CN102162139A - 织构化的半导体衬底 - Google Patents
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Abstract
采用包括选自非挥发的具有重均分子量为170或更高的且闪点为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中的一种或更多的化合物的水溶液织构化半导体。该织构化的半导体可在光伏器件的制造中使用。提供了一种方法，所述方法包括：a)提供半导体衬底；以及b)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/摩尔或更高的且闪点为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。
Description
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。
另一方面，一种方法包括：提供半导体衬底；使用水溶液织构化该半导体衬底的表面，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(alkoxylated glycol)、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物中的一种或更多的化合物以及一种或更多的碱性化合物；掺杂该半导体衬底以形成p/n结；在该织构化的表面上沉积抗反射(anti-reflective)层；选择性地刻蚀该抗反射层以暴露该织构化表面的一部分以形成图案；以及在该织构化表面的暴露部分上沉积一种或更多金属层以形成电流路径(current track)。
该方法提供均一的织构化以及在半导体上形成锥形结构的可复制性。这导致减小的入射光反射以及提高入射光转换为电能的效率。此外，用于织构化该半导体衬底的该水溶液包括具有高闪点的化合物，与在传统的织构化溶液中使用的化合物相反，由此防止溶液成分的大量蒸发。因此，该织构化溶液可在比许多传统的织构化溶液更长的时间段中使用。这减小制造工艺的停工期且减少溶液更换的频率，由此提高该织构化方法的全面的效率。
该方法可用于织构化用于一般的光伏器件的半导体，包括在太阳能电池的制造中的半导体。该方法也可用于织构化在光和电化学探测器/传感器、生物探测器/生物传感器、催化剂、电极、栅电极、欧姆接触、连接线、肖特基势垒二极管接触、光电元件和其他物品的制造中的半导体，其中减小入射光的反射提高器件的效率。
附图说明
图1是多晶硅硅片的织构化表面的5000X SEM图，示出采用本发明的溶液形成的锥形结构。
图2是多晶硅硅片的织构化表面的5000X SEM图，示出采用低闪点二醇的碱性溶液形成的锥形结构。
具体实施方式
贯穿此说明书使用的术语“沉积”和“镀”可互换地使用。术语“电流路径”和“电流线”可互换地使用。术语“组合物”和“浴(bath)”可互换地使用。不定冠词“一”指代包括单数和复数。术语“选择性沉积”意指沉积发生在衬底的特定的所要区域。术语“闪点”意指可燃性液体的蒸气在空气中可被点燃的最低温度。术语“lux＝lx”是照明的单位，等于1流明/m2；以及1lux＝在540太赫(tetrahertz)的频率条件下1.46毫瓦的辐照电磁(EM)功率。单位“达因”是力的厘米-克-秒单位。下面的缩写具有如下的含义，除非在文中清楚地指出其它含义：℃＝摄氏度；g＝克；mL＝毫升；L＝升；A＝安培；m＝米；dm＝分米；cm＝厘米；μm＝微米；nm＝纳米；min.＝分钟；SEM＝扫描电子显微图；UV＝紫外；以及IR＝红外。所有的百分比和比率均指重量，除非另有说明。所有的范围都是以任意顺序包括和可结合的，除被合计至100％所约束的范围之外。
