多晶Si太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究

研究了采用HF和HNO3非择优腐蚀多晶硅表面制备绒面的机理。通过实验分析了酸混合液的体积浓度配比、添加剂、温度和时间等因素对腐蚀速率和腐蚀后表面形貌的影响;总结出了多晶Si的酸腐蚀规律,得到了制备理想绒面的酸混合液体积配比(V(HF):V(HNO3):V(CH3COOH)=1∶12∶6)。在此基础上提出了优化设计方案:采用廉价的水代替醋酸作为缓蚀剂,腐蚀过程置于超声槽中进行,利用超声波的振动使反应生成的气泡快速脱离多晶Si片表面,同时使腐蚀液浓度分布更加均匀,从而制备出效果更佳的多晶Si绒面。     

多晶太阳能电池制绒工艺优化

采用酸溶液腐蚀法研究多晶硅电池绒面性质,改变腐蚀液中HF、HNO_3和去离子水比例和反应时间,通过扫描电镜、反射谱仪、太阳能电池测试系统等手段研究腐蚀液的改变对电池性能的影响。结果表明:HF(40%):HNO_3(65%):H_2O体积比为3:1∶2时其反应速率最高,刻蚀30s时多晶硅刻蚀效果最优,电池光电转换效率最大为18.24%。并对实际生产中药液的使用寿命进行探究,结果表明:生产156mm×156mm多晶硅片,酸腐蚀液刻蚀43万片时多晶硅电池效率最高,超过45万片需要维护或重新配置药液,才能保证电池性能不受影响。     

低反射率多晶硅绒面的湿法制备研究

在多晶硅太阳电池制备工艺中,多晶硅表面制绒一直是研究热点,绒面的反射率以及形貌受到多个因素的影响。采用由HF,HNO3和H2O组成的腐蚀液对多晶硅进行腐蚀,研究了腐蚀时间,腐蚀液中HF与HNO3的体积比以及H2O在腐蚀液中的含量对制绒结果的影响。用分光光度计测量了制备绒面的反射率,并用扫描电镜观察了制备绒面的表面形貌。研究结果表明,腐蚀液中HF,HNO3和H2O的体积比对腐蚀坑的形貌有重要影响,而腐蚀坑形貌则决定了绒面反射率的高低。当腐蚀液中HF∶HNO3∶H2O体积比为5∶1∶2且腐蚀时间为3 min时,绒面在300 nm～900 nm波长范围内平均反射率最低,仅为20.4%,这是因为绒面中窄而深的腐蚀坑增强了硅片表面对光的吸收,降低了反射率。     

两步腐蚀法制备多晶硅绒面

采用两步化学腐蚀法在多晶硅材料的表面制备了绒面结构,其中两步腐蚀法包括酸-碱两步腐蚀法和酸-酸两步腐蚀法。通过表面形貌SEM和反射谱的测试,详细地研究了不同腐蚀条件和腐蚀溶液制备绒面的形貌和光学特征。实验发现,当腐蚀速率较快时,多晶硅的绒面形貌会出现大量的晶界和针孔效应,并分析了其形成原因。同时,采用酸-碱两步腐蚀法的效果优于酸-酸两步腐蚀法的效果。最后,用PECVD在绒面上沉积SiNx减反射膜,使表面的反射率在600～800nm范围内降到3%左右,达到了良好的减反射效果,得出了最优的绒面制备方案。     

NaOH-NaClO腐蚀液制备太阳电池用多晶硅绒面的研究

介绍了一种采用NaOH-NaClO混合腐蚀液制备多晶硅绒面的新方法。研究结果表明,当VNaOH:VNaClO=1:3,NaOH浓度为17%,腐蚀温度为80℃,腐蚀时间为20min时,能够得到均匀的沟壑状凹坑多晶硅绒面,腐蚀后硅片表面的反射率与未腐蚀的硅片表面的反射率相比,降低近30%。另外,与传统的HF:HNO3酸腐蚀工艺相比,这种新型腐蚀工艺不仅可以获得反射率更低的多晶硅绒面结构,而且反应过程中产生的具有高度活性的氯离子可以作为很好的吸杂剂,降低一些有害的金属杂质的活性以提高太阳电池的开路电压,同时也省去了在产业化生产过程中的盐酸处理,从而改善了生产环境。     

铜辅助单步化学刻蚀多晶硅(英文)

介绍了一种用铜作催化剂,辅助单步湿法刻蚀多晶硅片的工艺。该方法具有成本低廉和操作简易的特点。系统研究了反应物浓度和温度对刻蚀速率以及刻蚀后硅片表面形貌的影响,并据此通过调节反应物浓度cHF∶cH2O2=6 mol/L∶2 mol/L,cCu(NO3)2=0.08 mol/L以及反应温度至60℃,得出了最佳的刻蚀参数配比。制备出的多晶硅纳米结构表面,平均反射率在宽波段内降低到5%,陷光减反作用明显。可引用空穴注入模型解释不同反应物浓度下硅片表面形貌的形成机理。通过公式拟合与实验结果的对比,提出了反应活化能以及铜与硅片的接触面积是影响刻蚀过程的内在因素。     

