TWI454557B - 改良之多晶體的紋理加工組成物和方法 - Google Patents

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Description

改良之多晶體的紋理加工組成物和方法
本發明係關於改良之酸性多晶半導體紋理加工組成物及方法。更具體言之，本發明係關於改良之酸性多晶半導體紋理加工組成物及方法，其係提供各向同性蝕刻並降低入射光反射率。
多晶半導體晶圓典型係由矽或其他類似之陶瓷材料作成，且具有於幾千埃(Å)與2至3微米(μm)之間變動之粒子尺寸。此等晶圓可用於製造光伏裝置如太陽能電池。太陽能電池係將入射至其表面之光能如陽光轉變為電能的裝置。多晶矽半導體晶圓係藉由化學氣相沉積製程製造，其中，係於升高之溫度下將矽烷分解至基板表面上，以形成鑄錠或類似類型之物件。使用適宜之切割鋸及該工藝中之常規方法將該鑄錠切割為具有不同尺寸之晶圓。鋸對於該晶圓之表面的損害可能使得該晶圓之反射率增加35%這麼多甚至更多。該高反射率減少該晶圓吸收入射光之能力，並抵損使用該晶圓之太陽能電池的效能。業經嘗試各種途徑以藉由降低太陽能電池之表面上入射光的反射率來增加光吸收率。降低入射光反射率改良了光轉化為電能之效率。典型係於該半導體晶圓之表面上進行紋理加工以降低入射光反射率。
紋理加工往往係使用鹼性材料如氫氧化鈉及氫氧化鉀進行；惟，此等鹼性紋理加工材料表現得過於各向異性， 以至於不能作為有效之多晶形晶圓紋理加工劑。此外，鹼金屬氫氧化物容易在晶圓上留下可能難以移除的非所欲碎屑或殘質。儘管氫氧化四甲基銨蝕刻劑之各向異性比鹼金屬氫氧化物低，其仍太容易暴露晶界。於各向異性蝕刻劑中，某些晶形取向之蝕刻比其他晶形取向更快且暴露晶界，經暴露之晶界變為重組之位點並降低太陽能電池之效率。通常，重組係藉以消除移動電子及電洞並以不能為太陽能電池所用之形式而損失能量的過程。
晶界暴露所造成的另一問題為降低之分流電阻(RSH )。低分流電阻藉由向光產生之電流提供另一電流路徑而造成太陽能電池之功率損失。該導流降低流經太陽能電池接面之電流的量，並降低來自該太陽能電池之電壓。由於存在較少之光產生電流，該分流電阻之效應於低光水準係特別嚴重。因此，這個電流至分流之損失對於電池效能具有嚴重影響。
儘管酸蝕刻劑如氫氟酸與硝酸之混合物係對矽多晶半導體晶圓提供可接受之各向同性蝕刻，他們存在大量問題。此等材料有害，且於處置、存儲、使用及廢棄中需要極端小心。依據局部及區域性處理需求，此等化學品之廢棄可能需要顯著之代價。為了使用氫氟酸與硝酸之混合物紋理加工多晶晶圓，係包括稀釋49%濃氫氟酸及69%硝酸，以作成含有10%氫氟酸及35%硝酸之浴。這是放熱反應，可能對處置該等酸之工人有害。此外，該酸混合物之流動浴係包括補充大量之該等酸，以及生產大量酸廢液，導致工 業成本顯著增加且對環境存在廢物危害。通常，以氫氟酸與硝酸之混合物處理且於400 nm至1100 nm之波長具有27%之平均反射率的多晶矽半導體晶圓，係當前該工業之可接受者；惟，反射率越低，太陽能電池效率越高。當前之工業目標係，對於400 nm至1100 nm波長之光的反射率為20%及更低。藉此，對於改良之各向同性紋理加工組成物及方法存在需求以改良太陽能電池效能。
於一態樣中，提供一種組成物，係包括一種或多種鹼性化合物、一種或多種氟化物離子之源、一種或多種氧化劑之源，且其pH係低於7。
於另一態樣中，提供一種方法，係包括提供多晶半導體晶圓；以及，將該多晶半導體晶圓與包括一種或多種鹼性化合物、一種或多種氟化物離子之源、一種或多種氧化劑之源且pH低於7的組成物接觸，以各向同性地蝕刻該多晶半導體晶圓。
