[发明专利]一种纳米晶氧化硅薄膜及其制备的类光刻胶氧化硅材料

说明书

本发明属于微电子和太阳能电池技术领域，涉及一种类光刻胶氧化硅材料及其制备方法。所述类光刻胶氧化硅材料包括衬底和纳米晶氧化硅薄膜nc‑SiO_x，纳米晶氧化硅薄膜为双层结构，包括高溶解性、低吸收率的第一层薄膜和高吸收率、低溶解性第二层薄膜，其中第一层薄膜的折射率n1大于第二层薄膜的折射率。类光刻胶氧化硅材料的制备方法包括准备衬底、沉积氧化硅双层薄膜、紫外激光烧蚀、去除nc‑SiO_x。本发明的双层纳米晶氧化硅薄膜实现了在不减少溶解性的前提下增加了光刻胶薄膜的吸收率，同时采用射频等离子提增强化学气相沉积的方式涂覆薄膜，克服了光刻胶与高温和等离子体暴露不相容的缺陷，大大简化了制备工艺。

技术领域

本发明属于微电子和太阳能电池技术领域，涉及一种新介电结构及其制备工艺，具体涉及一种纳米晶氧化硅薄膜及其制备的类光刻胶氧化硅材料。

背景技术

光刻技术是指在光照作用下，以光刻胶(即光致抗蚀剂)为中间媒介，通过曝光、显影、刻蚀等工艺过程，最终把设计在掩膜上的图像信息传递到晶片或介质层上的一种工艺。光刻是平面型晶体管和集成电路生产中的重要工艺，可以通过曝光很好地控制图案化，目前已广泛应用于晶硅工业，例如微电子技术和太阳能电池等以半导体材料为基础的领域。

光刻胶是图案复制过程中的感光材料，种类较多，且制备技术复杂。常规的硅片光刻技术包含8个步骤，依次为：1)硅片清洗；2)镀光刻胶； 3)前置烘烤；4)校准与模版曝光；5)后置烘烤；6)溶解曝光后的光刻胶；7)镀二氧化硅硬掩膜；8)移除剩余光刻胶。然而，该工艺易造成光刻胶与晶硅下层的粘附。粘附性表征光刻胶粘着于衬底的强度，粘附性大易使脱模难度增加，对微型结构造成损坏；而粘附性小又易造成脱胶。通过物理阴影掩膜虽然也可沉积局部PN结合局部金属触点，但由于掩膜和基板之间总是存在空间，该方法沉积后将在掩膜下扩散，且扩散区域难以确定。

而光刻胶的成膜性能、硬度和粘度、固化速度、抗刻蚀能力等均是评价其性能需考虑的因素。光刻胶的主要作用是作为抗蚀剂进行微型图形的转移，因而需要较好的刻蚀选择性和抗刻蚀能力。热固性和光敏性光刻胶具有较快的固化速度，而热塑性光刻胶的清洗性能优于热固性光刻胶，但热稳定性较差。由于光刻胶是聚合物，其与高温(150℃)和等离子体暴露不相容。为制备高效的IBC电池，文献(Andrea Tomasi,et al.Simple processingof back-contacted silicon heterojunction solar cells using selective-areacrystalline growthNature Energy,2:17072)中通过等离子体化学气相沉积(PECVD)法在晶圆表面低温沉积掺杂的双层氢化硅薄膜，该薄膜为高度晶化或部分为非晶薄膜，其材料局部结晶度与下层薄膜接近，从而可以形成具有特定异质结电学性能的双层薄膜，简化了掩模对准和制备工艺。等离子体化学气相沉积是在基底上形成薄膜的常用方法，但在PECVD中引入光刻胶会使其沉积过程污染。

综上可知，现有光刻技术存在一定局限性。因此，制造能同时耐热和耐等离子体的光刻材料，并且实现光吸收率和溶解率两个矛盾参数之间的折中，是目前改进半导体制造及光刻技术急需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种纳米晶氧化硅薄膜、类光刻胶氧化硅材料及其制备方法，开发出一种新的介电结构，可用于晶体硅纹理化和交叉背面接触太阳能电池等光刻技术领域。

本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：

一种纳米晶氧化硅薄膜，该纳米晶氧化硅薄膜为在氢化非晶氧化硅 (a-SiO_x:H)基质中嵌入硅纳米晶形成的多层薄膜，该多层薄膜至少包括 L1层和L2层，所述L1层和L2层的折射率不同。

优选地，本发明的上述多层薄膜中L1层的折射率(n1)在600nm处为1.5-4，第二层薄膜的折射率(n2)在600nm处为1.2-2.5。