蚀刻溶液和蚀刻方法
专利汇可以提供蚀刻溶液和蚀刻方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 蚀刻溶液 (1)，其包括 水 、 硝酸 、 氢氟酸 和 硫酸 ；所述蚀刻溶液包含15至40重量百分比的硝酸、10至41重量百分比的硫酸以及0.8至2.0重量百分比的氢氟酸；本发明还涉及用这种蚀刻溶液对 硅 进行蚀刻的应用以及蚀刻 硅片 的方法。，下面是蚀刻溶液和蚀刻方法专利的具体信息内容。
1.一种蚀刻溶液(1)，包括水、硝酸、氢氟酸和硫酸，其特征在于
所述蚀刻溶液包含15至40重量百分比的硝酸、10至41重量百分比的硫 酸以及0.8至2.0重量百分比的氢氟酸。
2.根据权利要求1所述的蚀刻溶液(1)，其特征在于
所述蚀刻溶液包含20至30重量百分比的硝酸、18至35重量百分比的硫 酸以及1.0至1.7重量百分比的氢氟酸。
3.根据前述权利要求之一所述的蚀刻溶液(1)，其特征在于
所述蚀刻溶液包含27重量百分比的硝酸、26重量百分比的硫酸以及1.4 重量百分比的氢氟酸。
4.根据前述权利要求之一所述的蚀刻溶液(1)，其特征在于
所述水被至少部分地去离子。
5.根据前述权利要求之一所述的蚀刻溶液(1)的应用，所述应用为用于 蚀刻硅(3)，尤其是掺杂的硅(3)或者含硅化合物(5)，尤其是硅玻璃(3)。
6.根据权利要求5所述的蚀刻溶液的应用，其特征在于
将所述蚀刻溶液(1)用于蚀刻磷硅玻璃(3)或者硼硅玻璃。
7.根据权利要求5至6之一所述的蚀刻溶液的应用，其特征在于将所述 蚀刻溶液(1)用于至少部分地过蚀刻硅片(3)，尤其是掺杂的硅片(3)。
8.根据权利要求7所述的蚀刻溶液的应用，其特征在于
将所述蚀刻溶液(1)用于蚀刻存在于所述硅片(1)上的含硅化合物，尤 其是硅玻璃(3)。
9.根据权利要求7至8之一所述的蚀刻溶液的应用，其特征在于
所述硅片(3)至少部分具有表面结构(5)，尤其是机械(5)的或者化学 的表面结构。
10.根据权利要求7至9之一所述的蚀刻溶液的应用，其特征在于将所述 蚀刻溶液(1)用于过蚀刻所述硅片(3)的边缘表面(7、9)。
11.根据权利要求7至10之一所述的蚀刻溶液的应用，其特征在于
所述硅片(3)是用于制造太阳能电池的硅片(3)，在所述硅片中扩散有 掺杂物质，且所述蚀刻溶液(1)被用于至少部分地去除通过扩散而掺杂的区 域，尤其是用于使所述硅片(3)的所述边缘表面(7、9)绝缘。
12.一种用于硅片(3)的蚀刻方法，所述蚀刻方法用于部分地去除所述 硅片(3)，尤其是掺杂的硅(3)或者含硅化合物，尤其是硅玻璃(3)，其中 使各个硅片(3)的至少一部分与蚀刻溶液(1)接触，其特征在于
用根据权利要求1至4之一所述的蚀刻溶液(1)作为蚀刻溶液，且把所 述蚀刻溶液保持在4℃至15℃的温度。
13.根据权利要求12所述的蚀刻方法，其特征在于将所述硅片(3)部分 浸入所述蚀刻溶液(1)。
14.根据权利要求13所述的蚀刻方法，其特征在于
把具有表面结构(5)的硅片(3)以如此方式部分浸入所述蚀刻溶液，即， 使所述表面结构(5)位于所述蚀刻溶液的液面(11)的上方。