該酸性組成物及方法各向同性地紋理加工多晶半導體晶圓，且實質上不暴露晶界，因此，重組及分流得以降低或阻止。與許多傳統之酸性及鹼性紋理加工組成物及方法相比，入射光反射率亦得以降低。又，沉積於晶圓之表面上之金屬的黏附性得以改良。藉此，以該組成物及方法紋理加工之多晶半導體晶圓改良了太陽能電池之效率及效能。此外，該酸性組成物之處置、使用及存儲對工人或環境不存在與傳統氫氟酸及硝酸各向同性紋理加工溶液相同 程度之危害。再者，製備、維持及廢物處理工業之成本係低於傳統氫氟酸及硝酸紋理加工溶液。
如本說明書全文中所使用者，術語「組成物」與「溶液」可互換地使用。術語「各向同性」係意指各個方向上無改變。術語「各向異性」係意指特性於不同方向上有改變。如本說明書全文中所使用者，除了內文中特別另行指出者外，下列縮寫係具有下列意義：℃=攝氏度；A=安培；dm=公寸；μm=微米；nm=奈米；SEM=掃描電子顯微鏡；UV=紫外線；以及，IR=紅外線。除了特別指出者外，全部百分比及比例係基於重量。全部數值範圍係包括邊值且可以任何次序組合，除了此等數值範圍於邏輯上受限於加總和應最多為100%。
組成物係包括一種或多種氨衍生物、一種或多種氟化物離子之源、一種或多種氧化劑之源，且pH係低於7。該組成物係酸性水溶液。該組成物係實質上不含鹼金屬氫氧化物。該酸性組成物各向同性地紋理加工多晶半導體晶圓，且實質上不暴露晶界，因此重組及分流得以降低或阻止。與許多傳統之酸性及鹼性紋理加工組成物及方法相比，入射光反射率亦得以降低。於400 nm至1100 nm之光波長，平均光反射率為22%或更低。又，金屬與該晶圓之表面的黏附性得以改良。藉此，以該組成物及方法紋理加工之多晶半導體晶圓改良了太陽能電池之效率及效能。此外，該酸性組成物之處置、使用及存儲對工人或環境不存 在與傳統氫氟酸及硝酸各向同性紋理加工溶液相同程度之危害。再者，製備、維持及廢物處理工業之成本係低於傳統氫氟酸及硝酸紋理加工溶液。
各向同性地紋理加工多晶半導體晶圓之一種或多種鹼性化合物係包括於該紋理加工組成物中。此等鹼性化合物係包括，但不限於，胺類如烷醇胺類及四級銨化合物。此等化合物係以該紋理加工組成物之1%至20%，或諸如自1%至10%，或諸如1%至5%的量包括於該組成物中。烷醇胺類係包括，但不限於，具有下述通式之化合物：R3-n N(Cm H2m (OH))n 其中，R係氫原子或具有1個至4個碳之烷基，m係2至4之整數，以及，n係1至3之整數。此等化合物之實例係單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、丁醇胺、N-甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基胺基乙醇、N-乙基乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N,N-二乙醇胺、N,N-丁基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺及其鹽。較佳之烷醇胺類係單乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺。