用于织构化半导体衬底的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以及一种或更多的碱性化合物。典型地，该烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物的重均分子量的范围从170克/摩尔至4000克/摩尔，更典型地，从190克/摩尔至500克/摩尔。闪电典型地从75℃至300℃或例如从100℃至300℃。更典型地，闪点范围从140℃至200℃。在该织构化水溶液中使用的烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物是可水溶的或至少是可与水混溶的。该水溶液提供在衬底上均一的织构化和形成锥形结构的可复制性。这得到减小的入射光反射和提高的入射光转换为电能的效率。该75℃或更高的闪点提供非-挥发的织构化溶液，防止溶液组分的大量蒸发。此外，具有190℃沸点的该烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物进一步减小在工作温度下损失的量。因此，该织构化溶液可比任何传统的织构化溶液使用更长的时间。这减小了制造工艺中的停工期以及减小了溶液更换的频率，由此提高该织构化方法的全面的效率。此方法的提高的效率减小了消费者和制造商两者的成本。
烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物以该水溶液的0.001wt％至2wt％的量包括在该水溶液中。典型地，该烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物为该水溶液的0.1wt％至1wt％。该烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物是非-环状的，且是直链或支链化合物。烷氧基二醇、其单甲醚和其单甲醚醋酸酯衍生物包括但不限于具有下述通式的化合物：
RO(CxH2xO)mY (Ⅰ)
其中R是-CH3或-H，Y是-H或-C(O)CH3，且m是3或更大的或例如8至66的整数。典型地，m是3至6的整数，更典型地为3至5，且x是3至6的整数或如3至4。典型地，R是-H且Y是-H。这样的烷氧基二醇的例子为三丙二醇、四丙二醇、聚丙二醇(polypropylene glycol)、三丁二醇、四丁二醇、聚丁二醇(polybutylene glycol)、三戊二醇、四戊二醇和聚戊二醇(polypentylene glycol)。
烷氧基二醇也包括但不限于具有下述通式的化合物：
HO(CH2CH2O)nH (Ⅱ)
其中n为3或更大的或例如5至200的整数。典型地，n为3至5的整数，更典型地为3至4。这样的烷氧基二醇的例子为三甘醇、四甘醇和聚甘醇(polyethylene glycol)。
该织构化水溶液也包括一种或更多的碱性化合物。这样的碱性化合物包括但不限于碱金属氢氧化物，例如钾、钠的氢氧化物和氢氧化锂，以及季铵氢氧化物，例如氢氧化四甲基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化四甲基-2-羟乙基铵(胆碱)、氢氧化三甲基-3-羟丙基铵、氢氧化三甲基-3-羟丁基铵、氢氧化三甲基-4-羟丁基铵、氢氧化三三甲基-2-羟乙基铵(tritriethyl-2-hydroxylethyl ammonium hydroxide)、氢氧化三丙基-2-羟乙基铵、氢氧化三丁基2-羟乙基铵、氢氧化二甲基乙基-2-羟乙基铵、氢氧化二甲基二(2-羟乙基)铵、氢氧化单甲基三(2-羟乙基)铵、氢氧化单甲基三乙基铵、氢氧化单甲基三丙基铵、氢氧化单甲基三丁基铵、氢氧化单乙基三甲基铵、氢氧化单乙基三丁基铵、氢氧化二甲基二乙基铵和氢氧化二甲基二丁基铵。
其它的碱性化合物包括氢氧化铵、链烷醇胺如2-氨基乙醇(单乙醇胺)、1-氨基(amino)-2-丙醇、1-氨基-3-丙醇、2-(2-氨基-乙氧基)乙醇、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇。其它合适的碱性化合物包括3-甲氧基丙胺、吗琳、链烷二胺如1，3-戊烷胺和2-甲基-1，5-戊烷二胺、和胍。
典型地包括在该织构化水溶液中的该碱性化合物选自一种或更多的氢氧化物。更典型地，该碱性化合物选自一种或更多的碱金属氢氧化物和氢氧化烷基铵。碱性化合物以该水溶液的0.5wt％至15wt％的量包括在该织构化水溶液中。典型地，该碱性化合物以1wt％至10wt％的量包括在该织构化水溶液中。
任选地，该织构化水溶液可包括一种或更多的碱金属氯化物，例如钠和钾的氯化物，和一种或更多的硅酸盐，例如碱金属硅酸盐如钠和钾的硅酸盐。可使用金属氯化物和金属硅酸盐的混合物。这样的金属氯化物和金属硅酸盐可以该水溶液的0.01wt％至2wt％或0.5wt％至1wt％的量包括在该水溶液中。
