KR20120015484A - 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 텍스쳐 에칭 방법 - Google Patents

결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 텍스쳐 에칭 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (A)알칼리 화합물, (B)비점이 100℃ 이상인 고리형 화합물, (C)실리카를 포함하는 화합물, 및 (D) 물을 포함하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이를 이용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 에칭 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정성 실리콘 표면의 빛 흡수를 극대화할 수 있는 미세 피라미드 구조 형성을 위한 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이를 이용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 에칭 방법에 관한 것이다.

Description

결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 텍스쳐 에칭 방법 {TEXTURE ETCHING SOLUTION COMPOSITON AND TEXTURE ETCHING METHOD OF CRYSTALLINE SILICON WAFERS}
본 발명은 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이 조성물을 사용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 결정성 실리콘 웨이퍼 표면을 빛 흡수율이 높아지도록 균일하게 미세 피라미드 구조화할 수 있는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이를 사용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭 방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 화석 에너지 고갈, 원유 가격 상승, 기후 변화와 환경 문제 등으로 새로운 전력원인 신재생에너지 도입이 활발하다. 현재 화석 연료 대체 에너지로서 사용되는 신재생에너지의 예로는 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 바이오매스, 연료전지, 수력 등이 있다. 그 중 가장 활발히 보급되고 있는 기술은 태양 전지를 이용한 태양광 발전이다.
태양전지는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 광전지이다. 광전지로는 금속과 반도체의 접촉을 이용한 셀렌 광전지, 아황산구리 광전지, PN 반도체 원리를 이용한 결정성 실리콘 광전지 등이 있다. 상기 실리콘 광전지는 실리콘에 보론(boron: 붕소)을 첨가한 P형 실리콘반도체를 기본으로 하여 그 표면에 인(phosphorous)을 확산시켜 N형 실리콘 반도체층을 형성시킨 PN 접합 반도체 기판으로 만들어진다. PN 접합에 의해 전계가 형성된 기판에 태양광과 같은 빛을 조사할 경우, 반도체 내의 전자(-)와 정공(+)이 여기되어 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 된다. 이러한 PN접합에 의해 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 된다. 상기 P형 반도체와 N형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부회로로 흐르게 하면 전류가 발생된다. 이러한 원리로 태양 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 따라서 실리콘 광전지의 단위 면적당 전기적 출력을 극대화시키기 위해서는 반사율은 낮게, 빛 흡수량을 최대화시켜야 한다. 이를 위해서 태양 전지용 실리콘 웨이퍼의 표면을 미세 피라미드 구조로 형성시키고 반사 방지막 처리를 하고 있다. 미세 피라미드 구조로 텍스쳐링된 실리콘 표면은 넓은 파장대를 갖는 입사 빛의 반사율을 낮추어 기 흡수된 빛의 강도를 증가시킴으로써 태양 전지를 성능, 즉 효율을 높일 수 있게 된다. 현재까지 실리콘 웨이퍼 표면의 미세 피라미드 구조화를 위해 다양한 방법이 연구개발되어 왔으며, 그 구체적인 예는 다음과 같다.
미국등록특허 제4,137,123호는 0 내지 75중량%의 에틸렌 글리콜, 0.05 내지 50 중량%의 수산화칼륨, 그리고 잔량의 탈이온 증류수로 구성된 이방성 에칭액에 0.5 내지 10 중량%의 실리콘을 용해시킨 실리콘 텍스쳐 에칭액을 개시하고 있다. 그러나, 상기 텍스쳐 에칭액을 사용하면, 피라미드 형성 불량으로 인해 빛 반사율이 증가하여 효율 감소를 초래하는 문제점이 있다.
유럽공개특허 EP0477424호는 에틸렌글리콜, 수산화칼륨 및 잔량의 탈이온증류수에 실리콘을 용해시킨 텍스쳐 에칭액에 산소를 공급시키는, 즉 에어레이팅 공정을 수반하는 텍스쳐 에칭 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 텍스쳐 에칭 방법을 사용하면, 피라미드 형성 불량으로 인해 빛 반사율이 증가하여 효율 감소를 초래하며, 별도의 에어레이팅 장치가 설치되어야 하는 단점도 있다.
