專利名稱：半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)與形成此表面結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于ー種半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)與形成此表面結(jié)構(gòu)的方法，特別是有關(guān)于ー種可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的表面粗糙化的半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)與形成此表面結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于環(huán)境污染的問題越來(lái)越嚴(yán)重，很多國(guó)家開始開發(fā)新的緑色能源來(lái)減少環(huán)境污染的問題。太陽(yáng)能電池可將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)為電能，且這種轉(zhuǎn)換不會(huì)產(chǎn)生任何污染性的物質(zhì)，因此太陽(yáng)能電池逐漸受到重視。太陽(yáng)能電池是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)直接吸收太陽(yáng)光來(lái)發(fā)電。太陽(yáng)能電池的發(fā)電原理是當(dāng)太陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池上時(shí)，太陽(yáng)能電池會(huì)吸收太陽(yáng)光能，而使太陽(yáng)能電池的P 型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體分別產(chǎn)生電子與空穴，并使電子與空穴分離來(lái)形成電壓降，進(jìn)而產(chǎn)生電流。在太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程中，通常會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體基板進(jìn)行表面粗糙化步驟。表面粗糙化步驟是利用化學(xué)蝕刻液來(lái)將太陽(yáng)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(yáng)能電池在接收太陽(yáng)光的過(guò)程中，減少因光線反射而無(wú)法吸收的太陽(yáng)光，如此即可増加太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。另言之，上述粗糙化步驟所形成的表面結(jié)構(gòu)有所謂如金字塔形狀的結(jié)構(gòu)以及呈凹入形式的倒金字塔結(jié)構(gòu)，其中具有倒金字塔結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池最終所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換效率高于一般金字塔結(jié)構(gòu)，故于本產(chǎn)業(yè)中是一有潛力的技木。承上述，當(dāng)已知太陽(yáng)能電池的粗糙表面為倒金字塔型態(tài)時(shí)，其表面粗糙化步驟是在半導(dǎo)體基板上沉積出屏蔽，然后利用此屏蔽來(lái)于半導(dǎo)體基板上蝕刻出具有倒金字塔結(jié)構(gòu)的表面，接著再將屏蔽移除。在已知的表面粗糙化步驟中，屏蔽的沉積和移除皆需花費(fèi)不少的成本與時(shí)間，如此將使得太陽(yáng)能電池的制造成本與制造時(shí)間增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是在提供一種半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)與形成此表面結(jié)構(gòu)的方法，透過(guò)此方法可制作出倒金字塔型態(tài)的表面結(jié)構(gòu)，而且形成此表面結(jié)構(gòu)的方法所耗費(fèi)的成本與時(shí)間也比已知以曝光、顯影等制程制作倒金字塔結(jié)構(gòu)的方法更低。根據(jù)本發(fā)明的ー實(shí)施例，此半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)包含多個(gè)溝槽部以及多個(gè)凹陷部。這些溝槽部是互相交錯(cuò)設(shè)置于半導(dǎo)體基材的表面上，并定義出多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域。凹陷部為倒金字塔狀，且ー對(duì)ー設(shè)置于這些半導(dǎo)體區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的ー實(shí)施例，在形成上述半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法中，首先提供網(wǎng)狀電極模板，其中此網(wǎng)狀電極模板包含多條互相交錯(cuò)的導(dǎo)線。接著，進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理(anodic oxidation treatment)步驟，以利用網(wǎng)狀電極模板來(lái)于半導(dǎo)體基材的表面上形成多條互相交錯(cuò)的棒狀氧化物，其中這些棒狀氧化物是于半導(dǎo)體基材的表面上定義出多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域。然后，對(duì)半導(dǎo)體基材的表面進(jìn)行蝕刻，以于每一半導(dǎo)體區(qū)域中形成倒金字塔狀的凹陷部。接著，移除棒狀氧化物。由以上說(shuō)明可知，本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法利用了陽(yáng)極氧化處理后進(jìn)ー步來(lái)形成倒金字塔結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法較已知形成倒金字塔結(jié)構(gòu)的技術(shù)更為簡(jiǎn)便快速，且成本低廉。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，上文特舉數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下圖I是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法的流程示意圖；
