CN111564378A - 一种硅片自动上粉的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硅片自动上粉的装置和方法。该装置包括：传输设备、刮粉板、上粉设备；其中，上粉设备用于将玻璃糊涂覆在硅片上，上粉设备包括超声设备和储罐，储罐用于盛装玻璃糊，超声设备用于超声处理储罐内的材料；传输设备用于传送硅片，用于将硅片送入储罐的玻璃糊内，并将上粉后的硅片由玻璃糊中带离，经过刮粉板，去除上粉后硅片表面多余的玻璃糊。本发明还提供了通过上述自动上粉装置完成的自动上粉方法。本发明的自动上粉装置和方法的玻璃膜涂覆均匀，对钝化区域保护较好，自动化程度高，效率高。

Description

一种硅片自动上粉的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种制备玻璃钝化二极管时，硅片的自动上粉的装置和方法，属于玻璃钝化二极管制备技术领域。

背景技术

GPP是玻璃钝化类器件的统称，现泛指玻璃钝化二极管。玻璃钝化二极管主要是以单晶硅片为原材料，对单晶硅片进行扩散、光刻蚀刻、刮涂、清晰、开沟、去胶、上粉、钝化、烧结、点测、切割、裂片等加工工序得到的。

在玻璃钝化二极管的制备过程中，上粉是直接影响玻璃钝化二极管的品性的重要步骤。现有的硅片上粉方法主要有手术刀法、电泳法、光阻法。

其中，手术刀法是使用塑料棒粘取玻璃糊，通过刀片将玻璃糊刮至槽内，后续进行低温去除有机物，擦拭表面玻璃膜，然后进行高温烧结。该方法的涂覆不均匀，表面易擦伤，属于劳动密集型作业模式，劳动强度大。

电泳法是通过超声的方式，将玻璃粉均匀混合在丙酮内，通过灯管照射玻璃粉，提高玻璃粉带电粒子活性，并在电场作用下，定向往裸露的硅运动，进而覆盖槽内，后续高温烧结，起到钝化作用。该方法的槽边缘存在突台，影响封装及后需产品工艺过程(突台引起光刻板破损)，工艺过程对硅片表面要求较高，易出现不需要电泳上的区域电泳上，玻璃膜厚度不均匀。

光阻法是将玻璃粉与光刻胶混合搅拌均匀，通过旋涂的方式，均匀涂覆在硅片表面及槽内，通过光刻曝光、显影的方式，去除不需要的玻璃膜及光刻胶，并通过后续的烧结，去除残留玻璃膜内光刻胶，实现玻璃膜的钝化。但是，该方法的工艺过程复杂，光刻过程不易控制。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种玻璃膜涂覆均匀，对钝化区域保护较好，表面不易擦伤的硅片自动上粉的方法。

本发明的又一目的在于提供用于上述硅片自动上粉方法的自动上粉装置。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种硅片自动上粉的装置，该装置包括：传输设备、刮粉板、上粉设备；其中，

上粉设备用于将玻璃糊涂覆在硅片上，上粉设备包括超声设备和储罐，储罐用于盛装玻璃糊，超声设备用于超声处理储罐内的材料；

传输设备用于传送硅片，用于将硅片送入储罐的玻璃糊内，并将上粉后的硅片由玻璃糊中带离，经过刮粉板，去除上粉后硅片表面多余的玻璃糊。

在本发明的一具体实施方式中，传输设备包括两个转动轮和传送带，转动轮带动传送带传动；传送带用于传送硅片。其中，传送带为聚四氟乙烯制成的皮带；将硅片固定在传送带上，固定的方式可以为真空吸附或机械夹持。

在本发明的一具体实施方式中，超声设备主要用于去除硅片槽内的气泡，并填补均匀的玻璃糊至硅片的沟槽内。具体地，储罐可以设置在超声设备内部。其中，储罐可以为石英缸。储罐设置在两个转动轮之间。储罐内设置有至少两个滑轮，滑轮用于使传送带经过玻璃糊。