碱液环境下电化学腐蚀多晶硅的研究

主要介绍了在NaOH溶液中,利用电化学技术腐蚀制备多晶硅绒面的新方法。实验中,通过改变腐蚀液浓度、腐蚀电压、腐蚀温度等因素,制得一系列多晶硅绒面。实验结果表明,当腐蚀碱液浓度为20%,腐蚀电压为20V,腐蚀温度为25℃时,腐蚀得到的硅片表面比较均匀,在波长400～800nm范围内,测量得表面反射率最低为19%左右。     

亚硝酸钠刻蚀液对多晶硅表面陷阱坑形貌的影响

酸刻蚀多晶硅表面技术是当前太阳能研究的热点之一。利用亚硝酸钠比硝酸钠氧化能力弱的特点,在普通酸刻蚀液中用亚硝酸钠取代硝酸配制多晶硅表面刻蚀液,然后在相同的工艺条件下刻蚀多晶硅表面。实验样品的SEM显示:含有NaNO2酸刻蚀液使多晶硅表面能布满蚯蚓状的腐蚀坑,腐蚀坑的深度比传统的酸刻蚀的陷阱坑深,而且密度分布比较均匀,样品平均反射率下降到23.5%,与传统配方酸刻蚀液刻蚀的多晶硅表面相比,平均反射率下降了8%左右。     

InAs/GaSb二类超晶格材料湿法腐蚀工艺研究

研究了不同腐蚀溶液体系下铟砷镓锑(InAs/GaSb)二类超晶格材料的湿法腐蚀工艺。根据腐蚀效果选择了由柠檬酸(C6H8O7)、磷酸(H3PO4)、过氧化氢(H2O2)构成的混合腐蚀液。这种腐蚀液对InAs/GaSb材料腐蚀速率稳定,腐蚀后表面光滑,且下切效应小。同时,研究了该成分腐蚀液不同腐蚀液温度、浓度和各成分配比等条件对InAs/GaSb材料腐蚀速率,形貌和钻蚀情况的影响。根据实验结果配制了体积比为1∶1∶1∶40的柠檬酸(50%):磷酸(85%):过氧化氢(31%):水的腐蚀溶液,室温(20 ℃)下腐蚀速率约为9.48 nm/s。     

CCD多晶硅刻蚀技术研究

CCD晶硅刻蚀相比于传统CMOS工艺的多晶硅刻蚀需要多晶硅对氮化硅更高的刻蚀选择比,更长的过刻蚀时间.采用Cl2+He,Cl2+He+O2,Cl2+He+O2+HBr三种工艺气体组分在Lam4420机台进行了多晶硅刻蚀实验,研究了不同气体配比、不同射频功率对刻蚀速率、选择比、条宽、侧壁形貌等参数的影响.通过优化工艺参数,比较刻蚀结果,最终获得了适合于CCD多层多晶硅刻蚀的工艺条件.     

InAs/InP量子点激光器制备工艺研究

报道了通过化学湿刻蚀制备窄脊条InAs/InP量子点激光器的方法。激光器脊条主要是由半导体材料InGaAs和InP构成,通过选择合适配比的H2SO4∶H2O2∶H2O和H3PO4∶HCl腐蚀溶液和InP的腐蚀方向,在室温下选择性地腐蚀了InGaAs和InP,获得了窄脊条宽为6μm的量子点激光器。此激光器能够在室温连续波模式下工作,激射波长在光纤通信重要窗口1.55μm,单面最大输出功率超过12mW。     

多晶硅太阳电池背表面刻蚀提升其性能的产线工艺研究

对比研究了产线上多晶硅太阳电池背表面刻蚀对 其光电转换性能的影响。示范性实验结果表明:多晶硅太阳电池背表面刻蚀能够改善其短路 电流, 从而相应的光电转换效 率提升了约 0．1％。依据多晶硅太阳电池背表面刻蚀前后的扫描 电镜(SEM)形貌、背表面漫 反射光谱及完整电池片外量子效率的测试结果,改进的光电转换的原因可能源于背表面刻蚀 “镜面”化有利于太阳光子在背表面内反射和改进印刷Al浆与背表面覆盖接触。背表面刻蚀 与当前晶硅电池产线工艺兼容,能够提升电池片的光电转换效率,是一种可供选择的产线升 级工艺。     

