专利名称：一种在晶体硅单面制备硅尖的膏体材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体微加工技术领域，具体的说，涉及一种在晶体硅单面制备硅尖
的膏体材料。
背景技术：
微尖是进入微米、亚微米、纳米领域时一种很重要的微构件，已经相继应用到隧道 扫描显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜和近场扫描光学显微镜中，在微尖的研制过程中， 微尖的制备方法和材料都在不断的改进中，采用晶体硅制备微尖，由于硅材料本身的特性 以及微加工工艺的日益成熟，使得硅尖易削尖，比其他材料制备的微尖相比更有竞争力；硅 尖的应用也日益广泛。硅尖可广泛用于真空微电子器件中，如原子力显微镜、微机械隧道传 感器等。 现有的硅尖的制备方法主要有各向异性湿法刻蚀法、各向同性湿法刻蚀法、反应 离子刻蚀法等。其中，各向异性湿法刻蚀法中，利用KOH溶液腐蚀制备硅尖具有简单、易于 实现、成本低廉、(100)晶面腐蚀速率均匀等优点，因此现有的硅尖制备方法主要采用湿法 刻蚀法，也可以采用光刻胶掩膜保护，开出窗口 ，背面增加保护层，然后进行湿法刻蚀方法， 均不能实现单面制程，湿法刻蚀法必须将整片硅片浸渍于刻蚀溶液中，因而过程不易控制， 成品率不高，并且经常会导致整批硅片的刻蚀失败，在浸渍蚀刻过程中，背面的晶体硅同时 被蚀刻，无谓的损耗了宝贵的晶体硅材料。 基于上述问题，本发明提出一种用于制备硅尖的膏体材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种在晶体硅单面制备硅尖的膏体材料及其使用方法。
本发明利用晶体硅各向异性腐蚀的特性机理，调配出一种非牛顿型的膏体材料， 所述的膏体材料包括碱性物质、隔离屏蔽剂和有机溶剂，其重量百分数分别为5% _60%， 5% -35%和20% -60% ;其中所述碱性物质优选为有机碱和/或无机碱。
所述碱性物质中，有机碱和无机碱均能实现蚀刻效果，优选的，所述碱性物质的重 量百分数为20% -45% ; 所述隔离屏蔽剂的重量百分数为15% -35% ;
所述有机溶剂的重量百分数为20% -40% ; 其中，所述有机碱选自四甲基氢氧化铵(TMAH)、肼、羟胺及羟胺衍生物； 所述无机碱选自本领域常用的碱，如NaOH， KOH等； 所述隔离屏蔽剂选自氧化铝、氧化锆、炭黑等中的一种或多种； 所述有机溶剂选自二乙二醇丁醚，单乙二醇丁醚，C2-C4的醇类溶剂等中的一种或
多种； 另外，所述的膏体材料还可以包括消泡剂、增稠剂中的一种或两种，其用量分别为
重量百分数1% _5%、1% -10% ;
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所述消泡剂选自正丁醇、异丙醇、有机硅中的一种或多种；
所述增稠剂选自纤维素及其衍生物中的一种或多种。 所述膏体材料采用下述方法制备将上述材料先进行预混合搅拌，再进行球磨，最 后用三辊机机磨后出料。
本发明还提供所述的上述膏体材料的使用方法，包括以下步骤 1)涂布采用滚涂或丝印的方式，在晶体硅薄片单面均匀涂覆上述膏体材料，膏 体厚度为50iim-110iim ; 2)烘烤经过50-150°C的温度烘烤3-5分钟；
3)去除膏体直接用清水喷淋冲洗去除膏体。 本发明的膏体材料组分简单，制备方便，效果好，可用于晶体硅的表面加工，在晶 体硅单面制备均匀致密(高度《liO的硅尖列阵，从而成倍增加晶体硅的表面面积，降低 硅基材料的厚度，实现了单面制程，为晶体硅片的减薄提供了实现的基础，利用本发明的膏 体材料制备的晶体硅对光波响应敏感，可提高太阳能电池片的转换效率；而且实验发现，通 过控制膏体的溶质含量(20% -80% )，可实现硅尖列阵的大小分布，制备方法简单方便，易 于控制；另外利用本发明的膏体材料制备硅尖，可减少了不必要的晶体硅损耗，大大节约成 本、降低能耗、减少对环境的污染，为切割更薄得太阳能电池片提供了实现的基础。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1制备膏体材料 按下述配方制备膏体材料称取TMAH 50重量份，二乙二醇丁醚40重量份，氧化锆 5重量份，炭黑5重量份。 将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180ym，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，在丝印机上刮膏印刷，在硅片表面涂布约60 ii m的膏体材料，立即进入 红外隧道炉12(TC，3分钟取出，完成后，用lkg/cn^压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确 认膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。
硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 68，硅尖高度为0. 6 ii m。
实施例2制备膏体材料 按下述配方制备膏体材料称取TMAH 5重量份，二乙二醇丁醚40重量份，氧化铝 45重量份，炭黑IO重量份。 将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180ym，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，在丝印机上刮膏印刷，在硅片表面涂布约60iim的膏体材料，立即进入 红外隧道炉12(TC，3分钟取出，完成后，用lkg/cn^压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确 认膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。
硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 23，硅尖高度为0. 26 ii m。
实施例3制备膏体材料 按下述配方制备膏体材料称取TMAH 30重量份，二乙二醇丁醚25重量份，氧化锆 25重量份，炭黑10重量份，纤维素3重量份，有机硅2重量份，异丙醇5重量份。
将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180ym，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，在丝印机上刮膏印刷，在硅片表面涂布约60iim的膏体材料，立即进入 红外隧道炉12(TC，3分钟取出，完成后，用lkg/cn^压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确 认膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。
硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 55，硅尖高度为0. 5 ii m。
实施例4制备膏体材料 称取TMAH 15重量份，羟胺20重量份，单乙二醇丁醚25重量份，氧化铝20重量份， 炭黑10重量份，纤维素7重量份，有机硅2重量份，正丁醇1重量份。 将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180ym，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，滚涂上述膏体，在硅片表面涂布约60 ii m的膏体材料，立即进入红外隧 道炉80°C，5分钟取出，完成后，用lkg/cm2压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确认膏体全 面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 65，硅尖高度为0. 64 ii m。
实施例5制备膏体材料 称取羟胺33重量份，K0H 8重量份，TMAH 7重量份，单乙二醇丁醚25重量份，异丙 醇2重量份，氧化铝5重量份，炭黑15重量份，纤维素4重量份，有机硅1重量份。
将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180 ii ，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，在丝印机上刮膏印刷，在硅片表面涂布约75iim的膏体材料，立即进入 红外隧道炉15(TC，3分钟取出，完成后，用lkg/cm2压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确 认膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。
硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 89，硅尖高度为0. 78 ii m。
实施例6制备膏体材料 称取羟胺14重量份，肼5重量份，单乙二醇丁醚25重量份，丙三醇13重量份，氧 化锆15重量份，炭黑15重量份，纤维素8重量份，有机硅5重量份。 将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180y ，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，在丝印机上刮膏印刷，在硅片表面涂布约70iim的膏体材料，立即进入 红外隧道炉50°C ， 5分钟取出，完成后，用lkg/cm2压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确认 膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。
硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 44，硅尖高度为0. 39 ii m。
实施例7制备膏体材料 称取羟胺10重量份，KOH 19重量份，TMAH 10重量份，单乙二醇丁醚15重量份，乙 二醇15重量份，氧化锆12重量份，炭黑10重量份，纤维素8重量份，有机硅1重量份。
将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片((100)晶面)，硅片厚度为180 ，用250目不锈钢丝网版， 预制成需要的图案，在丝印机上刮膏印刷，在硅片表面涂布约80iim的膏体材料，立即进入 红外隧道炉12(TC，4分钟取出，完成后，用lkg/cn^压力的净洁水直接喷淋于膏体表面，确 认膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面制程硅尖的工作即完成。
硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 74，硅尖高度为0. 75 ii m。
实施例8制备硅尖 称取NaOH25重量份，羟胺20重量份，单乙二醇丁醚28重量份，氧化锆7重量份， 炭黑8重量份，纤维素10重量份，有机硅2重量份。 将上述材料按顺序逐个添加，用大功率搅拌机搅拌4小时左右，转入球磨机24小 时，再用三辊机边轧边出料，之后用塑料大口瓶密封包装。 清洗并烘干晶体硅片，硅片厚度为180y ，用硅橡胶胶辊在硅片表面涂抹约 110iim的膏体材料，立即进入红外隧道炉12(TC，3分钟取出，这部完成后，用lkg/cn^压力 的净洁水直接喷淋于膏体表面，确认膏体全面洗净后再放入超声清洗机浸泡5分钟，单面 制程硅尖的工作即完成。 硅尖的特征坐标X、 Y比为0. 9，硅尖高度为0. 89 ii m。
权利要求
一种在晶体硅单面制备硅尖的膏体材料，包括碱性物质、隔离屏蔽剂和有机溶剂，其重量百分数分别为5％-60％，5％-35％和20％-60％，所述碱性物质为有机碱和/或无机碱。
2. 如权利要求1所述膏体材料，其特征在于，所述的膏体材料还包括消泡剂、增稠剂中 的一种或两种，其用量分别为重量百分数1% _5%、1% -10%。
3. 如权利要求l-2任一所述的膏体材料，其特征在于，所述碱性物质的重量百分数为 20% -45% ;所述隔离屏蔽剂的重量百分数为15% -35% ;所述有机溶剂的重量百分数为 20% -40%。
4. 如权利要求1-3任一所述的膏体材料，其特征在于，所述有机碱选自四甲基氢氧化 铵、肼、羟胺及羟胺衍生物中的一种或多种。
5. 如权利要求l-4任一所述的膏体材料，其特征在于，所述隔离屏蔽剂选自氧化铝、氧 化锆、炭黑等中的一种或多种。
6. 如权利要求l-5任一所述的膏体材料，其特征在于，所述有机溶剂选自二乙二醇丁 醚，单乙二醇丁醚，C2-C4的醇类溶剂中的一种或多种。
7. 如权利要求2-6任一所述的膏体材料，其特征在于，所述消泡剂选自正丁醇、异丙 醇、有机硅中的一种或多种；所述增稠剂选自纤维素及其衍生物中的一种或多种。
8. 如权利要求l-7任一所述的膏体材料的应用，其特征在于，用于晶体硅的表面加工。
9. 如权利要求8所述的应用，其特征在于，用于在晶体硅单面制备硅尖。
10. 如权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述膏体材料的使用方法包括以下步骤1) 涂布采用滚涂或丝印的方式，在晶体硅薄片单面均匀涂覆上述膏体材料，膏体厚度为50um-110um ;2) 烘烤经过50-15(TC的温度烘烤3-5分钟；3) 去除膏体直接用清水喷淋冲洗去除膏体。
全文摘要
本发明涉及一种在晶体硅单面制备硅尖的膏体材料。本发明利用晶体硅各向异性腐蚀的特性机理，提出一种非牛顿型的膏体材料，包括重量百分数分别为5％-60％，5％-35％和20％-60％的碱性物质、隔离屏蔽剂和有机溶剂。本发明的膏体材料组分简单，制备方便，效果好，可在晶体硅单面制备均匀致密(高度≤1μ)的硅尖列阵，从而成倍增加晶体硅的表面面积，降低硅基材料的厚度，实现了单面制程，为晶体硅片的减薄提供了实现的基础；而且实验发现，通过控制膏体的溶质含量(20％-80％)可实现硅尖列阵的大小分布，制备方法简单方便，易于控制；另外利用本发明的膏体材料制备硅尖，可大大节约成本、降低能耗、减少对环境的污染。
文档编号C23F1/10GK101787531SQ20101011028
公开日2010年7月28日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者蒋劼 申请人:蒋劼