四級銨化合物係包括，但不限於，具有下述通式之化合物： 其中，R1 至R4 係獨立為氫、(C1 -C6 )烷基、(C1 -C6 )羥基烷基、 (C6 -C10 )芳基或(C7 -C11 )烷基芳基。此等化合物之實例係氫氧化銨、氫氧化四甲基銨(TMAH)、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四甲基-2-羥基乙基銨(膽鹼)、氫氧化三甲基-3-羥基丙基銨、氫氧化三甲基-3-羥基丁基銨、氫氧化三甲基-4-羥基丁基銨、氫氧化三乙基-2-羥基乙基銨、氫氧化三丙基-2-羥基乙基銨、氫氧化三丁基-2-羥基乙基銨、氫氧化二甲基乙基-2-羥基乙基銨、氫氧化二甲基二(2-羥基乙基)銨、氫氧化單甲基三(2-羥基乙基)銨、氫氧化單甲基三乙基銨、氫氧化單甲基三丙基銨、氫氧化單甲基三丁基銨、氫氧化單乙基三甲基銨、氫氧化單乙基三丁基銨、氫氧化二甲基二乙基銨、氫氧化二甲基二丁基銨、氫氧化苄基三甲基銨、氫氧化苄基三乙基銨、氫氧化苄基三丁基銨、氫氧化苯基三甲基銨及氫氧化苯基三乙基銨。該四級銨化合物較佳係選自氫氧化銨、氫氧化四甲基銨、氫氧化四甲基-2-羥基乙基銨及氫氧化苄基三甲基銨。
一種或多種氟化物離子之源係包括於該組成物中。該氟化物離子源係各向同性地紋理加工並提供酸性環境。氟化物離子源係包括，但不限於，氫氟化物及氟化物鹽。氫氟化物係包括，但不限於，鹼金屬氫氟化物如氫氟化鈉及氫氟化鉀、氫氟化銨、氫氟化錫及氫氟化銻。氟化物鹽係包括，但不限於，鹼金屬氟化物如氟化鈉及氟化鉀。氫氟化物化合物較佳係包括於該組成物中。氟化物離子之源係以1%至40%，或諸如自5%至15%之量包括於組成物中。
一種或多種氧化劑係包括於該組成物中。此等氧化劑係包括，但不限於，過氧化氫及其鹽、次氯酸鹽、過硫酸鹽、過氧有機酸、高錳酸鹽、次氯酸鈉、過碳酸鈉、氯酸鹽、硝酸及其鹽、過碘酸鹽、過溴酸鹽、碘酸鹽、過氯酸鹽及溴酸鹽。此等氧化劑係以0.05%至5%，或諸如自0.5%至1%之量包括於組成物中。
視需要，該水性酸性組成物可包括一種或多種界面活性劑。界面活性劑係包括非離子性、陰離子性、陽離子性及兩性界面活性劑。可使用傳統之界面活性劑。此等界面活性劑係通常可商購者。該等界面活性劑典型係低發泡界面活性劑。當該組成物中包括界面活性劑時，界面活性劑的量為0.5%至10%。
包括於該水性酸性紋理加工組成物中的組分可以任何次序添加。他們可混合在一起，隨後溶解於足量之水中。或者，他們可一次性加入足量之水中。若需要，可採用加熱以輔助溶解組分。
該水性酸性紋理加工組成物具有低於7，或諸如低於6，或諸如自3至5，或諸如自4至5之pH。典型係於晶圓之兩側進行紋理加工。該晶圓典型係於紋理加工之前進行體摻雜(bulk-dope)。典型係以硼進行體摻雜，但多晶晶圓可以該技藝中習知之其他材料進行體摻雜。可藉由該技藝中已知之任何適宜之方法將該酸性紋理加工組成物施用至多晶半導體晶圓。可將該多晶半導體晶圓浸潤於該紋理加工組成物中，可將該組成物噴灑於該多晶半導體晶圓上， 或可於傳統之超音波清潔製程中使用該組成物。可於自室溫至90℃，典型自50℃至80℃之溫度範圍施用該紋理加工組成物。該紋理加工組成物施用至多晶半導體晶圓表面之駐留時間可為5分鐘至40分鐘，典型係自10分鐘至30分鐘。隨後，視需要以水沖洗該多晶半導體晶圓。該多晶半導體晶圓經紋理加工之後，使用製造光伏裝置如太陽能電池之傳統方法進行加工處理。
經紋理加工之多晶半導體晶圓對於400 nm至1100 nm之入射光波長的入射光反射率為22%或更低，典型係20%或更低，更典型係15%至20%。以該酸性水性組成物紋理加工之多晶半導體可用於將入射光如來自太陽光、雷射、螢光以及其他光源之光轉化為電能的裝置中。此等裝置係包括，但不限於，光伏裝置如太陽能電池、光學及電化學偵檢器/感測器、生物偵檢器/生物感測器、催化劑、電極、閘極、歐姆接觸、互聯線、肖特基阻障二極體接觸(Schottky barrier diode contact)及光電元件。
