本发明专利技术提供了一种不使用异丙醇等现有的刻蚀抑制剂即可稳定地形成具有微细的金字塔状凹凸（纹理结构）的硅衬底的刻蚀液。这是一种浸渍硅衬底，使得在该衬底表面上形成金字塔状的凹凸的刻蚀液，其特征在于，含有选自用下述通式（1）所表示的化合物（A）或其碱盐的一种以上、以及浓度大于等于0.1重量%且小于等于30重量%的氢氧化碱（B）。R-X（1）（式中，R表示碳数目大于等于4且小于等于15的烷基、烯基和炔基中的任意一种，X表示磺酸基）。通过使用该刻蚀液，可在硅衬底表面上形成微细的纹理结构。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在硅衬底表面上形成金字塔状的凹凸结构的刻蚀液和使用了该刻蚀液的硅衬底的表面加工方法。
技术介绍
在晶体硅太阳能电池中所使用的硅衬底表面上，形成一种称之为纹理结构的微细金字塔状的凹凸。所照射的光因该纹理结构在表面上进行多重反射，从而对硅衬底的入射机会增加，被有效地吸收于太阳能电池内部。具有纹理结构的硅衬底借助于对利用线状锯等将硅锭切片而得到的硅衬底进行刻蚀制成。硅衬底的刻蚀均可借助于使用了碱性的刻蚀液的湿法刻蚀而进行。该种刻蚀在氢氧化钠溶液中的情况下按照以下的反应式(I)、(2)、(3)等的反应进行。Si+2Na0H+H20 — Na2Si03+2H2反应式(I)2Si+2Na0H+3H20 — Na2Si205+4H2 反应式(2 )3Si+4Na0H+4H20 — Na4Si308+6H2 反应式(3 )为了在硅衬底的表面上形成纹理结构，通常借助于使用控制了刻蚀速度的刻蚀液进行各向异性刻蚀。刻蚀的目的在于在作为原料的切片后的硅衬底的表面上存在的起因于切片加工的形变和缺陷所生成的损伤层的去除、和纹理结构的形成。既可用相同的刻蚀液实施损伤层的去除和纹理结构的形成，也可从生产率的观点出发对损伤层的去除和纹理结构的形成进行使用了不同刻蚀液的2阶段的刻蚀处理。2阶段的刻蚀处理是一种首先利用刻蚀速度较快的碱性刻蚀液进行损伤层去除刻蚀，接着作为纹理刻蚀借助于使用控制了刻蚀速度的刻蚀液进行各向异性刻蚀的处理方法。 不论在何种方法中，对硅衬底的表面的纹理结构的形成均基于以下机理。硅衬底的利用碱的水溶液的刻蚀速度以硅的(100 )面为最快，(111)面为最慢。因此，当通过向碱的水溶液中添加可使刻蚀速度降低的特定添加剂(以下，往往也称之为“刻蚀抑制剂”。)来抑制纹理刻蚀的速度时，硅的(100)面等容易刻蚀的晶面优先被刻蚀，而刻蚀速度慢的(111)面残存于表面。该(111)面为了相对于(100)面具有约54度的倾斜，在工序的最终阶段，形成由(111)面和与之等效的面所构成的金字塔状的凹凸。在损伤层去除刻蚀中，可使用由一般性的强碱药水构成的刻蚀液，与之相对照，在纹理刻蚀中，需要通过添加上述的刻蚀抑制剂来控制溶液温度等诸条件，以控制刻蚀速度。通常，作为纹理刻蚀用刻蚀液,使用在氢氧化钠(NaOH)水溶液中作为刻蚀抑制剂添加了异丙醇(以下，往往称之为“IPA”。)的刻蚀液。可采用将该刻蚀液加热至6(T80°C左右，使(100)面的硅衬底浸溃1(Γ30分钟的方法(例如，参照专利文献I、非专利文献I)。进而，还公开了通过在将按1:1的比例兑水稀释45%氢氧化钾(KOH)后的溶液加热至85 °C，将硅衬底浸溃30分钟，去除了损伤层后，使用对氢氧化钾(KOH)水溶液添加了作为刻蚀抑制剂的IPA的刻蚀液以进行纹理刻蚀的方法(例如，参照非专利文献2)。另一方面，由于IPA挥发性高，所以需要将与挥发量相当的IPA随时添加于纹理刻蚀液中，随IPA的消耗量增加而刻蚀费用增大成了问题。进而，大量使用挥发性高的IPA，在安全性、环境方面均不好，即使附设了回收已挥发的IPA的装置，也会增大刻蚀处理设备的制作费用，并且还增加了设备运转费用，这些都是问题。因此，进行了包含成为IPA的替代品的刻蚀抑制剂的纹理刻蚀液的开发。例如，在专利文献2和专利文献3中，公开了添加脂肪族羧酸或其盐类的纹理刻蚀液。另外， 在专利文献4中，公开了含无机盐的纹理刻蚀液。另外，在专利文献5中，公开了含有含苯环的化合物作为刻蚀抑制剂的刻蚀液。