纳米尺度多晶硅微结构刻蚀研究

以HBr作为刻蚀气体,采用ICP金属刻蚀系统对气体流量、刻蚀压力、离子源功率、偏压功率等工艺参数与刻蚀速率、刻蚀选择比和侧壁垂直度的对应关系进行了大量工艺实验。借助理论分析和工艺条件的优化,开发出一套可满足制备侧壁垂直度的纳米尺度多晶硅密排线结构的优化刻蚀工艺技术。实验结果表明:当采用900 W的离子源功率、11 W的偏压功率、25 cm3/min流量的HBr气体和3 mTorr(1 mTorr=0.133 3 Pa)刻蚀压力的工艺条件时,多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比大于100∶1;在保持离子源功率、偏压功率、气体流量不变的条件下,单纯提高反应腔工艺压力则会大幅提高上述选择比值,同时损失多晶硅和二氧化硅的刻蚀均匀性;HBr气体流量的变化在上述功率及反应腔工艺压力的工艺范围内,对多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比和多晶硅刻蚀的形貌特征均无显著影响。采用上述优化的刻蚀工艺条件,配合纳米电子束光刻技术成功得到多晶硅纳米尺度微结构,其最小线宽为40 nm。     

多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiNx薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率.通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响.结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03％,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51％.当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01％,电池的效率为18.00％,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19％,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49％.     

Influence of voltage on photo-electrochemical etching of n-type macroporous silicon arrays

The influence of voltage on photo-electrochemical etching(PEC) of macroporous silicon arrays(MSA) was researched.According to the theory of the space charge region,I-V scan curves and the reaction mechanism of the n-type silicon anodic oxidation in HF solution under different current densities,the pore morphology influenced by the working voltage were studied and analyzed in detail.The results show that increasing the etching voltage will lead to distortion of the pore morphology,decreasing etching volta...     

氮化硅的反应离子刻蚀研究

采用CHF3、CHF3＋CF4和CHF3＋O2三种不同气体体系作氮化硅的反应离子刻蚀（RIE）实验,研究了不同刻蚀气体对刻蚀速率、均匀性和对光刻胶的选择比三个刻蚀参数的影响。通过优化气体配比,比较刻蚀结果,最终获得了刻蚀速率为119nm/min,均匀性为0.6%,对光刻胶选择比为3.62的刻蚀氮化硅的优化工艺。     

Controlled Microfabrication of High‐Aspect‐Ratio Structures in Silicon at the Highest Etching Rates: The Role of H2O2 in the Anodic Dissolution of Silicon in Acidic Electrolytes

In this work the authors report on the controlled electrochemical etching of high‐aspect‐ratio (from 5 to 100) structures in silicon at the highest etching rates (from 3 to 10 µm min^?1) at room temperature. This allows silicon microfabrication entering a previously unattainable region where etching of high‐aspect‐ratio structures (beyond 10) at high etching rate (over 3 µm min^?1) was prohibited for both commercial and research technologies. Addition of an oxidant, namely H₂O₂, to a standard aqueous hydrofluoric (HF) acid electrolyte is used to dramatically change the stoichiometry of the silicon dissolution process under anodic biasing without loss of etching control accuracy at the higher depths (up to 200 µm). The authors show that the presence of H₂O₂ reduces the valence of the dissolution process to 1, thus rendering the electrochemical etching more effective, and catalyzes the etching rate by opening a more efficient path for silicon dissolution with respect to the well‐known Gerischer mechanism, thus increasing the etching speed at both shorter and higher depths.     

高耐压LDMOS用的高K薄膜湿法刻蚀研究

为了对横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件所采用的锆钛酸铅(PZT)高介电常数(高K)薄膜进行微图形化,对湿法刻蚀过程中腐蚀液、光刻、刻蚀等工艺进行了优化研究,发现由BOE+HCl+HNO3+H2O+缓冲剂组成的腐蚀液刻蚀效果较好。刻蚀结果表明,所刻蚀薄膜的厚度约为600nm,最小线条宽度约为3μm,侧蚀比减小到1.07∶1,符合功率器件制备的尺度要求,由此所制备的LDMOS器件耐压提高了近2倍。     

双层侧壁保护的Si深槽刻蚀技术

提出了一种先进的ICP Si深槽刻蚀工艺。在"Bosch"工艺的基础上加以改进,以SF6/O2作为刻蚀气体,C4F8作为侧壁钝化气体,通过在刻蚀过程中引入少量的O2,使得在刻蚀Si深槽过程中侧壁形成由氧离子辐照产生的SiO2薄膜和CFx聚合物淀积产生的双层保护层,强烈保护Si槽侧壁不被刻蚀,保证了良好的各向异性刻蚀。同时,通过优化刻蚀和钝化的时间周期,进一步提高了刻蚀后Si槽的陡直度和平滑的侧壁效果。采用这种工艺技术可制作出满足台面晶体管、高性能梳状沟槽基区晶体管需要的无损伤、平滑陡直的Si槽侧壁形貌。