대한민국 등록특허공보 특0180621호는 수산화칼륨용액이 0.5 내지 5부피%, 이소프로필알코올이 3.0 내지 20부피%, 탈이온수가 75 내지 96.5 부피%의 비율로 혼합된 텍스쳐 에칭 용액을 개시하고 있다. 또한, 미국등록특허 제6,451,218호는 알칼리 화합물, 이소프로판올, 수용성 알칼리성 에틸렌글리콜 및 잔량의 탈이온증류수로 구성된 텍스쳐 에칭액을 개시하고 있다. 그러나, 상기 텍스쳐 에칭 용액은 이소프로필알코올의 낮은 비점으로 인해 텍스쳐 공정 중 이소프로필알코올을 추가 투입해야하므로 이소프로필알코올의 사용량이 많아져 생산성, 경제성 면에서 불리할 뿐만 아니라 텍스쳐 공정 중 이소프로필알코올의 투입으로 인한 약액의 온도 구배가 발생하여 실리콘 웨이퍼 표면의 텍스쳐 균일성이 떨어진다는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 종래기술에 의한 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 공정에서는 수산화칼륨만을 사용하는 경우 이방성 에칭이 되어 반사율이 높아지게 된다는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해, 수산화칼륨과 이소프로필알코올을 병용하였으나, 텍스쳐 공정이 75 내지 80℃에서 이루어지므로 비등점이 80℃인 이소프로필알코올이 휘발되고, 이에 따라 공정 중에 이소프로필알코올을 추가해주어야 하며, 약액간의 온도구배가 발생하여 웨이퍼 표면의 텍스쳐 균일도가 떨어진다는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 결정성 실리콘 웨이퍼 표면을 빛 흡수가 잘 되는 미세 피라미드 구조로 균일하게 만들 수 있고, 고비점 고리형 화합물을 이용하여 기존에 사용된 텍스쳐 에칭액 조성물 대비 사용량을 현저히 낮추어 처리 매수를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 미세 피라미드 형성을 위한 별도의 실리콘 입자, 에어레이팅 공정(산소 공급 공정) 또는 공정 중 약액 투입이 필요 없는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이를 사용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (A) 알칼리 화합물 0.1 내지 20중량%; (B) 비점 100℃ 이상인 고리형 화합물 0.1 내지 50중량%; (C) 실리카를 포함한 화합물 0.00001 내지 10중량%; 및 (D) 전체 조성물 총중량인 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물을 이용하는 것을 특징으로 하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭 방법을 제공한다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물은 실리콘 웨이퍼 표면의 균일한 미세 피라미드 구조 형성으로 빛의 흡수량을 극대화할 수 있고 기존의 텍스쳐 에칭액 조성물에 비해 처리 매수가 대폭 개선되어 경제적으로 유리할 뿐만 아니라 텍스쳐 공정 중 약액 투입, 별도의 에어레이팅 장비 도입이 필요 없어 초기 생산 공정 비용, 공정 비용, 균일한 미세 피라미드 구조 형성 등의 면에서 매우 우수한 효과를 갖는다.
도 1은 실시예 6의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 적용한 단결정 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐를 나타낸 광학 현미경 사진이다.
도 2는 실시예 6의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물로 텍스쳐된 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면을 나타낸 SEM 사진이다.
도 3은 실시예 6의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물로 텍스쳐된 단결정 실리콘 웨이퍼의 단면을 나타낸 SEM 사진이다.
이하에서는 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이 조성물을 사용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 결정성 실리콘 웨이퍼의 표면을 빛 흡수가 잘 되도록 균일한 미세 피라미드 구조화할 수 있는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 이를 이용하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭 방법을 제공한다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물은 (A)알칼리 화합물; (B)비점 100℃ 이상인 고리형 화합물; (C)실리카를 포함한 화합물; 및 (D)물을 포함한다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물에 포함되는 (A)알칼리 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 포함되고, 1 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 결정성 실리콘 표면의 에칭이 이루어진다.