在本发明的一具体实施方式中，刮粉板设置在转动轮与储罐之间，刮粉板的长度为12cm-15cm，宽度为1cm-2cm，高度为1.5cm-3cm；其中，刮粉板可以为具有弹性的塑胶板；该装置还可以包括装载刮粉板的支架；其中，支架可以为不锈钢支架。

在本发明的一具体实施方式中，玻璃糊的组成为质量比为1-3:1的玻璃粉和丁基卡必醇。

本发明还提供了通过上述硅片自动上粉的装置完成的硅片自动上粉的方法。该方法包括：

通过传送带将硅片送入装有玻璃糊的储罐中，使硅片在玻璃糊中的运行距离为8cm-12cm，通过超声有效去除硅片槽内的气泡，并使玻璃糊均匀填充至硅片的槽内；传送带的运行速度为1mm/sec-3mm/sec；超声波功率为20MHz-80MHz，电流为0.5A-3A；

通过传送带装载硅片通过刮粉板，去除硅片表面多余的玻璃糊；

将硅片进行低温处理，去除玻璃糊内的有机物(丁基卡必醇)；

然后进行高温烧结成型，完成对硅片的自动上粉。

在本发明的一具体实施方式中，硅片通过刮粉板的速度与硅片通过储罐的速度相同。具体地，硅片通过刮粉板后直接从传送带取下，进行后续步骤。

在本发明的一具体实施方式中，低温处理的时间为10min-40min；低温处理的温度为400℃-500℃。

在本发明的一具体实施方式中，高温烧结的时间为8min-30min，高温烧结的温度为650℃-900℃。

在本发明的一具体实施方式中，在高温烧结前，以塑料纤维擦拭，去除硅片表面的玻璃糊。

本发明又提供了一种GPP(玻璃钝化二极管)，该玻璃钝化二极管在制备时包括本发明的硅片自动上粉的方法所述的步骤。

本发明的硅片自动上粉的装置和方法，尤其适用于单面挖槽的硅片上粉。

本发明的硅片自动上粉的装置和方法的玻璃膜涂覆均匀，对钝化区域保护较好；对硅片表面要求较低，表面不易擦伤；自动化程度高，效率高。

本发明的硅片自动的上粉方法的工艺简单，可操作性强。

附图说明

图1为本发明实施例1中的硅片自动上粉的装置的结构示意图。

图2a为本发明实施例1中上粉之后的硅片示意图。

图2b为本发明实施例1中上粉之后的硅片示意图。

主要附图符号说明：

1、传送带；2、储罐；3、超声设备；4、转动轮；5、刮粉板；6、滑轮；A、B表示硅片的移动路径。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种硅片自动上粉的装置，其具有如图1所示的结构，该装置包括：传输设备、刮粉板5、上粉设备。

其中，上粉设备用于将玻璃糊涂覆在硅片上，上粉设备包括超声设备3和储罐2，储罐2用于盛装玻璃糊，超声设备3用于超声处理储罐内的材料，去除硅片槽内的气泡，并填补均匀的玻璃糊至硅片的沟槽内。储罐2可以设置在超声设备3的内部，储罐2设置在两个转动轮4之间。储罐2内设置有两个滑轮6，滑轮6用于使传送带1经过玻璃糊。储罐2可以为石英缸。

传输设备用于传送硅片，用于将硅片送入储罐2的玻璃糊内，并将上粉后的硅片由玻璃糊中带离，经过刮粉板5，去除上粉后硅片表面多余的玻璃糊。

传输设备包括两个转动轮4和传送带1，转动轮4带动传送带1移动；传送带1用于传送硅片。其中，传送带1为聚四氟乙烯制成的皮带；将硅片固定在传送带1上，固定的方式可以为真空吸附或机械夹持。

