CN1971950B - 抗反射层基板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种具有抗反射层的基板，以及其制作方法，其中方法包括：(a)提供一基板；(b)沉积一非晶硅层(amorphous Silicon)于基板上；以及(c)以一蚀刻液蚀刻非晶硅层及基板，且非晶硅层是被蚀刻液所移除。

Description

抗反射层基板及其制作方法
技术领域
本发明是关于一种抗反射层基板，尤指一种具有高粗糙度表面的抗反射层基板。
背景技术
一般光电组件能量的来源是利用光电效应产生电子，使光能转换成电能，因此所使用的组件可反射出的光越少(也就是吸收到越多的光)，则可获得越高量的能量。因此高效率抗反射层的制作在光电组件中为非常重要的技术。
现有技术中常以抗反射膜来增加入射光在光电组件表面的穿透率，或是直接于基板上进行蚀刻，以期利用蚀刻出的孔隙来增加吸收光的表面积。
在基板表面进行直接蚀刻的方法包括以下数种。“复晶硅干式蚀刻”是于一复晶硅膜上形成一热氧化层，辅以高密度电浆蚀刻系统进行蚀刻，但碍于此设备不普及，且需额外制备复晶材料，因此在机台成本与制程复杂的问题上即难以克服。另外，“复晶湿式蚀刻”同样遇到与干式蚀刻相同的难题。而利用上述二种方式进行的蚀刻方式，所得到的吸收率如图1所示，其中图1A为复晶硅干式蚀刻后的基板表面吸收率，图1B为复晶湿式蚀刻后，两者同样在波长700nm时才有一较佳的吸收特性，无法达到广泛波长范围的吸收，因此在应用上受到限制。
“直接湿式蚀刻法”即是在硅晶圆基板上直接进行湿式蚀刻，但是因为蚀刻的程度不易控制，所以容易造成基板表面的过度蚀刻，而使得表面粗糙的程度最后趋于平缓。
另外还有一种直接于基板表面制造抗反射层的方法，即利用“电化学”方式，在晶圆下方通以偏压，给予一方向性，直接对硅晶圆作电化学蚀刻。但是此方法所易发生的缺点一样，容易造成基板表面的过度蚀刻，而使得表面粗糙的程度最后趋于平缓。
上述所提及的直接蚀刻方式因无法控制蚀刻程度而使制程难度增加，且利用上述所制备出的组件，其具高吸收率的波长范围较窄小，在实际使用上较不具效率。因此，开发一种可在大范围波长中均具有高吸收率的抗反射层，以及制作此抗反射层的方法，将得以解决上述技术的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有抗反射层的基板，其可在大范围波长中均具有高吸收率的抗反射层，以及制作此抗反射层的方法较为简单。
本发明是揭示一种具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，包括：
(a)提供一基板；
(b)沉积一非晶硅层于该基板上，该非晶硅层作为一牺牲层；以及
(c)以一蚀刻液蚀刻该非晶硅层及该基板，形成多孔硅，以使多孔硅形成在基板表面，且该非晶硅层是被该蚀刻液所完全移除。
其中该步骤(a)中的该基板是硅基板，玻璃基板，金属基板或塑料基板。
其中该步骤(b)中的该沉积方式是为物理气相沉积法或是化学气相沉积法。
其中该步骤(b)中该非晶硅层的厚度范围为0.5μm-5μm。
其中该步骤(c)中的该蚀刻液是氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。
其中该抗反射层的反射率范围在1％以下。
其所制备出的该抗反射层基板在吸光值300nm-900nm时，其吸收率范围在70％-90％之间。
其所制备出的该抗反射层基板在吸光值400nm-800nm时，其吸收率范围在80％以上。
本发明一种具有抗反射层的基板，其特征在于，其是以下列方法制备，步骤包括：
(a)提供一基板；
(b)沉积一非晶硅层于该基板上，该非晶硅层作为一牺牲层；以及
(c)蚀刻该非晶硅层及该基板，形成多孔硅，以使多孔硅形成在基板表面，且该非晶硅层是被该蚀刻液所完全移除。
其中该步骤(a)中的该基板是硅基板，玻璃基板，金属基板或塑料基板。
其中该步骤(b)中的该沉积方式是为物理气相沉积法或是化学气相沉积法。
其中该步骤(b)中该非晶硅层的厚度范围为0.5μm-5μm。
其中该步骤(c)中的该蚀刻液是氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。
其中该抗反射层的反射率范围在1％以下。
其该抗反射层在吸光值300nm-900nm时，其吸收率范围在70％-90％之间。
其该抗反射层在吸光值400nm-800nm时，其吸收率范围在80％以上。
本发明所提供的制备抗反射层的方法，步骤简单，且可获得的效果优于一般现有的抗反射膜。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1A是背景技术中，以复晶硅干式蚀刻法进行蚀刻后，基板的吸收光谱。
图1B是背景技术中，以复晶湿式蚀刻法进行蚀刻后，基板的吸收光谱。
图2是本发明实施例1中抗反射基板的吸收光谱。
图3是本发明实施例2的扫瞄式电子显微镜结果图；(a)为传统多孔硅结构倍率(1,000X)，以及(b)本发明结构倍率(10,000X)。
图4是本发明实施例3的原子力显微镜；(a)为传统多晶硅基板所形成的孔洞结构表面；(b)为本发明结构表面。
图5是实施例4中，本发明抗反射基板与传统多孔硅抗反射基板的抗反射率比较图。
图6是实施例4中，本发明抗反射基板与不同材料制备的抗反射基板的抗反射率比较图。
图7是实施例5中，本发明抗反射基板、湿式蚀刻晶圆以及传统多孔硅抗反射基板所获的外部量子效率比较。
具体实施方式
实施例1
以一硅基板作为本发明方法的范例。首先，由物理气相沉积系统在温度为70℃-90℃的条件下，沉积一层厚度约为1μm的非晶硅薄膜，此非晶硅薄膜并将作为一种牺牲层。  接着再利用硅蚀刻液(HF:HNO3)进行多孔硅的蚀刻。在蚀刻期间，同时辅以超音波震动以维持表面的蚀刻均匀性及表面粗糙度。