상기 (A)알칼리 화합물은 이에 제한되는 것은 아니나, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 테트라히드록시메틸암모늄 및 테트라히드록시에틸암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 수산화칼륨 및/또는 수산화나트륨을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물에 포함되는 (B)비점이 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상 400℃ 이하인 고리형 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 50 중량%로 포함되고, 2 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 고리형 화합물이 결정성 실리콘 표면의 젖음성을 개선시켜 알칼리 화합물에 의한 과에칭을 방지함으로써 균일한 미세 피라미드를 형성시키도록 한다. 또한 에칭되어 용해된 수소 버블을 빨리 떨어뜨림으로써 버블 스틱 현상이 발생하는 것을 방지하는 역할도 한다.
여기서, 상기 고리형 화합물은 C4내지 C10의 고리형 탄화수소; 및 N, O 또는 S의 헤테로원자를 1개 이상 포함하는 C4내지 C10의 헤테로고리형 탄화수소를 포함하는 화합물을 의미한다.
상기 (B)비점이 100℃ 이상인 고리형 화합물은 피페라진류, 모폴린류, 피리딘류, 피페리딘류, 피페리돈류, 피롤리딘류, 피롤리돈류, 이미다졸리디논류, 퓨란류, 아닐린류, 톨루이딘류 및 락톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 상기 비점이 100℃ 이상인 고리형 화합물들의 구체적인 예로는 피페라진, N-메틸피페라진, N-에틸피페라진, 히드록시에틸피페라진, N-(2-아미노에틸)피페라진, N,N'-디메틸피페라진, 모폴린, N-메틸모폴린, N-에틸모폴린, N-페닐모폴린, N-코코모폴린, N-(2-아미노에틸)모폴린, N-(2-시아노에틸)모폴린, N-(2-히드록시에틸)모폴린, N-(2-히드록시프로필)모폴린, N-아세틸모폴린, N-포밀모폴린, N-메틸모폴린-N-옥사이드, 피콜린, N-메틸피페리딘, 3,5-디메틸피페리딘, N-에틸피페리딘, N-(2-히드록시에틸)피페리딘, N-메틸-4-피페리돈, N-비닐-2-피페리돈, N-메틸피롤리딘, N-메틸피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-이소프로필-2-피롤리돈, N-부틸-2-피롤리돈, N-tert-부틸-2-피롤리돈, N-헥실-2-피롤리돈, N-옥틸-2-피롤리돈, N-벤질-2-피롤리돈, N-시클로헥실-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, N-(2-히드록시에틸)-2-피롤리돈, N-(2-메톡시에틸)-2-피롤리돈, N-(2-메톡시프로필)-2-피롤리돈, N-(2-에톡시에틸)-2-피롤리돈, N-메틸이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, N-(2-히드록시에틸)-에틸렌우레아, 테트라히드로퓨란, 테트라히드로퍼푸릴알코올, N-메틸아닐린, N-에틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, N-(2-히드록시에틸)아닐린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)아닐린, N-에틸-N-(2-히드록시에틸)아닐린, N,N-디에틸-o-톨루이딘, N-에틸-N-(2-히드록시에틸)-m-톨루이딘, 디메틸벤질아민, γ-부티로락톤, 톨릴트리아졸, 1,2,3-벤조트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-메틸벤조트리아졸, 2-메틸벤조트리아졸, 5-메틸벤조트리아졸, 벤조트리아졸-5-카르본산, 니트로벤조트리아졸 및 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-ｔ-부틸페놀 등을 들 수 있다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물에 포함되는 (C)실리카를 포함하는 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.00001 내지 10중량%로 포함되고, 0.0001 내지 1중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 실리카를 포함하는 화합물이 결정성 실리콘 표면에 물리적으로 흡착하여 일종의 마스크 역할을 함으로써 실리콘 표면을 피라미드 형상으로 만들어주는 역할을 한다.