在一实施例中，该织构化水溶液基本上由选自重均分子量为170克/摩尔或更高的且闪点为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、以及一种或更多的碱性化合物和水组成。在另一实施例中，该织构化水溶液基本上由选自重均分子量为170克/摩尔或更高的且闪点为75℃或更高的烷氧基乙二醇、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、一种或更多的碱性化合物、选自碱金属氯化物和碱性金属硅酸盐的一种或更多的化合物和水组成。
该织构化水溶液可通过本领域公知的任何合适的方法施加至半导体衬底的表面上。该织构化水溶液在70℃或更高的，典型地80℃至200℃或如90℃至150℃的温度施加至该半导体衬底的表面上。典型地，该织构化水溶液通过水平或垂直工艺施加至该半导体衬底的表面上。这样的方法在本领域是公知的。简单地说，水平方法包括在传送系统上传送该半导体衬底且喷射该水溶液在该衬底的该表面上。在垂直工艺中该衬底浸在该织构化水溶液中。用于这样的工艺的各种传统装置是本领域公知的。
该半导体衬底可由单晶或多晶或无定形硅组成。典型地，该半导体衬底是单晶或多晶的。该织构化水溶液施加至半导体衬底的表面上，停留时间为5分钟至40分钟，典型地为10分钟至30分钟。然后用水清洗该半导体衬底。该织构化方法是各向异性的且在该半导体衬底的整个被处理的表面上形成均一且可重复的锥形(四角形)结构。该锥形结构随机分散在整个被处理的表面上。该锥形结构的高度范围可为1μm至10μm。
由该水溶液织构化的该半导体减小施加到其织构化的表面的入射光的反射。在360nm至1000nm波长范围内的入射光的反射率为7％至20％。典型地，入射光反射率为12％至15％。反射率可使用本领域公知的传统的反射计测量。因此，通过使用该水溶液的方法织构化的半导体适合用于转换入射光如来自太阳、激光、荧光和其它光源的光为电能的器件。这样的器件包括，但不限于，光伏器件如太阳能电池、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、栅电极、欧姆接触、连接线、肖特基势垒二极管接触和光电元件。
虽然该织构化方法可用于织构化用于各种器件的半导体衬底，典型地该织构化方法用在光伏器件如太阳能电池的制造中。光伏器件和太阳能电池可由包括半导体硅片的单晶或多晶或非晶硅组成。这样的硅片典型地具有p型基底掺杂。但是，可在光伏器件制造过程的任何掺杂或其它工艺步骤之前在半导体硅片上进行织构化。一般的，织构化可在该光伏器件的制造中的任何合适的时间进行。典型地，该半导体衬底在掺杂工艺完成之前织构化。
该半导体衬底的形状典型地可为圆形、方形或矩形或可为任何其它合适的形状的硅片。这样的硅片可具有广泛变化的尺寸和表面电阻。例如，圆形硅片可具有150nm、200nm、300nm、400nm或更大的直径。
硅片的整个背侧可为金属涂覆的或该背侧的一部分可为金属涂覆的，例如形成格栅。这样的背侧金属化可通过各种技术提供且可在该硅片的前侧的金属化之前进行。在一实施例中，金属涂料以导电糊如含银糊、含铝糊或含银和铝的糊的形式施加至该背侧，但是，也可使用其它本领域公知的合适的糊。这样的导电糊典型地包括嵌在玻璃基体中的导电粒子和有机粘结剂。导电糊可通过各种技术如丝网印刷施加至该硅片。在该糊施加之后，其被烧制以去除该有机粘结剂。当使用含铝的导电糊时，该铝部分地扩散入该硅片的该背侧，或如果在糊中还包括银，可与银合金化。使用这样的含铝的糊可改善电阻接触以及提供“p+”-掺杂区域。重掺杂的“p+”-掺杂区域也通过之前施加的铝或硼的后续层间扩散而形成。可选地，籽层(seed layer)可沉积在该硅片的背侧且金属涂层可通过化学镀或电镀沉积在该籽层上。
为形成该半导体结，在该硅片的前侧进行磷扩散或离子注入以形成n-掺杂(n+或n++)区域以及为硅片提供PN结。该n-掺杂区域可称为发射层。
