲淋，最后将卡塞连同锗片一起放入流水槽中；通过本发明所述方法进行腐蚀，增强了锗片的强度，强度都在18bf以上，大大降低了锗片的破损率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的锗衬底片，具体涉及一种太阳能锗衬底片的腐蚀工艺。
背景技术
我国是目前世界最大的锗生产国和出口国，但是锗产业整体技术水平不高，资源浪费严重，而我国目前所用锗衬底材料几乎靠进口。对于空间太阳能电池而言，未来对太阳能锗衬底片的厚度要求、电学性能和机械性能要求会越来越高，作为锗单晶材料加工必不可少的一道工序，化学腐蚀对锗产品质量有着重要的影响，未来锗片厚度甚至可做到120μm左右，如此薄的锗片要想达到很高的强度，又要减少生产过程中破损率高的问题，这就需要一种化学腐蚀方法，解决和改善以上问题，因此寻求一个增加其强度的腐蚀方法至关重要。
用于太阳能电池的锗衬底片在进行清洗、化学机械抛光之前需要进行研磨或背面减薄，以去除锗片表面锯纹或其他前道工艺留下的缺陷，这样加工后的锗片往往强度较低，极易破片。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种增强锗片强度、降低破片率的太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法。
技术方案：本发明提供了一种太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，包括以下步骤：
（1）量取1200~1300ml的纯水倒入腐蚀槽中，再量取140~150ml质量浓度为48~50%的氢氟酸倒入腐蚀槽中，形成1号腐蚀药液；
（2）将研磨或背面减薄完成后的锗片依次卡入卡塞的凹槽中，用纯水进行冲淋后，将卡塞浸入1号腐蚀药液中，晃动卡塞，锗片腐蚀7~10秒后，取出；
（3）将取出的卡塞迅速放入纯水水槽中清洗，再用纯水冲淋，取出其中一片锗片测量其厚度；
上述1号腐蚀药液对锗片的腐蚀掉量为3~5μm；
（4）量取150~160ml质量浓度不小于99.7%的冰醋酸倒入腐蚀槽中，滴入3~5ml质量浓度为99.5%的溴水，待溴水溶解后，加入250~260ml质量浓度为98%的硝酸，形成2号腐蚀药液；
（5）选取一组洁净废锗片放入2号腐蚀药液中进行2~3min的热药，待2号腐蚀药液从底部连续产生上升气泡并有黄烟冒出，测量2号腐蚀药液的温度，直至温度达到35~40℃后待用；
（6）将装有锗片的卡塞浸入2号腐蚀药液中，晃动卡塞，锗片腐蚀20~30秒后立即取出，放入纯水水槽中清洗，再用纯水冲淋，最后将卡塞连同锗片一起放入流水槽中；
上述2号腐蚀药液对锗片的腐蚀掉量在8~12μm；
（7）完成腐蚀后，取出一片锗片吹干后测其厚度，达到锗片最终产品所需厚度，则将卡塞及其他晶片进行甩干。
优选地，每一卡塞中放入的锗片不超过20片，若同一卡塞中放入过多的锗片，则锗片过于密集导致锗片之间的缝隙较小，难以保证腐蚀药液能够充分的与每一片锗片表面接触进行腐蚀，避免由于操作数量过多削弱了腐蚀药液的腐蚀效果。
为了使锗片两面都能够完全腐蚀，步骤（2）中将卡塞浸入1号腐蚀药液中，沿平行于锗片表面的方向水平来回推动卡塞进行腐蚀，故1号腐蚀药液可充分的在相邻两片锗片之间自由流动，可较好的控制腐蚀掉量，锗片腐蚀均匀。
为了锗片抛光面和背面完全腐蚀均匀，步骤（6）中将卡塞竖直地侵入2号腐蚀药液中，使锗片的抛光片向上，背面向下，左右水平转动卡塞进行腐蚀，同时易于控制腐蚀掉量，便于确定最终锗片厚度。
为了清洗掉锗片上的腐蚀药液，步骤（6）中卡塞放入纯水水槽，沿平行于锗片表面的方向水平来回推动卡塞8次，来回推送的过程中纯水可冲刷掉沾染在锗片表面上的腐蚀药液，大大降低残余腐蚀药液的浓度，避免出现剩余腐蚀药液还存在腐蚀性的情况，防止锗片表面腐蚀不均匀，同时为下一步纯水冲淋彻底去除锗片上的腐蚀药液做好准备。
为了保证腐蚀药液可靠稳定的腐蚀性能，1号腐蚀药液腐蚀不超过500pcs锗片时更换一次，2号腐蚀药液腐蚀不超过400pcs锗片时更换一次。