將該多晶半導體晶圓紋理加工之後，若其經體摻雜，則其係進一步摻雜以提供PN接面。若該多晶形晶圓未經體摻雜，其係進行體摻雜或p摻雜如以硼進行摻雜，隨後進一步摻雜以提供PN接面。為了製造該半導體PN接面，磷擴散或離子植入係發生於該晶圓之正面，以製造n-摻雜(n+或n++)之區域。該n-摻雜之區域可稱為發射層。
於光伏裝置或太陽能電池之製造中，該多晶半導體晶圓之整個背面係塗覆有金屬，或該背面之部份係塗覆有金 屬如形成網格。此等背面金屬化可藉由各種技術提供之，且可於該晶圓之正面的金屬化之前進行。於一具體實施例中，金屬塗層係以導電糊如含銀糊、含鋁糊或含銀及鋁之糊的形式施用至該背面；但亦可使用該技藝中已知之其他糊。此等導電糊典型係包括包埋於玻璃基質中的導電粒子，以及有機黏合劑。可藉由各種技術如篩網印刷將導電糊施用至晶圓上。施用該糊後，將其燒製以移除有機黏合劑。當使用含鋁之導電糊時，該鋁係部份地擴散進入該晶圓之背面；或使用復含有銀之糊時，鋁可與銀形成合金。視需要，可將種子層沉積於該多晶半導體晶圓之背面，且可藉由無電鍍覆或電解電鍍將金屬塗層沉積於該種子層上。
將抗反射層加至該晶圓之正面或射極層上。此外，該抗反射層可作為鈍化層。適宜之抗反射層係包括，而非限於，氧化矽層如SiOx 、氮化矽層如Si3 N4 、氧化矽層與氮化矽層之組合、及氧化矽、氮化矽與氧化鈦層如TiOx 之組合。於前述式中，x係表示氧原子數目之整數。可藉由多種技術，如各種氣相沉積方法，舉例而言，化學氣相沉積及物理氣相沉積，來沉積此等抗反射層。
多晶半導體晶圓之正面係含有經金屬化之圖案。舉例而言，晶圓之正面可係由集流線(current collecting line)及匯流排組成。集流線典型係與匯流排垂直，且相對於匯流排，集流線典型係具有相對細微之結構(亦即，維度)。
該圖案穿達該抗反射層而暴露該晶圓之半導體本體的 表面。或者，可於開口內形成溝槽，以創製選擇性射極。此等溝槽可係高摻雜之區域。可使用各種製程以形成該圖案，該等製程係諸如，但不限於，雷射剝蝕、機械手段及微影製程，這些製程全部都是該技藝中習知者。該機械手段係包括鋸切及刮擦。典型之光微影製程係包括將可圖案化之材料沉積於該晶圓之表面上，圖案化該可圖案化之材料以於該抗反射層中形成開口，將該圖案轉移至該晶圓，於該開口中沉積鎳層，以及，移除該可圖案化之材料。於一具體實施例中，係於在開口中沉積金屬層之步驟之前，移除該可圖案化之材料。於另一具體實施例中，係於在開口中沉積金屬層之步驟之後，移除該可圖案化之材料。當於該金屬沉積步驟中存在可圖案化之材料時，此等可圖案化之材料典型係避免於該鎳沉積步驟中吸收所使用之輻射波長的任何染料，如造影劑(contrast dye)。於該鍍覆步驟期間存在之可圖案化之材料典型係含有最小透光率為40%至60%之染料。
可使用任何適宜之聚合物移除劑移除該可圖案化之材料。此等移除劑可係鹼性、酸性或本質上中性，且係該技藝中習知者。
可使用導電糊金屬化該晶圓之正面，該導電糊可與於該晶圓之背面使用之任何導電糊相同或不同。用以金屬化晶圓之正面所使用的任何導電糊典型係不含有鋁。燒製該糊所使用之溫度係取決於所使用之特定之糊、所使用之任何抗反射層的厚度、以及其他因素。該溫度之選擇係完全 屬於熟識該技藝之人士的能力範圍之內。又，熟識該技藝之人士應意識到，該燒製製程可於含氧氣氛、惰性氣氛、還原氣氛或任何前述者之組合中予以施行。舉例而言，該燒製可於含有少量氧之氣氛下於第一溫度予以施行，隨後於惰性氣氛下或還原氣氛下於第二溫度予以施行，其中，該第二溫度係高於該第一溫度。
