專(zhuān)利名稱(chēng)：結(jié)晶狀硅晶圓的紋理蝕刻組成物及紋理蝕刻方法(1)的制作方法
結(jié)晶狀硅晶圓的紋理蝕刻組成物及紋理蝕刻方法(1)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，及一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。更具體地，本發(fā)明關(guān)于一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，其可將結(jié)晶狀硅晶圓表面均勻地紋理化成為精細(xì)角錐狀而獲得高吸收度， 及一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。本申請(qǐng)請(qǐng)求在2010年8月12日所提出的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)KR10-2010-0077621號(hào)的權(quán)益，其在此全部并入本申請(qǐng)作為參考。
背景技術(shù)：
因化石能源耗盡、油價(jià)上漲、氣候變化、環(huán)境問(wèn)題等，全世界已積極地引入新穎的可再生能源來(lái)源作為新動(dòng)力來(lái)源。目前作為化石燃料能源的替代品的新穎的可再生能源來(lái)源的實(shí)施例包括太陽(yáng)光、太陽(yáng)熱、風(fēng)力、生質(zhì)、燃料電池、水力等。其中使用太陽(yáng)能電池產(chǎn)生太陽(yáng)能最為活躍地普及。
太陽(yáng)能電池為將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成為電能的光電池。光電池的實(shí)施例包括利用金屬與半導(dǎo)體間接觸的硒光電池、亞硫酸銅光電池、利用P-N接面半導(dǎo)體原理的結(jié)晶硅光電池等。 結(jié)晶硅光電池制成通過(guò)將磷擴(kuò)散至P-型硅半導(dǎo)體的表面中而制造的P-N接面半導(dǎo)體基板， 其中將硼加入硅以使得N-型硅半導(dǎo)體附著P-型硅半導(dǎo)體。在此P-N接面半導(dǎo)體基板中由 P-N接面形成電場(chǎng)且將該基板以光(如太陽(yáng)光)照射時(shí)，電子(-)與電洞(+)被激發(fā)因而自由地活動(dòng)。在此情形，在電子(_)與電洞(+)進(jìn)入由P-N接面所形成的電場(chǎng)中時(shí)，電子(-)到達(dá)N-型半導(dǎo)體且電洞(+)到達(dá)P-型半導(dǎo)體。如此，在P-型半導(dǎo)體表面與N-型半導(dǎo)體表面上形成電極，且電子流到外部電路時(shí)產(chǎn)生電流?；诖嗽矶鴮⑻?yáng)能轉(zhuǎn)化成電能。因此為了將每單位面積的硅光電池的電力最大化，其必須降低硅光電池的反射度且將其吸收度最大化。因此將太陽(yáng)能電池用硅晶圓的表面紋理化成為精細(xì)角錐狀，且以抗反射膜處理。 被紋理化成為精細(xì)角錐狀的硅表面降低寬帶波長(zhǎng)的入射光反射度以增加原先吸收光的強(qiáng)度，因而提升性能、即太陽(yáng)能電池的效率。迄今已研究及發(fā)展各種將硅晶圓表面紋理化成為精細(xì)角錐狀的方法。以下為其具體實(shí)施例。
美國(guó)專(zhuān)利第4，137，123號(hào)公開(kāi)一種硅紋理化蝕刻劑，其中將O. 5至10重量％的硅溶解于包括O至75重量％的乙二醇、O. 05至50重量％的氫·氧化鉀、剩余為去離子水的非等向性蝕刻劑中。然而，使用此硅紋理化蝕刻劑時(shí)，會(huì)有在硅表面上不良地形成角錐體，使得反射度增加，因而降低太陽(yáng)能電池的效率的問(wèn)題。
歐洲專(zhuān)利公告第0477424A1號(hào)公開(kāi)一種紋理蝕刻方法，其帶有其中對(duì)將硅溶解于包括乙二醇、氫氧化鉀，剩余為去離子水的溶液的紋理蝕刻液供應(yīng)氧的充氣程序。然而，在使用此紋理蝕刻方法時(shí)，會(huì)有在硅表面上不良地形成角錐體，使得反射度增加，因而降低太陽(yáng)能電池的效率，且必須另外提供充氣機(jī)的問(wèn)題。
韓國(guó)專(zhuān)利公告第1997-0052617號(hào)公開(kāi)一種紋理蝕刻液，其包括O. 5至5體積％的氫氧化鉀溶液、3. O至20體積％的異丙醇、及75至96. 5體積％的去離子水。此外，美國(guó)專(zhuān)利第6，451，218號(hào)公開(kāi)一種紋理蝕刻液，其包括堿性化合物、異丙醇、水溶性堿性乙二醇，剩余為水。然而，這些紋理蝕刻液會(huì)有因異丙醇的沸點(diǎn)低而必須在紋理化程序期間另外供應(yīng)異丙醇，使得使用大量異丙醇，結(jié)果在生產(chǎn)力與經(jīng)濟(jì)效率方面不利，及因在紋理化程序期間供應(yīng)異丙醇而發(fā)生化學(xué)物溫度梯度，因而硅晶圓表面的紋理均勻性惡化的問(wèn)題。
