一種硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏和半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅是一種用途最為廣泛的半導(dǎo)體材料，在太陽電池、傳感器等許多領(lǐng)域有巨大的工業(yè)應(yīng)用。目前，在單晶硅電池中，保持最高效率(25%)的鈍化發(fā)射極背部局域擴(kuò)散(PERL)電池，采用的就是光刻技術(shù)制備的規(guī)則倒金字塔陣列來作為電池的表面減反結(jié)構(gòu)，該電池的短路電流密度(Jsc)達(dá)到了 42.7mA/cm2。
[0003]但是，目前常見的用光刻技術(shù)來制備倒金字塔陣列的方法不僅工藝復(fù)雜，成本相對(duì)較高，而且制備納米尺度的光刻掩膜版仍然比較困難，所以限制了其在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化方面及在制備納米量級(jí)小尺度金字塔陣列等方面的應(yīng)用。
[0004]氯化銫納米島自組裝技術(shù)是一種制作無規(guī)則的納米陣列的有效方法，早在2000年，Mino Green等人就開始應(yīng)用氯化銫納米島自組裝技術(shù)在娃片表面制備氯化銫納米島，然后以此為掩模結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕的方法制備硅的納米柱陣列，也嘗試做過幾十納米深的二氧化硅圓孔。
[0005]但是，目前還沒有在硅表面應(yīng)用氯化銫納米島自組裝技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)濕法腐蝕技術(shù)來制備倒金字塔形貌的先例，本發(fā)明就是針對(duì)應(yīng)用氯化銫納米島自組裝技術(shù)在硅表面制備倒金字塔結(jié)構(gòu)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法，以簡化工藝，降低成本，克服其在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化方面及在制備納米量級(jí)小尺度金字塔陣列等方面被限制應(yīng)用的缺陷。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法包括:步驟1:在娃片表面制備氯化銫島結(jié)構(gòu)；步驟2:在帶有氯化銫納米島結(jié)構(gòu)的娃片表面蒸鍍一層鈦金屬薄膜，放入去離子水中超聲剝離，去掉氯化銫島結(jié)構(gòu)及其上的鈦金屬薄膜，在硅片表面得到多孔鈦薄膜；步驟3:以多孔鈦薄膜為掩膜對(duì)硅片表面進(jìn)行各向異性腐蝕；步驟4:去除硅片表面的多孔鈦薄膜，在硅片表面得到倒金字塔結(jié)構(gòu)。
[0010]上述方案中，步驟I中所述硅片，厚度0.2毫米-0.5毫米，P型，電阻率為I Ω.cm-?ο Ω.αιι，表面為拋光面。所述在娃片表面制備氯化銫島結(jié)構(gòu)，是采用氯化銫自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，氯化銫島結(jié)構(gòu)的直徑在500-1500納米，厚度為200-7000埃。
[0011]上述方案中，步驟2中所述在帶有氯化銫納米島結(jié)構(gòu)的硅片表面蒸鍍一層鈦金屬薄膜，是采用熱蒸發(fā)的方法實(shí)現(xiàn)的，鈦金屬薄膜的厚度為40納米。
[0012]上述方案中，步驟3中所述以多孔鈦薄膜為掩膜對(duì)硅片表面進(jìn)行各向異性腐蝕，是采用堿性溶液對(duì)硅片表面進(jìn)行各向異性腐蝕。所述堿性溶液中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氫氧化鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的硅酸鈉，以及體積分?jǐn)?shù)為6.5%的異丙醇。
[0013]上述方案中，步驟4中所述去除硅片表面的多孔鈦薄膜，是采用體積分?jǐn)?shù)為5%的氫氟酸溶液實(shí)現(xiàn)的。所述在硅片表面得到的倒金字塔結(jié)構(gòu)，其平均尺寸為500納米到2微米，位置無序地分布在硅片表面。
[0014](三)有益效果
[0015]本發(fā)明提供的硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法，采用真空氯化銫鍍膜、氯化銫自組裝、真空熱蒸發(fā)鍍金屬膜、剝離和濕法各向異性腐蝕技術(shù)完成，簡化了制備工藝，降低了制備成本，克服了其在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化方面及在制備納米量級(jí)小尺度金字塔陣列等方面被限制應(yīng)用的缺陷，具有低成本和較強(qiáng)的工藝適應(yīng)性能，便于推廣和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明提供的制備硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的方法流程圖。