硅片的前侧或发射层经历织构化以给予该表面改善的减少反射的光入射几何形貌。该水溶液在10分钟至30分钟内施加至该发射层，典型地10分钟至15分钟，以在发射层上形成均一的且随机分布的锥形结构，所述水溶液包括选自重均分子量为170克/摩尔或更高的且闪点为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以及一种或更多的碱性化合物的。该水织构化水溶液具有64达因/厘米或更小的表面张力且使用传统的流体施加装置如喷射器件易于施加至该硅片或只是将衬底浸入该织构化溶液中。该水溶液的温度范围为80℃至110℃。在停留10分钟至30分钟之后，用水清洗该硅片以去除该织构化溶液。
抗反射层添加至该硅片的前侧或发射层。此外该抗反射层可作为钝化层(passivation layer)。合适的抗反射层包括但不限于硅氧化物层如SiOx、硅氮化物层如Si3N4、硅氧化物和硅氮化物的组合层以及硅氧化物、硅氮化物和氧化钛TiOx的组合层。在前面的通式中，x是表示氧原子数目的整数。这样的抗反射层可通过多种技术沉积，如通过各种气相沉积方法例如化学气相沉积和物理气相沉积。
硅片的前侧包括金属化图案。例如，硅片的前侧由汇流线和电流总线组成。汇流线典型地与总线条横向且典型地具有相比于电流总线相对细的结构(即尺寸)。
该图案穿过该抗反射层以暴露该硅片的半导体主体。可选地，可在开口中形成沟槽以形成选择性发射极。这些沟槽可为高度掺杂的区域。可使用各种工艺形成该图案，例如但不限于激光消蚀、机械手段和光刻(lighographic)工艺，这些都是本领域公知的。这样的机械手段包括锯和刮。典型的光刻工艺包括在该硅片的表面上布置可成像的材料、图案化该可成像的材料以在该抗反射层中形成开口、转移该图案至该硅片、在开口中沉积镍层且去除该可成像的材料。在一实施例中，在将金属层沉积在开口中的步骤之前去除该可成像的材料。在另一实施例中，在将金属层沉积在该开口中的步骤之后去除该可成像的材料。当该可成像的材料在该金属沉积步骤中存在时，这样的可成像材料典型地避免任何染料如造影染料(contrast dye)，其吸收在该金属沉积步骤使用的辐射波长。在该电镀步骤中存在的可成像材料包括染料，其具有40-60％的最小光透过率。
该可成像的材料可使用任何合适的聚合物去除剂去除。这样的去除剂可为碱性、酸性或基本上中性的且均是本领域公知的。
在一实施例中，该硅片的前侧可使用导电糊进行金属化，该导电糊可与在硅片的背侧使用的任何导电糊相同或不同。用于金属化硅片前侧的任何导电糊不含铝。用于烧制该糊的温度取决于使用的特定糊、使用的任何抗反射层的厚度及其它因素。本领域技术人员有能力选择合适的温度。而且，本领域技术人员知晓该烧制工艺可在含氧氛围、惰性氛围、还原氛围或其任意组合中执行。例如，该烧制可在具有少量氧的氛围中以第一温度执行且然后在惰性氛围或在还原氛围中以第二温度执行，其中该第二温度高于该第一温度。
烧制工艺之后，该硅片可选地与缓冲酸溶液接触，如缓冲的氢氟酸溶液，以去除在该烧制工艺中形成的任何氧化物。这样的接触可为喷射该溶液至该硅片上或将该硅片浸入这样的溶液或任何其它合适的方式。
在该硅片的前侧图案和背侧均使用导电糊金属化后，金属层然后沉积在该前侧导电图案上。这样的金属层可为任何合适的导电金属如金、银或铜，且典型地为银。这样的金属可通过本领域公知的方法沉积。在一实施例中，沉积的金属层由与在导电糊中使用的相同的金属组成。例如，银层沉积在含银的导电糊上。
银可通过本领域公知的光致镀覆(LIP)或传统的银电镀方法沉积。当使用LIP时，半导体硅片的背侧连接至外部电源(整流器)。置于该银镀覆组合物中的银阳极(anode)连接至该整流器以在元件之间形成完整的电路。典型的电流密度是0.1A/dm2至5A/dm2。总的电流需求取决于使用的硅片的具体尺寸。此外，该银阳极提供现成的银离子源以便为该银电镀组合物补充银离子，无需使用外部源。定位光源以用光能照射该半导体硅片。该光源可为例如荧光或LED灯，其提供在该半导体硅片光伏敏感的波长内的能量。可使用多个其它光源，例如但不限于白炽灯如75瓦特和250瓦特灯、卤素灯和150瓦特的IR灯。银镀覆组合物的商业可得的例子可从马萨诸塞州马尔伯勒市的罗门哈斯电子材料有限公司获得。
该镀覆池(plating cell)由对于该银镀覆组合物化学惰性的材料制成且具有40-60％的最小光透过率。或者，该硅片可水平地位于该镀覆池且从该银镀覆组合物上方照射，在此情形下该镀覆池无需具有至少该最小光透过率。
