[发明专利]在硅晶片上形成表面纹理的干法蚀刻方法

说明书

优先权

本申请要求享有于2010年11月1日提交的美国临时申请No.61/409,064且名称为“DRY ETCHING METHOD OF SURFACE TEXTURE FORMATION ON SILICON WAFER”的优先权的权益，通过引用将其全部内容并入本文。

背景技术

1.领域

本发明涉及用于太阳能电池的硅晶片技术，并且更具体地，涉及使用干法蚀刻工艺来形成表面纹理。

2.相关技术

太阳能电池（也称为光伏（PV）电池）将太阳辐射转化为电能。使用半导体处理技术来制造太阳能电池，该半导体处理技术通常包括例如对于各种材料和各种层的沉积、掺杂以及蚀刻。典型的太阳能电池被制作在半导体晶片或基板上，该半导体晶片或基板被掺杂以在该晶片或基板中形成p-n结。直射在基板表面的太阳辐射（例如，光子）造成基板中的电子空穴对被破坏，导致电子从n掺杂区迁移到p掺杂区（即，生成电流）。这在基板的两个相对表面之间产生电压差。耦合至电子线路的金属接触件聚集了产生在基板中的电能。

用于制作太阳能电池的半导体材料是高反射的。为了减小太阳能电池的反射性，使接收太阳辐射的太阳能电池的表面纹理化。减少表面处的反射将增加太阳能电池的效率。使用传统技术（例如，湿法纹理化）来产生纹理化表面所制造的太阳能电池通常具有约27%的反射率和仅约12-18%的数量级的效率。对于那些制造太阳能电池设备的人而言，为了使太阳能电池的经济价值最大化，提高太阳能电池的效率是关键。另外，在传统的湿法纹理化法的情况下，由于取决于晶体类型的化学蚀刻特性，因此需要根据硅晶片的种类（例如，单晶硅晶片、多晶硅）来选择湿法化学品。为了实现合适的表面纹理，单晶片通常需要基于碱性的化学品，而多晶片需要酸性化学品，而干法蚀刻纹理化的结果并不取决于晶片的类型是单晶体还是多晶体。

发明内容

为了提供对本发明一些方面和特征的基本理解，包括了本发明的以下内容。该发明内容不是对本发明的广泛概述，因此并不旨在具体确定本发明的关键或重要元素或划定本发明的范围。其唯一目的就是以简化的形式作为以下给出的更详细的描述的序言而呈现本发明的一些概念。

根据本发明的一个方面，提供一种系统，包括：硅蚀刻室，其用于执行第一蚀刻工艺和第二蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺用于去除在硅晶片上的氧化硅层的一部分，所述第二蚀刻工艺相对于氧化物而言对硅是高选择性的。

该系统还可以包括氧化室，以在硅晶片的表面上形成氧化硅层。该氧化室可以是等离子体氧化室。

该氧化室可以耦合至硅蚀刻室，所以在晶片进入硅蚀刻室之前在所述硅晶片的表面上形成氧化硅层。

该系统还可以包括晶片装载室和晶片卸载室。该系统还可以包括在该晶片装载室与该等离子体氧化室之间的预真空锁和在该硅蚀刻室与该晶片卸载室之间的预真空锁。

根据本发明的另一方面，提供一种制作具有纹理化表面的硅晶片的方法，包括在具有氧化层的硅晶片上执行第一硅蚀刻工艺；以及在该硅晶片上执行第二硅蚀刻工艺，其中，该第二硅蚀刻工艺相对于氧化物而言更多选择性地蚀刻硅。还提供了一种由该工艺制作的太阳能电池。

该方法还可以包括在硅晶片上执行表面氧化工艺以在执行第一硅蚀刻工艺之前生长氧化层。该表面氧化工艺可以是等离子体氧化。

该第一和第二硅蚀刻工艺可以是干法蚀刻。该干法蚀刻可以是反应离子蚀刻、等离子体蚀刻以及物理溅射中的一种。该第二硅蚀刻工艺可以是各向异性蚀刻工艺。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，包括蚀刻在具有缺位和非缺位的硅晶片上的氧化硅层，以去除在非缺位上的氧化硅层的至少一部分；以及选择性地蚀刻该晶片。还提供一种由该工艺制作的太阳能电池。

该方法还可以包括在蚀刻氧化硅层之前生长氧化硅层。生长氧化硅层可以包括氧化硅晶片。在缺位上的氧化硅层可以厚于在非缺位上的氧化硅层。

蚀刻该氧化硅层可以包括干法蚀刻该氧化硅层。选择性蚀刻该晶片可以包括干法蚀刻该晶片。

附图说明

并入并组成该说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并与描述一起用于说明和示出本发明的原理。该附图旨在以图解的方式来说明示例性实施例的主要特征。该附图不旨在示出实际实施例的每个特征或所示元件的相对尺寸，且并不是按比例绘制。