CN102867884B - 图形化半导体基材表面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图形化半导体基材表面的方法。在此图形化半导体基材表面的方法中，首先提供高分子膜(Polymer Film)，其中高分子膜具有多个第一贯穿孔。然后，形成保护层于高分子膜的表面上以及第一贯穿孔的多个侧壁上，以形成屏蔽，其中第一贯穿孔被保护层填充而形成多个第二贯穿孔，而屏蔽包含高分子膜以及具有第二贯穿孔的保护层。接着，将屏蔽固定于半导体基材的表面上。然后，利用上述的屏蔽并以干式或湿式蚀刻来蚀刻半导体基材的表面，以在半导体基材表面上形成多个凹槽。

Description

图形化半导体基材表面的方法

技术领域

本发明是有关于一种图形化半导体基材表面的方法，特别是有关于一种应用于太阳能电池的表面粗糙化或于基材表面形成特定图案的图形化半导体基材表面方法。

背景技术

近年来，由于环境污染的问题越来越严重，很多国家开始开发新的绿色能源来减少环境污染的问题。太阳能电池可将太阳的光能转为电能，且这种转换不会产生任何污染性的物质，因此太阳能电池逐渐受到重视。

太阳能电池是利用半导体的光电效应直接吸收太阳光来发电。太阳能电池的发电原理是当太阳光照射在太阳能电池上时，太阳能电池会吸收太阳光能，而使太阳能电池的P型半导体与N型半导体分别产生电子与空穴，并使电子与空穴分离来形成电压降，进而产生电流。

在太阳能电池的制造过程中，通常会对太阳能电池的半导体基板进行表面粗糙化步骤。表面粗糙化步骤是利用化学蚀刻液来将太阳电池表面蚀刻成金字塔状或多角锥状的颗粒形状。粗糙化的表面可使得太阳能电池在接收太阳光的过程中，减少因光线反射而无法吸收的太阳光，如此即可增加太阳能电池的发电效率。

例如已知太阳能电池的粗糙表面为倒金字塔型态时，其表面粗糙化步骤是在半导体基板上沉积出屏蔽，然后利用此屏蔽来于半导体基板上蚀刻出具有倒金字塔结构的表面，接着再将屏蔽移除。在已知的表面粗糙化步骤中，屏蔽的沉积和移除皆需花费不少的成本与时间，如此将使得太阳能电池的制造成本与制造时间增加。

发明内容

本发明的一方面是在提供一种图形化半导体基材表面的方法，其可减少传统以曝光、显影等制程于形成屏蔽和移除时所需耗费的成本与时间，而应于太阳能电池时除可提升制造效率外，亦可于电池表面制作出倒金字塔型态的结构。

根据本发明的一实施例，在此图形化半导体基材表面的方法中，首先提供高分子膜(Polymer Film)。此高分子膜具有多个第一贯穿孔。接着，形成保护层于高分子膜的表面上以及第一贯穿孔的多个侧壁上，以形成屏蔽，其中第一贯穿孔被保护层填充而形成多个第二贯穿孔，而上述的屏蔽包含高分子膜以及具有第二贯穿孔的保护层。接着，进行固定步骤，以将屏蔽固定于半导体基材的表面上。然后，进行蚀刻步骤，以利用屏蔽来蚀刻并以干式或湿式蚀刻半导体基材的表面，而在表面上形成多个凹槽。

此外，上述固定步骤是利用粘胶来将该屏蔽固定于该半导体基材的该表面上，并包含一屏蔽移除步骤，其中此屏蔽移除步骤是利用一粘胶清除剂来将该屏蔽自半导体基材的该表面上移除。

以及，固定步骤是利用静电力来将屏蔽固定于半导体基材的表面上。相应的，还包含一屏蔽移除步骤，其中此屏蔽移除步骤是利用一电荷中和装置来将屏蔽自半导体基材的表面上移除。

以及，保护层是以蒸镀、溅镀、溶胶凝胶法或喷涂法的方式来形成。

以及，第一贯穿孔为矩形凹槽。每一第一贯穿孔的一边长是大于凹槽彼此间的一间隙的宽度。

以及，蚀刻步骤是利用干式蚀刻或湿式蚀刻来进行。

以及，提供该高分子膜的步骤包含提供一原始高分子膜，其中该原始高分子膜具有多个第三贯穿孔，而该些第一贯穿孔为该些第三贯穿孔的一部分，将该原始高分子膜置放于该半导体基材的该表面上，以根据该半导体基材的面积来裁切出该高分子膜。

由以上说明可知，本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法是先完成屏蔽上的图案，再将此屏蔽固定于半导体基材上，以完成半导体基材的蚀刻。相较于已知的表面蚀刻步骤，本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法不需花费大量的成本与时间来沉积与移除屏蔽，因此若利用本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法来进行太阳能电池的表粗糙化步骤，即可节省大量的制造时间与制造成本。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，上文特举数个较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

