[发明专利]用于硅晶片的湿法酸化学蚀刻的制剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月22日提交的美国临时申请序列号61/526,076的优先权，所述申请以引用方式并入本文。

背景

本公开涉及硅晶片的湿法酸蚀刻。

为了使硅太阳能电池效率最大化，经常将硅表面纹理化来降低反射性并进而增强光子捕获。这种前(“向阳(sunny)”)侧纹理可以处于亚毫米、微米或纳米级。纹理化最常见是通过以分批或流水线处理使用湿法化学蚀刻剂蚀刻硅晶片来实现，所述硅晶片可以是单晶或多晶晶片。单晶硅晶片可以用碱性蚀刻剂来蚀刻，所述碱性蚀刻剂利用它们的结晶结构来产生非常适于限制反射性的角锥。多晶晶片没有这种结晶结构可利用并且进而常常用酸性蚀刻剂来蚀刻。

酸蚀刻可以用如本领域技术人员已知的含有氢氟酸(HF)和硅氧化剂如硝酸(HNO₃)的酸性混合物来实现。现有技术可以使用具有切割损伤或光滑的多晶硅晶片(取决于晶片生产工艺)。然而，这些方法可能不适于蚀刻图案化的衬底并且在蚀刻许多晶片的过程中并不提供一致的蚀刻组合物，如下文详述。

概述

描述了用于硅晶片的湿法酸化学蚀刻的制剂。所述制剂用于硅的处理中以提供具有降低的反射性和增强的光子捕获的硅表面。在一方面，制得的制剂中包括可溶性硅添加剂。

在一方面，一种对硅进行图案化的方法包括将在至少一个表面上用有机抗蚀剂进行图案化的硅衬底暴露在制得的蚀刻组合物中，所述蚀刻组合物包含氢氟酸、能够氧化硅的至少一种氧化剂以及可溶性硅，其中所述蚀刻组合物蚀刻所述硅衬底的暴露的硅表面而不除去所述有机抗蚀剂。

在一个或多个实施方案中，所述方法进一步包括蚀刻每单位的硅就除去一定体积分数的所述蚀刻组合物，同时用包含氢氟酸和能够氧化硅的至少一种水溶性氧化剂的补充溶液来补充蚀刻剂浴液(bath)。

在一个或多个实施方案中，所述可溶性硅选自由氟硅酸盐、硅酸、硅酸盐、可溶性硅及其组合组成的组。

在一个或多个实施方案中，所述氟硅酸盐选自由六氟硅酸和氟硅酸铵及其组合组成的组。

在一个或多个实施方案中，所述氧化剂选自由以下组成的组：如硝酸、亚硝酸、碘酸、过氧化物、氯酸盐、高氯酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、高锰酸盐、过硫酸盐、碘酸盐、高碘酸盐及其组合。

在前述实施方案的任一个中，所述方法包括一种或多种稀释剂。

在前述实施方案的任一个中，所述方法包括一种或多种酸稀释剂。

在一个或多个实施方案中，所述酸稀释剂选自由以下组成的组：乙酸、冰醋酸、磷酸、硫酸、亚硫酸、焦磷酸、亚磷酸、铬酸、氯酸、三氟甲磺酸、甲磺酸、三氟乙酸、三氯乙酸、甲酸、和/或柠檬酸；聚(4-苯乙烯磺酸)、聚(乙烯磺酸)、聚(苯乙烯-交替-马来酸)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)及其组合。

在一个或多个实施方案中，所述补充溶液进一步含有稀释剂。

在一个或多个实施方案中，所述稀释剂选自由以下组成的组：聚合物、表面活性剂、和/或聚合物酸，如聚(乙二醇)、聚(4-苯乙烯磺酸)、聚(乙烯磺酸)、聚(苯乙烯-交替-马来酸)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)，和/或包括脂肪族氟碳基的氟碳表面活性剂(例如特拉华州(DE)威明顿市(Wilmington)的E.I.Du Pont de Nemours and Co.的FSA和FSN表面活性剂)、氟化烷基烷氧化物(例如明尼苏达州(MN)圣保罗市(St.Paul)的Minnesota Mining and Manufacturing Co.的表面活性剂)、具有脂肪基的烃表面活性剂(例如烷基酚乙氧基化物，其包含具有约6个至约12个碳原子的烷基，如从康涅狄格州(CT)丹伯里市(Danbury)的Union Carbide可获得X-100的辛基酚乙氧化物)、聚氧乙烯山梨糖醇单月桂酸酯或单油酸酯(例如从ICI Americas,Inc.可获得的20和80)、环氧乙烷和环氧丙烷的三嵌段共聚物(例如从新泽西州(NJ)奥立佛山市(Mount Olive)的BASF Corp.可获得的P104和F127)、有机硅表面活性剂如硅烷和硅氧烷(例如聚氧乙烯改性的聚二甲基硅氧烷如明尼苏达州(MI)米德兰市(Midland)的Dow Corning Corp.的DOWQ2-5211和Q2-5212)、氟化有机硅表面活性剂(例如氟化聚硅烷如马萨诸塞州(MA)沃特敦市(Watertown)的Ecology Chemical Co.的100)及其组合。