[發明專利]一種單晶硅表面蜂巢狀結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201710213203.2
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106997915A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 蒲天;吳兢;杜歡;王蘭芳;趙興國
• 申請（專利權）人: 江蘇輝倫太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0236;B82Y40/00
• 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

1.一種單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將單晶硅硅片置于溶液A中進行清洗，去除單晶硅硅片表面機械損傷層；

所述溶液A包括KOH或NaOH、制絨添加劑及DI純水，其中KOH或NaOH 物質的量濃度為5mol/L~25mol/L，制絨添加劑體積百分比為0.5%~5%、余量為DI純水；

S2、將清洗好的單晶硅硅片進行黑硅制備，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，制備成黑硅硅片；

S3、將制備好的黑硅硅片進行浸洗，去除殘留金屬顆粒；

S4、將清洗后的黑硅硅片置于溶液C中進行結構重構，再將重構后的黑硅硅片置于溶液D中進行處理，即可在單晶硅硅片表面制得蜂巢狀結構；

所述S4中溶液C按照體積百分比濃度包括：HF2%~8%、HNO₃20%~48%、H₂O₂0%~4%、余量為DI純水，反應溫度為5℃~12℃，反應時間為50s~500s。

2.根據權利要求1所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S1中將單晶硅硅片置于溶液A中清洗的反應溫度為78℃~82℃，反應時間為15~20min。

3.根據權利要求1所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S2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HF、H₂O₂、AgNO₃、Cu(NO₃)₂ 及DI純水的混合溶液中，其中：HF體積百分比為0.3%~5%、H₂O₂體積百分比為0%~4%、固體AgNO₃物質的量濃度為0.01mol/L~2mol/L、固體Cu(NO₃)₂物質的量濃度為0mol/L~3mol/L、余量為DI純水，使用此混合溶液中進行初步腐蝕，反應溫度為8℃~30℃，反應時間為10~300s，再將初步腐蝕后的多晶硅硅片置于按照體積百分比濃度包括HF2%~8%、H₂O₂1%~5%、DI純水87%~97%的混合溶液中進行深度腐蝕，反應溫度為8℃~60℃，反應時間為10s~500s，得到黑硅硅片。

4.根據權利要求1所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S2中飛秒激光脈沖法：用激光脈沖法進行黑硅制作，將單晶硅硅片形成掩膜層，在掩膜層上形成預定圖形通孔陣列，對圖形掩膜單晶硅硅片進行刻蝕，在單晶硅硅片上形成預定圖形凹槽陣列，去除掩膜層，將單晶硅硅片置于六氟化硫或硫化氫氣體中，使用400~1000nm波長的激光，其脈沖為500~2100個輻照硅片，得到黑硅硅片。

5.根據權利要求1所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S2中反應離子刻蝕法：將單晶硅硅片置于真空室中，用低能離子束均勻照射單晶硅硅片，然后將照射后的單晶硅硅片置于反應離子刻蝕真空室中，制得黑硅樣品。

6.根據權利要求1所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S3中將制備好的黑硅硅片置于溶液B中浸洗，反應溫度為8℃~70℃，反應時間為60s~500s。

7.根據權利要求6所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S3中溶液B按照體積百分比濃度包括：H₂O₂ 2%~6%、NH₄OH 1%~5%、DI純水89%~97%。

8.根據權利要求1所述的單晶硅表面蜂巢狀結構的制備方法，其特征在于：所述S4中溶液D為體積分數0.1~3%的KOH水溶液，反應溫度為15℃~35℃，反應時間為10s~80s。

9.根據權利要求1~8任一所述的制備方法制備的單晶硅表面蜂巢狀結構，其特征在于：單晶硅硅片表面有若干個均勻分布的蜂巢狀結構，每個蜂巢狀結構均為多邊形開口，沿多邊形開口的每個面均向多晶硅硅片內部傾斜延伸，且沿多邊形開口的每個面均為多邊形，每個蜂巢狀結構的位于多晶硅硅片表面的開口大于其內部的延伸的底面；蜂巢狀結構的多邊形開口直徑為100~1000納米、垂直深度為50~800納米。