圖形化半導體基材表面之方法

专利摘要:
一種圖形化半導體基材表面之方法。在此圖形化半導體基材表面之方法中，首先提供高分子膜(Polymer Film)，其中高分子膜具有複數個第一貫穿孔。然後，形成保護層於高分子膜之表面上以及第一貫穿孔之複數個側壁上，以形成遮罩，其中第一貫穿孔被保護層填充而形成複數個第二貫穿孔，而遮罩包含高分子膜以及具有第二貫穿孔之保護層。接著，將遮罩固定於半導體基材之表面上。然後，利用上述之遮罩並以乾式或溼式蝕刻來蝕刻半導體基材之表面，以在半導體基材表面上形成複數個凹槽。
公开号:TW201301379A
申请号:TW100121073
申请日:2011-06-16
公开日:2013-01-01
发明作者:Liang-Pin Chen
申请人:Motech Ind Inc；
IPC主号:Y02E10-00

专利说明:
圖形化半導體基材表面之方法
本揭露是有關於一種圖形化半導體基材表面之方法，特別是有關於一種應用於太陽能電池之表面粗糙化或於基材表面形成特定圖案的圖形化半導體基材表面方法。
近年來，由於環境污染的問題越來越嚴重，很多國家開始開發新的綠色能源來減少環境污染的問題。太陽能電池可將太陽的光能轉為電能，且這種轉換不會產生任何污染性的物質，因此太陽能電池逐漸受到重視。
太陽能電池是利用半導體的光電效應直接吸收太陽光來發電。太陽能電池之發電原理是當太陽光照射在太陽能電池上時，太陽能電池會吸收太陽光能，而使太陽能電池之P型半導體與N型半導體分別產生電子與電洞，並使電子與電洞分離來形成電壓降，進而產生電流。
在太陽能電池的製造過程中，通常會對太陽能電池的半導體基板進行表面粗糙化步驟。表面粗糙化步驟係利用化學蝕刻液來將太陽電池表面蝕刻成金字塔狀或多角錐狀的顆粒形狀。粗糙化的表面可使得太陽能電池在接收太陽光的過程中，減少因光線反射而無法吸收的太陽光，如此即可增加太陽能電池的發電效率。
例如習知太陽能電池的粗糙表面為倒金字塔型態時，其表面粗糙化步驟係在半導體基板上沉積出遮罩，然後利用此遮罩來於半導體基板上蝕刻出具有倒金字塔結構的表面，接著再將遮罩移除。在習知的表面粗糙化步驟中，遮罩的沉積和移除皆需花費不少的成本與時間，如此將使得太陽能電池的製造成本與製造時間增加。
本發明之一方面是在提供一種圖形化半導體基材表面之方法，其可減少傳統以曝光、顯影等製程於形成遮罩和移除時所需耗費的成本與時間，而應於太陽能電池時除可提昇製造效率外，亦可於電池表面製作出倒金字塔型態之結構。
根據本發明之一實施例，在此圖形化半導體基材表面之方法中，首先提供高分子膜(Polymer Film)。此高分子膜具有複數個第一貫穿孔。接著，形成保護層於高分子膜之表面上以及第一貫穿孔之複數個側壁上，以形成遮罩，其中第一貫穿孔被保護層填充而形成複數個第二貫穿孔，而上述之遮罩包含高分子膜以及具有第二貫穿孔之保護層。接著，進行固定步驟，以將遮罩固定於半導體基材之表面上。然後，進行蝕刻步驟，以利用遮罩來蝕刻並以乾式或溼式蝕刻半導體基材之表面，而在表面上形成複數個凹槽。
此外，上述固定步驟係利用黏膠來將該遮罩固定於該半導體基材之該表面上，並包含一遮罩移除步驟，其中此遮罩移除步驟係利用一黏膠清除劑來將該遮罩自半導體基材之該表面上移除。
以及，固定步驟係利用靜電力來將遮罩固定於半導體基材之表面上。相應的，更包含一遮罩移除步驟，其中此遮罩移除步驟係利用一電荷中和裝置來將遮罩自半導體基材之表面上移除。
以及，保護層係以蒸鍍或濺渡之方式來形成。
以及，第一貫穿孔為矩形凹槽。每一第一貫穿孔之一邊長係大於凹槽彼此間之一間隙的寬度。
以及，蝕刻步驟係利用乾式蝕刻或溼式蝕刻來進行。
以及，提供該高分子膜之步驟包含提供一原始高分子膜，其中該原始高分子膜具有複數個第三貫穿孔，而該些第一貫穿孔為該些第三貫穿孔之一部分，將該原始高分子膜置放於該半導體基材之該表面上，以根據該半導體基材之面積來裁切出該高分子膜。由以上說明可知，本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法係先完成遮罩上的圖案，再將此遮罩固定於半導體基材上，以完成半導體基材的蝕刻。相較於習知的表面蝕刻步驟，本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法不需花費大量的成本與時間來沉積與移除遮罩，因此若利用本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法來進行太陽能電池的表粗糙化步驟，即可節省大量的製造時間與製造成本。