图1是绘示根据本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法的流程示意图；

图2a-2f是绘示根据本发明实施例的对应图形化半导体基材表面的方法的各步骤的半成品剖面结构示意图；

图3是绘示根据本发明实施例的高分子膜提供步骤的流程示意图；

图4a是绘示根据本发明实施例的原始高分子膜的结构示意图；

图4b是绘示根据本发明实施例的原始高分子膜的裁切示意图。

【主要组件符号说明】

100：图形化半导体基材表面的方法

110：高分子膜提供步骤         112：原始高分子膜提供步骤

114：裁切步骤                 120：保护层形成步骤

130：固定步骤                 140：蚀刻步骤

150：屏蔽移除步骤

200：屏蔽                     210：高分子膜

212：贯穿孔                   220：保护层

222：贯穿孔

300：半导体基材               310：凹槽

500：原始高分子膜

A’：切线                     L：贯穿孔边长

W：间隙宽度

具体实施方式

请同时参照图1与图2a-2f，图1是绘示根据本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法100的流程示意图，图2a-2f是绘示对应图形化半导体基材表面的方法100的各步骤的半成品剖面结构示意图。在图形化半导体基材表面的方法100中，首先进行高分子膜提供步骤110，以提供高分子膜210，如图2a-2b所示，其中图2a是绘示高分子膜210的上视图，图2b是绘示沿着图2a中的切线A-A’观察所得的高分子膜210的剖面结构示意图。

高分子膜210的剖面结构示意图，高分子膜210具有多个贯穿孔212，贯穿孔212可为矩形的贯穿孔，但本发明的实施例并不受限于此。在本发明的其它实施例中，贯穿孔212可为圆形贯穿孔。

另外，贯穿孔212之间的间隙宽度是远小于贯穿孔212本身的截面积。例如，当贯穿孔212为矩形贯穿孔时，贯穿孔212之间的间隙宽度W远小于贯穿孔212的边长L，如此可使所有贯穿孔212在高分子膜210上所占的面积远大于所有间隙所占的面积。又例如，当贯穿孔212为圆形贯穿孔时，贯穿孔212之间的间隙宽度远小于贯穿孔212的半径，如此可使所有贯穿孔212在高分子膜210上所占的面积远大于所有间隙所占的面积。另外，上述高分子膜210的材质亦可采用聚亚酰氨(Polyimide)、聚碳酸酯(Poly-carbonate)、乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、尼龙、铁氟龙等热塑型塑料薄膜，并具有可挠曲的卷绕性质。并且，上述高分子膜210的厚度可为100纳米(nm)～1000微米(um)。

接着，进行保护层形成步骤120，以于高分子膜210的表面上形成保护层220，以提供屏蔽200。在本实施例中，保护层220可为氮化物或氧化物，是可利用物理的溅镀或蒸镀的方式来形成，但本发明的实施例并不受限于此，亦可采用化学气相沉积等类似方式为之。另外，也可以溶胶凝胶法或喷涂法来制作此保护层220。并且，此保护层220的厚度可为1nm～100um。

如图2c所示，在保护层形成步骤120中，保护层220的一部份会覆盖在高分子膜210的上表面，而另一部分则会覆盖在贯穿孔212的侧壁上，如此贯穿孔212的截面积会缩减而变成贯穿屏蔽200的贯穿孔222。

值得注意的是，在保护层形成步骤120中，即便贯穿孔222具有较小的截面积，但其边长或半径仍远大于贯穿孔222间的间隙宽度。例如，当矩形的贯穿孔212被保护层220填充而变成贯穿孔222后，贯穿孔222的边长仍应远大于贯穿孔222之间的间隙宽度。又例如，当圆形的贯穿孔212被保护层220填充而变成贯穿孔222后，贯穿孔222的半径仍应远大于贯穿孔222之间的间隙宽度。

在保护层形成步骤120后，接着进行固定步骤130，以将屏蔽200固定于半导体基材300的表面上，如图2d所示。在本实施例中，屏蔽200是利用粘胶来固定在半导体基材300上，但本发明的实施例并不受限于此。在本发明的其它实施例中，屏蔽200亦可利用静电力来固定在半导体基材300上，而此该屏蔽移除步骤是利用一电荷中和装置，例如静电手环来将屏蔽自半导体基材的表面上移除。此外，除上述所采用的粘胶与静电力外，亦可以凡得瓦力(van derWaals'forces)作为屏蔽200附着于半导体基材300的表面上的方式，当然其中所利用的分子间引力，是可经过材质的研究设计后而可达到此一需求。

在固定步骤130后，接着进行蚀刻步骤140，以利用屏蔽200来蚀刻半导体基材300的表面，如图2e所示。在本发明的实施例中，蚀刻步骤140可利用干式蚀刻或湿式蚀刻来进行，但本发明的实施例并不受限于此。在蚀刻步骤140中，由于屏蔽200的具有保护层220，因此蚀刻液不会对屏蔽200进行蚀刻，而仅会根据屏蔽的贯穿孔220的形状来对半导体基材300进行蚀刻。当贯穿孔212为矩形贯穿孔时，贯穿孔220的形状也应为矩形，因此在半导体基材300的表面上会形成倒金字塔状的凹槽310。又，当贯穿孔212为圆形贯穿孔时，贯穿孔220的形状也应为圆形，因此在半导体基材300的表面上会形成倒圆锥状的凹槽310。

