TWI586789B - 紋理蝕刻液組成物及結晶矽晶圓紋理蝕刻方法 - Google Patents
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Description
本發明有關一種用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，能夠取決於該結晶矽晶圓表面上的區域來最小化紋理品質偏差，並改進光吸收功效，以及一種使用前述組成物的結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法。
近年來，太陽能電池已快速普及，並熟知為下一代的能量來源以及直接將潔淨能源（即陽光）轉換成電力的電子裝置。這種太陽能電池原則上具有包含矽以及硼加入於其中的P型矽半導體，且由PN接面半導體基板構成，其中原則上包含了具有矽以及硼加入於其中的該P型矽半導體，並藉由將磷（P）擴散至該P型矽半導體的表面中來形成N型矽半導體層。當光，例如陽光，照射提供有由PN接面形成的電場的基板時，在半導體中的電子（-）以及電洞（+）被激發，且這種被激發的電子（-）以及電洞（+）可自由地且隨機地在該半導體中移動。在此情況中，當電子及/或電洞存在於由該PN接面形成的電場中時，電子（-）可移行至該N型半導體，而電洞（+）可移動至該P型半導體。如果在該P型半導體以及該N型半導體兩者的表面上都提供電極以讓電子朝向外部電路流動，則產生了電流。基於這種原理，陽光被轉換成電能。因此，為了改進陽光轉換效率，應盡可能地增加PN接面半導體基板的每單位面積的電輸出，且為了這種目的，必須降低反射率，同時最大化光的吸收。考慮前述情況，構成PN接面半導體基板、用於太陽能電池的矽晶圓應具有在其表面上形成的微金字塔結構，且可被提供有抗反射薄膜。在微金字塔結構中形成紋理的矽晶圓的表面可降低具有廣範圍波長的入射光的反射率，隨之增加吸收光的量。因此，該太陽能電池的效能（也就是該太陽能電池的效率）可被增強。一種用於在微金字塔結構中將矽晶圓的表面形成紋理的方法已被揭露，例如，美國專利號4,137,123描述了一種矽紋理蝕刻溶液，其中0.5至10重量％的矽被溶解在非等向蝕刻（常為「乾蝕刻」）溶液中，該非等向蝕刻溶液由0至75體積％的乙二醇、0.05至50重量％的氫氧化鉀以及剩餘部分為水組成。然而，這種蝕刻溶液在金字塔的形成中造成失敗，因此增加了光反射率並造成光吸收功效的降低。此外，歐州專利號0477424提出了一種提供氧氣至紋理蝕刻溶液的紋理蝕刻方法，也就是，實施通氣過程達數分鐘，該紋理蝕刻溶液包括矽，該矽溶解在乙二醇、氫氧化鉀以及剩餘部分為水的混合物中。然而，上述蝕刻方法在金字塔的形成中造成失敗，隨之增加光反射率，同時惡化光吸收功效，且此外，具有進一步需要替代的通氣裝置的缺點。此外，韓國專利註冊號0180621揭露了一種紋理蝕刻溶液，該紋理蝕刻溶液包含0.5至5％的氫氧化鉀溶液、3至20體積％的異丙醇以及75至96.5體積％的去離子水的混合物；美國專利號6,451,218揭露了一種紋理蝕刻溶液，該紋理蝕刻溶液包括鹼性化合物、異丙醇、水性鹼性乙二醇以及水。然而，由於每種前述蝕刻溶液包括具有相對低沸點的異丙醇，且必須在形成紋理的期間額外採用此材料，可能造成關於生產力以及成本方面的經濟缺點。此外，額外採用的異丙醇造成蝕刻溶液的溫度梯度，因此增加在取決於該矽晶圓的表面上的區域的紋理品質偏差，並最終惡化均勻性。
因此，本發明的一個目的是提供一種用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，能夠控制對於矽晶體方向的蝕刻率的差異，以因此預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，並當微金字塔結構在該結晶矽晶圓的表面上形成時，取決於區域而最小化紋理品質偏差，藉此改進光吸收功效。本發明的另一個目的是提供一種用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，而不需通氣過程的應用以及在蝕刻期間額外的蝕刻溶液成分的採用。此外，本發明的另一個目的是提供一種使用用於結晶矽晶圓的前述紋理蝕刻液組成物的紋理蝕刻方法。為了完成上述目的，本發明提供了下述。 （1）一種用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，包含由式1表示的無機鹽： [式1] AxHyB 其中A選自由NH4 +
、K+
、Na+
以及Li+
所組成的群組；B是SO4 2-