該燒製製程之後，可視需要使該晶圓與緩衝性酸溶液如緩衝性氫氟酸溶液接觸，以移除於該燒製過程中生產之任何氧化物。可藉由將該溶液噴灑於晶圓上、或藉由將該晶圓浸漬於該溶液中、或藉由任何其他適宜之手段來施行該接觸。
使用導電糊將該晶圓之正面圖案及背面金屬化之後，隨後將金屬層沉積於該正面導電圖案上。該金屬層可係任何適宜之導電金屬，如金、銀或銅，且典型係銀。及藉由該技藝中習知之方法沉積該金屬。於一具體實施例中，所沉積之金屬層係由與該導電糊中使用者相同之金屬所組成。舉例而言，銀層係沉積於含銀導電糊中。
可藉由光誘發之鍍覆(LIP)或該技藝中習知之傳統電鍍銀方法沉積銀。當使用LIP時，該半導體晶圓之背面係連結至外部電流源(整流器)。置於該銀鍍覆組成物中之銀陽極係連結至該整流器，從而於該等元件之間形成完整電路。典型之電流密度係自0.1 A/dm2 至5 A/dm2 。該總電流需求係取決於所使用之晶圓的具體尺寸。此外，該銀陽極係提供銀離子之現成來源，以對該銀鍍覆組成物補充銀離 子，而無需使用外加源。光源係經定位而以光能照射該半導體晶圓。該光源可係，舉例而言，提供半導體晶圓光伏敏感之波長之能量的螢光燈或LED燈。可使用各種其他光源，例如，但不限於，白熾燈如75瓦及250瓦燈、汞燈、鹵燈及150瓦IR燈。可商用之銀鍍覆組成物的實例為EnlightTM Silver Plate 600及620，自羅門哈斯電子材料公司(Rohm and Haas Electronic Materials,LLC Marlborough,Massachusetts)購得。
鍍覆槽之材料係對於該銀鍍覆組成物為化學惰性，且其最小透光率為40%至60%。或者，可將該晶圓水平置於該鍍覆槽中，且自該銀鍍覆組成物上方照射，於該例中，該鍍覆槽不需具有該最小透光率。
於另一具體實施例中，可將金屬種子層沉積於該正面導電圖案上，以替代金屬糊。該金屬種子層典型係鎳。可藉由該技藝中已知之任何傳統鎳沉積方法沉積該鎳種子層。該鎳種子層典型係藉由光輔助之鎳沉積予以沉積。若該鎳之源係無電鎳組成物，係不使用外加之電流即完成鍍覆。若該鎳之源係來自電解鎳組成物，係將背側電勢(整流器)施用至該半導體晶圓基板上。該光可係連續光或脈衝光。於沉積鎳之前，典型係使用1%氫氟酸溶液自該導電圖案移除表面氧化物。
可用於該鍍覆製程之光係包括，但不限於，可見光、IR、UV及X-射線。光源係包括，但不限於，白熾燈、LED燈(發光二極體)、紅外燈、螢光燈、鹵燈及雷射。
典型係使用無電鎳鍍覆組成物將鎳透過該抗反射層中之開口而沉積於暴露之多晶半導體晶圓的經紋理加工之表面上。可商購之無電鎳組成物的實例係包括DURAPOSITTM SMT 88 Electroless Nickel、NIPOSITTM PM 980及PM 988 Electroless Nickel。全部係可自羅門哈斯電子材料公司購得。
或者，可使用電解鎳組成物。當使用電解組成物時，除了使用光之外，還施用背側電勢(整流器)來沉積鎳。典型之電流密度係自0.1 A/dm2 至2 A/dm2 。具體電流需要係取決於所使用之晶圓的具體尺寸。所使用之電鍍製程係傳統製程。適宜之電解鎳鍍覆浴係可商購者，且很多係揭露於文獻中。可商購之電解鎳浴的實例係可自羅門哈斯電子材料公司購得之NICKEL GLEAMTM Electrolytic Nickel產品。