15.根据权利要求13至14之一所述的蚀刻方法，其特征在于使处于浸入 位置上的所述硅片(3)平行于所述蚀刻溶液(1)表面(2)地运动。
16.根据权利要求15所述的蚀刻方法，其特征在于使所述硅片(3)在辊 或传送带(13、15)上平行于所述蚀刻溶液(1)表面(2)地运动。
17.根据权利要求13至16之一所述的蚀刻方法，其特征在于
将所述硅片(3)以如此方式浸入所述蚀刻溶液(1)，即，使每个所述硅 片(3)的面积最大的两个侧表面(25、27)中的一个侧表面位于所述蚀刻溶 液(1)的液面(11)下方而另一个侧表面位于所述蚀刻溶液(1)的液面(11) 上方。
18.根据权利要求17所述的蚀刻方法，其特征在于
将所述硅片(3)以如此方式浸入所述蚀刻溶液(1)，即，使各个硅片(3) 的每个边缘表面(7、9)沿着其纵向延伸方向(8、10)始终至少部分地位于 所述蚀刻溶液(1)的液面(11)下方。
19.根据权利要求12至18之一所述的蚀刻方法，其特征在于将所述蚀刻 溶液(1)保持在7℃至10℃的温度。
20.根据权利要求12至19之一所述的蚀刻方法，其特征在于
对其中扩散有掺杂物质的所述硅片(3)进行蚀刻，且在所述蚀刻期间至 少部分地去除所述硅片(3)的掺杂区域。
21.根据权利要求12至20之一所述的蚀刻方法，其特征在于
对其中扩散有掺杂物质的所述硅片(3)进行蚀刻，且在所述蚀刻期间至 少部分地去除在所述扩散期间形成的硅玻璃(3)，尤其是磷硅玻璃(3)或者 硼硅玻璃。
22.根据权利要求12至21之一所述的蚀刻方法，其特征在于以一种连续 的方法对所述硅片(3)进行蚀刻。
技术领域
本发明涉及一种蚀刻溶液、所述蚀刻溶液在蚀刻硅中的应用、以及一种蚀 刻方法。
背景技术
在对元件或者坯件的个别位置进行有选择地加工时，需要保证蚀刻溶液仅 到达需要去除材料的位置，而其它区域则不受影响。这通常是这样实现的，即， 用抵抗蚀刻溶液的材料覆盖或者说掩盖不需要蚀刻的区域。这种掩盖可以通过 施加抵抗蚀刻溶液的抗蚀层、膜、片等实现。这些掩膜是复杂的。因此，如有 可能，总是尽量改而利用例如润湿现象或重力作用的其它效应来避免相应区域 接触蚀刻溶液。在最简单情况下，坯件仅被部分地保持在蚀刻溶液内而未将该 坯件完全润湿，从而在该蚀刻溶液液面之下以及被润湿的区域之下蚀刻该坯 件，但在被润湿的区域上方的该坯件部分未受到蚀刻。
仅仅通过将坯件部分地浸入到蚀刻溶液中而在不损害其它区域的情况下所 能够实现的相应区域的有选择加工的程度，取决于具体情况。尤其是，表面结 构由于毛细效应会导致蚀刻溶液到达无需进行蚀刻的区域。
发明内容
该目的借助根据本发明的一个实施例的蚀刻溶液得到了解决。
进一步地，本发明的目的还在于改善硅的蚀刻，尤其是改善带有表面结构 的硅片的蚀刻。
该目的通过根据本发明的一个实施例的蚀刻溶液的应用而得到了实现。
此外，本发明的目的还在于提供用于硅片的改进蚀刻方法。
该目的通过根据本发明的一个实施例的蚀刻方法而得到了实现。
本发明的不同实施例还提供了各种有利的改进方式。