圖2a是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板以及經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的半導(dǎo)體基材的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2c是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的半導(dǎo)體基材的上視圖；圖2d是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的經(jīng)過(guò)蝕刻后的半導(dǎo)體基材的上視圖；圖2e是繪示沿著圖2d的切線A_A’觀察而得的半導(dǎo)體基材的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2f是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的經(jīng)過(guò)氧化物移除步驟后的半導(dǎo)體基材的上視圖；圖2g是繪示沿著圖2f的切線B-B’觀察而得的半導(dǎo)體基材的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板提供步驟的流程示意圖；圖4是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板提供步驟的流程示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明
100形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法
110網(wǎng)狀電極模板提供步驟 112:導(dǎo)線提供步驟
114編織步驟120:陽(yáng)極氧化處理步驟
130蝕刻步驟140:氧化物移除步驟
200網(wǎng)狀電極模板210:導(dǎo)線
220中空區(qū)域
300半導(dǎo)體基材310:棒狀氧化物
320半導(dǎo)體區(qū)域330:凹陷部
340溝槽部400:電源
510網(wǎng)狀電極模板提供步驟 512:導(dǎo)線提供步驟514沖壓步驟
A-A’切線B-B’切線
具體實(shí)施例方式請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1，其是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法100的流程示意圖。在形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法100中，首先進(jìn)行網(wǎng)狀電極模板提供步驟110，以提供網(wǎng)狀電極模板200，如圖2a所示。圖2a是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板200的結(jié)構(gòu)示意圖，網(wǎng)狀電極模板200包含多條互相交錯(cuò)的導(dǎo)線210，而這些導(dǎo)線210是構(gòu)成多個(gè)矩型的中空區(qū)域220。在本實(shí)施例中，導(dǎo)線210為金屬導(dǎo)線，但在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，導(dǎo)線210亦可為非導(dǎo)電線材于外包覆有導(dǎo)電材料的形式。在網(wǎng)狀電極模板提供步驟110之后，接著進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理步驟120，以利用網(wǎng)狀電極模板200來(lái)對(duì)半導(dǎo)體基材300進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，如圖2b所示。圖2b是繪示網(wǎng)狀電極模板200以及經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的半導(dǎo)體基材300的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在陽(yáng)極氧化處理步驟120中，網(wǎng)狀電極模板200被設(shè)置于半導(dǎo)體基材300上方，且網(wǎng)狀電極模板200被電性連接至電源400的陰極，半導(dǎo)體基材300被電性連接至電源400的陽(yáng)極，如此即可在半導(dǎo)體基材300的表面上形成多條互相交錯(cuò)的棒狀氧化物310?！ふ?qǐng)參照?qǐng)D2c，其是繪示經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的半導(dǎo)體基材300的上視圖。棒狀氧化物310是在半導(dǎo)體基材300的表面上互相交錯(cuò)且借此定義出多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域320。伴半導(dǎo)體區(qū)域320的形狀是由網(wǎng)狀電極模板200的中空區(qū)域210的形狀來(lái)決定。在本實(shí)施例中，中空區(qū)域210為矩形區(qū)域因此半導(dǎo)體區(qū)域320也為矩形。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，中空區(qū)域210可設(shè)計(jì)為圓形區(qū)域，而半導(dǎo)體區(qū)域320也可因此變成圓形區(qū)域。在陽(yáng)極氧化處理步驟120后，接著進(jìn)行蝕刻步驟130，以對(duì)半導(dǎo)體基材300的表面進(jìn)行蝕刻，如第2d-2e圖所示。圖2d是繪示經(jīng)過(guò)蝕刻后的半導(dǎo)體基材300的上視圖，圖2e是繪示沿著圖2d的切線A-A’觀察而得的半導(dǎo)體基材300的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖。由于棒狀氧化物310可抵抗蝕刻液體的侵蝕，因此未覆蓋氧化物的半導(dǎo)體區(qū)域320會(huì)被蝕刻液體侵蝕而形成凹陷部330。