本發(fā)明是有關于一種用以處理基板的溶液及使用此溶液處理基板表面的方法，且特別是有關于一種蝕刻液以及硅基板的表面粗糙化的方法。

背景技術：

在半導體元件中，基板(如硅基板)的原始尺寸通常大于符合半導體元件的硅基板的理想尺寸。因此，半導體元件的前處理程序通常包括一切片制程，用以將硅基板裁切成理想尺寸的基板。在現(xiàn)有的切片制程中，用以裁切硅基板的線材主要采用黃銅線以及鉆石線。在線材成本的考量下，現(xiàn)有的切片制程以黃銅線切割占多數(shù)。然而黃銅線在耐用度以及生產力上的表現(xiàn)不如鉆石線，因此鉆石線切割有望成為未來切片制程的主流。

經由鉆石線裁切而成的硅基板，其表面平滑，容易反射環(huán)境光，因此針對特定范疇的半導體元件(如太陽能電池元件)而言，采用鉆石線的切片制程不利于半導體元件的效能(例如是光子的吸收)。此外，基板的切割面容易因鉆石線的切割應力而形成不同程度的損傷層，此損傷層亦會影響到半導體元件的效能。是以，如何解決上述問題，以提升半導體元件的效能，便成為此領域研發(fā)人員亟欲解決的問題之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種蝕刻液，其有助于使硅基板的表面粗糙化以及移除損傷層。

本發(fā)明提供一種硅基板的表面粗糙化的方法，其可使硅基板的表面粗糙化以及移除損傷層。

本發(fā)明的一種蝕刻液，其包括硝酸、氫氟酸以及硫酸。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的蝕刻液包括10wt％至50wt％的硝酸、5wt％至20wt％的氫氟酸、大于0wt％且小于或等于10wt％的硫酸以及40wt％ 至75wt％的水。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的蝕刻液包括35wt％至40wt％的硝酸、10wt％至17wt％的氫氟酸、大于0wt％且小于或等于10wt％的硫酸以及65wt％至70wt％的水。

本發(fā)明的一種硅基板的表面粗糙化的方法，其包括以下步驟：提供硅基板；使用蝕刻液對硅基板進行蝕刻，其中蝕刻液包括硝酸、氫氟酸以及硫酸；以及沖洗硅基板。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的蝕刻液包括10wt％至50wt％的硝酸、5wt％至20wt％的氫氟酸、大于0wt％且小于或等于10wt％的硫酸以及40wt％至75wt％的水。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的蝕刻液包括35wt％至40wt％的硝酸、10wt％至17wt％的氫氟酸、大于0wt％且小于或等于10wt％的硫酸以及65wt％至70wt％的水。

在本發(fā)明的一實施例中，蝕刻硅基板的時間不大于5秒。

在本發(fā)明的一實施例中，蝕刻硅基板的溫度不大于攝氏15度。

在本發(fā)明的一實施例中，上述蝕刻硅基板的方法包括將硅基板置入容納蝕刻液的蝕刻槽中。

在本發(fā)明的一實施例中，上述沖洗硅基板的方法包括將硅基板放入去離子水中。

基于上述，本發(fā)明上述實施例的蝕刻液通過硫酸的添加，可控制蝕刻速率，從而在移除硅基板表面的損傷層時，可避免硅基板黑化的情況發(fā)生。此外，由于蝕刻液中的硫酸與硅基板反應時所產生的氧化硫氣體有助于均勻地粗糙化硅基板的表面，因此本發(fā)明的蝕刻液有助于使硅基板的表面粗糙化以及移除損傷層，且硅基板的表面粗糙化的方法可使硅基板的表面粗糙化以及移除損傷層，從而經由上述方法處理后的硅基板有助于改善半導體元件的效能。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1是照本發(fā)明的一實施例的一種硅基板的表面粗糙化的方法的流程圖；

圖2A至圖2D分別是掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)在蝕刻前、蝕刻未完全、過蝕刻以及蝕刻完全的情況下所觀測到的硅基板的圖像。

附圖標記說明：

D：缺陷；

G：顆粒；

L：線痕；

S1、S2、S3、S4步驟。

具體實施方式

圖1是照本發(fā)明的一實施例的一種硅基板的表面粗糙化的方法的流程圖。圖2A至圖2D分別是掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)在蝕刻前、蝕刻未完全、過蝕刻以及蝕刻完全的情況下所觀測到的硅基板的圖像，其中圖2A至圖2D中標示出20微米(μm)的比例尺，以供參考。

請先參照圖1，硅基板的表面粗糙化的方法包括以下步驟：首先，提供硅基板(步驟S1)。硅基板可以是任何欲進行表面粗糙化的硅基板。舉例而言，硅基板可以是經由鉆石線切割的硅基板，但不以此為限。圖2A示出硅基板經由鉆石線切割的表面。如圖2A所示，硅基板在鉆石線切割后且在蝕刻前存在不同程度的缺陷D以及多條線痕L。缺陷D以及線痕L的生成導因于鉆石線的切割應力。在不考慮缺陷D的情況下，線痕L的存在代表此切割面為平滑的表面。在特定范疇的半導體元件(如太陽能電池元件)中，平滑的表面容易將環(huán)境光反射，而不利于光子的吸收。此外，缺陷D的存在也會影響后續(xù)的制程。因此，硅基板在進行半導體元件制程之前，須先以蝕刻液處理此切割面，以除去缺陷D以及線痕L。