藉由以光能照射該多晶半導體晶圓之正面，鍍覆出現於該正面上。該碰撞之光能於該半導體中產生電流。可藉由調節光強、浴溫、還原劑活性、起始晶圓條件、摻雜水準以及該技藝中工人習知之其他參數，來控制於該正面上鍍覆的速率。若該鍍覆浴係電解浴，則鍍覆速率亦可藉由整流器調節之。20 nm至300 nm厚度之鎳層係典型所欲者，且確切厚度係取決於多種因素如應用、尺寸、圖案及幾何形狀。
將鎳透過開口沉積於鄰近該多晶半導體晶圓基板之暴露表面之後，隨即將銀沉積於鄰近該鎳處。可使用傳統之 電鍍銀組成物。該銀組成物可係含有氰化物之銀組成物，或不含氰化物之銀組成物。
可藉由光誘發之鍍覆(LIP)或該技藝中習知之傳統銀電鍍方法將銀沉積於該鎳上。LIP鍍覆過程係類似於上揭之用於鍍覆銀糊者。1μm至30μm厚度之銀層係典型所欲者，且確切厚度係取決於多種因素如應用、尺寸、圖案及幾何形狀。
將銀金屬沉積於該鎳上並鄰近該鎳之後，隨即燒結該半導體以形成矽化鎳。係於銀沉積於該鎳表面之情況下進行燒結，以改善該銀與鎳之間的黏附性。經改善之鎳與矽之間的結合降低了矽化鎳與銀之間之黏附失敗的可能性。再者，於燒結溫度下銀並未併入該矽化物中，故於燒結過程中，以銀保護該鎳不被氧化之方式形成矽化鎳。可使用提供晶圓峰值溫度為380℃至550℃的爐。典型地，峰值溫度時間係自2秒至20秒之範圍。適宜之爐的一個實例係燈系爐(IR)。
由於該銀層於燒結過程中保護該鎳不被氧化，可於含氧氣氛以及惰性氣氛或真空中進行燒結。通常，燒結係進行3分鐘至10分鐘。半導體穿行通過該爐之線速度可依據所使用之爐而改變。可進行少量實驗以決定適當之線速度。該線速度典型係自330 cm/分鐘至430 cm/分鐘。
將該多晶半導體晶圓金屬化之後，可於經金屬化之半導體上施行額外之傳統步驟，以完成該光伏裝置之形成。此等方法係該技藝中習知者。
下述實施例係欲以進一步詳細說明本發明，但並非予以限制本發明之範疇。
實施例1
作成含有10%氫氟酸及50%硝酸之水性各向同性紋理加工溶液。該酸混合物紋理加工溶液之pH係小於1。使用傳統之分析天平稱量體摻雜之多晶矽晶圓125mm2 並記錄其重量。將該晶圓於10℃在該水性各向同性紋理加工溶液浸潤3分鐘。隨後將該晶圓自該溶液移除，以去離子水沖洗1分鐘，並於室溫乾燥。稱重該晶圓。使用傳統方法自紋理加工過程之重量流失、晶圓之面積及矽之密度計算該晶圓兩側之蝕刻量，該量為4.5μm。第1圖係經紋理加工之晶圓表面的5000X SEM。不存在可觀測之暴露晶界。
隨後使用MacBeth ColorEyeTM 反射計測量該晶圓之反射率。於入射光波長自1100 nm降至400 nm之範圍內，以10 nm之增量記錄反射率。隨後藉由反射計來計算該範圍內之平均%反射率。該平均入射光反射率測得為25.44%，其係高於較佳反射率20%或更低。
實施例2
製備下述各向同性酸性紋理加工水溶液。
將體摻雜之多晶矽晶圓稱重並記錄其重量。隨後將其於80℃在該溶液中浸潤10分鐘。該溶液之pH值為4。自該溶液中移除該晶圓，以去離子水沖洗並空氣乾燥。隨後將該晶圓稱重，測得自該晶圓之每一側蝕刻之矽的量為4.73μm。第2圖係顯示該經紋理加工之晶圓的表面。不存在可觀測之暴露晶界。
隨後使用MacBeth ColorEyeTM 反射計測量該晶圓之反射率。於入射光波長自1100 nm降至400 nm之範圍內，以10 nm之增量記錄反射率。隨後藉由反射計來計算該範圍內之平均%反射率。該平均入射光反射率測得為15.37%。以上表1中揭露之組成物進行的紋理加工提供一多晶晶圓，其與經實施例1之酸混合物配方進行紋理加工者相比顯示降低之入射光反射率。