由于本實(shí)施例的半導(dǎo)體區(qū)域320為矩形區(qū)域，因此若由半導(dǎo)體基材300表面上方觀之，可看出凹陷部330為倒金字塔狀的結(jié)構(gòu)。另外，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，當(dāng)半導(dǎo)體區(qū)域320為圓形區(qū)域時(shí)，凹陷部330則為倒圓錐狀的結(jié)構(gòu)。另外，值得ー提的是，本實(shí)施例的蝕刻步驟130是利用濕式蝕刻來(lái)進(jìn)行，但本發(fā)明實(shí)施例并不受限于此。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，蝕刻步驟130可利用干式蝕刻或等離子蝕刻來(lái)進(jìn)行。在蝕刻步驟130后，接著進(jìn)行氧化物移除步驟140，以將棒狀氧化物310自半導(dǎo)體基材300的表面上移除，如圖2f-2g所示。圖2f是繪示經(jīng)過(guò)氧化物移除步驟140后的半導(dǎo)體基材300的上視圖，圖2g是繪示沿著圖2f的切線B-B’觀察而得的半導(dǎo)體基材300的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的氧化物移除步驟140是利用氫氟酸來(lái)完成，但本發(fā)明的實(shí)施例并不受限于此。當(dāng)棒狀氧化物310自半導(dǎo)體基材300的表面上移除后，位于棒狀氧化物310下方的半導(dǎo)體基材表面會(huì)露出而形成互相交錯(cuò)的溝槽部340，因此半導(dǎo)體基材300的表面結(jié)構(gòu)將包含倒金字塔狀(或倒圓錐狀)的凹陷部330以及互相交錯(cuò)的溝槽部340。其中，如此制作出的半導(dǎo)體基材300的表面結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)周期性的陣列結(jié)構(gòu)。由上述說(shuō)明可知，本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法100是利用陽(yáng)極氧化處理的方式后，進(jìn)ー步于半導(dǎo)體基材的表面上形成倒金字塔狀的結(jié)構(gòu)。由于網(wǎng)狀電極模板200可重復(fù)利用，因此本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法100比起已知技術(shù)而言，只需較少的成本和制造時(shí)間即可完成太陽(yáng)能電池的表面粗糙化步驟。再者，本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)不但包含了倒金字塔狀的凹陷部330更包含了相互交錯(cuò)的溝槽部340，當(dāng)然，此溝槽部340的形狀除如圖2g所示呈內(nèi)凹的矩形外，于制作上，其亦可能呈內(nèi)凹的圓弧或V形等其它形狀，而此類內(nèi)凹圓弧或V形等形狀更有助于降低光線的反射效果，提升光電轉(zhuǎn)換效率。換言之，本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體基材的倒金字塔型態(tài)的表面結(jié)構(gòu)除較已知的半導(dǎo)體基材表面的金字塔型態(tài)的結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的光導(dǎo)入性而可提升電池效率外，本發(fā)明實(shí)施例于制作倒金字塔結(jié)構(gòu)上所需的制造成本，也較已知以曝光、顯影等制程所制作的倒金字塔型態(tài)的費(fèi)用與時(shí)間成本較為低廉。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板提供步驟110的流程示意圖。由上述說(shuō)明可知，本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法100是利用陽(yáng)極氧化處理的方式來(lái)于半導(dǎo)體基材的表面上形成倒金字塔狀的結(jié)構(gòu)，因此本實(shí)施例將提供一種網(wǎng)狀電極模板的制造方法，以提供低成本與低制造時(shí)間的網(wǎng)狀電極模板。在網(wǎng)狀電極模板提供步驟110中，首先進(jìn)行導(dǎo)線提供步驟112，以提供線寬從約O. I微米(um)至約10微米的導(dǎo)線210。此種超細(xì)線材的制作可通過(guò)已知技術(shù)來(lái)完成，如李少豪在超細(xì)線材成型技木，金屬エ業(yè)，第3期第35卷第26-36的內(nèi)容中所揭露的技木，但本發(fā)明的實(shí)施例并不受限于此。接著，進(jìn)行編織步驟114，以將導(dǎo)線210編織成如圖2a所繪示的網(wǎng)狀電極模板200，其中由交錯(cuò)的導(dǎo)線210所構(gòu)成的矩形(或?yàn)檎叫?中空區(qū)域220具有約O. I微米至約100微米的邊長(zhǎng)。由上述說(shuō)明可知，本實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板提供步驟110是利用編織的方式來(lái)提供本實(shí)施例形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)所需的網(wǎng)狀電極模板，如此本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法100的處理時(shí)間可更進(jìn)ー步地縮短。請(qǐng)參照?qǐng)D4，其是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板提供步驟510的流程示意圖。網(wǎng)狀電極模板提供步驟510是類似網(wǎng)狀電極模板提供步驟110，其皆用來(lái)提供形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)所需的網(wǎng)狀電極模板，但不同之處在于本實(shí)施例的網(wǎng)狀電極模板提供步驟510是利用沖壓的方式來(lái)提供網(wǎng)狀電極模板。在網(wǎng)狀電極模板提供步驟510中，首先進(jìn)行導(dǎo)線提供步驟512，以提供一塊導(dǎo)電基板。導(dǎo)電基板是由導(dǎo)電材質(zhì)所制成，且其尺寸是根據(jù)半導(dǎo)體基材300的尺寸來(lái)設(shè)計(jì)。