另外，在专利文献6中，公开了含有碳数目为12的烷基磺酸酯(C12H25-O-SO3Na)的刻蚀液。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开昭61-96772号公报专利文献2 :日本特开2002-57139号公报专利文献3 :国际公开第06/046601号小册子专利文献4 日本特开2000-183378号公报专利文献5 日本特开2007-258656号公报专利文献6 :中国专利CN101570897号公报非专利文献非专利文献I :“Uniform Pyramid Formation on Alkaline-etched PolishedMonocrystalline (100) Silicon Wafers，，Progress in Photovoltaics, Vol. 4, 435-438(1996)非专利文献2 =iiEXPERIMENTAL OPTIMIZATION OF AN ANISOTROPIC ETCHINGPROCESS FOR RANDOM TEXTURIZATION OF SILICON SOLAR CELLS”CONFERENCE RECORD OFTHE IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE, P303-308 (1991)
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献2和专利文献3所公开的使用脂肪族羧酸的方法中，有原料成本高，废液处理时若进行中和则脂肪族羧酸游离，必须有另外的油水分离工序，并且产生特有的恶臭等问题。另外，还有在废液处理中费成本，还会导致制造成本的上升等问题。另外，在专利文献4的方法中，为了将重金属及盐类的杂质浓度抑制到必要的水平，需要使用高价的Na2CO315另外，由于系统内的盐浓度变高，硅刻蚀时作为副产物的硅酸盐的溶解量减少，所以必须频繁地更换纹理刻蚀液。另外，专利文献5的含苯环的化合物的刻蚀抑制剂与单纯的链状结构的化合物相t匕，由于毒性和生物分解性很差，所以就排水处理及环境保护的观点而言并不好。另外，在专利文献6中，虽然有添加碳数目12的烷基磺酸酯(C12H25-O-SO3Na)的记述，但像在专利文献2中也记述的那样，在强碱的环境下，酯的部分缓慢受到加水分解，生成碳数目为12的醇和硫酸氢钠，无法长期期待界面活化剂原本的功能，无法以良好的再现性形成微细的纹理结构。基于这些理由，在工业上使用具有酯结构的界面活化剂并不好。如上所述，实际情况是，在现有的刻蚀液中，尚未发现在硅衬底上能够以良好的再现性形成微细的纹理结构，并且，具有包含废液处理及作业环境方面在内在工业上可满足的性能的刻蚀液。在这样的情况下，本专利技术的目的在于，提供一种不使用IPA等现有的刻蚀抑制剂即可稳定地形成具有微细纹理结构的硅衬底的刻蚀液。用于解决问题的方案本专利技术人为了解决上述课题，反复锐意研究的结果发现，下述的专利技术与上述目的一致，从而达至本专利技术。·S卩，本专利技术与以下的专利技术相关。<1> 一种刻蚀液,其为浸溃娃衬底,使得在该衬底表面上形成金字塔状的凹凸的刻蚀液，含有选自用下述通式(I)所表示的化合物(A)或其碱盐的一种以上、以及浓度大于等于O. I重量％且小于等于30重量％的氢氧化碱(B)。R-X(I)(式中，R表示碳数目大于等于4且小于等于15的烷基、烯基和炔基中的任意一种，X表示磺酸基)〈2>如上述〈1>所述的刻蚀液，其中，化合物(A)的通式(I)中的R为碳数目大于等于5且小于等于12的烷基，氢氧化碱(B)的浓度大于等于O. 5重量％且小于等于20重量％。<3>如上述〈1>或〈2>所述的刻蚀液，其中，化合物(A)的浓度在大于等于O本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：沢井毅，石川诚，白滨利基，大坪弘司，
申请(专利权)人：株式会社新菱，
类型：
国别省市：
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