實施例3
製備下述各向同性酸性紋理加工水溶液。
將體摻雜之多晶矽晶圓稱重並記錄其重量。隨後將其於85℃在該溶液中浸潤12分鐘。該溶液之pH為4。自該溶液中移除該晶圓，以去離子水沖洗並空氣乾燥。隨後將該晶圓稱重，測得自該晶圓之每一側蝕刻之矽的量為4.42μm。經蝕刻之矽晶圓表面係具有與第2圖類似之表觀。又，不存在可觀測之暴露晶界。
隨後使用MacBeth ColorEyeTM 反射計測量該晶圓之反射率。於入射光波長自1100 nm降至400 nm之範圍內，以10 nm之增量記錄反射率。隨後藉由反射計來計算該範圍內之平均%反射率。該平均入射光反射率測得為17.68%。以上表2中揭露之組成物進行的紋理加工提供一多晶晶圓，其與經實施例1之酸混合物配方進行紋理加工者相比顯示降低之入射光反射率。
實施例4
製備下述各向同性酸性紋理加工水溶液。
將體摻雜之多晶矽晶圓稱重並記錄其重量。隨後將其於80℃在該溶液中浸潤10分鐘。該溶液之pH為4。自該溶液中移除該晶圓，以去離子水沖洗並空氣乾燥。隨後將該晶圓稱重，測得自該晶圓之每一側蝕刻之矽的量為4.26μm。經蝕刻之矽晶圓表面係具有與第2圖類似之表觀。又，不存在可觀測之暴露晶界。
隨後使用MacBeth ColorEyeTM 反射計測量該晶圓之反射率。於入射光波長自1100 nm降至400 nm之範圍內，以10 nm之增量記錄反射率。隨後藉由反射計來計算該範圍內之平均%反射率。該平均入射光反射率測得為18.11%。以上表3中揭露之組成物進行的紋理加工提供一多晶形晶圓，其與經實施例1之酸混合物配方進行紋理加工者相比顯示降低之入射光反射率。
實施例5
製備下述各向同性酸性紋理加工水溶液。
將體摻雜之多晶矽晶圓稱重並記錄其重量。隨後將其於60℃在該溶液中浸潤10分鐘。該溶液之pH為4。自該溶液中移除該晶圓，以去離子水沖洗並空氣乾燥。隨後將該晶圓稱重，測得自該晶圓之每一側蝕刻之矽的量為2.61 μm。經蝕刻之矽晶圓表面係具有與第2圖類似之表觀。不存在可觀測之暴露晶界。
隨後使用MacBeth ColorEyeTM 反射計測量該晶圓之反射率。於入射光波長自1100 nm降至400 nm之範圍內，以10 nm之增量記錄反射率。隨後藉由反射計來計算該範圍內之平均%反射率。該平均入射光反射率測得為19.82%。以上表4中揭露之組成物進行的紋理加工提供一多晶形晶圓，其與經實施例1之酸混合物配方進行紋理加工者相比顯示降低之入射光反射率。
實施例6
作成由9%氫氧化四甲基銨組成之水性鹼性各向異性紋理加工溶液。該紋理加工溶液之pH係大於13。使用傳統之分析天平將體摻雜之多晶矽晶圓稱重並記錄其重量。將 該晶圓於70℃在該水性各向異性紋理加工溶液中浸潤5分鐘。隨後，自該溶液中移除該晶圓，以去離子水沖洗1分鐘，並於室溫乾燥。稱重該晶圓。計算該晶圓之兩側的蝕刻量為4.38μm。第3圖係此經紋理加工之晶圓表面的2500X SEM。該SEM之前景顯示藉由該鹼性TMAH紋理加工形成之稜錐結構。位於該稜錐機構之後之區域顯示藉由該TMAH鹼性溶液造成之非所欲之暴露晶界。於實施例1至5之各向同性紋理加工中未觀察到此等晶界。
隨後使用MacBeth ColorEyeTM 反射計測量該晶圓之反射率。於入射光波長自1100 nm降至400 nm之範圍內，以10 nm之增量記錄反射率。隨後藉由反射計來計算該範圍內之平均%反射率。該平均入射光反射率測得為27.10%，其遠遠高於使用實施例1至5之各向同性紋理加工溶液進行加工者的入射光反射率，特別是實施例2至5，該等之入射光反射率平均值係低於20%。