請同時參照第1圖與第2a-2f圖，第1圖係繪示根據本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法100的流程示意圖，第2a-2f圖係繪示對應圖形化半導體基材表面之方法100之各步驟的半成品剖面結構示意圖。在圖形化半導體基材表面之方法100中，首先進行高分子膜提供步驟110，以提供高分子膜210，如第2a-2b圖所示，其中第2a圖係繪示高分子膜210的上視圖，第2b圖係繪示沿著第2a圖中之切線A-A’觀察所得之高分子膜210的剖面結構示意圖。
高分子膜210之剖面結構示意圖，高分子膜210具有複數個貫穿孔212，貫穿孔212可為矩形之貫穿孔，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其它實施例中，貫穿孔212可為圓形貫穿孔。
另外，貫穿孔212之間的間隙寬度係遠小於貫穿孔212本身的截面積。例如，當貫穿孔212為矩形貫穿孔時，貫穿孔212之間的間隙寬度W遠小於貫穿孔212之邊長L，如此可使所有貫穿孔212在高分子膜210上所佔的面積遠大於所有間隙所佔的面積。又例如，當貫穿孔212為圓形貫穿孔時，貫穿孔212之間的間隙寬度遠小於貫穿孔212之半徑，如此可使所有貫穿孔212在高分子膜210上所佔的面積遠大於所有間隙所佔的面積。另外，上述高分子膜210之材質亦可採用聚亞醯氨(Polyimide)、聚碳酸酯(Poly-carbonate)、乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、尼龍、鐵氟龍等熱塑型塑料薄膜，並具有可撓曲之捲繞性質。並且，上述高分子膜210之厚度可為100奈米(nm)~1000微米(um)。
接著，進行保護層形成步驟120，以於高分子膜210之表面上形成保護層220，以提供遮罩200。在本實施例中，保護層220可為氮化物或氧化物，係可利用物理之濺鍍或蒸鍍之方式來形成，但本發明之實施例並不受限於此，亦可採用化學氣相沈積等類似方式為之。並且，此保護層220之厚度可為1nm~100um。
如第2c圖所示，在保護層形成步驟120中，保護層220之一部份會覆蓋在高分子膜210之上表面，而另一部分則會覆蓋在貫穿孔212之側壁上，如此貫穿孔212之截面積會縮減而變成貫穿遮罩200之貫穿孔222。
值得注意的是，在保護層形成步驟120中，即便貫穿孔222具有較小的截面積，但其邊長或半徑仍遠大於貫穿孔222間的間隙寬度。例如，當矩形之貫穿孔212被保護層220填充而變成貫穿孔222後，貫穿孔222之邊長仍應遠大於貫穿孔222之間的間隙寬度。又例如，當圓形之貫穿孔212被保護層220填充而變成貫穿孔222後，貫穿孔222之半徑仍應遠大於貫穿孔222之間的間隙寬度。
在保護層形成步驟120後，接著進行固定步驟130，以將遮罩200固定於半導體基材300之表面上，如第2d圖所示。在本實施例中，遮罩200係利用黏膠來固定在半導體基材300上，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，遮罩200亦可利用靜電力來固定在半導體基材300上，而此該遮罩移除步驟係利用一電荷中和裝置，例如靜電手環來將遮罩自半導體基材之表面上移除。此外，除上述所採用之黏膠與靜電力外，亦可以凡得瓦力(van der Waals' forces)作為遮罩200附著於半導體基材300的表面上之方式，當然其中所利用的分子間引力，係可經過材質之研究設計後而可達到此一需求。
在固定步驟130後，接著進行蝕刻步驟140，以利用遮罩200來蝕刻半導體基材300之表面，如第2e圖所示。在本發明之實施例中，蝕刻步驟140可利用乾式蝕刻或溼式蝕刻來進行，但本發明之實施例並不受限於此。在蝕刻步驟140中，由於遮罩200的具有保護層220，因此蝕刻液不會對遮罩200進行蝕刻，而僅會根據遮罩之貫穿孔220的形狀來對半導體基材300進行蝕刻。當貫穿孔212為矩形貫穿孔時，貫穿孔220的形狀也應為矩形，因此在半導體基材300的表面上會形成倒金字塔狀的凹槽310。又，當貫穿孔212為圓形貫穿孔時，貫穿孔220的形狀也應為圓形，因此在半導體基材300的表面上會形成倒圓錐狀的凹槽310。