如上所述，傳統(tǒng)硅晶圓的紋理化程序有因在僅使用氫氧化鉀時(shí)會(huì)使硅晶圓被非等向性地蝕刻，因而增加硅晶圓的反射度的問(wèn)題。為了解決此問(wèn)題而將氫氧化鉀與異丙醇組合使用。然而，即使是在此情形仍會(huì)有因紋理化程序在75至80°C進(jìn)行，沸點(diǎn)為80°C的異丙醇被蒸發(fā)，使得必須在紋理化程序期間另外供應(yīng)異丙醇，結(jié)果化學(xué)物有溫度梯度，因而硅晶圓表面的紋理均勻性惡化的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
因而，現(xiàn)已設(shè)計(jì)本發(fā)明以解決上述問(wèn)題，且本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，其可在結(jié)晶狀硅晶圓表面上形成精細(xì)角錐狀的均勻紋理以易于吸收光，其相較于使用高沸點(diǎn)環(huán)狀化合物的傳統(tǒng)蝕刻組成物可明顯地減少蝕刻組成物的使用而可處理較大量的結(jié)晶狀硅晶圓，其不需要額外硅粒子以形成精細(xì)角錐體，且不需要在充氣程序(供氧程序)或紋理化程序期間引入化學(xué)物，及一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。
為了完成上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，其包括按組成物總量計(jì)為0.1至20重量％的堿性化合物；0.1至50重量％的沸點(diǎn)為100°c以上的環(huán)狀化合物；0. 00001至10重量％的含氧化硅化合物；及剩余為水。
本發(fā)明另一個(gè)方面提供一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。
如上所述，依照本發(fā)明用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物因其可通過(guò)在結(jié)晶狀硅晶圓上形成均勻的精細(xì)角錐體而將光吸收度最大化，因其相較于傳統(tǒng)蝕刻組成物可處理較大量的結(jié)晶狀硅晶圓，如此增加經(jīng)濟(jì)效率，及因其不需要充氣裝置及化學(xué)引入程序， 如此降低初期制造成本且形成均勻及精細(xì)的角錐體而有利。


圖1為顯示以實(shí)施例6的蝕刻組成物處理的結(jié)晶狀硅晶圓的紋理的光學(xué)相片；
圖2為顯示以實(shí)施例6的蝕刻組成物紋理化的結(jié)晶狀硅晶圓表面的SEM相片；及
圖3為顯示以實(shí)施例6的蝕刻組成物紋理化的結(jié)晶狀硅晶圓切片的SEM相片。
具體實(shí)施方式
以下，參考附圖而詳述本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。
本發(fā)明關(guān)于一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，及一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。更具體地，本發(fā)明關(guān)于一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，其可將結(jié)晶狀硅晶圓表面均勻地紋理化成為精細(xì)角錐狀以獲得高吸收度， 及一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。
依照本發(fā)明的用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物包括(A)堿性化合物； (B)沸點(diǎn)為100°C以上的環(huán)狀化合物；(C)含氧化硅化合物 ；及(0)水。
本發(fā)明的蝕刻組成物所包括的堿性化合物(A)可包括按組成物總量計(jì)為O.1至20重量％、較佳為I至5重量％的量。在堿性化合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，其將結(jié)晶狀硅晶圓表面蝕刻。
堿性化合物可為選自由氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、四羥甲銨、四羥乙銨、及其混合物所組成的群組中的一種或多種。堿性化合物可更佳為氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。
