[發明專利]一種多晶硅表面倒金字塔結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201610005713.6
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105428434B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 蒲天;羅旌旺;吳兢;芮春保
• 申請（專利權）人: 江蘇輝倫太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、多晶硅硅片表面損傷層去除：將經過清洗后的多晶硅硅片置于氫氟酸和HNO₃的混合溶液中，進行表面機械損傷層去除；

步驟二、多晶硅硅片表面黑硅結構制作：采用金屬離子輔助刻蝕法或使用飛秒激光脈沖法或反應離子刻蝕法進行黑硅制作；

步驟三、多晶硅硅片表面倒金字塔織構的制作：先將上述方法制的黑硅置于含有雙氧水和乙醇胺的混合液中浸洗，然后將洗好的黑硅置于雙氧水、氫氟酸、偏磷酸及氟化銨的混合液再次浸洗；或者僅將黑硅置于雙氧水、氫氟酸、偏磷酸及氟化銨的混合液浸洗；即可在多晶硅硅片表面制得倒金字塔結構；

所述步驟三中，含有雙氧水和乙醇胺的混合液，其百分比濃度配比為純水68％-97％、乙醇胺0％-2％、氨水1％～10％和雙氧水2％-20％，反應溫度為8℃-30℃，反應時間為60s-500s；雙氧水、氫氟酸、偏磷酸及氟化銨的混合液，其百分比濃度配比為純水73％-94.9％、雙氧水4％-7％、氫氟酸0.1％-3％、偏磷酸0％-2％及氟化銨1％-15％，反應溫度為50℃-80℃，反應時間為50s-600s；

步驟四、多晶硅硅片的清洗：將表面具有倒金字塔結構的多晶硅硅片在HF溶液中清洗，再放入純水清洗，最后甩干。

2.根據權利要求1所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：所述步驟一中氫氟酸和HNO₃的混合溶液中，氫氟酸的體積分數為12％～15％，HNO₃的體積分數60％～65％，純水體積分數20％～28％，反應溫度為7～9℃，反應時間為1-2min。

3.根據權利要求1所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：所述步驟二中金屬離子輔助刻蝕法：將去除損傷層后的多晶硅硅片置于氫氟酸和硝酸銀的混合溶液中進行銀顆粒沉積，再將沉積完成的多晶硅硅片置于氫氟酸和雙氧水的混合溶液中進行化學腐蝕，得到納米黑硅。

4.根據權利要求3所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：所述步驟二金屬離子輔助刻蝕法中，氫氟酸和硝酸銀的混合溶液中百分比濃度配比為，純水92％-99％、氫氟酸0.1％～3％和硝酸銀0.1％～5％，反應溫度為8℃-30℃，反應時間為10～100s；氫氟酸和雙氧水的混合液中百分比濃度配比為，純水85％-98％、雙氧水1％-5％和氫氟酸1％-10％，反應溫度為8℃-60℃，反應時間為120s-500s。

5.根據權利要求1所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：所述步驟二中飛秒激光脈沖法：用激光脈沖法進行黑硅制作，將多晶硅硅片形成掩膜層，在掩膜層上形成預定圖形通孔陣列，對圖形掩膜多晶硅硅片進行刻蝕，在多晶硅硅片上形成預定圖形凹槽陣列，去除掩膜層，將多晶硅硅片置于六氟化硫或硫化氫氣體中，使用400-1000波長的激光，其脈沖為500-2100個輻照硅片，得到納米黑硅。

6.根據權利要求1所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：所述步驟二中反應離子刻蝕法：將多晶硅硅片置于真空室中，用低能離子束均勻照射多晶硅硅片，然后將照射后的多晶硅硅片置于反應離子刻蝕真空室中，制得黑硅樣品。

7.根據權利要求1所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：將步驟三得到的表面具有倒金字塔結構的多晶硅硅片再置入氨水和雙氧水的混合液中清洗，再進行步驟四，所述氨水和雙氧水的混合液，其百分比濃度配比為純水70％～97％、雙氧水2％～20％和氨水1％～10％，反應溫度為8℃-30℃，反應時間為30～180s。

8.根據權利要求7所述的多晶硅表面倒金字塔結構的制備方法，其特征在于：所述步驟四中HF的體積分數為1％～5％，純水的體積分數為95％～99％，清洗時間范圍為40～120s，純水清洗時間范圍為40～120s。

9.根據權利要求1-8任一所述的制備方法制備得到的多晶硅表面倒金字塔結構，其特征在于：多晶硅硅片表面有若干個倒金字塔結構，每個倒金字塔結構在多晶硅硅片的表面顯示為方形開口，沿方形開口的四個邊分別向多晶硅片內部傾斜延伸，四個錐形平面連接形成倒金字塔結構的錐形；倒金字塔結構的方形開口的邊長為100-1000納米、垂直深度為50-800納米，其傾斜的錐形平面法線與多晶硅硅片上表面法線間的夾角為20-65度；在多晶硅硅片表面上，倒金字塔結構是隨機分布的，并相互之間有疊加。