상기 (C)실리카를 포함하는 화합물로는 미분말 실리카, 실리카를 포함하는 콜로이드 용액 및 액상 규산 금속 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 상기 실리카를 포함하는 화합물의 구체적인 예로는 미분말 실리카; Na2O로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; K2O로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; 산성액으로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; NH3로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; 에틸알코올, 프로필알코올, 에틸렌글리콜, 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone,MEK) 및 메틸이소부틸케톤(Methyl isobutyl ketone,MIBK) 등의 유기용매 상에서 안정화된 콜로이드 실리카 용액; 액상 규산나트륨; 액상 규산칼륨; 액상 규산리튬 등을 들 수 있다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물에 포함되는 (D)물은 조성물 총 중량이 100%가 되도록 잔량 포함된다. 상기 물은 탈이온 증류수인 것이 바람직하고, 상기 탈이온 증류수는 반도체 공정용을 사용하며, 바람직하게는 비저항값이 18㏁/㎝ 이상이다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물은 추가로 (E)불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있으며, 이는 조성물 총 중량에 대하여, 0.000001 내지 10중량%로 포함되고, 0.0001 내지 1중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 비점 100℃ 이상의 고리형 화합물과 더불어 텍스쳐 용액의 표면장력을 낮추어 결정성 실리콘 표면의 젖음성을 개선시켜주어 알칼리 화합물에 의한 과에칭을 방지해주는 역할을 한다.
상기 불소계 계면활성제로는 음이온계 불소 계면활성제류, 양이온계 불소 계면활성제류, 양쪽성이온계 불소 계면활성제류 및 비이온계 불소 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 불소계 계면활성제의 구체적인 예로는 과불소알킬 카르복시산염, 과불소알킬 설폰산염, 과불소알킬 황산염, 과불소알킬 인산염을 포함하는 음이온계 불소 계면활성제; 과불소알킬 아민염, 과불소알킬 4급암모늄염을 포함하는 양이온계 불소 계면활성제; 과불소알킬 카르복시베타인, 과불소알킬 설포베타인을 포함하는 양쪽성 이온계 불소 계면활성제; 및 불소화알킬 폴리옥시에틸렌, 과불소알킬 폴리옥시에틸렌을 포함하는 비이온계 불소 계면활성제 등을 들 수 있다.
본 발명의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물은 딥방식, 분무식 및 매엽식 에칭 공정에 모두 적용할 수 있다.
본 발명은 또한, 조성물 총 중량에 대하여, (A)알칼리 화합물 0.1 내지 20중량%, (B)비점 100℃ 이상의 고리형 화합물 0.1 내지50중량%, (C)실리카를 포함하는 화합물 0.00001내지 10중량%, (D)잔량의 물, 및 경우에 따라 (E)불소계 계면활성제 0.000001내지 10중량%를 추가로 포함하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물을 사용하여 50~100℃의 온도에서 30초~60분 동안 침적, 분무, 또는 침적 및 분무하여 결정성 실리콘을 텍스쳐 에칭하는 방법을 제공한다.
이하에서, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하지만, 이러한 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 14 및 비교예 1 내지 4: 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성비에 따라 실시예 1~14 및 비교예 1~4의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물을 제조하였다.
알칼리 화합물
고리형 화합물
실리카 포함 화합물
불소계 계면 활성제
탈이온 증류수
종류 함량
(중량%)		 종류 함량
(중량%)		 종류 함량
(중량%)		 종류 함량
(중량%)
실시예 1 KOH 2 NMP 5 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 2 KOH 2 NMM 5 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 3 KOH 2 NMP 5 CS 0.5 - - 잔량