本發(fā)明的蝕刻組成物所包括的沸點(diǎn)為100°C以上、較佳為150°C至400°C的環(huán)狀化合物(B)可包括按組成物總量計(jì)為O.1至50重量％、較佳為2至10重量％的量。環(huán)狀化合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，環(huán)狀化合物改良了結(jié)晶狀硅晶圓表面的潤(rùn)濕性，如此防止其表面被堿性化合物過(guò)度蝕刻，因而在其表面上形成均勻的精細(xì)角錐體。此外，環(huán)狀化合物用以通過(guò)快速減少被蝕刻及溶解的氫氣泡而防止氣泡黏附現(xiàn)象發(fā)生。
環(huán)狀化合物在此為C4至Cltl環(huán)狀化合物、或包括一種或多種選自N、O與S的雜元素的C4至Cltl雜環(huán)化合物。
沸點(diǎn)為100°C以上的環(huán)狀化合物可為選自由哌嗪、嗎啉、吡啶、哌啶、哌啶酮、吡咯烷、吡咯烷酮、四氫咪唑酮、呋喃、苯胺、甲苯胺、與內(nèi)酯所組成的群組中的一種或多種。沸點(diǎn)為100°C以上的環(huán)狀化合物的具體實(shí)施例可包括哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、羥乙基哌嗪、N-(2-氨基乙基)哌嗪、N，N’ - 二甲基哌嗪、嗎啉、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、N-苯基嗎啉、N-可可基嗎啉、N-(2-氨基乙基)嗎啉、N-(2-氰基乙基)嗎啉、N-(2-羥基乙基)嗎啉、N-(2-羥基丙基)嗎啉、N-乙?；鶈徇-甲?；鶈徇-甲基嗎啉-N-氧化物、甲吡啶、N-甲基哌啶、3，5-二甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-(2-羥基乙基)哌啶、N-甲基_4_哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-甲基吡咯烷、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N- 丁基-2-吡咯烷酮、N-叔丁基-2-吡咯烷酮、N-己基-2-吡咯烷酮、 N-辛基-2-吡咯烷酮、N-芐基-2-吡咯烷酮、N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-(2-羥基乙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲氧基乙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲氧基丙基)-2-吡咯烷酮、N- (2-乙氧基乙基)-2-吡咯烷酮、N-甲基四氫咪唑酮、二甲基四氫咪唑酮、N-(2-羥基乙基)-伸乙脲、四氫呋喃、四氫糠醇、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N，N- 二甲基苯胺、N-(2-羥基乙基)苯胺、N, N- 二(2-羥基乙基)苯胺、N-乙基-N-(2-羥基乙基) 苯胺、N, N- 二乙基-鄰甲苯胺、N-乙基-N-(2-羥基乙基)_間甲苯胺、二甲基芐胺、Y - 丁內(nèi)酯、甲苯三唑、I, 2，3-苯并三唑、I, 2，3-三唑、I, 2，4-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、4-氨基-4H-1，2，4-三唑、1-羥基苯并三唑、1-甲基苯并三唑、2-甲基苯并三唑、5-甲基苯并三唑、苯并三唑-5-碳酸酯、硝基苯并三唑、與2- (2H-苯并三唑-2-基)-4，6- 二-叔丁基酚。
本發(fā)明的蝕刻組成物所包括的含氧化硅化合物(C)可包括按組成物總量計(jì)為O.00001至10重量％、較佳為O. 0001至I重量％的量。含氧化硅化合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，含氧化娃化合物被物理地吸收于結(jié)晶狀娃晶圓表面，如此作為遮罩(mask),因而在其表面上形成角錐體。
含氧化硅化合物可為選自由粉狀氧化硅、含氧化硅膠體溶液、與液態(tài)金屬硅酸鹽所組成的群組中的一種或多種。含氧化硅化合物的具體實(shí)施例可包括粉狀氧化硅、以Na2O 穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以K2O穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以酸性液體穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、 以NH3穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以如乙醇、丙醇、乙二醇、甲基乙基酮(MEK)、或甲基異丁基酮(MIBK))的有機(jī)溶劑穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、液態(tài)硅酸鈉、液態(tài)硅酸鉀、及液態(tài)硅酸鋰。
