PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO DE SUPERFICIES DE SUSTRATOS.

Procedimiento de tratamiento químico en húmedo de un lado de láminas de silicio empleando un baño de líquido,

en el que las láminas descansan sobre rodillos de transporte dispuestos en el líquido o sobre varias vigas de transporte móviles dispuestas en el líquida y cuyas láminas, en el marco de una cadena de fabricación, son transportada horizontalmente a través o por encima del líquido que se encuentra en el baño, manteniéndose el nivel del líquido contactado por el lado inferior por encima del nivel de la superficie del baño no contactada por el lado inferior

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2004/000597.

Solicitante: RENA SONDERMASCHINEN GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: OB DER ECK 5 78148 GÜTENBACH ALEMANIA.

Inventor/es: DELAHAYE,FRANCK.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 22 de Marzo de 2004.

Fecha Concesión Europea: 8 de Septiembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L21/306B

Clasificación PCT:

  • H01L21/00 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas.
  • H01L21/306 H01L […] › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › Tratamiento químico o eléctrico, p. ej. grabación electrolítica (para formar capas aislantes H01L 21/31; postratamiento de capas aislantes H01L 21/3105).

Clasificación antigua:

  • H01L21/00 H01L […] › Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas.
  • H01L21/306 H01L 21/00 […] › Tratamiento químico o eléctrico, p. ej. grabación electrolítica (para formar capas aislantes H01L 21/31; postratamiento de capas aislantes H01L 21/3105).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre.

PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO DE SUPERFICIES DE SUSTRATOS.

Fragmento de la descripción:

La presente invención concierne en general al tratamiento o mecanización de superficies de sustratos. En particular, la 5 invención concierne a procedimientos de modificación de la superficie de láminas de silicio.

En la fabricación de láminas de silicio, placas de silicio o pastillas para la industria de los semiconductores y de las placas solares se someten las pastillas a una serie de pasos de tratamiento mecánico y/o químico para que adquieran las propiedades de tamaño y de producto deseadas. En lo que sigue se describen los pasos de procesos usuales según el estado de la técnica para la fabricación de células solares. 10

En primer lugar, se corta un bloque de silicio con una sierra de alambre en láminas, también llamadas pastillas. Después del corte se limpian las pastillas para eliminar una llamada papilla de aserrado. Seguidamente, se efectúa la mayoría de las veces una corrosión química en húmedo de los daños de aserrado empleando productos químicos adecuados, tales como especialmente lejías, para eliminar la capa rica en defectos originados por el proceso de corte. A continuación, se lavan y secan las pastillas. 15

Las pastillas o sustratos consisten generalmente en láminas de silicio monocristalino o policristalino p-dopado con boro. Para producir una transición p-n necesaria para el funcionamiento de la célula solar se n-dopa un lado de las láminas de silicio. Este n-dopado se realiza usualmente por medio de dopado con fósforo. Se modifica con ello la superficie del sustrato o del silicio debido a la incorporación de átomos de fósforo, utilizándose generalmente como fuente de fósforo un gas o una composición líquido-pastosa. Después de una incubación o revestimiento correspondiente de la lámina de 20 silicio en el gas o con la composición se efectúa la difusión o la aplicación o incorporación de los átomos de fósforo en la superficie del silicio mediante calentamiento a una temperatura de habitualmente 800 a 1000ºC. Después de este dopado con fósforo, la placa de silicio presenta una capa n+-dopada con fósforo de hasta unos pocos μm de espesor.

Un problema con esta modificación de la superficie consiste en que la mayoría de las veces no solo se modifican o dopan por el tratamiento la superficie deseada (lado superior), sino también la superficie opuesta (lado inferior), así 25 como especialmente los cantos periféricos de las láminas del sustrato, de lo que resulta el riesgo de cortocircuitos durante el uso posterior, ya que los cantos son eléctricamente conductivos. Sin embargo, un dopado adicional del lado inferior, como el que se realiza, por ejemplo, por dopado en fase gaseosa, es aceptable en muchos campos de aplicación, ya que el dopado n+ de los lados inferiores o posteriores de las placas se transforma seguidamente la mayoría de las veces, por formación de un “campo de superficie posterior de aluminio”, en un dopado p+ que es 30 necesario, por ejemplo, para el contactado posterior de una célula solar. Sin embargo, las pastillas tratadas de esta manera poseen siempre cantos que presentan átomos de fósforo y que, por tanto, son eléctricamente conductivos, lo que, sin un tratamiento adicional, conduce a láminas de silicio con la desventaja antes mencionada de un riesgo de producción de cortocircuitos durante el uso posterior.

Para subsanar este problema se han desarrollado diferentes procedimientos en el estado de la técnica. Por ejemplo, se 35 resuelve el problema de los cantos eléctricamente conductivos sometiéndolos a un amolado mecánico. Sin embargo, debido al amolado se pueden originar, al igual que con el aserrado, defectos en la estructura cristalina que conduzcan a pérdidas eléctricas. Sin embargo, el mayor inconveniente de este modo de proceder reside en el considerable riesgo de rotura para las sensibles láminas.