在另一实施例，金属籽层可代替金属糊而置于该前侧导电图案上。典型地该金属籽层是镍。该镍籽层可通过任何本领域公知的传统的镍沉积方法而沉积。通常，所述镍籽层通过光辅助的镍沉积工艺进行沉积。如果镍源是化学镀镍组合物，镀覆的完成无需施加外部电流。如果镍源来自电解镍组合物，背侧电势(整流器)施加至该半导体硅片衬底。该光可为连续的或脉冲的。在沉积镍之前，典型地使用1％的氢氟酸溶液从导电图案去除表面氧化物。
在该电镀工艺中可使用的光包括但不限于可见光、IR、UV和X-射线。光源包括但不限于白炽灯、LED灯(发光二极管)、红外灯、荧光灯、卤素灯和激光。一般地施加至该半导体的光量可为8000lx至20,000lx。
典型地，镍通过使用化学镀镍镀覆组合物在该抗反射层的开口中沉积且沉积在该半导体硅片的暴露的织构化表面上。化学镀镍组合物的商业可得的例子包括DURAPOSITTM SMT 88 Electroless Nickel和NIPOSITTM PM 980和PM 988 Electroless Nickel。均可从美国马萨诸塞州马尔伯勒市的罗门哈斯电子材料有限公司获得。
可选地，可使用电解镍组合物。当使用电解组合物时，除了光还施加背侧电势(整流器)以沉积镍。典型的电流密度为0.1A/dm2至2A/dm2。该具体的电流要求取决于使用的硅片的具体尺寸。使用的该电镀工艺是传统的。合适的电解镍浴是商业可得的以及许多在文献中公开的。商业可得的电解镍浴的例子为从罗门哈斯电子材料有限公司可获得的NICKEL GLEAMTM Electrolytic Nickel产品。
通过用光能照射该半导体硅片的前面，在前面出现镀覆。撞击的光能在半导体中产生电流。在该前侧上的镀覆速率可通过调整该光强、浴温度、减小试剂活性、启动硅片修整、掺杂水平以及其它本领域公知的因素进行控制。如果该镀覆浴是电解浴，镀覆速率也可通过该整流器调整。典型地需要20nm至300nm厚的镍层，精确的厚度取决于各种因素如应用、尺寸、图案和几何。
在该镍通过该开口且邻近该半导体硅片衬底的暴露表面沉积之后，银然后邻近该镍沉积。可使用传统的电镀银组合物。该银组合物可为含氰化物的银组合物或无氰化物的银组合物。
可通过本领域公知的光致镀覆(LIP)或传统的银电镀方法在镍上沉积银。LIP电镀的工序类似于上面描述的电镀该银糊。典型地要1μm至30μm厚的银层，精确的厚度取决于各种因素如应用、尺寸、图案和几何。
在该银金属沉积在该镍上和邻近处之后，该半导体然后被烧结以形成镍硅化物。烧结沉积在该镍表面上的银以改善该银和镍之间的粘结。该镍和该硅之间的改善的粘结降低在该镍硅化物和该银之间的粘结失效的可能性。进一步，在该烧结温度银无法结合入该硅化物，因此镍硅化物和银一起形成，以防止镍在烧结过程中氧化。可使用可提供380℃至550℃的硅片峰值温度的熔炉。典型地，峰值温度时间范围从2秒至20秒。合适的熔炉的一个例子是灯基熔炉(IR)。
因为该银层防止该镍在烧结过程中被氧化，烧结可在含氧氛围以及惰性气体氛围或真空中进行。一般地，烧结进行3分钟至10分钟。该半导体经过该熔炉的线速度可根据使用的熔炉变化。可进行较小的实验以确定合适的线速度。典型地，该线速度为330厘米/分钟至430厘米/分钟。
上面描述的采用水溶液织构化的半导体的表面提供减小的入射光的反射的半导体，相比于许多传统的形成锥形结构的方法。这增大了半导体吸收的入射光的量且提高了转换光为电能的效率。
包括下面的例子以示例本发明，但不意为限制本发明的范围。
实施例1
采用织构化水溶液喷射掺杂的单晶硅晶片，所述掺杂的单晶硅晶片在前侧或发射层上具有n+掺杂区和在该发射层下的pn-结节，该水溶液具有在下表1所示的配方。
表1
| 成分 | 含量 |
| 三丙二醇1 | 0.5wt％ |
| 氢氧化钾 | 6wt％ |
| 氯化钠 | 0.5wt％ |
| 水 | 93wt％ |
1重均分子量＝192克/摩尔
闪点＝140.5℃
沸点＝268℃
该织构化水溶液在90℃施加至该硅片且停留时间为15分钟。15分钟后用水冲洗该织构化水溶液且在室温干燥。
然后检查该处理的发射层的表面的织构化质量。使用扫描电子显微镜(AMRAY 1510 Filed Emission scanning electron microscope)检查该表面。该结果显示该发射层的整个表面上的随机和均一的四面锥形结构。这在图1中示出，图1是该织构化表面的200X的SEM。峰值高度分布也良好且平均峰值范围为6.5μm至8μm，而小量在1μm至3μm范围内。