在蚀刻步骤140后，接着进行屏蔽移除步骤150，以将屏蔽200自半导体基材300的表面上移除，如图2f所示。在本实施例中，屏蔽200是利用粘胶来粘贴在半导体基材300上，因此可利用相应的粘胶清除剂来将粘胶去除，使屏蔽200能简易地从半导体基材300上移除。在本发明的另一实施例中，屏蔽200是利用静电力来粘贴在半导体基材300上，因此可利用静电中和装置来将静电力去除，使屏蔽200能简易地从半导体基材300上移除。值得注意的是，若粘胶、静电力或凡得瓦力的固定力不强，亦可用手来直接移除屏蔽200，而不需其它用来减轻固定力的辅具。当然，于大量生产时，亦可采用自动化的机器、设备来移除此屏蔽200。

由上述说明可知，本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法100是先完成屏蔽上的图案，再利用粘胶或静电力等方式将此屏蔽固定于半导体基材上，以完成半导体基材的蚀刻，如此，屏蔽的形成与移除可较已知技术更为简便。若利用本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法来于太阳能电池的表面上形成粗糙结构，即可降低太阳能电池的制造成本与制造时间。

值得注意的是，本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法100不仅可应用于太阳能电池的制作，亦可应用于其它半导体装置的制作。

请同时参照图3与图4a-4b，图3是绘示根据本发明实施例的高分子膜提供步骤110的流程示意图，图4a是绘示高分子膜500的结构示意图，图4b是绘示原始高分子膜500的裁切示意图。由上述说明可知，在本发明实施例的图形化半导体基材表面的方法中，屏蔽并非如已知技术一般直接形成在半导体基材上，因此本实施例的高分子膜提供步骤110提供了一种简便的高分子膜制造步骤，以进一步改善图形化半导体基材表面的方法100。

在高分子膜提供步骤110中，首先进行高分子膜提供步骤112，以提供原始的高分子膜500。此原始高分子膜500将于后续的步骤中被裁切成多张高分子膜210，如前述图2a所。又如图4a所示，原始高分子膜500亦具有多个贯穿孔212，且原始高分子膜500所具有的贯穿孔数量远大于高分子膜210。接着，进行裁切步骤114，以将原始高分子膜500置放于半导体基材300上，并根据半导体基材300的面积/尺寸来裁切原始高分子膜500，如此即可提供合适置放于半导体基材300的高分子膜210。

此外，亦可不采裁切的方式进行，即将上述已卷绕好的原始高分子膜500拉出后，与半导体基材300上下相互对位后，附着固定于半导体基材300上面，并进行后续相关制程。当然，此原始高分子膜500为已预先做了如上述保护层220的氮化物或氧化物的型态。并且，上述原始高分子膜500上的多个贯穿孔212可预先以微米压印、冲孔、水刀或激光切割等方式先行加工处理。

再者，上述步骤中，亦可采用半导体基材300在上，原始高分子膜500在下的附着固定方式进行，并经过酸/碱液的蚀刻以得到所欲的表面粗糙结构。

此外，本发明的技术除上述应用于太阳能电池表面粗糙化之外，亦可应用于其它相关半导体基材表面上来形成所设计的特定图案，从而进行相关的制作。

虽然本发明已以数个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，包含：

提供一高分子膜，该高分子膜具有多个第一贯穿孔；

形成一保护层于该高分子膜的表面上以及该些第一贯穿孔的多个侧壁上，以形成一屏蔽，其中该些第一贯穿孔被该保护层填充而形成多个第二贯穿孔，该屏蔽包含该高分子膜以及具有该些第二贯穿孔的该保护层；

将该屏蔽固定于一半导体基材的表面上；以及

蚀刻该半导体基材的表面以形成多个凹槽。

2.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，利用粘胶将该屏蔽固定于该半导体基材的表面上。

3.根据权利要求2所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，于形成该些凹槽后，利用一粘胶清除剂将该屏蔽移除。

4.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，利用静电力将该屏蔽固定于该半导体基材的表面上。

5.根据权利要求4所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，于形成该些凹槽后，利用一电荷中和装置将该屏蔽移除。

6.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，该保护层是以蒸镀、溅镀、溶胶凝胶法或喷涂法的方式来形成。

7.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，该些第一贯穿孔为矩形贯穿孔。

8.根据权利要求7所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，每一矩形贯穿孔的边长L大于相邻的矩形贯穿孔之间的间隙宽度W。

9.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，利用干式蚀刻或湿式蚀刻进行该半导体基材的表面蚀刻。

10.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，提供该高分子膜包含：

提供一原始高分子膜，该原始高分子膜具有多个第三贯穿孔，该些第一贯穿孔为该些第三贯穿孔的一部分；以及

将该原始高分子膜置放于该半导体基材的表面上，根据该半导体基材的面积裁切出该高分子膜。

11.根据权利要求1所述的图形化半导体基材表面的方法，其特征在于，该些凹槽为倒金字塔的形状。