第1圖係使用10%氫氟酸與50%硝酸之混合物進行紋理加工之多晶矽體摻雜半導體晶圓的5000X SEM；第2圖係使用7.5% TMAH、1%過氧化氫及15%氫氟化銨之混合物進行紋理加工之多晶矽體摻雜半導體晶圓的5000X SEM；以及第3圖係使用9% TMAH水溶液進行紋理加工之多晶矽體摻雜半導體晶圓的2500X SEM。
由於本案圖式皆為SEM結果圖，並非本案的代表圖。
故本案無指定代表圖。

Claims (12)

  1. 一種組成物，係包含一種或多種佔該組成物之1wt%至20wt%之量的鹼性化合物、一種或多種佔該組成物之1wt%至40wt%之量的氟化物離子之源、一種或多種佔該組成物之0.05wt%至5wt%之量的氧化劑，且pH係低於7。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該一種或多種鹼性化合物係選自烷醇胺類及四級銨化合物。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之組成物，其中，該烷醇胺類係具有通式：R3-n N(Cm H2m (OH))n 其中，R係氫原子或具有1個至4個碳之烷基，m係2至4之整數，以及，n係1至3之整數。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之組成物，其中，該四級銨化合物係具有通式： 其中，R1 至R4 係獨立為氫、(C1 -C6 )烷基、(C1 -C6 )羥基烷基、(C6 -C10 )芳基或(C7 -C11 )烷基芳基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該一種或多種氟化物離子係選自氫氟化物及氟化物鹽。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該一種或多種氧化劑係選自過氧化氫及其鹽、次氯酸鹽、過硫酸 鹽、過氧有機酸、高錳酸鹽、過碳酸鈉、氯酸鹽、硝酸及其鹽、過碘酸鹽、過溴酸鹽、碘酸鹽、過氯酸鹽及溴酸鹽。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之組成物，其中，該次氯酸鹽為次氯酸鈉。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該pH係自3至5。
  9. 一種方法，係包含：a)提供多晶半導體晶圓；以及b)使該多晶半導體晶圓與包含一種或多種鹼性化合物、一種或多種氟化物離子之源、一種或多種氧化劑之源且pH低於7的組成物接觸，以各向同性地蝕刻該多晶半導體晶圓。
  10. 一種經申請專利範圍第9項所述之方法處理的多晶半導體晶圓，其中，該多晶半導體晶圓於入射光波長為400nm至1100nm時，具有22%或更低之入射光反射率。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之多晶半導體晶圓，其中，於入射光波長為400nm至1100nm時，該入射光反射率係20%或更低。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之多晶半導體晶圓，其中，該多晶半導體之表面係實質上不含暴露之晶界。
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