[发明专利]一种半导体芯片的蚀刻组合物及蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明关于一种蚀刻组合物、使用该蚀刻组合物的蚀刻方法，尤其关于一种可于半导体芯片表面形成纹理结构的蚀刻组合物。

背景技术

近年来，为解决环境污染及能源短缺的问题，发展太阳能产业成为重要议题。尤其是，太阳能电池(solar cell)经太阳光照射后，能将光能转换成电能。

为了提升太阳能电池的转换效率，必须有效控制用于太阳能电池的芯片，例如，硅芯片的正面粗糙化程度及背面平整化程度。尤其是，在钝化发射极及背表面电池(PERC；Passivated Emitter and Rear Cells)和指叉型背接触太阳电池(Interdigitated Back Contact solar cells;IBC)的情况中，当硅芯片的正面形成有纹理(texture)结构且背面呈光滑状态时，可获得高转换效率的太阳能电池。

已知太阳能电池制程中，通过将芯片浸入蚀刻液中进行芯片正面的粗糙化处理及背面的平整化处理。其中，粗糙化处理时，必须将芯片浸泡在粗糙化蚀刻液中，使芯片双面均产生粗糙化结构。平整化处理时，必须在芯片的单一表面形成保护性罩体，接着再将芯片浸泡在平整化蚀刻液中，在完成单一面的平整化蚀刻同时，才得以维持芯片另一表面的粗糙化程度。然而，此种制程易损伤芯片或损耗芯片厚度，盖因芯片的平整化表面制作过程，先进行粗糙化蚀刻，再进行平整化蚀刻，此外因为罩体的形成及移除造成了成本提高与生产速率下降的问题。例如，US7858426揭露一种纹理化和制造太阳能电池的方法，其使用批次(batch type)湿式蚀刻。因此，易造成芯片破损，并且由于双面均进行蚀刻造成额外损耗芯片厚度。

US20030194309揭露一种用于平坦对象的输送滚轮、压制装置及输送系统，使用输送滚轮引导芯片，以进行连续式湿法蚀刻。虽然该方法可实现纹理结构，但芯片整体仍然浸渍于蚀刻液中，仍会造成芯片双面厚度的损耗，并且双面的蚀刻结构仍然同样为粗糙化结构，仍不符合高效率硅晶太阳能电池的需求，必须再增加一道平整化蚀刻制程。再者，虽然该方法可实现连续式湿法蚀刻，但是由于输送滚轮须浸泡于高温蚀刻液中，因此材料须选择聚四氟乙烯材质并造成需要极高成本。

US6663944揭露一种用于太阳能电池的纹理化半导体芯片，包括步骤：喷涂光阻；烤干以形成单一表面上的局部覆盖屏蔽，接着进行浸泡蚀刻，并由于单一表面的局部屏蔽的作用，在浸泡蚀刻后芯片的双面结构可分别形成粗糙化和平整化的表面。然而，批次式浸泡的湿法蚀刻仍会造成芯片容易破损，并且光阻的使用与去除增加了材料成本与生产时间。

US7927498揭露一种太阳能电池及纹理化太阳能电池的方法，包括步骤：以网印涂布方式将含有金属粒子的糊料涂布在硅芯片上；加热去除有机溶剂后形成金属遮蔽；以及浸泡蚀刻液可形成单面抗反射结构。然而，批次式浸泡的湿法蚀刻仍会造成芯片容易破损，并且含有金属粒子的糊料的使用与去除增加了材料成本与生产时间。

另外，再者，US20050247674揭露一种糊状蚀刻媒质，可全区域及选择性地蚀刻硅表面及硅层，简单的网印方式，图形化蚀刻。然而，此种糊状蚀刻媒质不易移除，使得糊状蚀刻媒质的移除易造成芯片薄型化而提高破片机率。再者，使用该糊状蚀刻媒质亦无法形成高品质的纹理化及平整化结构。

综上，本技术领域亟需用于制造纹理化太阳能电池的蚀刻方法，其中纹理化蚀刻反应可控制在基板的单一表面上进行，而不造成另一表面有任何蚀刻反应，并且蚀刻过程不易造成芯片破损或损耗多余的芯片厚度。

发明内容

提供一种半导体芯片的蚀刻组合物，其包括：(A)碱，以该蚀刻组合物的总重量为基准，该碱的含量为0.5至50wt%；(B)醇，以该蚀刻组合物的总重量为基准，该醇的含量为10至80wt%；(C)添加剂，以该蚀刻组合物的总重量为基准，该添加剂的含量为0.01至15wt%，且该添加剂选自氧化硼、硼酸、硼酸钾、四硼酸钠、氯化铝、氢氧化铝、磷酸、磷酸硅、磷酸硼、磷酸铝、硫酸、甲酸、醋酸、柠檬酸、硝酸及其组成组的至少一种；以及(D)余量的水，在一蚀刻温度下，该蚀刻组合物与该半导体芯片反应形成包含固体、液体和气体的泡沫以蚀刻该半导体芯片。