[发明专利]含水碱性蚀刻和清洁组合物以及处理硅基材表面的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于处理硅基材表面的新型含水碱性蚀刻和清洁组合物。

此外，本发明涉及一种处理硅基材表面的新方法，其中使用所述新型含水碱性蚀刻和清洁组合物。

另外，本发明涉及一种制造在暴露于电磁辐射时发电的装置的新方法，其中使用所述新型含水碱性蚀刻和清洁组合物和所述处理硅基材表面的新方法。

引用的文件

将在本申请中提到的文件的全部内容引入本文供参考。

发明背景

在太阳能电池的工业生产中，单晶或多晶的硅晶片是主要用锯开从大型坯料切割下来的。这产生了粗糙表面，具有平均表面粗糙度为约20-30微米，在本领域中通常称为锯损伤。这种锯损伤通常是由锯线和残余磨料的金属磨损引起的。所以必须进行所谓的锯损伤蚀刻以除去表面粗糙并且将硅晶片表面纹理化。以此方式，在表面上产生一定的粗糙度，所述粗糙度能多次反射在表面上入射的光，从而导致在硅晶片内侧更多地吸收光，即增加光限定作用。

在纹理化之后，可以用水或碱性溶液或酸性溶液对纹理化的晶片进行短暂处理。作为替代或另外，可以用含氟化氢的溶液短暂处理进行常规整理操作。氟化氢除去了位于硅晶片表面处的天然氧化物层，伴随着形成硅-氟键。以此方式，产生活化的疏水性硅表面。

通过氢氟酸处理作为中间体产生的四氟化硅可以与水反应，产生胶态二氧化硅粒子，这些粒子倾向于粘附到活化硅表面上，并且可以形成点或斑，即所谓的“浑浊”。另外，由于水的表面张力，表面的疏水性导致在清洗步骤期间形成水滴。但是，胶态粒子倾向于在液滴的气体-液体边界上浓缩。在干燥步骤期间，液滴可以沿着硅晶片表面滚动，使得在液滴中所包含的胶态粒子粘附和再次污染硅晶片表面。

此外，疏水性硅晶片表面很难被高极性的喷雾式磷发射极源润湿，磷发射极源例如是含水或含醇的磷酸。所以，硅晶片表面必须在其与磷发射极源接触之前被赋予亲水性。

在现有技术中已经建议了许多用于处理硅晶片表面的含水碱性蚀刻和清洁组合物。

因此，日本专利申请JP50-158281公开了四甲基氢氧化铵(TMAH)和过氧化氢的水溶液用于清洁半导体硅晶片表面。

美国专利US4,239,661建议使用含有胆碱和过氧化氢和另外含有非离子性表面活性剂、配合剂的水溶液用于处理和洗涤中间体半导体产品的表面、用于蚀刻金属层和除去正型操作的光致抗蚀剂的用途，非离子性表面活性剂例如是多元醇或聚氧乙烯的脂族酯，配合剂例如是氰化物或乙二胺四乙酸（EDTA）、三乙醇胺、乙二胺或安息香亏。

德国专利申请DE2749636公开了使用一种含水组合物，其含有TMAH，过氧化氢，配合剂例如氢氧化铵或邻苯二酚，作为表面活性剂的氟化化合物例如六氟异丙醇，以及抑制剂，例如氟化铵、磷酸氢铵或氧气。

日本专利申请JP63-048830公开了在用含有胆碱和过氧化氢的含水组合物进行氢氟酸处理之后从硅基材表面除去金属杂质。

日本专利申请JP63-274149公开了用含有TMAH、过氧化氢和非离子性表面活性剂的含水组合物从半导体晶片表面脱脂和除去无机污染物。

美国专利US5,129,955描述了在用含有胆碱或TMAH和过氧化氢的水溶液进行氢氟酸处理之后对硅晶片表面进行清洁和亲水化。

同样，美国专利US5,207,866公开了使用这些组合物对单晶硅进行各向异性蚀刻。

欧洲专利申请EP0496602A2描述了用含有TMAH、过氧化氢和配合剂、例如膦酸或多磷酸的含水组合物从硅晶片表面除去金属杂质。

美国专利US5,705,089描述了用含水组合物从硅晶片除去金属杂质，所述含水组合物含有TMAH，过氧化氢，配合剂例如多膦酸，润湿剂例如多元醇，以及阴离子性、阳离子性、非离子性和氟化的表面活性剂，水溶性有机添加剂例如醇、二醇、羧酸、羟基羧酸、多羧酸和多元醇，其也可以被氧化。

欧洲专利申请EP0665582A2建议了含水组合物作为表面处理组合物用于半导体和用于除去金属离子，所述含水组合物含有TMAH、过氧化氢和具有至少三个N-羟基氨基氨基甲酰基的配合剂。

美国专利US5,466,389公开了用含水组合物清洁硅晶片，使得表面微粗糙度降低，所述含水组合物含有TMAH、过氧化氢、非离子性表面活性剂、配合剂和缓冲组分，缓冲组分是例如无机矿物酸以及它们的盐，铵盐，弱有机酸以及它们的盐，和弱酸以及它们的共轭碱。