在蝕刻步驟140後，接著進行遮罩移除步驟150，以將遮罩200自半導體基材300的表面上移除，如第2f圖所示。在本實施例中，遮罩200係利用黏膠來黏貼在半導體基材300上，因此可利用相應的黏膠清除劑來將粘膠去除，使遮罩200能簡易地從半導體基材300上移除。在本發明之另一實施例中，遮罩200係利用靜電力來黏貼在半導體基材300上，因此可利用靜電中和裝置來將靜電力去除，使遮罩200能簡易地從半導體基材300上移除。值得注意的是，若黏膠、靜電力或凡得瓦力的固定力不強，亦可用手來直接移除遮罩200，而不需其他用來減輕固定力的輔具。當然，於大量生產時，亦可採用自動化之機器、設備來移除此遮罩200。
由上述說明可知，本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法100係先完成遮罩上的圖案，再利用黏膠或靜電力等方式將此遮罩固定於半導體基材上，以完成半導體基材的蝕刻，如此，遮罩的形成與移除可較習知技術更為簡便。若利用本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法來於太陽能電池之表面上形成粗糙結構，即可降低太陽能電池的製造成本與製造時間。
值得注意的是，本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法100不僅可應用於太陽能電池的製作，亦可應用於其他半導體裝置的製作。
請同時參照第3圖與第4a-4b圖，第3圖係繪示根據本發明實施例之高分子膜提供步驟110的流程示意圖，第4a圖係繪示高分子膜500的結構示意圖，第4b圖係繪示原始高分子膜500的裁切示意圖。由上述說明可知，在本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法中，遮罩並非如習知技術一般直接形成在半導體基材上，因此本實施例之高分子膜提供步驟110提供了一種簡便的高分子膜製造步驟，以進一步改善圖形化半導體基材表面之方法100。
在高分子膜提供步驟110中，首先進行高分子膜提供步驟112，以提供原始的高分子膜500。此原始高分子膜500將於後續的步驟中被裁切成多張高分子膜210，如前述第2a圖所。又如第4a圖所示，原始高分子膜500亦具有多個貫穿孔212，且原始高分子膜500所具有的貫穿孔數量遠大於高分子膜210。接著，進行裁切步驟114，以將原始高分子膜500置放於半導體基材300上，並根據半導體基材300的面積/尺寸來裁切原始高分子膜500，如此即可提供合適置放於半導體基材300的高分子膜210。
此外，亦可不採裁切之方式進行，即將上述已捲繞好之原始高分子膜500拉出後，與半導體基材300上下相互對位後，附著固定於半導體基材300上面，並進行後續相關製程。當然，此原始高分子膜500係為已預先做了如上述保護層220之氮化物或氧化物的型態。並且，上述原始高分子膜500上之多個貫穿孔212係可預先以微米壓印、沖孔、水刀或雷射切割等方式先行加工處理。
再者，上述步驟中，亦可採用半導體基材300在上，原始高分子膜500在下之附著固定方式進行，並經過酸/鹼液之蝕刻以得到所欲之表面粗糙結構。
此外，本發明之技術除上述應用於太陽能電池表面粗糙化之外，亦可應用於其他相關半導體基材表面上來形成所設計之特定圖案，從而進行相關之製作。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．圖形化半導體基材表面之方法
110．．．高分子膜提供步驟
112．．．原始高分子膜提供步驟
114．．．裁切步驟
120．．．保護層形成步驟
130．．．固定步驟
140．．．蝕刻步驟
150．．．遮罩移除步驟
200．．．遮罩
210．．．高分子膜
212．．．貫穿孔
220．．．保護層
222．．．貫穿孔
300．．．半導體基材
310．．．凹槽
500．．．原始高分子膜
A-A’．．．切線
L．．．貫穿孔邊長
W．．．間隙寬度
