一种硅片抛光牺牲剂的制作方法

本发明涉及硅片加工领域，尤其涉及一种硅片抛光牺牲剂。

背景技术：

1、目前在半导体和光伏两大领域中所使用的硅片在生产过程中都会经过抛光步骤，现有的硅片抛光步骤通常分为三种：机械抛光、化学抛光、化学机械抛光(cmp)。

2、其中，化学抛光是利用化学试剂对硅片表面进行化学腐蚀抛光，其包括液相、气相腐蚀、电解抛光等，化学抛光能够进行小面积的平整化，非规则表面的抛光。常规的化学抛光是直接将需要抛光的抛光面浸入抛光液之中，由于抛光液中的腐蚀成分会对硅片表面的最高点(最凸点)和最低点(最凹点)同时进行腐蚀，并且腐蚀过程通常为纵向反应，容易向硅片深层腐蚀，因此经过化学抛光后的硅片表面的峰谷差值依然较大，且硅片在抛光过程中的减重较大。

3、例如申请号为cn201310602911.7的一种单晶硅片的抛光方法、太阳能电池片及其制作方法。该抛光方法为将制绒后的单晶硅片的用于制作背场的背面置于抛光液中、正面置于抛光液外进行化学抛光。通过对背面绒面结构抛光增加了硅片电池背场的平整度，增加了太阳光谱中长波段光在单晶硅背面的反射；减小了硅片背面的绒面面积和硅片背面的表面缺陷态密度以及背面光生载流子的复合速率，使经过硅片的光更多地反射回硅片内部，增加了激发电子-空穴对的几率，提高了太阳能电池的开路电压、短路电流和光电转换效率，降低了制作成本。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中的化学抛光方法对硅片表面的深度控制难度较大，导致表面平整度较低的缺陷，因此提供了一种硅片抛光牺牲剂，从而有利于硅片的抛光。

2、为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明首先提供了一种硅片抛光牺牲剂。

4、一种硅片抛光牺牲剂，

5、包括可固化有机聚硅氧烷类材料以及腐蚀速率控制剂。

6、常规的化学抛光是直接将需要抛光的抛光面浸入抛光液之中，由于抛光液中的腐蚀成分会对硅片表面的最高点(最凸点)和最低点(最凹点)同时进行腐蚀，并且腐蚀过程通常为纵向反应，容易向硅片深层腐蚀，因此经过化学抛光后的硅片表面的峰谷差值依然较大，且硅片在抛光过程中的减重较大，其原理图如图1所示。

7、本发明将硅片浸入抛光液之前首先在硅片表面涂覆一层硅片抛光牺牲剂，从而填平硅片表面最高点(最凸点)以及最低点(最凹点)之间的区域，将其固化后形成一个呈水平面的牺牲层。由于这一层牺牲层也同样能够与抛光液反应，因此在硅片抛光过程中能够控制硅片从最高点逐渐腐蚀到最低点，最终形成一个表面深度一致，光滑平整的抛光面，有效解决了传统化学抛光方法对硅片表面腐蚀深度难以控制的问题。然后再将带有牺牲层的硅片通过抛光液抛光，由于抛光面为水平面，因此抛光面表面各处的抛光速度一致，因此抛光后的表面具有平整的效果，峰谷差值较小。此外，由于硅片表面存在牺牲层的保护，因此在抛光过程中只会从硅片表面的最高点开始化学腐蚀抛光，直到化学腐蚀抛光至硅片表面的最低点后即可完成抛光，因此能够有效克服因抛光而导致的硅片整体减重量过大的问题。

8、硅片抛光牺牲剂中包括可固化有机聚硅氧烷类材料，原因在于，聚硅氧烷材料能够有效与传统的浓碱型的抛光液以及氢氟酸型的抛光液发生反应，从而可以实现对硅片表面低点的腐蚀速度的控制，从而在硅片表面高点未腐蚀前能够对硅片表面低点进行保护，使得最终能够硅片高点与硅片低点之间的峰谷差值大大降低，即硅片表面平整度大大提升。同时，由于牺牲层与抛光液中的酸或碱的反应速率与硅片与酸或碱的反应速率之间存在差距，因此需要控制牺牲层的反应速率与硅片的反应速率相接近，从而便于控制最终的抛光效果。故而在硅片抛光牺牲剂中还需要加入腐蚀速率控制剂。

