一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法，涉及光伏器件制造领域。本发明专利技术先提供一单晶硅片，并在单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构，之后将四甲基胍和邻苯二酚作为刻蚀液，以对表面刻蚀有柱状体结构的单晶硅片进行刻蚀，从而将柱状体结构刻蚀为金字塔结构，四甲基胍的质量分数为范围在1％～4％之间的任一数值，邻苯二酚的质量分数为范围在0.2％～0.8之间的任一数值。上述技术方案使用邻苯二酚作为添加剂、四甲基胍溶液作为刻蚀液进行湿法刻蚀，可以避免金属离子残留，提升了硅片品质，并且能够避免添加剂的挥发，不需要定时添加添加剂，工艺简单，成本低且加工效率高，适合大规模加工制造应用。适合大规模加工制造应用。适合大规模加工制造应用。

【技术实现步骤摘要】
一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏器件制造领域，特别是涉及一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法。

技术介绍

[0002]单晶硅是当今半导体工业中最常见的材料，被广泛应用于集成电路、太阳能电池以及各种光电传感器当中。在光伏器件中，提升单晶硅材料对于入射光线的吸收能力是提升器件性能的关键因素。在单晶硅的表面制备硅微纳结构、使入射光发生折射、干涉、衍射等行为从而提升对光吸收被称为陷光作用，是提升光伏器件性能的一种常用手段。而在各式各样的陷光微纳结构中，又以硅柱、硅孔、硅线、硅正金字塔、硅倒金字塔为典型。
[0003]传统工艺中，可利用单晶硅与碱化学反应的反应速率各向异性，通过加入醇类物质的碱溶液在单晶硅表面刻蚀出大小不一随机分布的金字塔结构，此方法不利于之后的薄膜沉积等微纳加工步骤。此外，碱醇体系存在金属离子的残余问题，金属离子残留在硅片表面或进入硅片体内会影响硅片品质，而且添加剂异丙醇本身的沸点较低为82.4℃左右，接近刻蚀温度(80℃左右)，这就使得在反应过程中异丙醇会不断挥发需要定时添加以保证一定的浓度；而其它工艺如化学湿法刻蚀、金属离子辅助的化学刻蚀、电化学刻蚀以及反应离子刻蚀，大多工艺复杂，成本高，制备效率低下，无法应用于大规模光伏器件制造工艺当中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是要提供一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法，解决传统碱醇体系中金属离子残留以及添加剂挥发的技术问题。
[0005]根据本专利技术的目的，本专利技术提供了一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法，包括以下步骤：
[0006]提供一单晶硅片，并在所述单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构；
[0007]将四甲基胍和邻苯二酚作为刻蚀液，以对表面刻蚀有所述柱状体结构的单晶硅片进行刻蚀，从而将所述柱状体结构刻蚀为金字塔结构，所述四甲基胍的质量分数为范围在1％～4％之间的任一数值，所述邻苯二酚的质量分数为范围在0.2％～0.8之间的任一数值。
[0008]可选地，所述四甲基胍的质量分数为2％，所述邻苯二酚的质量分数为0.8％。
[0009]可选地，将四甲基胍和邻苯二酚作为刻蚀液，以对表面刻蚀有所述柱状体结构的单晶硅片进行刻蚀，从而将所述柱状体结构刻蚀为金字塔结构的步骤，具体包括：
[0010]将刻蚀有所述柱状体结构的单晶硅片浸泡在所述刻蚀液中；
[0011]对所述刻蚀液以预设温度进行第一预设时长的加热，以对浸泡在所述刻蚀液中刻蚀有所述柱状体结构进行刻蚀，所述预设温度为范围在75℃～85℃之间的任一数值，所述第一预设时长为范围在12min～16min之间的任一数值。
[0012]可选地，提供一单晶硅片，并在所述单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构的步骤，具
体包括以下步骤：
[0013]对所述单晶硅片旋涂光刻胶并烘干，以形成预设边长正方形的预设图案均匀排列在所述单晶硅片表面；
[0014]将所述单晶硅片放入反应离子刻蚀机进行刻蚀，以使得所述单晶硅片的表面形成均匀分布的柱状体结构。
[0015]可选地，在将所述单晶硅片放入反应离子刻蚀机进行刻蚀的步骤中，刻蚀时间为范围在10min～15min之间的任一数值，刻蚀压力为范围在240Pa～260Pa之间的任一数值。
[0016]可选地，所述金字塔结构的高度范围为4.4μm～4.5μm。
[0017]可选地，提供一单晶硅片，并在所述单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构的步骤，之前包括以下步骤：
[0018]将切割后的所述单晶硅片放入预设浓度的氢氟酸的水溶液中静置第二预设时长，以去除所述单晶硅片表面的氧化层；