有益效果：1、通过本发明所述方法进行腐蚀，增强了锗片的强度，强度都在18bf以上，大大降低了锗片的破损率，同时也给后续化学机械抛光、清洗等工序创造条件，经过抛光等操作会对强度有所影响，容易产生破片，但是通过本发明所述方法腐蚀后的锗片，经过上述抛光清洗工序后强度依然能保持在8bf以上，最终产品的质量可靠；2、经过两种腐蚀药液的腐蚀后，锗片表面粗糙度好，掉量均匀且易于控制，锗片各向异性表现良好，尺寸稳定，表面TTV平整度较好，在2μm左右，锗片背面减薄的粗糙度也较好，在0.03μm左右；3、采用本发明配比的腐蚀药液进行化学腐蚀后，锗衬底片可有效去除前道加工（切片、研磨等工序）的损伤层，还原锗片表面的光洁度，防止后道加工（抛光或清洗工序）破片，提高最终产品的强度，此过程的操作时间短，腐蚀效率高，大幅提升了生产效率，缩短生产周期。
附图说明
图1为本发明所述的卡塞结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：
实施例1：以腐蚀4吋锗片为例，其腐蚀方法包括以下步骤：
（1）量取1200:ml的纯水倒入腐蚀槽中，再量取140ml质量浓度为48%的氢氟酸倒入腐蚀槽中，形成1号腐蚀药液；
（2）将研磨后的锗片顺序平行的卡入卡塞(如图1所示)中，每个卡塞放置10片，用纯水进行冲淋后，将卡塞水平浸入1号腐蚀药液中保证锗片完全淹没，沿平行于锗片表面的方向水平来回晃动卡塞，锗片腐蚀7秒后，取出；
（3）将取出的卡塞迅速放入纯水水槽中来回推送进行清洗，再用纯水冲淋，取出其中一片锗片测量其厚度，检查是否达到腐蚀掉量要求，要求腐蚀掉量为3~5μm；1号腐蚀药液的寿命保证在500pcs以内；
（4）量取150ml质量浓度为99.7%的冰醋酸倒入腐蚀槽中，滴入3ml质量浓度为99.5%的溴水，待溴水溶解后，加入250ml质量浓度为98%的硝酸，形成2号腐蚀药液；
（5）选取一组洁净废锗片放入2号腐蚀药液中进行2min的热药，待2号腐蚀药液从底部连续产生上升气泡并有黄烟冒出，测量2号腐蚀药液的温度，直至温度达到35℃后待用；
（6）将经过1号腐蚀药液腐蚀的装有锗片的卡塞竖直浸入2号腐蚀药液中，直至所有锗片淹没，同时保证锗片抛光面向上，背面向下，卡塞底部棱边紧贴容器内壁，水平左右转动卡塞，锗片腐蚀20秒后立即取出，放入纯水水槽中清洗，在此过程中水平来回推动卡塞8次左右，迅速取出再用纯水冲淋，避免腐蚀表面不均匀的情况，最后将卡塞连同锗片一起放入流水槽中；上述2号腐蚀药液对4吋锗片的腐蚀掉量在8μm左右，2号腐蚀药液的寿命保证在400pcs以内；
（7）完成腐蚀后，取出一片锗片吹干后测其厚度，如达到要求厚度则将卡塞及其他晶片进行甩干。
实施例2：以腐蚀6吋锗片为例，其腐蚀方法包括以下步骤：
（1）量取1250:ml的纯水倒入腐蚀槽中，再量取146ml质量浓度为49%的氢氟酸倒入腐蚀槽中，形成1号腐蚀药液；
（2）将研磨后的锗片顺序平行的卡入卡塞(如图1所示)中，每个卡塞放置15片，用纯水进行冲淋后，将卡塞水平浸入1号腐蚀药液中保证锗片完全淹没，沿平行于锗片表面的方向来回晃动卡塞，锗片腐蚀8秒后，取出；
（3）将取出的卡塞迅速放入纯水水槽中来回推送进行清洗，再用纯水冲淋，取出其中一片锗片测量其厚度，检查是否达到腐蚀掉量要求，要求腐蚀掉量为3~5μm；1号腐蚀药液的寿命保证在400pcs以内；
（4）量取157ml质量浓度为99.8%的冰醋酸倒入腐蚀槽中，滴入4ml质量浓度为99.5%的溴水，待溴水溶解后，加入258ml质量浓度为98%的硝酸，形成2号腐蚀药液；
（5）选取一组洁净废锗片放入2号腐蚀药液中进行2min的热药，待2号腐蚀药液从底部连续产生上升气泡并有黄烟冒出，测量2号腐蚀药液的温度，直至温度达到37℃后待用；
（6）将经过1号腐蚀药液腐蚀的装有锗片的卡塞竖直浸入2号腐蚀药液中，直至所有锗片淹没，同时保证锗片抛光面向上，背面向下，卡塞底部棱边紧贴容器内壁，水平左右转动卡塞，锗片腐蚀25秒后立即取出，放入纯水水槽中清洗，在此过程中水平来回推动卡塞8次左右，迅速取出再用纯水冲淋，避免腐蚀表面不均匀的情况，最后将卡塞连同锗片一起放入流水槽中；上述2号腐蚀药液对6吋锗片的腐蚀掉量在10μm左右，2号腐蚀药液的寿命保证在400pcs以内；
（7）完成腐蚀后，取出一片锗片吹干后测其厚度，如达到要求厚度则将卡塞及其他晶片进行甩干。
实施例3：以腐蚀8吋锗片为例，其腐蚀方法包括以下步骤：
（1）量取1300:ml的纯水倒入腐蚀槽中，再量取150ml质量浓度为50%的氢氟酸倒入腐蚀槽中，形成1号腐蚀药液；
