TW201214548A - Texturing of multi-crystalline silicon substrates - Google Patents
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201214548 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於尤其用作太陽能電池或光電電池之多 晶石夕基板之钮紋的改良之化學物質及方法。 【先前技術】 已知可藉由降低太陽能電池及光伏裝置上之入射陽光之 反射率來改良該裝置的效率》 降低反射率之一種常用方法為用諸如氧化矽、氮化矽或 一氧化鈦之抗反射塗料（ARC)塗佈石夕基板β然而，此等薄 膜展現將效力限於小角度及波長範圍的共振結構，使得反 射率變得非常依賴於光之入射角及波長。 降低反射率且改良裝置效率之另一方法為使用濕式化學 钮刻將石夕晶圓表面敍紋以形成常常具有錐形形狀之小結 構。此等結構歸因於多次散射而提供較高水準之光截留。 基於幾何光學，钮紋應在等於或大於入射光之光波長的規 模下進行，以使入射光多次反射且藉此增強吸收量。 對於單晶矽基板，蝕紋製程一般使用氫氧化鉀（ΚΟΗ)或 氫氧化鈉（NaOH)及異丙醇（ΙΡΑ)於去離子（DI)水中之混合物 作為蝕刻劑來進行。添加IPA用以遮蔽特定矽位點，從而 防止被溶液蝕刻，以藉此形成錐形結構。亦已報導，ιρΑ 與鹼性乙二醇水溶液之組合在用於半導體電子應用中之高 度抛光石夕（100)上產生更均勻之錐形蝕紋。 然而，鹼性蝕刻溶液一般不適用於蝕刻多晶矽基板。此 係因為使用鹼性溶液之矽蝕刻速率強烈依賴於暴露於蝕刻 156290.doc 201214548 溶液之晶面的定向。舉例而言，Si(111)定向之鹼性蝕刻速 率比其他定向之蝕刻速率小丨至2個數量級，使得在基板為 (100)單晶晶.圓肖，所得結構呈現為具有（⑴）定向側壁之 四面錐體。此現象對於多晶石夕基板則不成立，0為基板内 各曰曰粒之疋向彼此不同且用驗性姓刻無法容易地獲得反射 率之充分降低。因此，使用氫氟酸與硝酸之混合物（例 如，HF/HN〇3/H2〇)的酸性蝕紋已用以蝕刻多晶矽基板。 各向同性蝕刻不依賴於晶體定向，而是幾乎與多晶矽基板 之不同定向無關地移除石夕。 已發現，隨著蝕刻溶液老化，蝕紋晶圓之均勻性及—致 性得以改良。因為新鮮蝕刻溶液不提供均勻且一致之蝕 紋，所以在加入蝕刻溶液且其開始提供可接受之均勾性及 一致性之前，可能需要棄用大量晶圓。 因此，此項技術中仍需要進—步改良尤其用於太陽能電 池及光伏裝置中之多晶矽基板的蝕紋。詳言之，此項技術 中仍需要在蝕刻溶液之整個壽命中改良生產一致性及 性。 【發明内容】 本發明提供用於尤其用作太陽能電池或光伏裴置之多 矽基板之蝕紋的化學物質及方法。本發明之溶液在該溶洋 :整個壽命中提供更一致且均句之蝕紋，結果以較低成4 實現減少棄用晶圓之數目且因此增加可靠性及產率。 【實施方式】 本發明係關於用於尤其用作太陽能電池或光伏裝置之多 156290.doc 5? 201214548 曰曰矽基板之蝕紋的改良之化學溶液。本發明之溶液在該溶 液之整個壽命中提供更一致且均勻之蝕紋。 當使用新鮮蝕刻溶液時的表面結構之不良均勻性可至少 部分歸因於溶液中之溶解Si的濃度相對低。隨著姓刻溶液 被重複使用（或老化），隨後處理之晶圓展示更一致之反射 率，從而使吾等相信新鮮溶液與老化溶液之間的結果差異 係由蝕刻溶液中之溶解矽的量所引起。 用於根據本發明達成均勻且一致之蝕紋的化學反應概述 於下文中。詳言之，根據以下化學序列，進行使用 HF/HN〇3/H2〇作為蝕刻溶液的各向同性蝕刻及蝕紋。 3Si+4HN03+12HF-»3SiF4+4N0+8H20 此反應可區分成如下兩個個.別反應。 首先為石夕之氧化 3Si+4HN03->3Si02+4H0+2H20 接著為Si-0鍵裂解
Si02+4HF-»SiF4+2H20 伴隨根據下式形成水溶性錯合物[SiF6]2· S1F4+2HF—0 為了在蝕刻溶液之整個壽命中維持一致性及均勻性，在 開始時或在蝕刻溶液新鮮時，該溶液中有必要具有充足的 含Si離子。因此，根據本發明，使含Si離子在首次用以改 良產生多晶石夕之姓紋的各向同性飯刻之前成為姓刻溶液之 部分。 本發明藉由將石夕溶解於HFmN03中而在新 156290.doc 201214548 提供較高濃度之含Si離子。或者，可向HF/HN03添加六l 石夕酸以增加穩定性及一致性。然而，應小心地監控過量溶 解矽的量’因為過多溶解矽可能不利地影響蝕紋速率及品 質。因此，根據本發明，矽之濃度維持在4至3〇 g/l蝕刻溶 液範圍内。 根據本發明將矽溶解至多晶矽基板之蝕刻溶液中的作用 為改良的均勻性及一致性。詳言之，與使用不具有溶解矽 的蝕刻溶液相比，達成優越結果。詳言之，本發明之蝕刻 溶液在該蝕刻溶液之整個壽命中提供多晶矽基板之更一致 且均勻之蝕紋，從而使棄用晶圓較少。因此，藉由本發 明，增加了可靠性及產率且獲得了較低的成本。使用本發 明之蝕刻溶液所形成的結構為均勻且一致的，所形成之蝕 紋基板尤其適用於太陽能電池及光伏裝置。 依據前述描述，預期本發明之其他實施例及變化對於熟 習此項技術者而言將變得易於顯而W，且翻該等實施 例及變化同樣包括在如所㈣請專利範圍中所陳述之本發 明的範嘴内。 156290.doc
Claims (1)
- 201214548 七、申請專利範圍： 1. 一種用於蝕刻多晶矽基板之濕式化學溶液，其包含具有 溶解矽的hf/hno3溶液。 2. 如請求項1之濕式化學溶液 '其中該溶解矽的濃度在4 • g/Ι與30gA之間。 • 3.如請求項1之濕式化學溶液，其進一步包括六氟矽酸。 4. 一種蝕刻多晶矽基板之方法，其包含： 使用具有溶解矽的HF/HNO3之姓刻溶液飯刻該基板。 5. 如請求項4之方法，其中該溶解矽的濃度在4 §/1與3〇 g/1 之間。 6. 如請求項4之方法，其中該蝕刻溶液進一步包括六氟矽 酸。 7. —種經蝕紋之多晶矽基板，其係藉由使用包含具有溶解 矽之HF/HNO3溶液的蝕刻溶液來蝕刻多晶矽基板而形 成。 8. 如請求項7之基板，其中該溶解矽的濃度係在4 μ與％ g/Ι之間。 9. 如請求項7之基板，其令該蝕刻溶液進一步包括六氟矽 酸0 156290.doc 201214548 四、指定代表圖· (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明·· 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 156290.doc
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