[发明专利]用于碱性蚀刻溶液尤其是纹理蚀刻溶液的添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种产品、其作为蚀刻溶液的添加物或成份的用途、及其制造方法。

背景技术

在对材料进行蚀刻时，人们通常努力获得在蚀刻的种类、位置和/或程度上确定的蚀刻结果。当蚀刻半导体材料时特别是这种情况，例如在制造电子器件或太阳能电池时。多数硅，以及其他多晶硅，被用作半导体材料，而多晶硅在多晶硅太阳能电池的制作中得到了工业规模的应用。然而多晶材料特别是多晶硅的确定的蚀刻是昂贵的，因为多数溶液对不同晶粒和可能出现的晶体缺陷的蚀刻程度不同。这是例如基于碱性氢氧化物的蚀刻溶液的情况，该蚀刻溶液在蚀刻特别是硅片的纹理蚀刻中有着工业规模的应用。当然可以采用其他的蚀刻溶液，这些溶液均匀地蚀刻半导体材料而不论晶向和晶体缺陷如何。但它们的工业规模的使用是有问题且昂贵的，主要原因是安全和处理，所以基于基于碱性氢氧化物的碱性蚀刻溶液经常是优选的，尽管它们有各向异性的蚀刻效果。

为了能利用碱性蚀刻溶液获得确定的蚀刻结果，需要针对所具体使用的硅材料，精确地协调蚀刻过程。影响如蚀刻时间、蚀刻溶液的成份和蚀刻温度的腐蚀参数的因素，可以是所使用的半导体材料的不同晶体结构(例如各种方法制造的硅晶棒或边缘稳定的多晶硅晶或单晶硅晶棒)、其掺离类型与掺杂厚度、以及晶体缺陷的种类与密度。实际上，其结果是，即使对同一制造商的不同硅晶材料，也需要在每一种情况下采用不同的腐蚀参数。而在使用不同的制造商所供应的材料时，则必须使用更多样的不同的腐蚀参数。尤其在纹理蚀刻的情况下，例如在生产太阳能电池时为了能够增加光入射而必须在芯片表面形成表面结构的情况下，纹理蚀刻工艺对所采用的材料的敏感性导致了大量不同组合的腐蚀参数。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种能简化蚀刻过程特别是纹理蚀刻过程的一种产品。

本发明的另一目的在于提供该产品的一种制备方法。

依据本发明的产品，可通过混合至少一种聚乙二醇与一种碱(base)混合而得到，从而使所示产生的混合物能够在环境空气中和温度大约25℃的条件下静置而形成两相，并分离较低浓度相即该产品。在此所称的碱(base)，原则上是指能够形成氢氧根离子溶液的任何化合物。所用的碱优选地是氢氧化碱，特别优选的是氢氧化钾或氢氧化钠。环境空气在此是指一种气体混合物，如同人类在地球上的居住环境所存在的环境空气。静置在此并不一定表示混合物的一种绝对静置。原则上该混合物也可以被移动，虽然移动混合物在一个给定的情况下会阻碍相的分离。原则上可使用所有聚乙二醇来制造该产品。在实际上，四甘醇的应用是可被证实的。当使用四甘醇时，一般在静置几分钟后即能形成不同浓度的两相。

已经证明，将本发明的产品加入碱性蚀刻溶液，特别是纹理蚀刻溶液，能够对蚀刻过程产生有利的效果。因此，由于本发明的产品的添加，该蚀刻溶液能用于采用相同的蚀刻参数的不同种类与量的半导体材料并获得相同的蚀刻结果，例如可以利用相同的方法进行p-型硅与n-型硅的掺杂处理。所需要的蚀刻参数组(即所谓的“蚀刻配方”)的数目，因而可以显著地减少。所需的腐蚀配方数目的减少，进一步简化了蚀刻溶液的组份与蚀刻参数对所要蚀刻的半导体材料的适配，而这些可能是必需的。另外，还可延长蚀刻溶液的使用寿命。

当把本发明的产品混合到碱性纹理蚀刻溶液中，则会有进一步的优点。例如，利用相同的蚀刻溶液与相同的蚀刻参数，单晶或多晶半导体材料特别是硅片可被形成纹理。在现有技术中，例如对于硅片，采用含有0.5～6重量百分比的碱性氢氧化物和1～10体积百分比的乙醇(大都使用异丙醇，参阅例如美国专利案3,998,659))的水溶性纹理蚀刻溶液作为纹理蚀刻溶液。纹理蚀刻一般在70～90℃之间的温度下进行一般20～75分钟。在将根据本发明的产品混合入含有乙醇的碱性蚀刻溶液中后，已经确定的是蚀刻时间能够因此而得到缩短，且进一步地碱性蚀刻溶液所用的乙醇消耗量能够得到减小。

在从大块切割分出的半导体材料的情况下，例如用环锯或线锯从硅晶块切割的硅片的情况下，迄今都必须先进行一单独的切割损伤蚀刻制程以除去切割损伤，然后才可利用一纹理蚀刻溶液而可靠地加上具有微米尺寸的结构的纹理。然而，在将本发明的产品混合到纹理蚀刻溶液中后，可以省去该单独的切割损伤蚀刻制程，而切割损伤的蚀刻可以用一共同的加工步骤与半导体材料表面的纹理制作过程一起进行。

上述的有利作用，并不依赖在制造本发明的产品以及在碱性蚀刻溶液使用相同的碱。例如在生产本发明的产品时可以使用氢氧化钠，然后将该产品添加入一含有氢氧化钾的溶液内。