然后用McaBeth Coloreye Reflectometer 7000在360nm至750nm波长范围内获取该织构化表面的反射率。入射光源为脉冲氙灯。获取在表面的6个反射率记录的平均值。该反射率范围从13％至15％，平均为14％。该平均反射率在理想范围13％至14％内。
实施例2
重复在例1中描述的方法，除了用二丙二醇取代三丙二醇。该织构化水溶液具有在下表2所示的配方。
表2
| 成分 | 含量 |
| 二丙二醇2 | 0.5wt％ |
| 氢氧化钾 | 6wt％ |
| 氯化钠 | 0.5wt％ |
| 水 | 93wt％ |
2重量平均分子量＝134.18克/摩尔
闪点＝138℃
沸点＝232℃
该织构化水溶液在90℃施加至该硅片且停留时间为15分钟。15分钟后用水冲洗该织构化水溶液且在室温干燥。
然后检查该处理的发射层的表面的织构化质量。使用扫描电子显微镜检查该表面。虽然有锥形结构的随机分布，该锥形结构在该发射层的整个表面上是非均一的。图2是该织构化表面的SEM。进一步，有许多平坦区域。该锥形结构的缺乏或非均一以及平坦区域增大了入射光的反射率，相比于实施例1的该织构化表面。峰值高度分布相比于实施例1是差的。平均峰值分布范围为2μm至8μm，一些在10μm至12μm内。峰值高度的宽分布也导致增大的反射率。使用McaBeth Coloreye Reflectometer 7000在360nm至750nm波长范围内测量的平均反射率为27％。
Claims (9)
1.一种方法，所述方法包括：
a)提供半导体衬底；以及
b)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/摩尔或更高的且闪点为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。
2.根据权利要求1的方法，其中选自烷氧基二醇、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具有通式为：
RO(CxH2xO)mY (Ⅰ)
其中R是-CH3或-H，Y是-H或-C(O)CH3，且m是3或更大的整数且x是3至6的整数。
3.根据权利要求1的方法，其中烷氧基二醇具有通式为：
HO(CH2CH2O)nH (Ⅱ)
其中n为3或更大的整数。
4.根据权利要求1的方法，其中该一种或更多的碱性化合物选自氢氧化物和链烷醇胺。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括一种或更多的碱金属氯化物或一种或更多的硅酸盐或其混合物。
6.一种方法，所述方法包括：
a)提供半导体衬底；
b)使用水溶液织构化该半导体衬底的表面，该水溶液包括选自重均分子量为170克/摩尔或更高的且闪点为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以及一种或更多的碱；
c)掺杂该半导体衬底以形成p/n结；
d)在该织构化的表面上沉积抗反射层；
e)选择性地刻蚀该抗反射层以暴露该织构化表面的一部分以形成图案；以及
f)在该织构化的表面的暴露部分上沉积一层或更多金属层。
7.根据权利要求6的方法，其中该一种层或更多金属层是金、银、铜或镍。
8.根据权利要求6的方法，其中含硅衬底是光伏器件、电极、欧姆接触、互连线、肖特基势垒二极管接触、光电元件、用于光和电化学探测器/传感器的元件、催化剂、欧姆接触和互连线。
9.一种织构化水溶液，所述织构化水溶液主要由选自重均分子量为170克/摩尔或更高的且闪点为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、一种或更多的碱性化合物和水组成。
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Effective date of registration: 20160616 Address after: new jersey Patentee after: Sun Chemical Corp. Address before: Massachusetts, USA Patentee before: Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. |