或PO4 3-
；當B是SO4 2-
時，y是2-x，而當B是PO4 3-
時，y是3-x，以及x與y每一者是大於0的整數。一種用於形成非顯示部分的圖案的組成物，包括具有異氰酸鹽基團的矽烷化合物。（2）根據上述第（1）項所述的組成物，其中該無機鹽是選自由磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、硫酸氫鉀、硫酸氫鈉以及硫酸氫銨所組成的群組至少其中之一。（3）根據上述第（1）項所述的組成物，其中對於總計100重量百分比（％）的該蝕刻溶液組成物，由式1表示的無機鹽包括於0.1至10重量％的量。（4）根據上述第（1）項所述的組成物，更包含鹼性化合物。（5）根據上述第（4）項所述的組成物，其中該鹼性化合物是選自由氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、四羥基甲基銨以及四羥乙基銨所組成的群組至少其中之一。（6）根據上述第（1）項所述的組成物，更包含多醣。（7）根據上述第（6）項所述的組成物，其中該多醣是選自由聚葡萄糖化合物、聚果糖化合物、聚甘露糖化合物、聚半乳糖化合物以及其金屬鹽所組成的群組至少其中之一。（8）根據上述第（6）項所述的組成物，其中該多醣是至少一聚葡萄糖化合物，該至少一聚葡萄糖化合物選自纖維素、二甲基胺基乙基纖維素、二乙基胺基乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、4-胺基苯甲基纖維素、三乙基胺基乙基纖維素、氰基乙基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥基丙基纖維素、藻酸、直鏈澱粉、支鏈澱粉、果膠、澱粉、糊精、α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精、羥基丙基-β-環糊精、甲基-β-環糊精、類糊精、類糊精硫酸鈉、皂素、肝醣、酵母聚糖、香菇多醣、裂褶菌多醣以及其金屬鹽的所組成的群組。（9）根據上述第（1）項所述的組成物，更包含單體聚合的聚合物，其中該單體由具有4至10個碳原子以及含有至少一氮原子的環狀化合物取代。（10）根據上述第（9）項所述的組成物，其中該單體在其一環結構中更包括氧以及硫原子至少其中之一。（11）根據上述第（9）項所述的組成物，其中該單體是選自由N-乙烯基吡咯烷酮、N-丙烯醯基嗎啉、N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-丙烯醯基氧基琥珀醯亞胺、N-乙烯基己醯内胺、N-乙烯基咔唑以及N-丙烯醯基吡咯啶所組成的群組至少其中之一。（12）根據上述第（9）項所述的組成物，其中該聚合物具有1,000至1,000,000的重量平均分子量。（13）根據上述第（9）項所述的組成物，其中該聚合物具有100℃或更高的沸點。（14）根據上述第（9）項所述的組成物，其中對於該蝕刻溶液組成物的總重量，該聚合物包括於10-12
至1重量％的量。（15）根據上述第（1）項所述的組成物，更包含環狀化合物。（16）根據上述第（15）項所述的組成物，其中該環狀化合物具有100℃或更高的沸點。（17）根據上述第（15）項所述的組成物，其中該環狀化合物具有6至15的漢森溶解度參數（HSP）。（18）一種結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法，包含使用根據上述第（1）至（17）項中任一項所述的該蝕刻溶液組成物。（19）根據上述第（18）項所述的組成物，其中在50至100℃的溫度下噴灑該蝕刻溶液組成物30秒至60分鐘。（20）根據上述第（18）項所述的組成物，其中在50至100℃下將該晶圓浸沒在該蝕刻溶液組成物中30秒至60分鐘。 根據本發明的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物以及紋理蝕刻方法可控制對於矽晶體方向的蝕刻率的差異，以預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，並取決該結晶矽晶圓的表面上的區域而最小化紋理品質偏差，其隨之改進紋理的均勻性，藉此最大化太陽能吸收。 此外，不需要加入進一步的蝕刻溶液成分以及在形成紋理期間採用替代的通氣裝置，藉此改進生產力以及品質，並達到關於處理成本方面的經濟優勢。
