[发明专利]一种硅片刻蚀的方法、在硅片表面制备减反射绒面的方法和在硅片表面刻蚀特定图形的方法

说明书

本发明提供了一种硅片刻蚀的方法、在硅片表面制备减反射绒面的方法和在硅片表面刻蚀特定图形的方法，属于半导体刻蚀技术领域。本发明以固体MnO₂作为氧化剂，而HF和其他非氧化性酸用于提供可增强固体MnO₂氧化性的酸性环境，在酸性环境中，固体MnO₂表现出氧化性，与硅片接触可以将硅氧化，生成的SiO₂被HF酸刻蚀，露出新的硅表面与固体MnO₂接触，继续被氧化，随着反应进行，在硅片与固体MnO₂接触的位置形成刻蚀结构，固体MnO₂最终被还原成可溶性的Mn²⁺离子。该方法可在硅片表面需要刻蚀的地方定点刻蚀，还可用于多晶硅片表面减反射绒面的制备，不需要使用贵金属，也不需要使用硝酸，即可得到反射率低的绒面。

技术领域

本发明涉及半导体刻蚀技术领域，尤其涉及一种硅片刻蚀的方法、在硅片表面制备减反射绒面的方法和在硅片表面刻蚀特定图形的方法。

背景技术

对硅片进行刻蚀形成图形化或者随机分布的微纳结构是制备很多半导体器件的必需步骤。对硅片进行刻蚀的技术主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。

干法刻蚀主要利用反应气体或/和等离子体通过化学或/和物理作用进行刻蚀。对硅片进行干法刻蚀的代表性方法是反应离子刻蚀(RIE:Reactive Ion Etching)，其通常是将含有卤素原子的反应气体组合(比如CF₄/O₂、SF₆/O₂等)通入到等离子体电场中，结合利用卤素原子对硅片的化学刻蚀作用与高能离子对硅片的物理轰击作用来在硅片表面制备出所期望的刻蚀结构，该方法设备投资较大、工艺复杂。湿法刻蚀主要利用包含化学刻蚀剂的溶液与硅片之间发生化学反应来进行刻蚀。由于湿法刻蚀操作简便、对设备要求低、易于实现大批量生产，被广泛用在光电、传感、微机电器件等的制造中。

但现有的硅片刻蚀技术，无论是干法刻蚀还是湿法刻蚀，要实现对硅片局部区域的选择性刻蚀，刻蚀出所希望的图形，通常都需要先制备掩膜，制备掩膜主要靠光刻工艺来实现，刻蚀完成后再附加一定的步骤将掩膜去除，工艺较为复杂。

利用硅片刻蚀在硅片表面制备减反射绒面是提高硅太阳电池转换效率的重要手段。在多晶硅片上制备减反射绒面一般采用HNO₃/HF水溶液，依靠HNO₃将硅氧化，再利用HF刻蚀去除SiO₂，在硅片表面上形成由椭圆形坑状结构构成的绒面。但是，这种方法存在氮排放，并且在金刚线切割的多晶硅片上制备的绒面反射率较高，难以满足高性能硅太阳电池的制备要求。

针对金刚线切割的多晶硅片，目前也产生了一些新型制绒技术。RIE技术首先被采用，但因投资大、工艺复杂等原因并没有形成大范围的产业化应用。湿法金属催化化学腐蚀(MCCE:Metal catalyzed chemical etching)是另外一种新兴技术，其主要采用贵金属颗粒Cu、Ag、Pt、Au等作为催化剂，在HF/H₂O₂水溶液中对硅片表面进行绒面刻蚀。该技术存在的问题是需要以贵金属为催化剂，工艺成本较高，且在所得硅片表面上存在金属污染，需要后续清除处理步骤，工艺较繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片刻蚀的方法、在硅片表面制备减反射绒面的方法和在硅片表面刻蚀特定图形的方法，本发明提供的硅片刻蚀的方法工艺简单，且能够低成本的实现对硅片的定点刻蚀，当将本发明的方法用于硅片表面制绒时，可以在多晶硅片特别是金刚线切割的多晶硅片表面上刻蚀出反射率低的高性能绒面，并且不使用贵金属，也不使用HNO₃，不产生影响环境的氮排放。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种硅片刻蚀的方法，以固体MnO₂为氧化剂，在非氧化性混合酸溶液中对硅片进行刻蚀；所述非氧化性混合酸溶液中的酸包括HF和其他非氧化性酸。