[發(fā)明專利]在硅晶基板表面形成微孔結(jié)構(gòu)或凹槽結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110302839.7
• 申請(qǐng)日: 2011-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN102443801A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢家锜;林育玫;高偉哲;江漪凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華康半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): C23F1/02
• 分類號(hào): C23F1/02;C23F1/24
• 代理公司: 北京市浩天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11276
• 代理人: 雒純丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種在硅芯片基板表面形成微孔結(jié)構(gòu)或凹槽結(jié)構(gòu)的方法，尤指一種通過貴金屬合金粒子以便在硅芯片基板表面形成微孔結(jié)構(gòu)或凹槽結(jié)構(gòu)的化學(xué)蝕刻方法。

背景技術(shù)

近年來國(guó)際能源(特別是石油)價(jià)格日益高漲，且能源需求亦日趨緊張。再生能源是一種綠色能源且不危害環(huán)境，其中太陽能電池是一種非常有前景的干凈能源，其可直接從陽光產(chǎn)生電能。太陽能電池是一種能量轉(zhuǎn)換的光電組件，它是經(jīng)由太陽光照射后，把光的能量轉(zhuǎn)換成電能。不過目前必須有效地降低太陽能電池的生產(chǎn)成本，才能被廣泛接受而成為主要電力來源，研究指出硅芯片成本已占結(jié)晶硅(crystalline?silicon)太陽能電池模塊總成本的三分之一強(qiáng)。因此，為了降低成本，利用多晶硅芯片基板(multi-crystalline?silicon?wafer?substrate)制作太陽能電池，及提高太陽能電池的發(fā)電效率，已成為重要發(fā)展方向。

現(xiàn)有的結(jié)晶硅太陽能電池具有層狀的堆棧結(jié)構(gòu)，主要包含硅芯片基板、表面鈍化/抗反射層以及電極；而硅芯片基板包含淺層的P-N接面。表面鈍化/抗反射層的功能之一是在于減少入射光的反射機(jī)率，即提高硅芯片基板的光吸收率以增進(jìn)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

一般來說，除了表面鈍化/抗反射層外，太陽能電池的光照面，即硅芯片基板上表面都會(huì)先經(jīng)過表面制絨處理(surface?texturing)，更進(jìn)一步地減少入射光的反射率，以降低反射損失(reflection?loss)并改善光捕捉(light-trapping)特性。

近來所有高效率硅晶(crystalline?silicon)太陽電池，在硅芯片基板上表面均經(jīng)過表面制絨處理，即在硅芯片基板上表面蝕刻出微孔結(jié)構(gòu)或凹凸結(jié)構(gòu)，并可選擇性添加表面活性劑(surfactant)，提升制絨處理的效果。

現(xiàn)有技術(shù)1揭示一種多孔性硅芯片基板的制造方法，其是將表面鍍有貴金屬(鉑、銀、金或鈀)粒子的硅芯片基板，浸泡于氫氟酸(hydrogen?fluoride)溶液中，不須施加電性偏壓或氧化劑即可進(jìn)行化學(xué)蝕刻。

現(xiàn)有技術(shù)2揭示一種貴金屬催化的化學(xué)蝕刻法，其將表面沉積有納米銀粒子的硅芯片基板，浸泡于氫氟酸及過氧化氫(hydrogen?peroxide)的溶液中，探討氫氟酸/過氧化氫的不同比例，對(duì)于蝕刻效率及形態(tài)的影響。

現(xiàn)有技術(shù)3揭示一種硅芯片的表面制絨(texturization)方法，是通過無電解鍍覆法(electroless?plating?technique)，將晶圓表面鍍有銀粒子(或鉑粒子等貴金屬粒子)，再浸泡于氫氟酸溶液中，可選擇性添加氧化劑以進(jìn)行化學(xué)蝕刻。

現(xiàn)有技術(shù)4至7等專利文獻(xiàn)，均揭示一種多孔性硅芯片基板的制造方法，是將表面鍍有貴金屬(例如鉑、銀、金或鈀)粒子的硅芯片基板，浸泡于包含氫氟酸及過氧化氫的溶液中進(jìn)行化學(xué)蝕刻，可在硅芯片基板表面蝕刻出一層納米(nano-meter?scale)級(jí)的微孔層(micro-porous?layer)。惟上述現(xiàn)有技術(shù)于化學(xué)蝕刻步驟前，均須沉積高價(jià)的貴金屬元素(例如銀元素)，制造成本比較高。

此外，在硅芯片基板表面形成制絨的微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)于制造如半導(dǎo)體內(nèi)存中的溝槽電容器(現(xiàn)有技術(shù)8)、半導(dǎo)體基板封裝中的貫穿電極(現(xiàn)有技術(shù)9)以及噴墨打印機(jī)的噴嘴平板(現(xiàn)有技術(shù)10)等組件時(shí)，均是不可或缺的技術(shù)。因此，半導(dǎo)體工程師均積極思考，如何形成表面具凹凸結(jié)構(gòu)的硅芯片基板，以增加硅芯片基板的表面積。

因此，如何發(fā)明出一種在硅芯片基板表面形成微孔結(jié)構(gòu)或凹槽結(jié)構(gòu)的方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并降低制造成本，進(jìn)而達(dá)到降低太陽能電池的生產(chǎn)成本的目的，將是本發(fā)明將要積極揭露之處。

其中，上述現(xiàn)有技術(shù)的有關(guān)具體內(nèi)容如下：[現(xiàn)有技術(shù)1]Shinji?Yae?et?al.，F(xiàn)ormation?of?porous?silicon?by?metal?particle?enhanced?chemical?etching?in?HF?solution?and?its?application?for?efficient?solar?cells，Electrochemistry?Communications，5，8，2003，632-636(Shinji?Yae等，通過金屬粒子在氫氟酸溶液中加強(qiáng)化學(xué)蝕刻形成的多孔硅及其在高效能太陽能電池的應(yīng)用，《電化學(xué)通訊》，2003年第5卷第8期，632-636頁)。