CN102051179B - 对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，该化学腐蚀液的配比为1g固体柠檬酸与3～4ml的双氧水，实现了对Al组分为0.8～0.9的砷化镓太阳电池帽层Al0.8～0.9GaAs/GaAs的选择性腐蚀。本发明提供的这种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，具有高的选择性腐蚀，能够实现GaAs太阳电池帽层选择腐蚀的目的，并且腐蚀液配制方便，具有很好的重复性。

Description

对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液
技术领域
本发明涉及半导体技术领域使用的化学腐蚀液，具体涉及为一种对砷化镓(GaAs)太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液。
背景技术
GaAs太阳电池因其与太阳光谱良好的匹配性，具有更高的理论转化效率。且其还具有耐高温、抗辐照、寿命长等优点，很适合太空应用，早已引起人们的广泛关注。但由于GaAs的表面复合速率比较大，在制备工艺中需要在PN结表面上生长一层AlxGa1-xAs外延层作为窗口层，来降低表面复合速率。通常将AlxGa1-xAs层中Al的含量x定为0.8～0.9。具有高掺杂浓度的GaAs帽层作为欧姆接触层，实现与正电极的良好的欧姆接触，而真正的光敏面为帽层下的AlxGa1-xAs层，因此需要采用选择性化学腐蚀法对其上一定区域的GaAs腐蚀，露出AlxGa1-xAs层。
理想的腐蚀方法是在具有高的选择比的同时，还需要具有安全稳定、操作简单和重复性好的特点。通过查阅文献可以发现在过去的研究中实现对高铝组分的铝镓砷(铝组分为0.8～0.9)和砷化镓选择性腐蚀的腐蚀液体系主要有：
第一种是NH4OH-H2O2腐蚀液体系；
第二种是50％的柠檬酸∶30％的双氧水＝5∶1(体积比)；
第三种为干法选择刻蚀。
上述三种方法都存在一些不利因素，其中：
第一种方法对光刻胶有破坏性，并且腐蚀后的表面比较粗糙；
第二种腐蚀选择比较低；
第三种方法虽然具有高的选择比，但是容易对器件造成损伤。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的主要目的在于提供一种对GaAs太阳电池帽层(Al0.8～ 0.9GaAs/GaAs)进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，尤其是一种具有好的重复性、安全稳定、对器件无损伤、工艺简单的化学选择性腐蚀液。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，该化学腐蚀液的配比为1g固体柠檬酸与3～4ml的双氧水，并采用氨水调节溶液的pH值，实现了对Al组分为0.8～0.9的砷化镓太阳电池帽层AlxGa1-xAs/GaAs的选择性腐蚀，其中x为0.8～0.9；其中，所述1g固体柠檬酸在与3～4ml的双氧水混合之前，先将该1g固体柠檬酸充分溶解于65～80ml的去离子水中。
上述方案中，所述将该1g固体柠檬酸充分溶解于65～80ml的去离子水中之后进一步包括：用氨水调节柠檬酸水溶液的pH值在6～9之间。
上述方案中，所述固体柠檬酸纯度为优级纯，所述双氧水的浓度为30％。
(三)有益效果
本发明提供的这种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，具有高的选择性腐蚀，能够实现GaAs太阳电池帽层选择腐蚀的目的，并且腐蚀液配制方便，具有很好的重复性。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合具体实施方式和附图说明，其中：
图1是1#片在pH值为6～7之间的腐蚀液中总共腐蚀40分钟的电子扫描显微镜(SEM)照片；
图2是2#片在pH值为7～8之间的腐蚀液中总共腐蚀13分钟最后腐蚀的SEM照片；
图3是3#片在pH值为8～9之间的腐蚀液中总共腐蚀8分钟的SEM照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，采用1g固体柠檬酸与3～4ml的双氧水配制。在加双氧水之前先将1g固体柠檬酸与65～80ml的去离子水(DI)按此配比充分的溶解，然后用氨水调节柠檬酸水溶液的pH值在6～9之间，实现了铝组分为0.8～0.9的GaAs太阳电池帽层(Al0.8～0.9GaAs/GaAs)的选择性腐蚀。典型GaAs太阳能电池的材料结构如附表1，其中帽层GaAs的厚度为400nm，窗口层Al0.8～0.9GaAs的厚度为50nm。
p+-GaAs 帽层400nm
p-AlxGa1-xAs(x＝0.8～0.9) 窗口层50nm
p-GaAs
n-GaAs
n+-AlyGa1-yAs
n+-GaAs
n+-GaAs
Substrate
表1
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
第一步腐蚀前期工作：将晶片洗净烘干；然后以3000转/分钟转速甩胶，所用的胶为AZ6130正性胶；在热板上烘100度5分钟；然后对版、曝光、显影；最后在热板上坚膜120度10分钟，制作出所需要的图形胶膜。
第二步具体腐蚀过程：
步骤1、首先配制腐蚀液，称取3.75g的柠檬酸，与250～300ml DI充分溶解，用氨水调节pH值，通过pH计精确的测定其pH值，我们分别在6～7、7～8、8～9三个范围内测定一具体的pH值，最后再加入13～15ml的双氧水。
步骤2、将准备好的样品片切割为3个小的样品片，编号为1#、2#、3#分别对应于pH值分别在6～7、7～8、8～9三个范围内的腐蚀液进行腐蚀。
步骤3、腐蚀过程在室温(20～25℃)下进行，用台阶仪测量腐蚀的深度，其中1#片总的腐蚀时间为40分钟，2#片总腐蚀时间为13分钟，3#片总共腐蚀了8分钟。
步骤4、用丙酮去胶，乙醇、DI冲洗，氮气枪吹干。
步骤5、用电子扫描显微镜(SEM)进行观察，进一步确定腐蚀的深度，1#、2#、3#最后腐蚀的SEM照片分别为附图1、附图2、附图3。
由最后的SEM照片可以看出，我们所采用的该种腐蚀液可以很好的完成GaAs太阳电池帽层(Al0.8～0.9GaAs)的选择性腐蚀。该种腐蚀液安全稳定，工艺简单，具有很好的重复性，并且在pH值为6～9的范围内都有很好的选择性，且实验中发现，随着pH值的增加可以适量的增加双氧水的比列，也有很好的选择性，完成了GaAs太阳电池制备工艺中的相对关键的一步。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，其特征在于，该化学腐蚀液的配比为1g固体柠檬酸与3～4ml的双氧水，并采用氨水调节溶液的pH值在6～9之间，实现了对Al组分为0.8～0.9的砷化镓太阳电池帽层AlxGa1-xAs/GaAs的选择性腐蚀，其中x为0.8～0.9；
其中，所述1g固体柠檬酸在与3～4ml的双氧水混合之前，先将该1g固体柠檬酸充分溶解于65～80ml的去离子水中。
2.根据权利要求1所述的对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，其特征在于，所述将该1g固体柠檬酸充分溶解于65～80ml的去离子水中之后进一步包括：用氨水调节柠檬酸水溶液的pH值在6～9之间。
3.根据权利要求1所述的对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的化学腐蚀液，其特征在于，所述固体柠檬酸纯度为优级纯，所述双氧水的浓度为30％。
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