一种硅片表面倒金字塔结构的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅片表面倒金字塔结构的制备方法，该方法包括：在硅片表面制备氯化铯岛结构；在带有氯化铯纳米岛结构的硅片表面蒸镀一层钛金属薄膜，放入去离子水中超声剥离，去掉氯化铯岛结构及其上的钛金属薄膜，在硅片表面得到多孔钛薄膜；以多孔钛薄膜为掩膜对硅片表面进行各向异性腐蚀；去除硅片表面的多孔钛薄膜，在硅片表面得到倒金字塔结构。本发明专利技术采用真空氯化铯镀膜、氯化铯自组装、真空热蒸发镀金属膜、剥离和湿法各向异性腐蚀技术完成，简化了制备工艺，降低了制备成本，克服了其在大规模产业化方面及在制备纳米量级小尺度金字塔阵列等方面被限制应用的缺陷，具有低成本和较强的工艺适应性能，便于推广和应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏和半导体器件制造
，尤其涉及。
技术介绍
硅是一种用途最为广泛的半导体材料，在太阳电池、传感器等许多领域有巨大的工业应用。目前，在单晶硅电池中，保持最高效率(25%)的钝化发射极背部局域扩散(PERL)电池，采用的就是光刻技术制备的规则倒金字塔阵列来作为电池的表面减反结构，该电池的短路电流密度(Jsc)达到了 42.7mA/cm2。但是，目前常见的用光刻技术来制备倒金字塔阵列的方法不仅工艺复杂，成本相对较高，而且制备纳米尺度的光刻掩膜版仍然比较困难，所以限制了其在大规模产业化方面及在制备纳米量级小尺度金字塔阵列等方面的应用。氯化铯纳米岛自组装技术是一种制作无规则的纳米阵列的有效方法，早在2000年，Mino Green等人就开始应用氯化铯纳米岛自组装技术在娃片表面制备氯化铯纳米岛，然后以此为掩模结合反应离子刻蚀的方法制备硅的纳米柱阵列，也尝试做过几十纳米深的二氧化硅圆孔。但是，目前还没有在硅表面应用氯化铯纳米岛自组装技术结合传统湿法腐蚀技术来制备倒金字塔形貌的先例，本专利技术就是针对应用氯化铯纳米岛自组装技术在硅表面制备倒金字塔结构的方法。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供，以简化工艺，降低成本，克服其在大规模产业化方面及在制备纳米量级小尺度金字塔阵列等方面被限制应用的缺陷。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了，该方法包括:步骤1:在娃片表面制备氯化铯岛结构；步骤2:在带有氯化铯纳米岛结构的娃片表面蒸镀一层钛金属薄膜，放入去离子水中超声剥离，去掉氯化铯岛结构及其上的钛金属薄膜，在硅片表面得到多孔钛薄膜；步骤3:以多孔钛薄膜为掩膜对硅片表面进行各向异性腐蚀；步骤4:去除硅片表面的多孔钛薄膜，在硅片表面得到倒金字塔结构。上述方案中，步骤I中所述硅片，厚度0.2毫米-0.5毫米，P型，电阻率为I Ω.cm-?ο Ω.αιι，表面为抛光面。所述在娃片表面制备氯化铯岛结构，是采用氯化铯自组装技术实现的，氯化铯岛结构的直径在500-1500纳米，厚度为200-7000埃。上述方案中，步骤2中所述在带有氯化铯纳米岛结构的硅片表面蒸镀一层钛金属薄膜，是采用热蒸发的方法实现的，钛金属薄膜的厚度为40纳米。上述方案中，步骤3中所述以多孔钛薄膜为掩膜对硅片表面进行各向异性腐蚀，是采用碱性溶液对硅片表面进行各向异性腐蚀。所述碱性溶液中含有质量分数为1.5%的氢氧化钠，质量分数为1.5%的硅酸钠，以及体积分数为6.5%的异丙醇。上述方案中，步骤4中所述去除硅片表面的多孔钛薄膜，是采用体积分数为5%的氢氟酸溶液实现的。所述在硅片表面得到的倒金字塔结构，其平均尺寸为500纳米到2微米，位置无序地分布在硅片表面。