接著，進(jìn)行沖壓步驟514來(lái)對(duì)導(dǎo)電基板進(jìn)行沖壓成形，以制成如圖2a所繪示的網(wǎng)狀電極模板200。在本實(shí)施例中，沖壓步驟514是于導(dǎo)電基板上沖壓出具有約O. I微米至約100微米邊長(zhǎng)的矩型中空區(qū)域220，而使得存留的導(dǎo)線210具有從約O. I微米至約10微米的線寬。此種微米沖壓加工可通過(guò)已知技術(shù)來(lái)完成，如翁豊在于中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)第二十三屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集所發(fā)表的納米微電極制造技木，但本發(fā)明的實(shí)施例并不受限于此。值得注意的是，雖然本實(shí)施例是于導(dǎo)電基板上沖壓出矩型的中空區(qū)域220，但本發(fā)明的實(shí)施例并不受限于此。在本發(fā)明其它實(shí)施例中，沖壓步驟是于導(dǎo)電基板上沖壓出圓型的中空區(qū)域220，如此即可在半導(dǎo)體基材300上形成倒圓錐狀的凹陷部。當(dāng)然，除上述的沖壓技術(shù)外，亦可采用激光、水刀等類似的技術(shù)為之。再者，上述的導(dǎo)電基板亦可采用電鑄的方式而制作出來(lái)。雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中任何具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與 潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包含 提供ー網(wǎng)狀電極模板，其中該網(wǎng)狀電極模板包含多條互相交錯(cuò)的導(dǎo)線； 進(jìn)行ー陽(yáng)極氧化處理步驟，以利用該網(wǎng)狀電極模板來(lái)于一半導(dǎo)體基材的ー表面上形成多條互相交錯(cuò)的棒狀氧化物，其中該些棒狀氧化物是于該半導(dǎo)體基材的該表面上定義出多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域； 對(duì)該半導(dǎo)體基材的該表面進(jìn)行蝕刻，以于每ー該些半導(dǎo)體區(qū)域中形成一凹陷部；以及 移除該些棒狀氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，該陽(yáng)極氧化處理步驟包含 將該網(wǎng)狀電極模板設(shè)置于該半導(dǎo)體基材的該表面上方； 將ー電源的陽(yáng)極電性連接至該半導(dǎo)體基材；以及 將該電源的陰極電性連接至該網(wǎng)狀電極模板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，對(duì)該半導(dǎo)體基材的該表面進(jìn)行蝕刻的步驟是利用干式蝕刻或濕式蝕刻來(lái)進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，提供該網(wǎng)狀電極模板的步驟包含 提供該些導(dǎo)線；以及 交錯(cuò)編織該些導(dǎo)線，以形成該網(wǎng)狀電極模板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，提供該網(wǎng)狀電極模板的步驟包含 提供ー導(dǎo)電基板；以及 對(duì)該導(dǎo)電基板進(jìn)行沖壓，以于該導(dǎo)電基板上形成該些互相交錯(cuò)的導(dǎo)線。
6.一種半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含 多個(gè)溝槽部，互相交錯(cuò)設(shè)置于該半導(dǎo)體基材的ー表面，且定義出多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域；以及 多個(gè)凹陷部，一對(duì)ー設(shè)置于該些半導(dǎo)體區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)，其特征在于，每ー該些凹陷部為倒金字塔的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)，其特征在干，每ー該些凹陷部為倒圓錐的結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)，其特征在干，每ー該些溝槽部具有O.I微米至10微米的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)，其特征在干，每ー該些半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)榫匦?，且具有O. I微米至100微米的邊長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)與形成此表面結(jié)構(gòu)的方法。在此形成半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)的方法中，首先提供網(wǎng)狀電極模板，其中此網(wǎng)狀電極模板包含多條互相交錯(cuò)的導(dǎo)線。接著，進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理步驟，以利用網(wǎng)狀電極模板來(lái)于半導(dǎo)體基材的表面上形成多條互相交錯(cuò)的棒狀氧化物，其中這些棒狀氧化物是于半導(dǎo)體基材的表面上定義出多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域。然后，對(duì)半導(dǎo)體基材的表面進(jìn)行蝕刻，以于每一半導(dǎo)體區(qū)域中形成凹陷部。接著，移除棒狀氧化物，以于半導(dǎo)體基材的表面上形成互相交錯(cuò)的溝槽部。此半導(dǎo)體基材表面結(jié)構(gòu)包含上述的溝槽部以及凹陷部。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102867883SQ20111019673
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者陳亮斌 申請(qǐng)人:茂迪股份有限公司