9、作为优选，所述可固化有机聚硅氧烷类材料为热固化有机硅材料、光固化有机硅材料、湿气固化有机硅材料中的任意一种。

10、作为优选，所述热固化有机硅材料为缩合型有机硅材料或者加成型有机硅材料；

11、所述光固化有机硅材料为分子内含有可固化的光敏性基团的有机硅化合物；

12、所述湿气固化有机硅材料为分子内含有烷氧基基团或者酮肟基的聚硅氧烷。

13、作为优选，所述腐蚀速率控制剂为聚硼硅氧烷。

14、聚硼硅氧烷在酸或碱条件下易发生分解，从而提升了牺牲层的腐蚀速度，使得牺牲层的刻蚀速度与硅片相匹配。

15、作为优选，所述聚硼硅氧烷的添加量为可固化有机聚硅氧烷类材料质量的2％～15％。

16、聚硼硅氧烷的含量与牺牲层与抛光液中的酸或碱的反应速率有明显关系。一般条件下，聚硼硅氧烷的含量越高，牺牲层受到酸或碱的腐蚀速率越快。经过试验，聚硼硅氧烷的添加量在2％～15％之间，即可有效控制牺牲层的腐蚀速率与硅片的腐蚀速率相同，过多或者过少均会出现两者刻蚀速度不匹配的问题。

17、作为优选，所述聚硼硅氧烷分子结构中还含有烷氧基、羟基、羧基、硅氢、乙烯基、丙烯基、丙烯酸基、乙酰基、环氧基基团中的任意一种或多种的组合。

18、聚硼硅氧烷为分子中含有-b-o-si-键的化合物，聚硼硅氧烷中含有烷氧基、羟基、羧基、硅氢、乙烯基、丙烯基、丙烯酸基、乙酰基、环氧基基团中的任意一种或多种的组合有助于其与牺牲剂一起参与固化反应。

19、作为优选，所述聚硼硅氧烷由硼酸与烷氧基硅烷或者氯硅烷水解缩聚得到。

20、作为优选，所述聚硼硅氧烷由二甲基氯硅烷与丙烯酸羟乙酯反应，得到含有丙烯酸结构的二甲基硅烷化合物，将该二甲基硅烷化合物与等摩尔量的硼酸三甲酯在三(五氟苯)基硼酸酯的催化下缩合得到。

21、作为优选，所述缩合型有机硅材料为含有烷氧基基团的甲基-苯基有机硅树脂、mq树脂、超支化聚硅氧烷的聚酯中的任意一种或多种的组合。

22、作为优选，所述加成型有机硅材料由含有硅氢结构的硅油或者硅树脂与含有乙烯基结构的硅油或者硅树脂在铂催化剂的催化作用下发生硅氢加成反应得到。

23、第二方面，本发明还提供了一种硅片的化学抛光方法。

24、一种硅片的化学抛光方法，包括以下步骤：

25、(s.1)在硅片表面涂覆一层液态的牺牲剂；

26、(s.2)将牺牲剂经过自然流平之后固化，从而在硅片表面形成一层可被抛光液腐蚀的牺牲层；(s.3)将得到的表面带有牺牲层的硅片置于抛光液中进行化学抛光；

27、(s.4)抛光结束后对硅片进行清洗，得到抛光硅片。

28、作为优选，所述抛光液为碱溶液或者氢氟酸溶液。

29、作为进一步优选，每1l所述碱溶液中包括碱10～30g、1～5g表面活性剂、0～10g氧化剂、0～5g辅助添加剂。

30、作为更进一步优选，所述碱溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化锂、氢氧化铷、甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、季铵碱中的任意一种或多种的组合。

31、作为更进一步优选，所述碱溶液中的氧化剂为双氧水、硝酸钠中的任意一种或两种的组合。

32、作为更进一步优选，所述碱溶液中的辅助添加剂为氟化钠、氟化铵、磷酸钠中的任意一种或多种的组合。

33、作为进一步优选，每1l所述氢氟酸溶液按照重量份数计可为如下比例：10～20份40％氢氟酸、5～7份60％硝酸、1～1.5份冰醋酸、0～5份酒石酸以及0～10份表面活性剂。

34、作为优选，所述步骤(s.3)中抛光温度为30～85℃，抛光时间为1.5～3min。

35、因此，本发明具有以下有益效果：

36、本发明中提供的硅片抛光牺牲剂其能够首先将硅片表面的最高点以及硅片表面的最低点之间的区域先填平，从而形成一层牺牲层。由于这一层牺牲层也能够与抛光液反应，因此在硅片抛光过程中能够控制硅片从最高点逐渐腐蚀到最低点，最终形成一个表面深度一致，光滑平整的抛光面，有效解决了传统化学抛光方法对硅片表面腐蚀深度难以控制的问题。