本發明揭露了一種用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，包括由式1表示的無機鹽，使得可控制對於矽晶體方向的蝕刻率中的差異，以當在該矽晶圓的表面上形成微金字塔結構時，預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，以取決於區域而最小化紋理品質偏差，藉此改進光功效，以及一種使用該紋理蝕刻液組成物而用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法。 此後，將詳細描述本發明。 本發明用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可包括由式1表示的無機鹽如下： [式1] AxHyB （其中A選自由NH4 +
、K+
、Na+
以及Li+
所組成的群組；B是SO4 2-
或PO4 3-
；當B是SO4 2-
時，y是2-x，而當B是PO4 3-
時，y是3-x，以及x與y每一者是大於0的整數）。 根據本發明由式1表示的無機鹽可允許控制對於矽晶體方向的蝕刻率中的差異，以預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，因此最小化紋理品質偏差。 由式1表示的無機鹽的種類不特別受限，但可包括，例如，磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、硫酸氫鉀、硫酸氫鈉、硫酸氫銨或諸如此類，其單獨或以其二或更多個組合而使用。 相對於用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻組成物的總重量，由式1表示的無機鹽可包括於0.1至10重量百分比（％）的量，較佳為0.1至3重量％。當該無機鹽的含量在上述範圍內時，可最大化控制對於矽晶體方向的蝕刻率中的差異。 本發明的蝕刻溶液組成物可更包括鹼性化合物。 鹼性化合物是一種用於蝕刻結晶矽晶圓的表面的成分，且可為本技術領域中傳統上使用的任何鹼性化合物，而無其特別的限制。本文中所使用的鹼性化合物可包括，例如，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、四羥基甲基銨、四羥乙基銨或諸如此類。較佳的是，使用氫氧化鉀、氫氧化鈉等等。這些可單獨或以其二或更多個組合而使用。 相對於用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物的總重量，鹼性化合物可包括於0.1至20重量％的量，較佳為1至5重量％。當該鹼性化合物的含量在上述範圍內時，可蝕刻該矽晶圓的表面。 隨選的是，用於本發明的結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可進一步包括多醣。 多醣是一種具有糖苷鍵結的二或更多個單醣，以形成大分子的糖（醣），且是一種預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻以及加速蝕刻，因此形成均勻的微金字塔，並從矽晶圓的表面快速地分離由蝕刻產生的氫氣泡的成分，以預防氣泡沾黏。 如上所描述的這種多醣可包括，例如，聚葡萄糖化合物、聚果糖化合物、聚甘露糖化合物、聚半乳糖化合物或其金屬鹽，或諸如此類。在這些之中，較佳地使用聚葡萄糖化合物以及其金屬鹽（即，鹼金屬鹽類）。這些材料可單獨或以其二或更多個組合而使用。 聚葡萄糖化合物可包括，例如，纖維素、二甲基胺基乙基纖維素、二乙基胺基乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、4-胺基苯甲基纖維素、三乙基胺基乙基纖維素、氰基乙基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥基丙基纖維素、藻酸、直鏈澱粉、支鏈澱粉、果膠、澱粉、糊精、α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精、羥基丙基-β-環糊精、甲基-β-環糊精、類糊精、類糊精硫酸鈉、皂素、肝醣、酵母聚糖、香菇多醣、裂褶菌多醣、或其金屬鹽，或諸如此類。 多醣可具有5,000至1,000,000的平均分子量，且較佳為50,000至200,000。 相對於用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物的總重量，多醣可包括於10-9
至0.5重量％的量，且較佳為10-6
