[发明专利]蚀刻溶液和蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蚀刻溶液、所述蚀刻溶液在蚀刻硅中的应用、以及一种蚀刻方法。

背景技术

半导体元件在许多技术领域中都起着关键作用。由于不同元件的多样化，对处理这些材料的技术要求也多种多样。其中蚀刻技术和蚀刻方法特别重要。这是由于借助于蚀刻技术和蚀刻方法的帮助一方面可以有选择地在个别位置上加工材料，另一方面尤其能够以工业化规模大批量地进行加工。目前制造的半导体元件大多数都采用硅作为原材料。

在对元件或者坯件的个别位置进行有选择地加工时，需要保证蚀刻溶液仅到达需要去除材料的位置，而其它区域则不受影响。这通常是这样实现的，即，用抵抗蚀刻溶液的材料覆盖或者说掩盖不需要蚀刻的区域。这种掩盖可以通过施加抵抗蚀刻溶液的抗蚀层、膜、片等实现。这些掩膜是复杂的。因此，如有可能，总是尽量改而利用例如润湿现象或重力作用的其它效应来避免相应区域接触蚀刻溶液。在最简单情况下，坯件仅被部分地保持在蚀刻溶液内而未将该坯件完全润湿，从而在该蚀刻溶液液面之下以及被润湿的区域之下蚀刻该坯件，但在被润湿的区域上方的该坯件部分未受到蚀刻。

仅仅通过将坯件部分地浸入到蚀刻溶液中而在不损害其它区域的情况下所能够实现的相应区域的有选择加工的程度，取决于具体情况。尤其是，表面结构由于毛细效应会导致蚀刻溶液到达无需进行蚀刻的区域。

发明内容

本发明的目的因而在于提供改善了的蚀刻溶液，其使得更精确地有选择地加工个别区域成为可能。

该目的借助根据本发明的一个实施例的蚀刻溶液得到了解决。

进一步地，本发明的目的还在于改善硅的蚀刻，尤其是改善带有表面结构的硅片的蚀刻。

该目的通过根据本发明的一个实施例的蚀刻溶液的应用而得到了实现。

此外，本发明的目的还在于提供用于硅片的改进蚀刻方法。

该目的通过根据本发明的一个实施例的蚀刻方法而得到了实现。

本发明的不同实施例还提供了各种有利的改进方式。

本发明的蚀刻溶液具有相对较小的表面张力，且在无机材料尤其是硅的情况下具有良好的蚀刻效果。因而，本发明的蚀刻溶液进入小尺寸的表面结构内的可能性更小。这种表面结构可能是由于在待蚀刻坯件表面内的微小裂缝或者加工结构形成的。另外，在坯件内部也可以局部地形成表面结构(通常也被称为表面纹理)。这种表面结构通常是以机械方式形成的，例如在为了提高光入射的目的而对太阳能电池以机械方式施加结构的过程中。然而，这种表面结构也可以是前级蚀刻处理的结果。例如，在太阳能电池制造过程中采用各向异性的蚀刻溶液，所述蚀刻溶液在不同的空间方向上具有不同强度的蚀刻效果(视情况而取决于待蚀刻的晶体的晶体取向)，从而形成表面结构。该表面结构可以增加入射到太阳能电池的光。

蚀刻溶液进入所述结构会损害这种表面结构。然而在本发明蚀刻溶液情况下这种危险明显降低。因而没有表面结构的区域可以与蚀刻溶液接触并被蚀刻，同时具有表面结构的区域不会被损害。

优选地，根据本发明的蚀刻溶液被用于在需要时有选择地对硅或者尤其是硅玻璃的含硅化合物进行蚀刻。在此，该含硅化合物也包括被掺杂的硅。另外，也可以应用到其它无机材料(尤其是半导体材料)的领域。

在蚀刻硅以及在蚀刻其它半导体材料时，本发明的蚀刻溶液中的硫酸不参与化学蚀刻反应。硫酸首先用于提高蚀刻溶液的比重。虽然在蚀刻过程中发生的化学反应以及与此相关的反应物的转化降低了蚀刻溶液本身的比重，但这种降低被现在位于蚀刻溶液内的蚀刻掉的硅所补偿。因而不必添加硫酸来保持开始时的比重。

尤其是在硅半导体技术领域内，可以有利地应用根据本发明的蚀刻溶液。在所述技术领域内，在硅片内扩散掺杂物质，并形成有常常要被去除的硅玻璃。所述去除可以借助根据本发明的蚀刻溶液实现。此外，也可以去除在磷扩散或者硼扩散时出现的硼硅玻璃或者磷硅玻璃。另外，可以在周围掺杂区域被损害的危险很低的情况下，局部地去除掺杂层。

在上述硅半导体技术领域中，硅片通常被用作制造如集成电路或者太阳能电池的半导体元件的起始材料。硅片通常是通过将浇铸的硅块锯成片或者将拉制得到的硅棒锯成片而制成的。在这种通常借助于丝锯完成的锯开过程中，在硅片表面被损伤。这种损伤通常通过对硅片进行过蚀刻来去除，在该过蚀刻中同样可以采用根据本发明的蚀刻溶液。