TW201118154A - Etching composition for texturing crystalline silicon-based wafer - Google Patents

Description

201118154 六 發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種紋理結晶石夕系晶圓用之钱刻組成物。 本發明主張2009年10 @ 26日所申請之韓國專利申杜第 10-2009-0101698號之權益，並藉引用方式將其全文納入本月文。 【先前技術】 太陽能電池為使太陽能轉換成電能的光電池。光電池 的實施例包括基於金屬與半導體接觸之邮電池、硫化銅 光電池及基於PN半導體原理之秒光電池，光電池係經制 造以使用具有經硼摻雜的矽作為p型矽半導體之基底 墙擴散至1>型⑪半導體的表面’藉此形成含有Μ 體之ΡΝ接合半導體基板。於諸如太陽光之光照射到基板的 情況中，由ΡΝ接面形成電場，半導體中的電子㈠盘電 受到激發因此可自由地於半導體中_。於藉由州接 成電場的情況中’電子(·)靠近半導體且電洞 ( 型半導體。於Ρ型及Ν型半導體基板上形成電極 流經外部電路喊生紐。根據此原理，太 ^ 電能。因此，為了财光電池之每單位電輪出最大化^ 使光吸收增加至其最大滅。為此目的，域電池用之^ 晶圓的表面係形成微小錐體結構，錢 具有微小錐體結構之⑪紐的表面 3處里。 光的反射率，因此増加已吸收光的二== ='二:轉i奐效率。目前正進行針對形成微小錐體； 吴國專利第4，137,123號揭露一種藉 〇 ] %的矽於含有0〜75重量％之乙 ^ ·5 10重1 ϋ.05〜50重量％之氫氧

3/Μ S 201118154 化鉀及餘量為去離子蒸餾水的異向蝕刻劑而獲得的矽紋理 蝕刻溶液。此外，歐洲專利第0477424號揭露一種紋理蝕 刻方法，其係包括於紋理化時使紋理蝕刻溶液(其中矽已溶 解於乙一醇、氫氧化卸及餘量為去離子蒸顧水之中）接觸 氧，即充氣。然而，紋理钱刻溶液因已使石夕溶解於其中， 不僅增加了減少紋理溶液的機率，亦具有需架設/安裝額外 充氣裝置的缺點。 韓國專利第0180621號揭露一種紋理姓刻溶液，其係 含有0.5〜5體積％的氫氧化卸、3 〇〜2〇體積％的異丙醇以及 乃〜96.5體積％的去離子水。此外，美國專利第6,45ι，2ΐ8 號揭露-種紋理制溶液’其係含有祕化合物、昱丙醇、 含水驗性乙二醇’以及餘量為去離子蒸财。然而、，此紋 ^虫刻溶液會產生問題，因為於紋理化時應另外地添加大 K低彿點的異丙醇，因而非所欲地降低產量及喪失締声 ::此：，因紋理化時所產生的溫度梯度，可能部::： 形成其上細彡祕小雜結構的部分，目 矽晶圓的紋理均勻性。 力化 A 有採用熱漢縮骄溶液取代紋理1虫刻溶液或使用 行乾侧的情況，彼等之使用受到環 【發明内容】 因此，本發明提供一種紋理結晶 物，其係致能在結晶石夕系晶圓 2曰^飯刻組成 結構，以翻纽的光魏。 的地軸微小錐體 f手入ίΓ、Γ提供一種紋理結晶石夕系晶圓祕刻組成物，盆 係“-弗點環狀化合物’因此相較於使用傳統紋難刻组成 4/14 201118154 物時，即便使用相當 材的數目。 小量的此蝕刻組成物時能夠增加處理之片 亦提供—種紋理結晶衫晶圓用侧組成物，其 2為好、紐步驟(供氧 乂驟)或於過程中添加化學品的需求。 ，發明之-面向在於提供—種紋理結㈣系晶圓用餘 止且成物，按組成物之總重量計，其係含有(A) 0.1〜20重量％ 之至少t性化合物’⑼αι〜50重量％之沸點為100〜400°c 之至少一環狀化合物，以及(c)餘量為水。 依本么日月，紋理結晶石夕系晶圓用钱刻組成物在石夕晶圓之 基板上可形成均勻微小錐體，目此使光·最大化。又，相較 方、使用自知纟X理侧組成物，依本發明找理結晶^曰曰圓用 2刻組成物可崎增加處理之片材的數目因而產生經濟效 盈。又，根據本發日月，紋理結晶石夕系晶圓用侧組成物減少於 紋理化過程中之額外化學品的需求或減少額外絲裝置的使 用，因此就抽生縣本、製减本及戦均勻微小錐體 而言，係非常有利者。 【實施方式】 以下將提供本發明之詳細說明。 依本發明，紋理結晶矽系晶圓用蝕刻組成物係含有(A)至 知性化合物、（B)至少一環狀化合物，及(〇水。 於根據本發明之紋理結晶矽系晶圓用蝕刻組成物中，按組 成物的總重量計，（A)至少一鹼性化合物之用量為〇1〜2〇重量 %，較佳為1〜5重量％。若此成分量於以上範圍内，可輕易地 進行石夕表面姓刻。 又，（A)至少一鹼性化合物較佳係選自由氫氧化鉀