至0.1重量％。當該多醣的含量在上述範圍內時，可有效地預防過度蝕刻以及加速蝕刻。如果該多醣的含量超過0.5重量％，由鹼性化合物造成的蝕刻率急劇地減少，以因此使其難以形成想要的微金字塔。 隨選的是，根據本發明的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可進一步包括單體聚合的聚合物，其中該單體由具有4至10個碳原子（此後提及為「C4至C10環狀化合物」）並含有至少一氮原子的環狀化合物取代。上述聚合物可控制對於矽晶體方向的蝕刻率中的差異，以預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，以因此最小化紋理品質偏差，且可快速地減少由蝕刻產生的氫氣泡量，以因此抑制氣泡沾黏的發生。 本發明中所使用的聚合物可藉由聚合單體來形成，該單體由含有至少一氮雜原子的任一C4至C10環狀化合物來取代，且上述單體在環結構中除了氮之外，可進一步分別包括氧以及硫原子的至少其中之一或它們兩者。前述單體的特定範例可包括選自由N-乙烯基吡咯烷酮、N-丙烯醯基嗎啉、N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-丙烯醯基氧基琥珀醯亞胺、N-乙烯基己醯内胺、N-乙烯基咔唑、N-丙烯醯基吡咯啶或諸如此類所組成的群組至少其中之一。 本發明的聚合物可具有1,000至1,000,000的重量平均分子量，其隨之較佳地增加金字塔的底角，因此降低反射率，並在整個單晶矽晶圓的表面形成均勻的金字塔。 此外，關於減少使用的量方面，本發明的聚合物可具有100℃或更高的沸點，且較佳為150至400℃。 此外，相對於蝕刻溶液組成物的總重量，本發明中所使用的聚合物的含量範圍可從10-12
至1重量％。如果該聚合物的含量在上述範圍內，可最大化控制對於矽晶體方向的蝕刻率中的差異的效果。 本發明的聚合物可與水溶性極性溶劑混合。 水溶性極性溶劑的種類不特別受限，只要其可與包括在用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物中的其他成分以及水相容，但可包括極性質子性以及非質子性溶劑兩者。 極性質子性溶劑可包括，例如：醚類化合物，如乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、聚乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚等等；醇類化合物，例如丙醇、丁醇、異丙醇、四氫糠醇、乙二醇、丙二醇等等，或諸如此類。另一方面，極性非質子性溶劑可包括，例如：醯胺化合物，例如N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺等等；亞碸化合物，例如二甲基亞碸、環丁碸等等；磷酸酯化合物，例如磷酸三乙酯、磷酸三丁酯等等，或諸如此類。這些材料可單獨或以其二或更多個組合而使用。 隨選的是，用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可進一步包括環狀化合物。 環狀化合物意指包括下述的化合物：具有4至10個碳原子的環狀碳氫化合物；具有4至10個碳原子並含有N、O或S的至少一雜原子的雜環碳氫化合物，且為能夠改進結晶矽晶圓的表面的可濕性的成分，以預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，以最小化紋理的品質偏差，並快速地減少由蝕刻產生的氫氣泡量，以因此預防氣泡沾黏的發生。此外，由於前述化合物具有高沸點，相較於本技術領域中傳統上使用的異丙醇，其可以較少量使用，且可使用其相同的量來增加將要處理的片數。 本文中使用的環狀化合物較佳具有100℃或更高的高沸點，更佳範圍為從150至400℃。此外，考慮到與蝕刻溶液組成物中其他成分的相容性，較佳使用具有6至15的漢森溶解度參數（HSP）（δp）的環狀化合物。 環狀化合物的種類不特別受限，只要它們具有令人滿意的沸點以及HSP，但可包括，例如，哌嗪、嗎啉、吡啶、哌啶、哌啶酮、吡咯啶、吡咯烷酮、咪唑啉酮、呋喃、苯胺、甲苯胺、胺、內酯、碳酸酯或咔唑化合物，或諸如此類。