刮粉板5设置在转动轮4与储罐2之间，通过支架固定，支架可以为不锈钢支架。刮粉板5的长度为12cm-15cm，宽度为1cm-2cm，高度为1.5cm-3cm；其中，刮粉板5可以为具有弹性的塑胶板。

本实施例还提供了采用上述装置完成的硅片的自动上粉的方法，具体包括：

通过光刻的方式，将不需要开槽的区域保护起来；

通过酸腐的方式，将硅片PN结挖断，形成洁净的PN结断面，采用酸液为HF:HNO₃＝1：1.5；

将硅片装载至图1所示的装置上，要求腐蚀产生的沟槽与皮带运行轨迹成15°角，通过传送带将硅片送入装有玻璃糊，硅片移动到图1所示的A位置，(玻璃糊的组成为质量比为1:1的玻璃粉和丁基卡必醇的储罐中，并以1mm/sec的速度，使硅片在玻璃糊中的运行距离为8cm，通过超声去除硅片槽内的气泡，并使玻璃糊均匀填充至硅片的槽内，从而实现腐蚀出来的沟槽内填满玻璃糊；超声波功率为20MHz，电流为0.5A；

硅片通过传送带运行出储罐后，经过刮粉板，将硅片表面玻璃糊擦拭掉(刮粉板与硅片槽成15°角，避免槽内玻璃膜受影响)，硅片移动到图1所示的B位置，然后取出硅片；(实际过程中，多硅片不停往复作业)；

将取出的硅片装载至石英舟，进炉管进行低温烧结，烧结温度为400℃，时间为10min，以去除有机溶剂，并对玻璃膜实行粗固化；

通过使用橡皮擦的方式，将硅片表面残留的部分玻璃糊进一步擦除(保留槽内玻璃粉)；

将擦粉后的硅片装载至石英舟，进炉管进行低温烧结，烧结条件为650℃、8min，经过玻璃粉的软化温度及流动温度，最终使得玻璃糊定型，实现对PN结的钝化保护；完成对硅片的自动上粉。

通过自动上粉装置，能降低员工的劳动强度，提高生产效率；上粉之后的硅片如图2a和图2b所示。从图2a和图2b可以看出，通过自动上粉装置，避免了员工上粉过程中人为用力不均匀引起的硅片表面刮伤异常，提高了槽内玻璃糊的一致性，以及硅片与硅片之间的重复性。

实施例2

本实施例提供了采用图1所示的装置完成的自动上粉的方法，具体包括：

通过光刻的方式，将不需要开槽的区域保护起来；

通过酸腐的方式，将硅片PN结挖断，形成洁净的PN结断面，采用酸液为HF:HNO₃＝1：3；

将硅片装载至图1所示的装置上，要求腐蚀产生的沟槽与皮带运行轨迹成75°角，通过传送带将硅片送入装有玻璃糊(玻璃糊的组成为质量比为3:1的玻璃粉和丁基卡必醇的储罐中，并以3mm/sec的速度，使硅片在玻璃糊中的运行距离为12cm，通过超声去除硅片槽内的气泡，并使玻璃糊均匀填充至硅片的槽内，从而实现腐蚀出来的沟槽内填满玻璃糊；超声波功率为80MHz，电流为3A；

硅片通过传送带运行出储罐后，经过刮粉板，将硅片表面玻璃糊擦拭掉(刮粉板与硅片槽成75°角，避免槽内玻璃膜受影响)，然后取出硅片；(实际过程中，多硅片不停往复作业)；

将取出的硅片装载至石英舟，进炉管进行低温烧结，烧结温度为500℃，时间为40min，以去除有机溶剂，并对玻璃膜实行粗固化；

通过使用橡皮擦的方式，将硅片表面残留的部分玻璃糊进一步擦除(保留槽内玻璃粉)；

将擦粉后的硅片装载至石英舟，进炉管进行低温烧结，烧结条件为900℃、30min，经过玻璃粉的软化温度及流动温度，最终使得玻璃糊定型，实现对PN结的钝化保护；完成对硅片的自动上粉。