5/14 S 201118154 (=OH)、虱氧她、氫氧化銨、四㈣基銨及四紅基敍所構 成群組。_錢者為氫氧化料氫氧化鈉。 根據本發明之紋理結晶衫晶圓用侧組成物巾，按組成 勿的〜重里5十’（B)至少一環狀化合物的沸點為1⑻〜4⑻。匸。於 紋理化時普通使用之異丙醇(lPA)之沸點低(82。〇，並因此於紋 理化製程綱(雜溫度：75〜85〇c)，κα_Α的比例可能改 變:因而非所欲地增加不做理品f的機率。為了預防發生此 反效果，環狀化合物的沸點應落入上述範圍。 如本發明所使用者，環狀化合物表示含有一或更多選自 N、0及S之雜元素之C4〜C10雜環化合物。 、此外，按組成物的總重量計，（B)至少一環狀化合物之用 ，為0.1〜50重量％，較佳為2〜1〇重量％。若此成分量於以上 範圍内’壞狀化合物祕改進結晶_表面可濕性以防止驗性 化合物過度蝕刻，因此能形成均勻微小錐體結構。又，經蝕刻 及溶解的氫氣泡可能已迅速減少，因此防止氣泡黏著(bubble stick)現象產生。 如此，（B)至少一環狀化合物較佳係選自由哌嗪系化合 物、嗎啉系化合物、吡啶系化合物、哌啶系化合物、哌啶酮系 化合物、吡咯啶系化合物、吡咯啶酮系化合物、咪唑啶酮系化 合物、呋喃系化合物、笨胺系化合物、曱苯胺系化合物及内酯 糸化合物所構成群組。彿點為1〇〇〜4〇〇QC的環狀化合物之特 別實施例包括哌嗪、N-甲哌嗪、κμ乙哌嗪、羥乙哌嗪、N_(2_ 胺乙基)哌嗪、Ν,Ν’-二曱哌嗪、嗎啉、N-曱嗎啉、N_乙嗎淋、 N-本嗎嚇、N-挪油嗎嚇(N-cocomorpholine)、N-(2-胺乙基)嗎琳、 N-(2-氰乙基)嗎琳、N-(2-經乙基)嗎啉、n-(2-經丙基)嗎啉、N-乙嗎啉、Ν·酿嗎啉、N-曱醯嗎啉、N-曱嗎啉-N-氧化物、。比r定、 6/14