Además, se propone que la capa conductiva presente en el lado inferior o posterior sea interrumpida en la zona exterior 40 o en el borde por la acción de un rayo láser. Sin embargo, este aislamiento de los cantos por medio de láser no está todavía establecido y plantea problemas especialmente para la automatización del proceso y respecto del rendimiento que se puede conseguir. Asimismo, existe el riesgo de que los pasos subsiguientes del procedimiento y el rendimiento de, por ejemplo, una célula correspondientemente fabricada puedan ser perjudicados por la deposición de productos de combustión – resultantes del tratamiento con láser – sobre la superficie de las pastillas. 45

Por último, se propone apilar varias placas y corroer los cantos de la pila de placas por medio de plasma. El aislamiento de los cantos por medio de plasma requiere que las pastillas se apilen una sobre otra. Tanto el apilamiento como la manipulación de las pilas se efectúan por vía manual o bien en forma automatizada con un gasto en aparatos muy alto. Por tanto, el procesamiento en pilas ocasiona siempre una interrupción o conmutación del flujo de producción, concretamente tanto en el marco de una fabricación según el principio de “lotes”, en el que se transportan las pastillas 50 en portadores del proceso, como en el caso de una fabricación “en línea”, en el que se conducen las pastillas sobre cintas transportadoras o rodillos, etc. a través de los distintos pasos del procedimiento. Asimismo, debido a la complicada manipulación, las pastillas están expuestas nuevamente a un riesgo de rotura incrementado.

Otro procedimiento, en el que solamente se tratan los cantos, se encuentra propuesto en el documento DE 100 32 279 A1. El documento DE 100 32 279 A1 describe un procedimiento de pasivación química de defectos de los bordes en 55 células solares de silicio mediante una corrosión de eliminación de tales defectos de los bordes. A este fin, se aplica un agente corrosivo sobre los cantos de las células solares de silicio empleando un paño de fieltro impregnado con dicho agente corrosivo.

Otros procedimientos conocidos por el estado de la técnica resuelven el problema de los cantos eléctricamente conductivos retirando la capa conductiva aplicada sobre los cantos y un lado de los sustratos por medio de corrosión en un baño de ácido. Por ejemplo, los documentos DE 43 24 647 A1 y US 2001/0029978 A1 describen un procedimiento de corrosión multietapa en el que se sumerge un sustrato completamente en un baño de ácido. Para que se efectúe aquí cada vez solamente una corrosión en el lado posterior y en los cantos del sustrato, el lado anterior del sustrato 5 tiene que ser protegido por medio de un material de fotorreserva resistente a ácidos o por una máscara.

En particular, el procedimiento de corrosión según los documentos DE 43 24 647 A1 y US 2001/0029978 A1 no solo consume mucho tiempo, ya que son necesarios pasos de trabajo especiales para aplicar y retirar capas de protección, sino que requiere también la utilización de materiales adicionales. En particular, debido a la aplicación y al desprendimiento de capas de protección existe el riesgo de que se deterioren los sustratos que se deben tratar. En caso 10 de que una capa de protección aplicada sea defectuosa o esté dañada, existe el riesgo de que los lados anteriores de los sustratos sean dañados durante la corrosión y, por tanto, los sustratos resulten inutilizables.

El documento US 5,660,642 describe un dispositivo y un procedimiento de tratamiento con líquido y secado subsiguiente de sustratos planos aprovechando el efecto de Marangoni. El dispositivo comprende dos recipientes con líquido de tratamiento o de lavado. Este dispositivo se coloca en un primer paso en proximidad inmediata a la superficie 15 del sustrato que se debe tratar, de modo que ambos líquidos humecten la superficie formando un menisco. A continuación, se “traslada” el dispositivo con relación a la superficie del sustrato de tal manera que una zona del sustrato sea contactada primeramente con el líquido de tratamiento y luego con el líquido de lavado antes de que en un paso adicional se mueva el sustrato con una velocidad determinada y se le seque entonces aprovechando el efecto de Marangoni. 20

En el documento WO 99/17344 se revelan un dispositivo y un procedimiento de tratamiento químico en húmedo de sustratos planos, en donde un respectivo sustrato es retenido durante el tratamiento por un soporte 16 dispuesto encima del mismo y puede ser trasladado verticalmente hacia abajo o hacia arriba.

Por tanto, el problema de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para tratar un lado de láminas de silicio, en el que...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de tratamiento químico en húmedo de un lado de láminas de silicio empleando un baño de líquido, en el que las láminas descansan sobre rodillos de transporte dispuestos en el líquido o sobre varias vigas de transporte móviles dispuestas en el líquida y cuyas láminas, en el marco de una cadena de fabricación, son transportada 5 horizontalmente a través o por encima del líquido que se encuentra en el baño, manteniéndose el nivel del líquido contactado por el lado inferior por encima del nivel de la superficie del baño no contactada por el lado inferior.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se tratan también los cantos de las láminas de silicio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se sumergen las láminas de silicio con los lados inferiores en el baño de líquido. 10

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se emplea como baño de líquido una cuba cuyo borde periférico es más bajo que el nivel de líquido.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tratamiento es una corrosión, un revestimiento o una limpieza.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la corrosión se efectúa en una composición líquida que 15 contiene KOH, HF, HNO3, HF con O3 y/o HF con oxidante.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el oxidante es un ácido oxidante.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque la composición líquida contiene al menos un aditivo para fijar los gases que se producen durante la corrosión.

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