本发明的蚀刻溶液具有相对较小的表面张力，且在无机材料尤其是硅的情 况下具有良好的蚀刻效果。因而，本发明的蚀刻溶液进入小尺寸的表面结构内 的可能性更小。这种表面结构可能是由于在待蚀刻坯件表面内的微小裂缝或者 加工结构形成的。另外，在坯件内部也可以局部地形成表面结构(通常也被称 为表面纹理)。这种表面结构通常是以机械方式形成的，例如在为了提高光入 射的目的而对太阳能电池以机械方式施加结构的过程中。然而，这种表面结构 也可以是前级蚀刻处理的结果。例如，在太阳能电池制造过程中采用各向异性 的蚀刻溶液，所述蚀刻溶液在不同的空间方向上具有不同强度的蚀刻效果(视 情况而取决于待蚀刻的晶体的晶体取向)，从而形成表面结构。该表面结构可 以增加入射到太阳能电池的光。
蚀刻溶液进入所述结构会损害这种表面结构。然而在本发明蚀刻溶液情况 下这种危险明显降低。因而没有表面结构的区域可以与蚀刻溶液接触并被蚀 刻，同时具有表面结构的区域不会被损害。
优选地，根据本发明的蚀刻溶液被用于在需要时有选择地对硅或者尤其是 硅玻璃的含硅化合物进行蚀刻。在此，该含硅化合物也包括被掺杂的硅。另外， 也可以应用到其它无机材料(尤其是半导体材料)的领域。
在蚀刻硅以及在蚀刻其它半导体材料时，本发明的蚀刻溶液中的硫酸不参 与化学蚀刻反应。硫酸首先用于提高蚀刻溶液的比重。虽然在蚀刻过程中发生 的化学反应以及与此相关的反应物的转化降低了蚀刻溶液本身的比重，但这种 降低被现在位于蚀刻溶液内的蚀刻掉的硅所补偿。因而不必添加硫酸来保持开 始时的比重。
尤其是在硅半导体技术领域内，可以有利地应用根据本发明的蚀刻溶液。 在所述技术领域内，在硅片内扩散掺杂物质，并形成有常常要被去除的硅玻璃。 所述去除可以借助根据本发明的蚀刻溶液实现。此外，也可以去除在磷扩散或 者硼扩散时出现的硼硅玻璃或者磷硅玻璃。另外，可以在周围掺杂区域被损害 的危险很低的情况下，局部地去除掺杂层。
在上述硅半导体技术领域中，硅片通常被用作制造如集成电路或者太阳能 电池的半导体元件的起始材料。硅片通常是通过将浇铸的硅块锯成片或者将拉 制得到的硅棒锯成片而制成的。在这种通常借助于丝锯完成的锯开过程中，在 硅片表面被损伤。这种损伤通常通过对硅片进行过蚀刻来去除， 在该过蚀刻中同样可以采用根据本发明的蚀刻溶液。
在其他方法中，则是直接从硅熔融液中按照期望的厚度拉出硅片。这种硅 片经常被称为硅带。在该硅带的情况下，虽然不存在如前所述的由锯带来的损 伤，然而表面附近的层总是相对更重地被污染，因而出于至少部分地去除这些 被污染的层的目的而对硅片进行过蚀刻。在此仍然可以采用根据本发明的蚀刻 溶液。
附图说明
以下结合附图所示的实施例进一步阐述本发明。附图中：
图1以侧视图示意显示了在根据本发明的蚀刻方法进行的蚀刻期间在根据 本发明的蚀刻溶液内的硅片，该硅片具有表面结构；
图2示出根据图1的硅片的主视图。
具体实施方式
硅片3的面积最大的两个表面构成了正面25和背面27。另外，硅片3的 周边上有边缘表面7、9，在图1中可以看到它们中的边缘表面7。每个边缘表 面均具有纵向延伸范围8或者10。
硅片3被部分地浸入蚀刻溶液1。在此，浸入深度被如此选择，即，每个 边缘表面尤其是边缘表面7和9，沿着其纵向延伸的方向(在边缘表面7和9 的情况下即沿着纵向延伸8和10的方向)，始终部分地处于蚀刻溶液液面11 的下方。以这种方式，可以除去边缘表面上的磷硅玻璃以及位于其下的磷掺杂 层，从而当一个导电层被加到太阳能电池的背面27上时，不存在经由边缘表 面至正面25的导电连接，而这种导电连接会使太阳能电池短路。此外，还可 以去除背面27上的磷掺杂层以及磷玻璃。
