[发明专利]织构化的半导体衬底

说明书

技术领域

本申请在35U.S.C§119(e)下要求于2009年9月24日提交的U.S.临时申请第61/277,409号的优先权，其全部内容作为参考并入此处。

本发明涉及一种采用水溶液织构化(texture)半导体衬底的方法，该水溶液包括非挥发性、高分子量的烷氧基二醇及其醚和醚醋酸酯衍生物。更具体地，本发明涉及一种采用水溶液织构化半导体衬底的方法，该水溶液包括非挥发性、高分子量的烷氧基二醇及其醚和醚醋酸酯衍生物，以减小从该半导体衬底的光反射。

背景技术

织构化的半导体表面减少了宽波段入射光的反射，由此增大吸收的光强度。这样的半导体可用于太阳能电池的制造。太阳能电池是将入射在其表面上的光能如太阳光转换为电能的器件。减小入射在表面上的光反射提高转换为电能的转换率。但是，织构化不限于在太阳能电池制造中的半导体，而是还可用于一般的光伏器件、光和电化学探测器/传感器、生物探测器/生物传感器、催化剂、电极和其他器件的制造中，其中减小入射光的反射提高器件的效率。

用于(100)-晶向的硅表面的湿法化学锥体(四角形的)结构织构化的公知技术使用碱性介质，如碱金属(alkali)氢氧化物、碱金属碳酸盐、氨或胆碱的溶液。碱金属氢氧化物通过其自身制造不平坦的织构化表面，其导致高反射的区域。必须使用添加剂来控制织构化速率和形成可重复的锥体结构体。肼或乙二胺或邻苯二酚(pyrocatechol)的溶液也可使用，但是它们的不利之处在于它们对工人的毒性。最普通的配方包括水、钠或钾的氢氧化物和醇(alcohol)。使用的醇成分是乙二醇酯或异丙醇。

在EP047742A1中描述了一种基于包括乙二醇的织构化溶液的方法。使用的该织构化溶液包括水、氢氧化钾、乙二醇和硅。氧作为进一步的成分也被加入。在该硅表面经过湿法化学结构织构化后，通过用氧充满该织构化溶液可获得可复制的均一的锥形。该锥形高度可通过该织构化溶液的充气持续时间而变化。在一个更长的时期导入氧(即该乙二醇的更大的氧化)得到更小的锥形。可形成2μm或更小的锥形尺寸。这种配方的劣势在于该织构化溶液无法局部(ad hoc)使用，因为其要求在应用之前溶解硅。研究显示，为了形成平滑的(111)面，需要在随后静置(rest)几个小时。简单地添加硅酸盐至该溶液并不导致该有益的结果。

U.S.3,998,659公开一种基于异丙醇(IPA)的湿法织构化方法。与使用基于乙二醇的溶液的织构化相比，基于IPA的溶液可直接用于织构化。使用此织构化溶液可采用或不采用硅酸盐。一般，这样的织构化在80℃左右的温度下进行10分钟至30分钟完成。这导致IPA的高蒸发速率，因为IPA的沸点是82℃。IPA还很容易挥发，具有12℃的闪点。这导致关于该锥形结构的均一织构化和可复制性以及IPA的巨大消耗的问题。半导体衬底的非均一织构化导致增大入射光的反射。可复制性对于减小产品缺陷的可能性和提供可靠的有效的制造很重要，由此减小消费者和制造商双方的成本。IPA的高消耗也增加高的制造成本以及失去效能的化学品的高废物处理成本。而且，一般，这样的IPA系统趋于具有360nm至750nm的波长范围的入射光的14％至27％的反射率。理想地，在此波长范围内反射率为13％至14％。

U.S.6,41,218公开了另一种织构化溶液，其包括碱性反应物、IPA和碱性乙二醇。该专利称该溶液提供良好的织构化可复制性以及该锥形的尺寸是可调的。其还称该配方不像传统的IPA溶液那样遭受高的IPA蒸发率，由此减小在织构化中替换溶液的频率。但是，虽然织构化溶液可能提供织构化可复制性以及减小溶液成分的蒸发，仍然需要一种织构化溶液，其改进织构化均一性、可复制性，减小成分的蒸发以及改善反射性能。

发明内容

在一方面，一种方法包括：提供半导体衬底；以及施加水溶液至该半导体衬底以织构化该半导体衬底，该水溶液包括选自重均分子量为170克/摩尔或更高且闪点为75℃或更高的烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物的一种或更多的化合物和一种或更多的碱性化合物。