其特定的範例可包括：哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、N-乙烯基哌嗪、N-乙烯基甲基哌嗪、N-乙烯基乙基哌嗪、N-乙烯基-N’-甲基哌嗪、N-丙烯醯基哌嗪、N-丙烯醯基-N’-甲基哌嗪、羥乙基哌嗪、N-(2-胺基乙基)哌嗪、N,N’-二甲基哌嗪；嗎啉、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、N-苯基嗎啉、N-乙烯基嗎啉、N-乙烯基甲基嗎啉、N-乙烯基乙基嗎啉、N-丙烯醯基嗎啉、N-椰油嗎啉、N-(2-胺基乙基)嗎啉、N-(2-氰基乙基)嗎啉、N-(2-羥乙基)嗎啉、N-(2-羥基丙基)嗎啉、N-乙醯基嗎啉、N-甲醯基嗎啉、N-甲基嗎啉-N-氧化物；甲基吡啶；N-甲基哌啶、3,5-二甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-(2-羥乙基)哌啶；N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基甲基哌啶酮、N-乙烯基乙基哌啶酮、N-丙烯醯基哌啶酮、N-甲基-4-哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮；N-甲基吡咯啶；N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲基吡咯烷酮、N-乙烯基乙基-2-吡咯烷酮、N-丙烯醯基吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N-丁基-2-吡咯烷酮、N-叔丁基-2-吡咯烷酮、N-己基-2-吡咯烷酮、N-辛基-2-吡咯烷酮、N-苯甲基-2-吡咯烷酮、N-環己基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-(2-羥乙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲氧基乙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲氧基丙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-乙氧基乙基)-2-吡咯烷酮；N-甲基咪唑啉酮、二甲基咪唑啉酮、N-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮；四氫呋喃、四氫呋喃甲醇；N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N-(2-羥乙基)苯胺、N,N-bis-(2-羥乙基)苯胺、N-乙基-N-(2-羥乙基)苯胺；N,N-二乙基-o-甲苯胺、N-乙基-N-(2-羥乙基)-m-甲苯胺；二甲基苯甲基胺；g-丁内酯；碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯；N-乙烯基咔唑、N-丙烯醯基咔唑，或諸如此類，其單獨或以其二或更多個組合而使用。 對於總計100重量％的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，環狀化合物較佳包括於0.1至50重量％的量，更佳為1至10重量％。具有上述的含量範圍，有效地改進了矽晶圓的表面的可濕性，以最小化紋理品質偏差，因此增強了均勻性。 環狀化合物可與水溶性極性溶劑混合。 水溶性極性溶劑可與用於前述聚合物的相同。對於總計100重量％的環狀化合物，該水溶性極性溶劑可包括於0.1至30重量％的量。 隨選的是，根據本發明用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可進一步包括至少一添加物，該至少一添加物選自由下述所組成的群組：脂肪酸或其金屬鹽；以及界面活性劑，例如聚氧乙烯（POE）化合物。聚氧丙烯（POP）化合物以及其共聚物。 脂肪酸以及其金屬鹽是可與多醣一起使用的成分，以預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，因此形成了均勻的微金字塔，並從矽晶圓的表面快速地分離由蝕刻產生的氫氣泡，因此預防氣泡沾黏的發生。 脂肪酸是具有碳氫鏈的羧酸，該碳氫鏈具有羧基，且可特別包括，醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、木答酸、蠟酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、亞麻油酸、α-次亞麻油酸、γ-次亞麻油酸、二高-γ-次亞麻油酸、花生油酸、油酸、反油酸、芥酸、神經酸或諸如此類。同樣地，脂肪酸的金屬鹽可為前述脂肪酸與金屬鹽的酯化產物，例如NaOH或KOH。這些材料可單獨或以其二或更多個組合而使用。 相對於用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物的總重量，脂肪酸以及其金屬鹽可包括於10-9