[0017]圖2-圖7是依照本發(fā)明實(shí)施例的制備硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的工藝流程圖。
[0018]圖8為各向異性腐蝕后的倒金字塔結(jié)構(gòu)的SEM圖，多孔鈦膜還沒有去除。
[0019]圖9為去除多孔鈦膜之后得到的倒金字塔結(jié)構(gòu)的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明提出了一種硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法是采用真空氯化銫鍍膜、氯化銫自組裝、真空熱蒸發(fā)鍍金屬膜、剝離和濕法腐蝕技術(shù)來完成硅片倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備。首先利用氯化銫納米島光刻技術(shù)，完成原始氯化銫納米島結(jié)構(gòu)，然后利用熱蒸發(fā)技術(shù)在氯化銫納米島表面蒸發(fā)一層厚度為40納米的鈦金屬層，再用剝離技術(shù)剝離掉氯化銫表面的鈦，在硅片表面得到鈦的多孔膜結(jié)構(gòu)，接著堿性腐蝕硅片，最后用稀釋的氫氟酸溶液去除表面的多孔鈦薄膜，至此完成硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備。
[0022]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的方法流程圖，該方法包括以下步驟:
[0023]步驟1:在硅片表面制備氯化銫島結(jié)構(gòu)；
[0024]在本步驟中，硅片的厚度0.2毫米-0.5毫米，P型，電阻率為I Ω.cm-10 Ω.cm,表面為拋光面；在硅片表面制備氯化銫島結(jié)構(gòu)，是采用氯化銫自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，氯化銫島結(jié)構(gòu)的直徑在500-1500納米，厚度為200-7000埃。
[0025]步驟2:在帶有氯化銫納米島結(jié)構(gòu)的硅片表面蒸鍍一層鈦金屬薄膜，放入去離子水中超聲剝離，去掉氯化銫島結(jié)構(gòu)及其上的鈦金屬薄膜，在硅片表面得到多孔鈦薄膜，這層多孔鈦膜實(shí)現(xiàn)了圖形的翻轉(zhuǎn)即使得原來用氯化銫保護(hù)的部分暴露出來，并且鈦掩模版不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，可以進(jìn)行濕法腐蝕；
[0026]在本步驟中，在帶有氯化銫納米島結(jié)構(gòu)的硅片表面蒸鍍一層鈦金屬薄膜，是采用熱蒸發(fā)的方法實(shí)現(xiàn)的，鈦金屬薄膜的厚度為40納米。
[0027]步驟3:以多孔鈦薄膜為掩膜對(duì)硅片表面進(jìn)行各向異性腐蝕；
[0028]在本步驟中，以多孔鈦薄膜為掩膜對(duì)硅片表面進(jìn)行各向異性腐蝕，是采用堿性溶液對(duì)硅片表面進(jìn)行各向異性腐蝕，堿性溶液中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氫氧化鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的硅酸鈉，以及體積分?jǐn)?shù)為6.5%的異丙醇。
[0029]步驟4:去除硅片表面的多孔鈦薄膜，在硅片表面得到倒金字塔結(jié)構(gòu)
[0030]在本步驟中，去除硅片表面的多孔鈦薄膜，是采用體積分?jǐn)?shù)為5%的氫氟酸溶液實(shí)現(xiàn)的，在硅片表面得到的倒金字塔結(jié)構(gòu)，其平均尺寸為500納米到2微米，位置無序地分布在硅片表面。
[0031]基于圖1所示的硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法，圖2-圖7示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的制備硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的工藝流程圖，本實(shí)施例采用了氯化銫納米島自組裝光刻技術(shù)與微加工的剝離及濕法腐蝕技術(shù)來完成硅表面倒金字塔的制備，具體包括如下步驟:
[0032]如圖2所示，將硅片清洗干凈后放入真空鍍膜腔體內(nèi)，蒸發(fā)氯化銫薄膜，膜厚200埃