本發(fā)明的蝕刻組成物所包括的水(D)為使組成物總量為100重量％的剩余量。水可為去離子蒸餾水，且該去離子蒸餾水用于半導(dǎo)體程序且具有18ΜΩ/公分以上的電阻率。
本發(fā)明的蝕刻組成物可進(jìn)一步包括(E)氟系表面活性劑。氟系表面活性劑可包括按組成物總量計(jì)為O. 000001至10重量％、較佳為O. 0001至I重量％的量。氟系表面活性劑的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，氟系表面活性劑與沸點(diǎn)為100°c以上的環(huán)狀化合物一起降低了蝕刻組成物的表面張力以改良結(jié)晶狀硅晶圓表面的潤(rùn)濕性，因而防止其表面被堿性化合物過(guò)度蝕刻。
氟系表面活性劑可為選自由陰離子性氟系表面活性劑、陽(yáng)離子性氟系表面活性劑、兩性離子性氟系表面活性劑、及非離子性氟系表面活性劑所組成的群組中的一種或多種。氟系表面活性劑的具體實(shí)施例可包括陰離子性氟系表面活性劑，其包括全氟烷基羧酸酯、全氟烷基磺酸酯、全氟烷基硫酸酯、與全氟烷基磷酸酯；陽(yáng)離子性氟系表面活性劑，其包括全氟烷基胺與全氟烷基季銨；兩性離子性氟系表面活性劑，其包括全氟烷基羧基甜菜堿與全氟烷基磺基甜菜堿；及非離子性氟系表面活性劑，其包括氟烷基聚氧乙烯與全氟烷基聚氧乙烯。
本發(fā)明的蝕刻組成物可應(yīng)用于浸潰型、噴霧型及單片型蝕刻程序。
此外，本發(fā)明提供一種使用上述蝕刻組成物，其包括(A)O.1至20重量％的堿性化合物，(B)O.1至50重量％的沸點(diǎn)為100°C以上的環(huán)狀化合物，(C)O. 00001至10重量％的含氧化硅化合物，及(D)水，如果必要?jiǎng)t進(jìn)一步包括O. 000001至10重量％的氟系表面活性劑，在50 100°C浸潰及/或噴霧30秒 60分鐘而將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。
以下，參考以下的實(shí)施例而詳述本發(fā)明。然而這些實(shí)施例是敘述以例證本發(fā)明，且本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)施例。以下的實(shí)施例可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)加以修改及變化。
實(shí)施例1至14及比較例I至4 :用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物的制備
實(shí)施例1至14及比較例I至4的用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物是依照以下表I所示的成分及組成比例而制備。
表I[ 0034]
權(quán)利要求
1.一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，其包括按組成物總量計(jì)為O.1至20重量％的堿性化合物；O.1至50重量％的沸點(diǎn)為100°C以上的環(huán)狀化合物；O. 00001至10重量％的含氧化硅化合物；及剩余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻組成物，其中該堿性化合物選自由氫氧化鉀、氫氧化鈉、 氫氧化銨、四羥甲銨、與四羥乙銨所組成的群組中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻組成物，其中該沸點(diǎn)為100°C以上的環(huán)狀化合物選自由哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、羥乙基哌嗪、N-(2-氨基乙基)哌嗪、N, N’ -二甲基哌嗪、嗎啉、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、N-苯基嗎啉、N-可可基嗎啉、N-(2-氨基乙基)嗎啉、N-(2-氰基乙基)嗎啉、N-(2-羥基乙基)嗎啉、N-(2-羥基丙基)嗎啉、N-乙?；鶈徇?