[0019]将所述单晶硅片依次放入丙酮溶液、乙醇溶液和超纯水中分别超声清洗第三预设时长。
[0020]可选地，所述第三预设时长为范围在8min～12min之间的任一数值。
[0021]可选地，所述预设浓度为范围在3％～6％之间的任一数值。
[0022]本专利技术先提供一单晶硅片，并在单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构，之后将四甲基胍和邻苯二酚作为刻蚀液，以对表面刻蚀有柱状体结构的单晶硅片进行刻蚀，从而将柱状体结构刻蚀为金字塔结构，四甲基胍的质量分数为范围在1％～4％之间的任一数值，邻苯二酚的质量分数为范围在0.2％～0.8之间的任一数值。上述技术方案使用邻苯二酚作为添加剂、四甲基胍溶液作为刻蚀液进行湿法刻蚀，可以避免金属离子残留，提升了硅片品质，并且能够避免添加剂的挥发，不需要定时添加添加剂，工艺简单，成本低且加工效率高，适合大规模加工制造应用。
[0023]根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0024]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0025]图1是根据本专利技术一个实施例的在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法的示意性流程图；
[0026]图2是根据本专利技术一个实施例的硅金字塔结构截面扫描电镜照片；
[0027]图3是根据本专利技术一个实施例的侧视角度的硅金字塔结构阵列扫描电镜照片；
[0028]图4是根据本专利技术一个实施例的俯视角度的硅金字塔结构阵列扫描电镜照片；
[0029]图5是根据本专利技术一个实施例的均一高度金字塔结构与平面金字塔硅片、随机金字塔硅片的光线吸收能力的示意性对比图；
[0030]图6是根据本专利技术一个实施例的RIE制备的硅柱状体结构一个侧视角度的截面扫描电镜照片；
[0031]图7是根据本专利技术一个实施例的RIE制备的硅柱状体结构的另一个侧视角度的阵列扫描电镜照片；
[0032]图8是根据本专利技术一个实施例的RIE制备的去除顶部负胶的硅柱状体结构阵列扫描电镜照片；
[0033]图9是根据本专利技术一个实施例的单晶硅片分别采用氢氧化钾、磷酸钠、四甲基氢氧化铵、四甲基胍作为刻蚀液的波长与反射率的示意性对比图；
[0034]图10是根据本专利技术一个实施例的单晶硅片分别采用领苯二酚和异丙醇作为添加剂的波长与反射率的示意性对比图；
[0035]图11是根据本专利技术一个实施例的刻蚀液中不同浓度四甲基胍的示意性对比图；
[0036]图12是根据本专利技术一个实施例的刻蚀液中不同浓度邻苯二酚的示意性对比图。
具体实施方式
[0037]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0038]图1是根据本专利技术一个实施例的在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法的示意性流程图，图2是根据本专利技术一个实施例的硅金字塔结构截面扫描电镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在硅基底表面上刻蚀硅金字塔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一单晶硅片，并在所述单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构；将四甲基胍和邻苯二酚作为刻蚀液，以对表面刻蚀有所述柱状体结构的单晶硅片进行刻蚀，从而将所述柱状体结构刻蚀为金字塔结构，所述四甲基胍的质量分数为范围在1％～4％之间的任一数值，所述邻苯二酚的质量分数为范围在0.2％～0.8之间的任一数值。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四甲基胍的质量分数为2％，所述邻苯二酚的质量分数为0.8％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将四甲基胍和邻苯二酚作为刻蚀液，以对表面刻蚀有所述柱状体结构的单晶硅片进行刻蚀，从而将所述柱状体结构刻蚀为金字塔结构的步骤，具体包括：对所述刻蚀液以预设温度进行第一预设时长的加热，以对浸泡在所述刻蚀液中刻蚀有所述柱状体结构进行刻蚀，所述预设温度为范围在75℃～85℃之间的任一数值，所述第一预设时长为范围在12min～16min之间的任一数值。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，提供一单晶硅片，并在所述单晶硅片的表面刻蚀出柱状体结构的步骤，具体包括以下步骤：对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀娟，揭建胜，张萌，徐帅权，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：