至10重量％的量，且較佳為10-6
至1重量％。如果該脂肪酸以及其金屬鹽的含量在上述範圍內，可有效地預防過度蝕刻。 聚氧乙烯（POE）化合物、聚氧丙烯（POP）化合物以及其共聚物為具有羥基的界面活性劑，其為能夠控制紋理蝕刻液組成物中羥基離子[OH-
]的活性的成分，以降低對於Si100
方向以及Si111
方向的蝕刻率中的差異，並改進結晶矽晶圓的表面的可濕性，以快速地分離由蝕刻產生的氫氣泡，因此預防氣泡沾黏的發生。 聚氧乙烯（POE）界面活性劑可包括，例如，聚氧乙二醇、聚氧乙二醇甲醚、聚氧乙烯單烯丙醚、聚氧乙烯新戊醚、聚乙二醇單(三苯乙烯基苯基)醚、聚氧乙烯十六烷醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯油烯醚、聚氧乙烯硬脂醯醚、聚氧乙烯十三烷醚、聚氧乙烯癸醚、聚氧乙烯辛醚、聚氧乙烯雙酚A醚、聚氧乙烯甘油醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚氧乙烯苯甲醚、聚氧乙烯苯醚、聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯酚醚、在其烷基具有6至30個碳原子的聚氧乙烯烷基環己醚、聚氧乙烯β-萘酚醚、聚氧乙烯蓖麻油醚、聚氧乙烯氫化蓖麻油醚；聚氧乙烯月桂酯、聚氧乙烯硬脂醯酯、聚氧乙烯油烯酯；聚氧乙烯月桂胺、聚氧乙烯硬脂醯胺、聚氧乙烯牛脂胺或諸如此類。 同時，聚氧丙烯（POP）界面活性劑可包括，例如，聚丙二醇。同樣地，聚氧乙烯（POE）化合物以及聚氧丙烯（POP）化合物的共聚物可包括，例如，聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯癸醚共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯十一烷醚共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯十二烷醚共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯四癸醚共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯2-乙基己醚共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯月桂醚共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯硬脂醯醚共聚物、加入甘油的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、加入乙烯二胺的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物或諸如此類，其被單獨或以其二或更多個組合而使用。對於總計100重量％的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，界面活性劑，即，聚氧乙烯（POE）化合物、聚氧丙烯（POP）化合物或其共聚物可包括於10-9
至10重量％的量，較佳為10-6
至1重量％，且更佳為0.00001至0.1重量％。當該界面活性劑的含量在上述範圍內時，在形成紋理期間可降低取決於矽晶圓的表面上的區域的紋理品質偏差。 在適當地採用用於其特定需求的前述成分之後，根據本發明用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可進一步包括加入於其中作為該組成物的總重量的剩餘部分的水，藉此調整整體的構成組成物。較佳的是，前述成分的含量被控制在上述範圍內。 本文中所加入的水的類型不特別受限，但可為去離子蒸餾水，且較佳為具有18 MΩ/cm或更高的電阻、用於半導體製程的去離子蒸餾水。 包含前述成分、根據本發明用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可特別包括以硫酸鹽為基礎的陰離子界面活性劑，以控制對於矽晶體的方向的蝕刻率中的差異，以因此預防由鹼性化合物造成的過度蝕刻，藉此取決於結晶矽晶圓的表面上的區域而最小化紋理品質偏差，也就是，增強紋理的均勻性，並最大化陽光的吸收。此外，在紋理蝕刻期間不需要加入進一步的蝕刻溶液成分並採用額外的通氣設備，藉此達到在生產力以及成本方面的優勢。 