請再參照圖1，使用蝕刻液對硅基板進行蝕刻(步驟S2)。一般而言，蝕刻液可分為堿性蝕刻液以及酸性蝕刻液。常見的堿性蝕刻液包括氫氧化鉀。然而氫氧化鉀對于硅基板的晶面(100)的蝕刻速率比硅基板的晶面(111)快很多，因此氫氧化鉀容易于硅基板的表面形成V型溝渠，而不適于進行硅基板的表面粗糙化。本實施例采用酸性蝕刻液，其中蝕刻液包括硝酸、氫氟酸以 及緩沖酸液。

在酸性蝕刻的過程中，硝酸會先與硅基板的硅反應生成二氧化硅(SiO₂)，而于硅基板的表面形成氧化層。接下來，氫氟酸會與氧化層反應，而移除氧化層，從而達到移除損傷層以及粗糙化的效果。緩沖酸液在蝕刻的過程中不參與反應。緩沖酸液的添加有助于控制蝕刻速率。在未添加緩沖酸液的情況下，蝕刻速率不易被控制，而容易有硅基板黑化的情況發(fā)生。一般常見的緩沖酸液主要為磷酸(H₃PO₄)或醋酸(CH₃COOH)，然而磷酸容易延緩蝕刻速率，而醋酸的蒸氣壓相對大，其濃度控制不易。

有鑒于上述，本實施例選用硫酸作為緩沖酸液。在蝕刻的過程中，硫酸與硅基板的硅反應所產生的氧化硫(SO₂)氣體會于硅基板的表面產生氣泡，而有助于使表面粗糙度更為均勻。

通過調變蝕刻液中硝酸、氫氟酸以及硫酸各自的濃度，可控制不同的蝕刻效果。圖2B至圖2D分別示出蝕刻未完全、過蝕刻以及蝕刻完全的情況下的硅基板的圖像。請先參照圖2D，在蝕刻完全的情況下，圖2A中的缺陷D以及線痕L會被移除，且硅基板上會產生明顯的顆粒G。顆粒G的存在代表硅基板的表面為凹凸起伏的表面(即粗糙表面)，其可降低光的反射率，而有助于光子的吸收。另一方面，如圖2B所示，在蝕刻未完全的情況下，硅基板表面的缺陷D雖已被移除，但仍可見些許的線痕L。又如圖2C所示，在過蝕刻的情況下，顆粒G已不明顯。亦即，表面粗糙化的效果降低。

在本實施例中，蝕刻液例如包括10wt％至50wt％的硝酸、5wt％至20wt％的氫氟酸、大于0wt％且小于或等于10wt％的硫酸以及40wt％至75wt％的水，其中上述重量百分比皆以純度100％計算。在一較佳的實施例中，蝕刻液可包括35wt％至40wt％的硝酸、10wt％至17wt％的氫氟酸、大于0wt％且小于或等于10wt％的硫酸以及65wt％至70wt％的水。此外，蝕刻硅基板的方法可包括將硅基板置入容納蝕刻液的蝕刻槽中。依據(jù)不同的需求，硅基板可以是整個浸置于蝕刻液中，但不以此為限。在另一實施例中，硅基板可以至少一面碰觸蝕刻液。

另外，本實施例也可通過控制蝕刻硅基板的時間來控制不同的蝕刻效果。舉例而言，蝕刻硅基板的時間例如不大于5秒。再者，本實施例還可通過控制蝕刻硅基板的溫度來控制蝕刻速率。舉例而言，蝕刻硅基板的溫度例如不 大于攝氏15度。

請再參照圖1，在蝕刻后，可接續(xù)沖洗硅基板(步驟S3)，以終止反應。在本實施例中，沖洗硅基板的方法包括將硅基板放入去離子水中。另外，在沖洗硅基板之后，可進一步干燥硅基板(步驟S4)，以接續(xù)后續(xù)半導體元件的制程。

綜上所述，本發(fā)明上述實施例的蝕刻液通過硫酸的添加，可控制蝕刻速率，從而在移除硅基板表面的損傷層時，可避免硅基板黑化的情況發(fā)生。此外，由于蝕刻液中的硫酸與硅基板反應時所產生的氧化硫氣體有助于均勻地粗糙化硅基板的表面，因此本發(fā)明的蝕刻液有助于使硅基板的表面粗糙化以及移除損傷層，且硅基板的表面粗糙化的方法可使硅基板的表面粗糙化以及移除損傷層，從而經由上述方法處理后的硅基板有助于改善半導體元件的效能。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。