（2）将研磨后的锗片顺序平行的卡入卡塞(如图1所示)中，每个卡塞放置20片，用纯水进行冲淋后，将卡塞水平浸入1号腐蚀药液中保证锗片完全淹没，沿平行于锗片表面的方向来回晃动卡塞，锗片腐蚀10秒后，取出；
（3）将取出的卡塞迅速放入纯水水槽中来回推送进行清洗，再用纯水冲淋，取出其中一片锗片测量其厚度，检查是否达到腐蚀掉量要求，要求腐蚀掉量为3~5μm；1号腐蚀药液的寿命保证在300pcs以内；
（4）量取160ml质量浓度为99.8%的冰醋酸倒入腐蚀槽中，滴入5ml质量浓度为99.5%的溴水，待溴水溶解后，加入260ml质量浓度为98%的硝酸，形成2号腐蚀药液；
（5）选取一组洁净废锗片放入2号腐蚀药液中进行3min的热药，待2号腐蚀药液从底部连续产生上升气泡并有黄烟冒出，测量2号腐蚀药液的温度，直至温度达到40℃后待用；
（6）将经过1号腐蚀药液腐蚀的装有锗片的卡塞竖直浸入2号腐蚀药液中，直至所有锗片淹没，同时保证锗片抛光面向上，背面向下，卡塞底部棱边紧贴容器内壁，水平左右转动卡塞，锗片腐蚀30秒后立即取出，放入纯水水槽中清洗，在此过程中水平来回推动卡塞8次左右，迅速取出再用纯水冲淋，避免腐蚀表面不均匀的情况，最后将卡塞连同锗片一起放入流水槽中；上述2号腐蚀药液对8吋锗片的腐蚀掉量在10μm左右，2号腐蚀药液的寿命保证在350pcs以内；
（7）完成腐蚀后，取出一片锗片吹干后测其厚度，如达到要求厚度则将其卡塞其他晶片进行甩干。
由上述三个实施例得到的锗片，强度都在18bf以上，降低了锗片破片的几率；同时表面平整度好，腐蚀掉量均匀，形成的锗片质量好，有利于得到高性能的太阳能电池锗衬底片。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (6)
1. 一种太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）量取1200~1300ml的纯水倒入腐蚀槽中，再量取140~150ml质量浓度为48~50%的氢氟酸倒入腐蚀槽中，形成1号腐蚀药液；
（2）将研磨或背面减薄完成后的锗片依次放入卡塞中，用纯水进行冲淋后，将卡塞浸入1号腐蚀药液中，晃动卡塞，锗片腐蚀7~10秒后，取出；
（3）将取出的卡塞迅速放入纯水水槽中清洗，再用纯水冲淋，取出其中一片锗片测量其厚度；
（4）量取150~160ml质量浓度不小于99.7%的冰醋酸倒入腐蚀槽中，滴入3~5ml质量浓度为99.5%的溴水，待溴水溶解后，加入250~260ml质量浓度为98%的硝酸，形成2号腐蚀药液；
（5）选取一组洁净废锗片放入2号腐蚀药液中进行2~3min的热药，待2号腐蚀药液从底部连续产生上升气泡并有黄烟冒出，测量2号腐蚀药液的温度，直至温度达到35~40℃后待用；
（6）将装有锗片的卡塞浸入2号腐蚀药液中，晃动卡塞，锗片腐蚀20~30秒后立即取出，放入纯水水槽中清洗，再用纯水冲淋，最后将卡塞连同锗片一起放入流水槽中；
（7）完成腐蚀后，取出一片锗片吹干后测其厚度，将卡塞及其他晶片进行甩干。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，其特征在于：每一卡塞中放入的锗片不超过20片。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，其特征在于：步骤（2）中将卡塞浸入1号腐蚀药液中，沿平行于锗片表面的方向水平来回推动卡塞进行腐蚀。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，其特征在于：步骤（6）中将卡塞竖直地侵入2号腐蚀药液中，使锗片的抛光片向上，背面向下，左右水平转动卡塞进行腐蚀。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，其特征在于：步骤（6）中卡塞放入纯水水槽，沿平行于锗片表面的方向水平来回推动卡塞8次。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池锗衬底片的腐蚀方法，其特征在于：1号腐蚀药液腐蚀不超过500pcs锗片时更换一次，2号腐蚀药液腐蚀不超过400pcs锗片时更换一次。
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