201118154 3爹工基比疋、2』比0定乙醇、曱吼。定、曱定、3,5_二曱派。定、 乙辰疋队(2-輕乙基)π辰σ定、ν·曱基-4-派咬酮、Ν-乙稀基_2_ 无疋酉同Μ-甲η比口各咬、乙基l各酿j、Ν_異丙基_2_0比口各酉同、 N-丁基-2-¾^各_、n-第三丁基_2_吡咯酮、N_己基_2_吡咯酮、 N-f基-2-。比。各酮、苄基_2_吡咯酮、N_環己基_2•吡咯酮、ν· 乙烯基_2-吡咯酮、Ν_(2_羥乙基)_2_吡咯酮、ν_(2_τ氧乙基)_2_ t各明、Ν_(2-甲氧丙基»比侧、Ν_(2·乙氧乙基)_2•对綱、 Ν-曱味+定_、二曱σ米唾顿、Ν_(2_經乙基伸乙腺、四氯。夫 南、四氫咳喃曱醇、Ν-曱笨胺、Ν-乙苯胺、Ν，Ν-二甲苯胺、 队(2-經+乙基)·笨胺、Ν，Ν-雙_(2_經乙基)-笨胺、Ν-乙基·Ν-(2_羥 乙^^苯胺、Ν，Ν，Ν-乙基-鄰曱笨胺、Ν-乙基善(2_羥乙基>間 甲本胺、二Ψ节胺、>丁内δ旨、曱基笨并三唾、1，2,3_笨并三嗤、 一，11，2,4-二°坐、3_胺基-1,2,4-三。坐、4-胺基-41^1,2 4-三唾、^i基笨并三哇、曱基笨并三唾、2•曱基笨并三唾，、 #曱基苯并一唑、笨并三唑羧酸、硝基苯并三唑及厶_ 本并二唾-2-基)-4,6-二-第三丁基笨紛。 於根據本㈣之紋理結晶㈣關祕刻 =⑹水，以使組成物之總重量為1〇〇%。如此，較佳使^ 1线水’其係適於半導體製紅具有18觀·咖或以上 之電阻率。 於浸㈣$晶關侧域射可適用 π 貝巍-及早片處理-型蝕刻製程之任一者。 之更以闡述而非限制本發明1可提供對本發明 貫施例1〜12及比較例1〜4 : 之製備 紋理結晶衫晶圓用侧組成物

7/U S 201118154 依以下表1所示之成分量而製備紋理結晶矽系晶圓用蝕 刻組成物。 表1 驗性化合物 環狀化合物 水 (重量％) 種類 量(重量％) 種類 量(重量％) 種類 量(重量％) 實施例1 KOH 1 ΝΜΡ 3 - - 餘量 實施例2 NaOH 1 ΝΜΡ 3 - 餘量 實施例3 KOH 1.5 ΝΜΡ 5 - - 餘量 實施例4 KOH Λ ΝΜΡ 5 - - 餘量 實施例5 KOH 5 ΝΜΡ 8 - - 餘量 實施例6 KOH 3 ΝΜΡ-1 5 - - 餘量 實施例7 KOH 3 ΝΜΜ 5 - - 餘量 實施例8 KOH 3 ΝΜΡ-2 5 - - 餘量 實施例9 KOH 3 ΝΜΡ-3 5 - - 餘量 實施例10 KOH Λ ΝΜΙ 5 - - 餘量 實施例11 KOH 3 ΝΜΡ 4.5 ΑΕΡ 0.5 餘量 實施例12 KOH Λ ΝΜΡ 4.5 ΑΕΜ 0.5 餘量 比較例1 KOH 1.5 ΙΡΑ 5 - - 餘量 比較例2 KOH 1.5 EG 5 - - 餘量 比較例3 KOH 1.5 BDG 5 - - 餘量r 比較例4 KOH 1.5 ΜΕΑ 5 - - 餘量 [註] KOH:氫氧化鉀