实施例3

本实施例提供了采用图1所示的装置完成的自动上粉方法，具体包括：

通过光刻的方式，将不需要开槽的区域保护起来；

通过酸腐的方式，将硅片PN结挖断，形成洁净的PN结断面，采用酸液为HF:HNO₃＝1：3；

将硅片装载至图1所示的装置上，要求腐蚀产生的沟槽与皮带运行轨迹成45°角，通过传送带将硅片送入装有玻璃糊(玻璃糊的组成为质量比为3:1的玻璃粉和丁基卡必醇的储罐中，并以2mm/sec的速度，使硅片在玻璃糊中的运行距离为12cm，通过超声去除硅片槽内的气泡，并使玻璃糊均匀填充至硅片的槽内，从而实现腐蚀出来的沟槽内填满玻璃糊；超声波功率为60MHz，电流为3A；

硅片通过传送带运行出储罐后，经过刮粉板，将硅片表面玻璃糊擦拭掉(刮粉板与硅片槽成55°角，避免槽内玻璃膜受影响)，然后取出硅片；(实际过程中，多硅片不停往复作业)；

将取出的硅片装载至石英舟，进炉管进行低温烧结，烧结温度为500℃，时间为40min，以去除有机溶剂，并对玻璃膜实行粗固化；

通过使用橡皮擦的方式，将硅片表面残留的部分玻璃糊进一步擦除(保留槽内玻璃粉)；

将擦粉后的硅片装载至石英舟，进炉管进行低温烧结，烧结条件为900℃、30min，经过玻璃粉的软化温度及流动温度，最终使得玻璃糊定型，实现对PN结的钝化保护；完成对硅片的自动上粉。

Claims (10)

1.一种硅片自动上粉的装置，该装置包括：传输设备、刮粉板、上粉设备；其中，

上粉设备用于将玻璃糊涂覆在硅片上，上粉设备包括超声设备和储罐，储罐用于盛装玻璃糊，超声设备用于超声处理储罐内的材料；

传输设备用于传送硅片，用于将硅片送入储罐的玻璃糊内，并将上粉后的硅片由玻璃糊中带离，经过刮粉板，去除上粉后硅片表面多余的玻璃糊。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，传输设备包括两个转动轮和传送带，转动轮带动传送带传动；传送带用于传送硅片。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，储罐设置在两个转动轮之间；

优选地，储罐内设置有滑轮，滑轮用于使传送带经过玻璃糊。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述传送带为由聚四氟乙烯制成的皮带。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，刮粉板的长度为12cm-15cm，宽度为1cm-2cm，高度为1.5cm-3cm。

6.一种硅片自动上粉的方法，该方法是通过权利要求1-5任一项所述的硅片自动上粉的装置完成的。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，该方法包括：

通过传送带将硅片送入装有玻璃糊的储罐中，使硅片在玻璃糊中的运行距离为8cm-12cm，通过超声去除硅片槽内的气泡，并使玻璃糊均匀填充至硅片的槽内；传送带的运行速度为1mm/sec-3mm/sec；超声波功率为20-80MHz，电流为0.5-3A；

通过传送带使硅片通过刮粉板，去除硅片表面多余的玻璃糊；

对硅片进行低温处理，去除玻璃糊内的有机物；

进行高温烧结成型，完成对硅片的自动上粉。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，低温处理的时间为10min-40min；低温处理的温度为400℃-500℃；

优选地，高温烧结的时间为8min-30min，高温烧结的温度为650℃-900℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，玻璃糊的组成为质量比为1-3:1的玻璃粉和丁基卡必醇。

10.一种玻璃钝化二极管，该玻璃钝化二极管在制备时包括权利要求6-9任一项的硅片自动上粉的方法所述的步骤。

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