(三)有益效果本专利技术提供的硅片表面倒金字塔结构的制备方法，采用真空氯化铯镀膜、氯化铯自组装、真空热蒸发镀金属膜、剥离和湿法各向异性腐蚀技术完成，简化了制备工艺，降低了制备成本，克服了其在大规模产业化方面及在制备纳米量级小尺度金字塔阵列等方面被限制应用的缺陷，具有低成本和较强的工艺适应性能，便于推广和应用。【附图说明】图1是本专利技术提供的制备硅片表面倒金字塔结构的方法流程图。图2-图7是依照本专利技术实施例的制备硅片表面倒金字塔结构的工艺流程图。图8为各向异性腐蚀后的倒金字塔结构的SEM图，多孔钛膜还没有去除。图9为去除多孔钛膜之后得到的倒金字塔结构的SEM图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提出了，该方法是采用真空氯化铯镀膜、氯化铯自组装、真空热蒸发镀金属膜、剥离和湿法腐蚀技术来完成硅片倒金字塔结构的制备。首先利用氯化铯纳米岛光刻技术，完成原始氯化铯纳米岛结构，然后利用热蒸发技术在氯化铯纳米岛表面蒸发一层厚度为40纳米的钛金属层，再用剥离技术剥离掉氯化铯表面的钛，在硅片表面得到钛的多孔膜结构，接着碱性腐蚀硅片，最后用稀释的氢氟酸溶液去除表面的多孔钛薄膜，至此完成硅片表面倒金字塔结构的制备。如图1所示，图1是本专利技术提供的制备硅片表面倒金字塔结构的方法流程图，该方法包括以下步骤:步骤1:在硅片表面制备氯化铯岛结构；在本步骤中，硅片的厚度0.2毫米-0.5毫米，P型，电阻率为I Ω.cm-10 Ω.cm,表面为抛光面；在硅片表面制备氯化铯岛结构，是采用氯化铯自组装技术实现的，氯化铯岛结构的直径在500-1500纳米，厚度为200-7000埃。步骤2:在带有氯化铯纳米岛结构的硅片表面蒸镀一层钛金属薄膜，放入去离子水中超声剥离，去掉氯化铯岛结构及其上的钛金属薄膜，在硅片表面得到多孔钛薄膜，这层多孔钛膜实现了图形的翻转即使得原来用氯化铯保护的部分暴露出来，并且钛掩模版不与氢氧化钠溶液反应，可以进行湿法腐蚀；在本步骤中，在带有氯化铯纳米岛结构的硅片表面蒸镀一层钛金属薄膜，是采用热蒸发的方法实现的，钛金属薄膜的厚度为40纳米。步骤3:以多孔钛薄膜为掩膜对硅片表面进行各向异性腐蚀；在本步骤中，以多孔钛薄膜为掩膜对硅片表面进行各向异性腐蚀，是采用碱性溶液对硅片表面进行各向异性腐蚀，碱性溶液中含有质量分数为1.5%的氢氧化钠，质量分数为1.5%的硅酸钠，以及体积分数为6.5%的异丙醇。步骤4:去除硅片表面的多孔钛薄膜，在硅片表面得到倒金字塔结构在本步骤中，去除硅片表面的多孔钛薄膜，是采用体积分数为5%的氢氟酸溶液实现的，在硅片表面得到的倒金字塔结构，其平均尺寸为500纳米到2微米，位置无序地分布在硅片表面。基于图1所示的硅片表面倒金字塔结构的制备方法，图2-图7示出了依照本专利技术实施例的制备硅片表面倒金字塔结构的工艺流程图，本实施例采用了氯化铯纳米岛自组装光刻技术与微加工的剥离及湿法腐蚀技术来完成硅表面倒金字塔的制备，具体包括如下步骤:如图2所示，将硅片清洗干净后放入真空镀膜腔体内，蒸发氯化铯薄膜，膜厚200埃当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅片表面倒金字塔结构的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：在硅片表面制备氯化铯岛结构；步骤2：在带有氯化铯纳米岛结构的硅片表面蒸镀一层钛金属薄膜，放入去离子水中超声剥离，去掉氯化铯岛结构及其上的钛金属薄膜，在硅片表面得到多孔钛薄膜；步骤3：以多孔钛薄膜为掩膜对硅片表面进行各向异性腐蚀；步骤4：去除硅片表面的多孔钛薄膜，在硅片表面得到倒金字塔结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，伊福廷，张天冲，王波，张新帅，孙钢杰，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11