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖係繪示根據本發明實施例之圖形化半導體基材表面之方法的流程示意圖。
第2a-2f圖係繪示根據本發明實施例之對應圖形化半導體基材表面之方法之各步驟的半成品剖面結構示意圖。
第3圖係繪示根據本發明實施例之高分子膜提供步驟的流程示意圖。
第4a圖係繪示根據本發明實施例之原始高分子膜的結構示意圖。
第4b圖係繪示根據本發明實施例之原始高分子膜的裁切示意圖。
100．．．圖形化半導體基材表面之方法
110．．．高分子膜提供步驟
120．．．保護層形成步驟
130．．．固定步驟
140．．．蝕刻步驟
150．．．遮罩移除步驟

权利要求:
Claims (10)
[1] 一種圖形化半導體基材表面之方法，包含：提供一高分子膜(Polymer Film)，其中該高分子膜具有複數個第一貫穿孔；形成一保護層於該高分子膜之一表面上以及該些第一貫穿孔之複數個側壁上，以形成一遮罩，其中該些第一貫穿孔被該保護層填充而形成複數個第二貫穿孔，該遮罩包含該高分子膜以及具有該些第二貫穿孔之該保護層；進行一固定步驟，以將該遮罩固定於一半導體基材之一表面上；以及進行一蝕刻步驟，以利用該遮罩來蝕刻該半導體基材之該表面，而在該表面上形成複數個凹槽。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中該固定步驟係利用黏膠來將該遮罩固定於該半導體基材之該表面上。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之圖形化半導體基材表面之方法，更包含一遮罩移除步驟，其中該遮罩移除步驟係利用一黏膠清除劑來將該遮罩自該半導體基材之該表面上移除。
[4] 如申請專利範圍第1項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中該固定步驟係利用靜電力來將該遮罩固定於該半導體基材之該表面上。
[5] 如申請專利範圍第4項所述之圖形化半導體基材表面之方法，更包含一遮罩移除步驟，其中該遮罩移除步驟係利用一電荷中和裝置來將該遮罩自該半導體基材之該表面上移除。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中該保護層係以蒸鍍或濺渡之方式來形成。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中該些第一貫穿孔為矩形凹槽。
[8] 如申請專利範圍第7項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中每一該些第一貫穿孔之一邊長係大於該些凹槽彼此間之一間隙的寬度。
[9] 如申請專利範圍第1項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中該蝕刻步驟係利用乾式蝕刻或溼式蝕刻來進行。
[10] 如申請專利範圍第1項所述之圖形化半導體基材表面之方法，其中提供該高分子膜之步驟包含：提供一原始高分子膜，其中該原始高分子膜具有複數個第三貫穿孔，而該些第一貫穿孔為該些第三貫穿孔之一部分；以及將該原始高分子膜置放於該半導體基材之該表面上，以根據該半導體基材之面積來裁切出該高分子膜。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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TWI464800B|2014-12-11|

引用文献:

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法律状态:
2020-09-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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TW100121073A|TWI464800B|2011-06-16|2011-06-16|圖形化半導體基材表面之方法|TW100121073A| TWI464800B|2011-06-16|2011-06-16|圖形化半導體基材表面之方法|