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準(zhǔn)分子激光在硅底板加工、硅片蝕刻中的應(yīng)用
2011-10-23 20:26:31
基于準(zhǔn)分子激光的硅底板加工
采用先進(jìn)準(zhǔn)分子激光處理工藝，可以將低電子遷移率的非晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)樾阅芨叩亩嗑Ч璞∧ぃ瑥亩坏梢詾樾屡d的有源矩陣型有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)（AM-OLED）提供需要的驅(qū)動(dòng)電流，而且可以為高分辨率有源矩陣型液晶屏（AM-LCD）提供更快的電壓切換。 通過(guò)準(zhǔn)分子激光對(duì)非晶硅層進(jìn)行選擇性退火及再結(jié)晶，可以得到高度有序的微結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)非晶硅層向多晶硅層的轉(zhuǎn)變。由于308nm準(zhǔn)分子激光的短波長(zhǎng)及小的穿透深度，硅下面的玻璃襯底將不會(huì)受到高功率準(zhǔn)分子激光光束的影響。
另外，考慮到準(zhǔn)分子激光幾百瓦的輸出功率，快速大面積處理也是可行的。最終的處理結(jié)果是將電子遷移率顯著提高到高于100cm2/V-sec，這個(gè)值比傳統(tǒng)非晶硅層高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。圖9所示的多晶硅層，其高度有序的晶格結(jié)構(gòu)可以使電子更容易移動(dòng)。
因此，準(zhǔn)分子激光處理工藝可以推動(dòng)這類依賴于高電子遷移率的、高分辨率有源矩陣型液晶屏（AM-LCD）和有源矩陣型有機(jī)發(fā)光二極管 （AM-OLED）更快進(jìn)入市場(chǎng)，這些顯示產(chǎn)品具有更快、更亮、更薄、更輕的誘人優(yōu)勢(shì)。 總之，由于其低溫退火特性，準(zhǔn)分子激光表面變換技術(shù)，成為可彎曲電子書及報(bào)紙這類基于柔性聚合物襯底（而非玻璃底板）的另類顯示技術(shù)的基本工藝環(huán)節(jié)。
增加太陽(yáng)電池板的效率
盡管太陽(yáng)能光電產(chǎn)業(yè)在逐年高速發(fā)展，但是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電成本與現(xiàn)有電力成本持平的目標(biāo)仍然很困難。這項(xiàng)技術(shù)在沒(méi)有被大力扶持的情況下，可能還需要5年或更長(zhǎng)的時(shí)間才能具有大范圍的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
因此，目前通過(guò)工藝優(yōu)化，材料改進(jìn)（用于提高太陽(yáng)能電池效率）以及玻璃、晶片及接觸電極的改進(jìn)（用于增強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)光的捕獲），可以極大地推動(dòng)太陽(yáng)能光電市場(chǎng)的發(fā)展。
傳統(tǒng)的硅晶片刻蝕
到目前為止，基于多晶硅太陽(yáng)能電池的硅是目前商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的主體。通常使用線鋸切割硅錠來(lái)生產(chǎn)晶片，這個(gè)工藝將會(huì)在晶片表面上形成深度大約10祄的微小裂痕，因?yàn)樗鼘p小晶片的機(jī)械強(qiáng)度，并增加在表面區(qū)域的重組，所以必須設(shè)法消除線鋸引起的損傷。傳統(tǒng)上采用快速溶液刻蝕方法來(lái)消除這種線鋸損傷。考慮到結(jié)晶面取向及雜質(zhì)導(dǎo)致的局部不同的刻蝕速度，大約幾個(gè)微米隨機(jī)分布的缺口將出現(xiàn)在整個(gè)表面上（如圖11所示），這種結(jié)構(gòu)不利于光反射損耗。但是，為了得到高效率的太陽(yáng)能電池，又必須得減小這個(gè)表面上的光反射率。
采用先進(jìn)準(zhǔn)分子激光處理工藝，可以將低電子遷移率的非晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)樾阅芨叩亩嗑Ч璞∧ぃ瑥亩坏梢詾樾屡d的有源矩陣型有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)（AM-OLED）提供需要的驅(qū)動(dòng)電流，而且可以為高分辨率有源矩陣型液晶屏（AM-LCD）提供更快的電壓切換。 通過(guò)準(zhǔn)分子激光對(duì)非晶硅層進(jìn)行選擇性退火及再結(jié)晶，可以得到高度有序的微結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)非晶硅層向多晶硅層的轉(zhuǎn)變。由于308nm準(zhǔn)分子激光的短波長(zhǎng)及小的穿透深度，硅下面的玻璃襯底將不會(huì)受到高功率準(zhǔn)分子激光光束的影響。
另外，考慮到準(zhǔn)分子激光幾百瓦的輸出功率，快速大面積處理也是可行的。最終的處理結(jié)果是將電子遷移率顯著提高到高于100cm2/V-sec，這個(gè)值比傳統(tǒng)非晶硅層高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。圖9所示的多晶硅層，其高度有序的晶格結(jié)構(gòu)可以使電子更容易移動(dòng)。
因此，準(zhǔn)分子激光處理工藝可以推動(dòng)這類依賴于高電子遷移率的、高分辨率有源矩陣型液晶屏（AM-LCD）和有源矩陣型有機(jī)發(fā)光二極管 （AM-OLED）更快進(jìn)入市場(chǎng)，這些顯示產(chǎn)品具有更快、更亮、更薄、更輕的誘人優(yōu)勢(shì)。 總之，由于其低溫退火特性，準(zhǔn)分子激光表面變換技術(shù)，成為可彎曲電子書及報(bào)紙這類基于柔性聚合物襯底（而非玻璃底板）的另類顯示技術(shù)的基本工藝環(huán)節(jié)。
增加太陽(yáng)電池板的效率
盡管太陽(yáng)能光電產(chǎn)業(yè)在逐年高速發(fā)展，但是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電成本與現(xiàn)有電力成本持平的目標(biāo)仍然很困難。這項(xiàng)技術(shù)在沒(méi)有被大力扶持的情況下，可能還需要5年或更長(zhǎng)的時(shí)間才能具有大范圍的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
因此，目前通過(guò)工藝優(yōu)化，材料改進(jìn)（用于提高太陽(yáng)能電池效率）以及玻璃、晶片及接觸電極的改進(jìn)（用于增強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)光的捕獲），可以極大地推動(dòng)太陽(yáng)能光電市場(chǎng)的發(fā)展。
傳統(tǒng)的硅晶片刻蝕
到目前為止，基于多晶硅太陽(yáng)能電池的硅是目前商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的主體。通常使用線鋸切割硅錠來(lái)生產(chǎn)晶片，這個(gè)工藝將會(huì)在晶片表面上形成深度大約10祄的微小裂痕，因?yàn)樗鼘p小晶片的機(jī)械強(qiáng)度，并增加在表面區(qū)域的重組，所以必須設(shè)法消除線鋸引起的損傷。傳統(tǒng)上采用快速溶液刻蝕方法來(lái)消除這種線鋸損傷。考慮到結(jié)晶面取向及雜質(zhì)導(dǎo)致的局部不同的刻蝕速度，大約幾個(gè)微米隨機(jī)分布的缺口將出現(xiàn)在整個(gè)表面上（如圖11所示），這種結(jié)構(gòu)不利于光反射損耗。但是，為了得到高效率的太陽(yáng)能電池，又必須得減小這個(gè)表面上的光反射率。
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