NaOH:氫氧化納 NMP: N-曱°比〇各。定酮 NMP-1:N-甲哌嗪 NMM: N-甲嗎啉 NMP-2: N-甲〇底咬 ΝΜΡ-3:Ν-甲哌啶酮 ΝΜΙ: Ν-甲咪17坐咬酮 ΙΡΑ:異丙醇 EG:乙二醇 8/14 201118154 BDG: 丁基二乙二醇 MEA:單乙醇胺 AEP:N-(2-胺乙基)略嗪 ΑΕΜ·_Ν-(2-胺乙基)嗎啉 測試例：紋理結晶石夕系晶圓用綱組成物之性質評估 <紋理均勻性評估：> 、 使單晶石夕晶圓浸潤於實施例⑷及比較例卜4之各紋 I、、、。日曰石夕系a曰圓用I虫刻組成物中。如此，於8〇〇c且3〇分鐘的 2条件下執行紋理化。以肉目&(數位相機）、光學顯微鏡、sem等 平估各組成物的紋理均勻性，以及使用SEM測量錐體的大 小。以照射波長為400〜800 nm之UV光測量平均反射率。結 果係顯示於下表2及圖1至3。 9/14 201118154 表2 紋理均勻性 平均錐體大小 (高度)⑽） 平均反射率 (%) 實施例1 ◎ 3 12.35 實施例2 ◎ 3 12.26 實施例3 ◎ 5 12.18 實施例4 ◎ 6 12.38 實施例5 ◎ 8 12.32 實施例6 ◎ 6 12.19 實施例7 ◎ 7 12.24 實施例8 ◎ 7 12.32 實施例9 ◎ 7 12.17 實施例10 ◎ 7 12.32 實施例11 ◎ 6 12.39 實施例12 ◎ 7 12.24 比較例1 〇 5 12.87 比較例2 X 10 21.13 比較例3 化學退色(Chemical Discoloring) 比較例4 化學退色 ※紋理均勻性 ◎:於晶圓的全部表面上形成錐體 〇:於部分的晶圓上形成錐體(未形成錐體結構之程度少於5%) △:於部分的晶圓上形成錐體(未形成錐體結構之程度為5〜50%) 10/14 201118154 X:於晶SI上未形成錐體(未形成錐體結構之程度為鄕或以上） 料7:學退Γ詞表示，因加熱至紋理化溫度之隨時間的自 發性改變而不需要紋理測試。 由表2明顯可知，使用實施例W2侧組成物之單 晶圓之紋理均勻性較優異。 7 使用比侧1蝴組成物之單㈣晶圓之平触理 及反射率與使时施例丨〜12_組成物者無太大不^ 然而’比較例i之飯刻組成物係有問題的，因IpA之沸點低而 =須在紋理化過程中連續地加入，並且因額外使用的脱而可 錢化學品的溫度變化，造成非所欲的非均勻紋理。此外，杏 進行紋理化時，成本可能提高。 田 又®使用比幸乂例2之钱刻組成物時，紋理均勾性與反 率與使用實施例1〜12钱刻組成物者大不相同。另外，因化學 退色，比較例3及4之侧組成物無法應用於紋理化過程。 圖1為顯示使用實施例4之紋理結晶㈣晶圓祕刻組 ^之早_晶_紋理之光學顯微鏡影像。圖2為顯示使 貝知例4之紋理結晶料晶圓祕刻組祕祕、紋理化之 早晶石夕晶圓的表面之SEM影像。圖3為顯示使用實施例4之 、、文理結晶㈣晶圓賴顺絲峨理化之單㈣晶圓 面之SEM影像。 蒼考圖1至3可知，錐體已形成於晶_全部表面上。 ^ ’ 1為錐體基底的储及2為雜的高度。 【圖式簡單說明】 圖1為光學顯微鏡影像，其係顯示使用實施例4之紋 里，晶㈣晶圓祕刻組成物之單㈣晶圓的紋理； 11/14 201118154 圖2為掃描式電子顯微鏡(SEM)影像，其係顯示使用實施 例4之紋理結晶矽系晶圓用蝕刻組成物而經紋理化之單晶石夕 晶圓的表面；以及 圖3為SEM影像’其係顯示使用實施例4 曰 系晶圓用_組成物而紋 & 【主要元件符號說明】之早曰曰石夕曰曰0的截面。 12/14