接着再以去离子水进行试片冲洗，再用氮气吹干，最后进行烘烤将残余水气去除，此即完成抗反射层的制备。
另外，提供一传统多孔硅(porous silicon)，而此多孔硅是于晶圆上沉积一层非晶硅，之后做退火再结晶处理，而形成多晶硅膜，接着同样以上述方式进行蚀刻制备成抗反射基板，以作为比较组。
图2为非晶硅薄膜经蚀刻后所完成基板的表面吸收率。
实施例2
为测试实施例1中所完成基板的抗反射效果，于本例中进一步以扫瞄式电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)来进行检测。
扫瞄式电子显微镜是利用电子枪产生电子束，透过电磁透镜所组成的电子光学系统，使其聚集成微小的电子束照射至试片表面，并将表面产生的信号加以收集经放大处理后，输入到同步扫瞄的阴极射线管，以显示试片的表面影像。
将实施例1中所揭示的非晶硅薄膜基板与多晶硅基板，进行SEM检测后，结果如图3所示。图3显示(a)为传统多孔硅结构倍率(1,000X)，以及(b)硅内晶粒孔洞结构倍率(10,000X)。由结果可知在基板上沉积一层非晶硅薄膜后，进行蚀刻后的表面可得到均匀的高乱度表面。
实施例3
为测试实施例1中所完成基板的抗反射效果，于本例中进一步以原子力显微镜(atomic force microscope)来进行检测。原子力显微镜常用于检测材料表面，其主要基本原理为使用特制的微小探针，来侦测微小探针与试片表面之间的原子力或近场电磁波等交互作用，然后在使用一个具有三轴位移的压电陶瓷扫描仪，让探针在试片表面做前后扫描侦测表面型态。
将实施例1中所揭示的非晶硅薄膜基板与多晶硅基板，进行AFM检测后，结果如图4所示。其中图4(a)为传统多晶硅基板所形成的孔洞结构表面；图4(b)为非晶硅内晶粒孔洞结构表面。由结果亦可看出，非晶硅薄膜基板被蚀刻后所形成的凹凸表面，比传统多晶硅基板的表面更均匀，此均匀的凹凸表面有助于光的折射与散射，进而可不反射出光线，而达到抗反射的效果。
实施例4
为测试实施例1中所完成基板的抗反射效果，于本例中进一步以分子萤光光谱仪(fluorescence spectrometer)来进行检测。
图5与图6为利用分子萤光光谱仪进行反射率分析的光谱图数据。本例中使用不同材料的抗反射基板来与实施例1的本发明基板进行比较。其中，图5是本发明基板与传统多孔硅基板的反射率比较。由结果图可观察到传统多孔硅基板在300-800nm波长的范围中，所造成的反射率约在10％左右，且呈现出一非常不稳定的反射现象；然而，本发明基板则一直维持在1％以下，从波长300nm一直到800nm，其反射率均稳定的维持在1％以下。
图6中，为本发明方法所制备出的抗反射基板，以及其它已知的抗反射基板，如：PECVD Oxide为电浆辅助化学气相沉积系统的氧化硅、PECVDNitride为电浆辅助化学气相沉积系统的氮化硅、sputter oxide为溅镀沉积的氧化硅；thermal oxide则代表热成长的氧化硅，以及如实施例1所述的传统多孔硅的抗反射基板等的反射率比较。由图6可以观察到不同波长下的各个材料的反射率，而其中只有本发明的抗反射基板可于300-900nm不同波长下，有低于1％的反射率，证实本发明方法可制备出具有高吸光率的抗反射层。
实施例5
以外部量子效率来检测实施例1中所完成基板的抗反射效果。除了本发明方法所制备出的抗反射基板外，另外包括湿式蚀刻晶圆以及传统多孔硅抗反射基板，皆列为对照组进行测试。
由图7结果可看出，本发明抗反射基板的外部量子效率在300-900nm之间皆远高于90％，此结果可明显看出优于另外的传统多孔硅抗反射基板以及湿式蚀刻晶圆。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，包括：
(a)提供一基板；
(b)沉积一非晶硅层于该基板上，该非晶硅层作为一牺牲层；以及
(c)以一蚀刻液蚀刻该非晶硅层及该基板，形成多孔硅，以使多孔硅形成在基板表面，且该非晶硅层是被该蚀刻液所完全移除。
2.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其中该步骤(a)中的该基板是硅基板。
3.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其中该步骤(b)中的该沉积方式是为物理气相沉积法或是化学气相沉积法。
4.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其中该步骤(b)中该非晶硅层的厚度范围为0.5μm-5μm。
5.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其中该步骤(c)中的该蚀刻液是氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。
6.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其中该抗反射层的反射率范围在1％以下。
7.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其所制备出的该抗反射层基板在吸光值300nm-900nm时，其吸收率范围在70％-90％之间。
8.如权利要求1所述的具有抗反射层基板的制作方法，其特征在于，其所制备出的该抗反射层基板在吸光值400nm-800nm时，其吸收率范围在80％以上。
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