실시예 4 KOH 2 NMM 5 CS 0.5 - - 잔량
실시예 5 KOH 2 NMP
AEP		 6.5
0.5		 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 6 KOH 2 NMP
GBL		 4.9
0.1		 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 7 KOH 2 NMM
AEP		 6.5
0.5		 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 8 KOH 2 NMM
GBL		 4.9
0.1		 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 9 KOH 2 NMP
AEP		 6.5
0.5		 CS 0.5 - - 잔량
실시예 10 KOH 3 NMP
AEP		 6.5
0.5		 CS 0.5 - - 잔량
실시예 11 KOH 4 NMP
AEP		 6.5
0.5		 CS 0.5 - - 잔량
실시예 12 NaOH 2 NMP
AEP		 6.5
0.5		 SSS 0.5 - - 잔량
실시예 13 KOH 2 NMP
AEP		 6.5
0.5		 SSS 0.5 PFAS 0.001 잔량
실시예 14 KOH 2 NMP
AEP		 6.5
0.5		 CS 0.5 PFAP 0.001 잔량
비교예 1 KOH 1.5 IPA 5 - - - - 잔량
비교예 2 KOH 1.5 EG 5 - - - - 잔량
비교예 3 KOH 1.5 MDG 5 - - - - 잔량
비교예 4 KOH 1.5 MEA 5 - - - - 잔량
주) KOH: 수산화칼륨 NaOH: 수산화나트륨
NMP: N-메틸피롤리돈 NMM: N-메틸모폴린
AEP: 아미노에틸피페라진 GBL: γ-부티로락톤
IPA: 이소프로필알코올 EG: 에틸렌글리콜
MDG: 메틸디글리콜 MEA: 모노에틸아민
PFAS: 과불소알킬황산염 PFAP: 과불소알킬인산염
SSS: 액상규산나트륨 CS: 콜로이드 실리카(Na2O이용 안정화)
시험예: 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물의 특성 평가
단결정 실리콘 웨이퍼 유리기판을 실시예 1 내지 실시예 14 및 비교예 1 내지 비교예 4의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물에 침지시켰다. 이때 텍스쳐 조건은 온도 80℃, 시간 30분이었다. 각 조성물에 대한 텍스쳐 균일성은 육안 평가(디지털 카메라), 광학현미경, SEM 등을 이용하고 피라미드 크기는 SEM을 이용하여 평가하였다. 그리고 UV를 이용하여 400 내지 800㎚의 파장대를 갖는 빛을 조사하였을 때의 평균 반사율을 측정하였다. 그 결과를 표 2 및 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
구분 텍스쳐 균일성 피라미드 평균 크기
(㎛)		 평균 반사율(%)
실시예1 ◎ 5 12.53
실시예2 ◎ 6 12.46
실시예3 ◎ 5 12.28
실시예4 ◎ 6 12.65
실시예5 ◎ 6 12.35
실시예6 ◎ 6 12.24
실시예7 ◎ 5 12.15
실시예8 ◎ 5 12.45
실시예9 ◎ 5 12.49
실시예10 ◎ 8 12.60
실시예11 ◎ 11 12.69
실시예12 ◎ 7 12.21
실시예13 ◎ 3 12.21
실시예14 ◎ 3 12.32
비교예1 ○ 5 13.22
비교예2 X 10 21.13
비교예3 약액 변색
비교예4 약액 변색
※ 텍스쳐 균일성
◎: 웨이퍼 전면 피라미드 형성
○: 웨이퍼 일부 피라미드 미형성 (피라미드 구조 미형성 정도 5% 미만)
Х: 웨이퍼 피라미드 미형성 (피라미드 미형성 정도 90% 이상)
약액 변색: 텍스쳐 공정 온도로의 승온 시 자체 경시 변화가 발생하여 텍스쳐 테스트가 필요 없다는 의미
표 2 및 도 1 내지 3을 참조하면, 실시예 1 내지 14의 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물을 이용한 단결정 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐의 균일성이 우수함을 알 수 있다.
하지만, 비교예 1의 텍스쳐 에칭액 조성물은 IPA의 낮은 비점으로 인해 텍스쳐 공정 중 IPA를 지속적으로 투입함으로써 발생되는 텍스쳐 균일성 불량(공정 중 중간 투입으로 인해 온도 구배 발생에 기인) 및 텍스쳐 비용 증가 등의 문제가 발생한다.
또한, 비교예 2의 경우 텍스쳐 균일성, 반사율면에서 본 발명의 조성물인 실시예 1 내지 14의 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물에 비해 크게 뒤떨어진 특성을 나타낸다. 비교예 3, 4의 경우에는 텍스쳐 공정 온도로의 승온 시 자체 경시 변화가 발생하여 텍스쳐 테스트를 할 필요가 없었다.
