一種硅片表面倒金字塔結(jié)構(gòu)的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏和半導體器件制造技術領域，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】
[0002]硅是一種用途最為廣泛的半導體材料，在太陽電池、傳感器等許多領域有巨大的工業(yè)應用。目前，在單晶硅電池中，保持最高效率(25%)的鈍化發(fā)射極背部局域擴散(PERL)電池，采用的就是光刻技術制備的規(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)達到了 42.7mA/cm2。
[0003]但是，目前常見的用光刻技術來制備倒金字塔陣列的方法不僅工藝復雜，成本相對較高，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小尺度金字塔陣列等方面的應用。
[0004]氯化銫納米島自組裝技術是一種制作無規(guī)則的納米陣列的有效方法，早在2000年，Mino Green等人就開始應用氯化銫納米島自組裝技術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用氯化銫納米島自組裝技術結(jié)合傳統(tǒng)濕法腐蝕技術來制備倒金字塔形貌的先例，本發(fā)明就是針對應用氯化銫納米島自組裝技術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小尺度金字塔陣列等方面被限制應用的缺陷。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為達到上述目的，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硅片表面進行各向異性腐蝕；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實現(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硅片表面進行各向異性腐蝕，是采用堿性溶液對硅片表面進行各向異性腐蝕。所述堿性溶液中含有質(zhì)量分數(shù)為1.5%的氫氧化鈉，質(zhì)量分數(shù)為1.5%的硅酸鈉，以及體積分數(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，是采用體積分數(shù)為5%的氫氟酸溶液實現(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小尺度金字塔陣列等方面被限制應用的缺陷，具有低成本和較強的工藝適應性能，便于推廣和應用。
【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。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[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，完成原始氯化銫納米島結(jié)構(gòu)，然后利用熱蒸發(fā)技術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實現(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，這層多孔鈦膜實現(xiàn)了圖形的翻轉(zhuǎn)即使得原來用氯化銫保護的部分暴露出來，并且鈦掩模版不與氫氧化鈉溶液反應，可以進行濕法腐蝕；
[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硅片表面進行各向異性腐蝕；
[0028]在本步驟中，以多孔鈦薄膜為掩膜對硅片表面進行各向異性腐蝕，是采用堿性溶液對硅片表面進行各向異性腐蝕，堿性溶液中含有質(zhì)量分數(shù)為1.5%的氫氧化鈉，質(zhì)量分數(shù)為1.5%的硅酸鈉，以及體積分數(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，是采用體積分數(shù)為5%的氫氟酸溶液實現(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，本實施例采用了氯化銫納米島自組裝光刻技術與微加工的剝離及濕法腐蝕技術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