根據本發明用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物可被適合地使用於常用的蝕刻製程中，例如浸漬、噴灑、嵌入類型的蝕刻或諸如此類。 本發明提供了一種結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法，使用了上述用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物。 結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法可包括：將結晶矽晶圓浸沒在本發明用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物中；將本發明用於結晶矽晶圓的該紋理蝕刻液組成物噴灑在結晶矽晶圓上；或執行前述兩個製程。 浸沒及/或噴灑的次數不特別受限，且在其中同時執行浸沒以及噴灑的例子中，其操作順序也可不受限。 浸沒、噴灑、或浸沒以及噴灑可在50至100℃執行30秒至60分鐘。 如上所述，根據本發明的結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法不需要採用額外的通氣設備以供應氧氣，因此，不只在初始生產以及處理成本方面上是經濟的，而且即使藉由簡單的製程也能夠形成均勻的微金字塔結構。 此後，將描述較佳的具體實施例，以更具體地了解本發明。然而，對於所屬領域中具有通常知識者將為顯而易見的是，這種具體實施例是提供用於示例的目的，對於所附申請專利範圍無特別的限制，各種修飾以及改變可是可能的，而不悖離本發明的範圍以及精神，以及這種修飾以及改變如所附申請專利範圍所定義而充分地包括在本發明中。 範例 範例1至10以及比較性範例1至8 藉由以其相應的含量（重量％）來使用列於表1中的成分，並加入剩餘部分的水來製備用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物。
示範性範例使用每個用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，其分別在每個範例1至10以及比較性範例1至8中製備，將單晶矽晶圓注滿並蝕刻。在此方面，形成紋理的條件為80℃的溫度以及20分鐘的處理時間。（1）紋理均勻性的評估藉由光學顯微鏡以及SEM兩者來評估紋理均勻性，而只使用SEM來測量金字塔的尺寸，且觀察的結果示於表2、第2圖（範例1）以及第3圖（比較性範例1）中。◎：金字塔形成在整個晶圓。○：一部分的晶圓上未形成金字塔（小於5％的未形成金字塔的程度）。△：一部分的晶圓上未形成金字塔（5％至50％的未形成金字塔的程度）。×：晶圓上未形成金字塔（不少於90％的未形成金字塔的程度）。（2）紋理的反射率的評估使用UV光，當照射具有400至800nm範圍波長的光時，測定平均反射率，且所獲得的結果示於表2中。
參見表2以及第2圖，可看到的是，在範例1至10中所製備的用於矽晶圓的紋理蝕刻液組成物在整個單晶矽晶圓具有極佳的金字塔形成程度。因為這種紋理均勻性以及如上所述的金字塔形成，被確認的是，在每個範例中形成的矽晶圓紋理具有10至11％的低反射率。此外，由於經由3D光學顯微鏡或SEM在高放大倍數下觀察金字塔形成的程度，發現到形成了高密度的金字塔。然而，如第3圖中所示，發現到雖然在比較性範例1至4中所製備的用於晶圓的蝕刻溶液組成物在整個晶圓具有金字塔的形成，該金字塔其相當大的部分被壓壞，或部分未在該晶圓上形成，因此導致不佳的金字塔形成。對於比較性範例5至8，被確認的是，90％或更多的晶圓不具有金字塔形成於其上。此外，由於過度蝕刻，該矽晶圓的表面過於閃爍。
無
從下述詳細的描述結合所附圖式，將更清楚地了解本發明上述以及其他的目的、特徵以及其他優勢，其中： 第1圖是示出於本發明範例1中所製備出的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物來蝕刻的單晶矽晶圓的紋理的光學顯微鏡照片； 第2圖是示出於本發明範例1中所製備出的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物來形成紋理的單晶矽晶圓的表面的SEM照片；以及 第3圖是示出於比較性範例1中所製備出的用於結晶矽晶圓的紋理蝕刻溶液來蝕刻的單晶矽晶圓的表面的光學顯微鏡照片。
Claims (20)