Claims (1)

1. 201118154 七、申請專利範圍： ’按該組成物之總重量 1. -種紋理結晶石夕系晶圓用之侧組成物 計’其係包括： (A) 0.1〜20重量％之至少一鹼性化合 ⑼（U〜50娜之彿點為⑽〜軟之至少—環狀化合物； (C)餘量為水。 ，按該組成物之總重量 之至少一環狀化合物 2‘如申請專利範圍第丨項之蝕刻組成物 計，其係包括： (A) 1〜5重量％之至少—鹼性化合物； (B) 2〜10重量％之沸點為1⑻〜4〇〇〇c 以及 (C)餘量為水。 3. 如申請專利範圍第丨項之钱刻組成物，其中該(a)至少一驗性化 合物係選自由氫氧化钾、氫氧化鈉、氫氧化銨、四經曱基銨及 四羥乙基銨所構成群組。 4. 如申請專利範圍帛丨項之_組成物，其中該⑼彿點為 100〜400 C之至少-環狀化合物係選^辰嗪、n_m嗓、N-乙 哌嗪、經乙略嗪、N-(2-胺乙基)π底嗪、N，N，-二ψα底嗪、嗎咐、 Ν_曱嗎啉、Ν-乙嗎啉、Ν_笨嗎啉、Ν，油嗎啉 (N-_m_〇line)、Ν-(2·胺乙基)嗎啉、Ν·(2_氰乙基)嗎啉、Ν_(2_ 經乙基)嗎琳、Ν-(2-經丙基)嗎琳、Ν_乙嗎琳、則藍〇馬淋、乂甲 酸嗎咐、Ν-甲嗎IN-氧化物"比咬、3_經基Β比咬、2_π比咬乙醇、 曱吡啶、Ν-甲哌啶、3,5·二甲哌啶、Ν_乙哌啶、Ν_(2_羥乙基)哌 啶、Ν-曱基-4-«底啶酉同、:乙烯基_2·〇底啶酮、队甲^比咯咬、Ν_ 乙基-2-吼咯酮、Ν-異丙基-2-吼咯酮、Ν_丁基_2_α比咯酮、Ν_第三 13/14 201118154 丁基-2-吡咯酮、N-己基-2-°比咯酮、N-辛基-2-n比咯酮、N•苄基_2_ 吡咯酮、N-環己基-2-吡咯酮、N-乙烯基_2_吡咯酮、N_(2_^乙 基各調、n-(2-曱氧乙基)-2-咐*〇各自同、曱氧丙基)_2-〇比 咯酮、N-(2-乙氡乙基)-2-吼咯酮、N-曱咪唑啶酮 '二曱咪唑啶 酮、Ν·(2-羥乙基M申乙脲、四氫呋喃、四氫呋喃曱醇、N_曱笨 胺、N-乙笨胺 '耶-二曱苯胺、N_(2_羥乙基)_笨胺、n，n-雙分 經乙基)-笨胺、N-乙基-N-(2-經乙基)_笨胺、取,队乙基_鄰甲笨 胺二N-乙基-N-(2-經乙基)-間曱苯胺、二曱雜、γ_丁内酯、甲 基笨并三唾、U,3.苯并三唾、似三唾、以三唾' 胺其 _u，4·三°坐、4·胺基揚1，2,4-三嗅、峰基笨并三唾、u甲基i 并2三0^ Ή基笨㈣、笨并三私·驗、 成君ς开機2调领三蝴Μ，6心第三丁笨紛所構 5. -種紋魏聽㈣之找，其錢用 之侧組成物於50〜峨進行浸潰^月專利補第1項 鐘之時間。 一、灑或兩者30秒至6〇分 ^/14