所采用的蚀刻溶液是包括水、硝酸、氢氟酸和硫酸的根据本发明的蚀刻溶 液1；所述蚀刻溶液1包含15至40重量百分比的硝酸、10至41重量百分比 的硫酸以及0.8至2.0重量百分比的氢氟酸。优选采用的是包括27重量百分 比的硝酸、26重量百分比的硫酸和1.4重量百分比的氢氟酸的蚀刻溶液1。另 外，在本实施例中还采用了去离子水，以防止把污染物引入硅片3；这些污染 物可能会损害成品太阳能电池的性能。在纯度要求较低的情况下，也可以代之 以通常形式的水。
在蚀刻期间，蚀刻溶液1始终保持4℃至15℃的温度，优选地被保持 在7℃至10℃的温度。这，与根据本发明的蚀刻溶液1相关地，使得蚀刻 溶液1不会借助毛细效应而(如前所述地)进入和损坏表面结构5的部分。
在要对薄硅片3进行蚀刻的情况下，这是特别重要的。否则，在蚀刻过程 中，能够在蚀刻溶液1的液面11和表面结构5的下边缘之间保持充分的间距， 从而使得损害表面结构的危险变得非常低。然而，半导体元件通常都被做得很 薄。例如，在太阳能电池的情况下，其厚度即硅片3的正面25和背面27之间 的距离通常处于例如100nm至350nm范围内，且存在进一步缩减该厚度的趋 势。在这样的厚度范围内，至关重要的是要阻止蚀刻溶液1借助毛细效应而进 入表面结构5，因为如果要保证边缘表面7和9始终沿着纵向延伸8和10的方 向部分地位于蚀刻溶液1的液面11的下方，则液面11就只能仅略微低于表面 结构5的下边缘。
这种限制也存在于其它半导体元件的制造中，尤其是由硅制成的如集成电 路的半导体元件或者基于硅的纳米机器(例如，纳米马达或者纳米泵)。因此， 同样可以将本发明有利地应用在那些领域。
在图1和图2的实施例中，硅片的浸入深度通过图1和图2所示的传送带 13、15确定，其中硅片3被放置在所述传送带13、15上。当然也可以代之以 其它装置，其中硅片3被放置在所述其它装置上；所述其它装置例如为可下降 的金属网筛等。传送带13和15的数目可按需要(主要是根据硅片3的机械性 质)而选择；传送带13和15的优点在于他们可以借助例如驱动辊17、19、21 而以比较简单的方式得到驱动。这使得能够以高效连续的方法对蚀刻硅片3进 行蚀刻。硅片3被放置在被驱动的传送带13、15上，并且在预定的浸入深度 沿着平行于蚀刻溶液表面2的方向被输送过该蚀刻溶液，随后该硅片3被送至 其它处理单元。
也可以按照已知方式设置一系列连续的传送辊，来代替传送带13、15；这 些传送辊把硅片输送过蚀刻溶液1，并构成一种连续的方法。然而，在所承受 的机械负荷较小的半导体元件的情况下，使用具有一定程度的弹性的传送带是 更为优选的。
附图标记列表
1蚀刻溶液
2蚀刻溶液表面
3具有磷硅玻璃的磷掺杂硅片
5表面结构
7边缘表面
8边缘表面的纵向延伸
9边缘表面
10边缘表面的纵向延伸
11蚀刻溶液液面
13传送带
15传送带
17驱动辊
19驱动辊
21驱动辊
25硅片正面
27硅片背面
30硅片的运动方向
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