한편, 도 1은 실시예 6의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물을 이용하여 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐를 나타낸 광학 현미경 사진이다. 도 2는 실시예 6의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물로 텍스쳐된 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면을 나타낸 SEM 사진이다. 도 3은 실시예 6의 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물로 텍스쳐된 단결정 실리콘 웨이퍼의 단면을 나타낸 SEM 사진이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 웨이퍼 전면에 걸쳐 피라미드가 균일하게 형성된 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 조성물 총 중량에 대하여,
    (A)알칼리 화합물 0.1 내지 20 중량%;
    (B)비점이 100℃ 이상인 고리형 화합물 0.1 내지 50중량%;
    (C)실리카를 포함하는 화합물 0.00001내지 10중량%; 및
    (D)전체 조성물 총중량인 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 물
    을 포함하는 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (A)알칼리 화합물은 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 테트라히드록시메틸암모늄 및 테트라히드록시에틸암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (B)비점이 100℃ 이상인 고리형 화합물은 피페라진, N-메틸피페라진, N-에틸피페라진, 히드록시에틸피페라진, N-(2-아미노에틸)피페라진, N,N'-디메틸피페라진, 모폴린, N-메틸모폴린, N-에틸모폴린, N-페닐모폴린, N-코코모폴린, N-(2-아미노에틸)모폴린, N-(2-시아노에틸)모폴린, N-(2-히드록시에틸)모폴린, N-(2-히드록시프로필)모폴린, N-아세틸모폴린, N-포밀모폴린, N-메틸모폴린-N-옥사이드, 피콜린, N-메틸피페리딘, 3,5-디메틸피페리딘, N-에틸피페리딘, N-(2-히드록시에틸)피페리딘, N-메틸-4-피페리돈, N-비닐-2-피페리돈, N-메틸피롤리딘, N-메틸피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-이소프로필-2-피롤리돈, N-부틸-2-피롤리돈, N-tert-부틸-2-피롤리돈, N-헥실-2-피롤리돈, N-옥틸-2-피롤리돈, N-벤질-2-피롤리돈, N-시클로헥실-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, N-(2-히드록시에틸)-2-피롤리돈, N-(2-메톡시에틸)-2-피롤리돈, N-(2-메톡시프로필)-2-피롤리돈, N-(2-에톡시에틸)-2-피롤리돈, N-메틸 이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, N-(2-히드록시에틸)-에틸렌우레아, 테트라히드로퓨란, 테트라히드로퍼푸릴알코올, N-메틸아닐린, N-에틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, N-(2-히드록시에틸)아닐린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)아닐린, N-에틸-N-(2-히드록시에틸)아닐린, N,N-디에틸-o-톨루이딘, N-에틸-N-(2-히드록시에틸)-m-톨루이딘, 디메틸벤질아민, γ-부티로락톤, 톨릴트리아졸, 1,2,3-벤조트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-메틸벤조트리아졸, 2-메틸벤조트리아졸, 5-메틸벤조트리아졸, 벤조트리아졸-5-카르본산, 니트로벤조트리아졸 및 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-ｔ-부틸페놀로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (C)실리카를 포함하는 화합물이 미분말 실리카; Na2O로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; K2O로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; 산성액으로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; NH3로 안정화시킨 콜로이드 실리카 용액; 에틸알코올, 프로필알코올, 에틸렌글리콜, 메틸에틸케톤(MEK) 및 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 포함하는 군으로부터 선택된 유기용매 상에서 안정화된 콜로이드 실리카 용액; 액상 규산나트륨; 액상 규산칼륨; 및 액상 규산리튬으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    (E)불소계 계면활성제 0.000001 내지 10중량%
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 (E)불소계 계면활성제는 과불소알킬 카르복시산염, 과불소알킬 설폰산염, 과불소알킬 황산염, 과불소알킬 인산염을 포함하는 음이온계 불소 계면활성제; 과불소 알킬 아민염, 과불소알킬 4급암모늄염을 포함하는 양이온계 불소 계면활성제; 과불소알킬 카르복시베타인, 과불소알킬 설포베타인을 포함하는 양쪽성 이온계 불소 계면활성제; 및 불소화알킬 폴리옥시에틸렌, 과불소알킬 폴리옥시에틸렌을 포함하는 비이온계 불소 계면활성제에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 고리형 화합물의 비점이 150℃ 이상 400℃ 이하인 것을 특징으로 하는, 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항 기재의 결정성 실리콘 웨이퍼용 텍스쳐 에칭액 조성물을 사용하여 50~100℃의 온도에서 30초~60분 동안 침적, 분무, 또는 침적 및 분무하여 결정성 실리콘을 텍스쳐 에칭하는 방법.
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