原创 超薄高效硅晶片蚀刻技术

引言

能源被认为是人类在未来50年里面临的头号问题。据估计，太阳能显示出在一小时内供应的潜力，即能源的量，以满足世界总能源需求的一年。光伏产业面临的一个主要挑战是，以与化石燃料竞争的成本产生足够数量的能源。

本文介绍了利用RIE技术将硅晶片薄到最终厚度小于20微米。这是通过使用SU-8光刻胶实现的，一种高对比度负环氧光刻胶作为掩蔽层。英思特公司研究了这种光刻胶在薄膜沉积厚度分别为40微米和120微米下的行为，利用SU-8光刻胶开发了一种基线光刻工艺。将SU-8和RIE方法的结果与常用的各向异性湿化学蚀刻方法进行了比较。对这一概念的理解对于制造超薄IBC太阳能电池的未来应用是有用的。

实验与讨论

用丙酮和异丙基溶液对两侧带有100nm薄层的二氧化硅进行预处理，然后分别用水和n2冲洗干燥。使用Megaposit 220-7.0 SPR正极光刻胶在晶片上沉积薄膜。这种正光刻胶从没有掩蔽和紫外线照射的区域去除，使其更软；而负性光致胶的情况则正好相反。这些行为如图1所示。

图1 (a)SPR阳性和(b) SU-8阴性光阻剂对紫外线照射的响应

图2 TMAH蚀刻的锥形各向异性蚀刻轮廓显示了晶体取向和下切效应

 光刻胶在样品的一侧，经过TMAH蚀刻2小时后，蚀刻深度为46.6μm，获得的蚀刻深度为额外的48.1μm，使4小时后共产生95μm蚀刻。再经过4小时的TMAH蚀刻，总共8小时的蚀刻。硅晶片的TMAH蚀刻轮廓具有锥形各向异性蚀刻轮廓，由（111）定向侧壁形成TMAH形，如图2所示。

结论

本文主要以深度蚀刻硅晶片的厚度小于20μm制造的IBC太阳能电池，开发了一种使用SU-8光刻胶的基线光刻工艺。英思特对这类光刻胶的性能以及掩蔽光刻和蚀刻的影响进行了研究。SU-8光刻胶被证明可以通过紫外线照射使其变得更硬。它具有较高的高宽比成像特性。RIE技术的蚀刻速率比TMAH技术的蚀刻速率快3~5倍，但沿晶体平面的针孔和裂纹等缺点较小。这表明更少的断裂和更好的潜在细胞产量。反应离子蚀刻被证明能够实现更小的特征尺寸的微观结构，并适用于未来的应用，如超薄交叉背接触太阳能电池。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。