、N-甲酰基嗎啉、N-甲基嗎啉-N-氧化物、甲吡啶、N-甲基哌啶、3，5-二甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-(2-羥基乙基)哌啶、N-甲基-4-哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-甲基吡咯烷、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N- 丁基-2-吡咯烷酮、N-叔丁基-2-吡咯烷酮、N-己基-2-吡咯烷酮、N-辛基-2-吡咯烷酮、N-芐基-2-吡咯烷酮、N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-(2-羥基乙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲氧基乙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲氧基丙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-乙氧基乙基)-2_吡咯烷酮、N-甲基四氫咪唑酮、二甲基四氫咪唑酮、N-(2-羥基乙基)-伸乙脲、四氫呋喃、四氫糠醇、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N-(2-羥基乙基)苯胺、 N，N-二(2-羥基乙基)苯胺、N-乙基-N-(2-羥基乙基)苯胺、N，N-二乙基-鄰甲苯胺、 N-乙基-N-(2-羥基乙基)_間甲苯胺、二甲基芐胺、Y -丁內(nèi)酯、甲苯三唑、1，2，3-苯并三唑、I, 2，3-三唑、I, 2，4-三唑、3-氨基-1, 2，4-三唑、4-氨基-4H-1，2，4-三唑、1-羥基苯并三唑、1-甲基苯并三唑、2-甲基苯并三唑、5-甲基苯并三唑、苯并三唑-5-碳酸酯、硝基苯并三唑、與2-(2H-苯并三唑-2-基)-4，6- 二-叔丁基酚所組成的群組中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻組成物，其中該含氧化硅化合物選自由粉狀氧化硅、以 Na2O穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以K2O穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以酸性液體穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以NH3穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、以如乙醇、丙醇、乙二醇、甲基乙基酮(MEK)、或甲基異丁基酮(MIBK)的有機(jī)溶劑穩(wěn)定的膠體氧化硅溶液、液態(tài)硅酸鈉、液態(tài)硅酸鉀、及液態(tài)硅酸鋰所組成的群組中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻組成物，其進(jìn)一步包括O.000001至10重量％的氟系表面活性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝕刻組成物，其中該氟系表面活性劑選自由包括全氟烷基羧酸酯、全氟烷基磺酸酯、全氟烷基硫酸酯、與全氟烷基磷酸酯的陰離子性氟系表面活性劑； 包括全氟烷基胺與全氟烷基季銨的陽(yáng)離子性氟系表面活性劑；包括全氟烷基羧基甜菜堿與全氟烷基磺基甜菜堿的兩性離子性氟系表面活性劑；及包括氟烷基聚氧乙烯與全氟烷基聚氧乙烯的非離子性氟系表面活性劑所組成的群組中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻組成物，其中該環(huán)狀化合物具有150°C至400°C的沸點(diǎn)。
8.一種將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法，其使用根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓在50 100°C浸潰和/或噴霧30秒 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組成物，及一種使用該蝕刻組成物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法，該蝕刻組成物包括(A)堿性化合物；(B)沸點(diǎn)為100℃以上的環(huán)狀化合物；(C)含氧化硅化合物；及(D)水，尤其涉及一種形成將結(jié)晶狀硅晶圓表面的光吸收度最大化的微角椎體結(jié)構(gòu)的將結(jié)晶狀硅晶圓紋理化的蝕刻組合物，以及使用該蝕刻組合物將結(jié)晶狀硅晶圓蝕刻的方法。
文檔編號(hào)H01L21/306GK103069049SQ201180039229
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者洪亨杓, 李在連, 林大成 申請(qǐng)人:東友 Fine-Chem 股份有限公司