[發明專利]一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液及方法

在審

• 申請號: 202210793481.0
• 申請日: 2022-07-05
• 公開（公告）號: CN115161032A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 彭奎慶;王江;白冰
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C09K13/08
• 分類號: C09K13/08;H01L21/306
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液及方法，屬于單晶硅腐蝕技術領域，可用于單晶硅表面微納米結構的腐蝕加工與制備。本發明公開的基于氫氟酸的腐蝕溶液中不需要添加銀、銅、金等貴金屬離子，也不含鈉離子、鉀離子等金屬離子。利用本發明公開的腐蝕溶液及方法可以在單晶硅片表面腐蝕制備表面光滑、微納米尺寸的正金字塔和倒金字塔絨面結構，同時具有較低的反射率。

技術領域

本發明屬于單晶硅腐蝕技術領域，具體涉及一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液及方法。

背景技術

單晶硅各向異性腐蝕技術在微電子器件、光伏電池、微機電系統等領域具有至關重要的作用。單晶硅各向異性腐蝕技術主要依賴堿性溶液如氫氧化鈉、氫氧化鉀[參見：中國專利CN201310562781.9]或四甲基氫氧化銨腐蝕液[參見：中國專利ZL200410017032.9]。利用銀或金等貴金屬作為催化劑，含有氧化劑的氫氟酸溶液可以實現單晶硅高度位置選擇性和高度各向異性腐蝕[參見：中國專利ZL 02104179.2；中國專利ZL 200510011753.3；中國專利ZL 200810183135.0]。利用硝酸銅、雙氧水和氫氟酸混合腐蝕溶液也可以實現單晶硅各向異性腐蝕，在晶體硅表面腐蝕形成倒金字塔結構[參見：Y.Wang,L.X.Yang,Y.P.Liu,Z.X.Mei,W.Chen,J.Q.Li,H.L.Liang,A.Kuznetsov,X.L.Du,Maskless inverted pyramidtexturization of silicon.Sci.Rep.,2015,5,10843]。利用含有可溶性銅鹽的氫氟酸可以各向異性腐蝕晶體硅，在晶體硅表面腐蝕形成正金字塔絨面結構，該方法不需要加入雙氧水、硝酸等氧化劑，簡單易行[參見：中國專利ZL 201710127031.7]。無論是使用堿腐蝕溶液技術，還是使用基于氫氟酸溶液的金屬催化腐蝕技術，腐蝕溶液中均含有金屬離子(堿金屬離子，銀離子或銅離子等)。本發明采用了一種基于醇催化的氫氟酸各向異性腐蝕單晶硅技術，避免了在腐蝕溶液中出現金屬離子，可大大降低硅片表面復合率以提高硅片的少子壽命，進而有效提高器件性能。

發明內容

本發明的目的在于提出一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液及方法，腐蝕溶液中不含金屬離子，可以對單晶硅片表面進行各向異性腐蝕。

根據本發明的第一個方面，提供一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液，包括如下質量百分比含量的各組分：5％-40％醇催化劑，0.5％-40％氫氟酸，余量為去離子水。

優選的，所述醇催化劑選自甘醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、甲醇、乙醇中的一種或多種。

根據本發明的第二個方面，所述的一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液可以加入0.005％-5％氧化劑。

優選的，所述氧化劑選自雙氧水、硝酸的一種或兩種

本發明利用上述腐蝕溶液對單晶硅片進行腐蝕加工，方法按照如下步驟1和2單獨進行：

(1)將質量百分比含量為5％-40％的醇催化劑和0.5％-40％的氫氟酸加入到余量的去離子水中，混合均勻配制成腐蝕溶液，將單晶硅片浸入得到的腐蝕溶液中進行腐蝕，腐蝕溫度為50-80℃，腐蝕時間為1-24小時，然后將完成腐蝕的單晶硅片放入去離子水清洗，隨后烘干。

(2)將質量百分比含量為5％-40％的醇催化劑、0.5％-40％的氫氟酸和0.005％-5％的氧化劑加入到余量的去離子水中，混合均勻配制成腐蝕溶液，將單晶硅片浸入得到的腐蝕溶液中進行腐蝕，腐蝕溫度為50-80℃，腐蝕時間為1-24小時，然后將完成腐蝕的單晶硅片放入去離子水清洗，隨后烘干。

本發明提供了一種適用于單晶硅片的腐蝕溶液及方法，可以在單晶硅片表面腐蝕制備正金字塔和倒金字塔絨面，腐蝕的單晶硅片無需經過鹽酸和雙氧水清洗去除金屬離子，降低了化學品的耗量。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的單晶硅片腐蝕后表面形成的正金字塔形貌圖