- 一種用於一結晶矽晶圓的紋理蝕刻液組成物，包含由式1表示的一無機鹽： [式1] AxHyB 其中A選自由NH4 + 、K+ 、Na+ 以及Li+ 所組成的群組；B是SO4 2- 或PO4 3- ；當B是SO4 2- 時，y是2-x，而當B是PO4 3- 時，y是3-x；以及x與y每一者是大於0的整數。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物，其中該無機鹽是選自由磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、硫酸氫鉀、硫酸氫鈉以及硫酸氫銨所組成的群組至少其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物，其中對於總計100重量百分比的該蝕刻溶液組成物，由式1表示的該無機鹽包括於0.1至10重量百分比的量。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物，更包含一鹼性化合物。
- 如申請專利範圍第4項所述的組成物，其中該鹼性化合物是選自由氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、四羥甲基銨以及四羥乙基銨所組成的群組至少其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物，更包含多醣。
- 如申請專利範圍第6項所述的組成物，其中該多醣是選自由一聚葡萄糖化合物、聚果糖化合物、聚甘露糖化合物、聚半乳糖化合物以及其金屬鹽所組成的群組至少其中之一。
- 如申請專利範圍第6項所述的組成物，其中該多醣是至少一聚葡萄糖化合物，該至少一聚葡萄糖化合物選自由纖維素、二甲基胺基乙基纖維素、二乙基胺基乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、4-胺基苯甲基纖維素、三乙基胺基乙基纖維素、氰基乙基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥基丙基纖維素、藻酸、直鏈澱粉、支鏈澱粉、果膠、澱粉、糊精、α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精、羥基丙基-β-環糊精、甲基-β-環糊精、類糊精、類糊精硫酸鈉、皂素、肝醣、酵母聚糖、香菇多醣、裂褶菌多醣以及其金屬鹽所組成的群組。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物，更包含一單體聚合的聚合物，其中該單體由具有4至10個碳原子以及含有至少一氮原子的一環狀化合物取代。
- 如申請專利範圍第9項所述的組成物，其中該單體在其一環結構中更包括氧以及硫原子至少其中之一。
- 如申請專利範圍第9項所述的組成物，其中該單體是選自由N-乙烯基吡咯烷酮、N-丙烯醯基嗎啉、N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-丙烯醯基氧基琥珀醯亞胺、N-乙烯基己醯内胺、N-乙烯基咔唑以及N-丙烯醯基吡咯啶所組成的群組至少其中之一。
- 如申請專利範圍第9項所述的組成物，其中該聚合物具有1,000至1,000,000的一重量平均分子量。
- 如申請專利範圍第9項所述的組成物，其中該聚合物具有100℃或更高的一沸點。
- 如申請專利範圍第9項所述的組成物，其中對於該蝕刻溶液組成物的一總重量，該聚合物包括於10-12 至1重量百分比的量。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物，更包含一環狀化合物。
- 如申請專利範圍第15項所述的組成物，其中該環狀化合物具有100℃或更高的一沸點。
- 如申請專利範圍第15項所述的組成物，其中該環狀化合物具有6至15的一漢森溶解度參數（HSP）。
- 一種一結晶矽晶圓的紋理蝕刻方法，包含使用如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的蝕刻溶液組成物。
- 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中在50至100℃的一溫度下噴灑該蝕刻溶液組成物30秒至60分鐘。
- 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中在50至100℃下將該晶圓浸沒在該蝕刻溶液組成物中30秒至60分鐘。
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