學位論文
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Item 黑色矽巨孔洞陣列結構應用於矽晶太陽能電池之研究(2009) 李幸憲隨著石化燃料日益短缺與環保意識的高漲，人類亟需一種乾淨、無污染的能量來源，以應用於再生能源。太陽光能取之不盡，用之不竭，在發電的過程中無噪音且零汙染，因此，太陽能電池被視為最具潛力的再生能源。目前市面上的商用太陽能電池，其抗反射結構僅侷限於隨機金字塔結構，並無法達到最佳的抗反射效能。有鑑於傳統的太陽能電池製作方法，對於抗反射效能的提升極為有限，故本研究提出以黃光微影定義圖案搭配光輔助電化學蝕刻(PAECE)之整合技術，在矽晶片表面製作高深寬比的黑色矽巨孔洞陣列結構，而此結構將使太陽電池具有較佳的抗反射效能。 多孔矽成長於525 um與380 um之矽基板，當PAECE蝕刻時間為0.5 hr、1 hr、1.5 hr及2 hr條件下，皆能得到黑色矽巨孔洞陣列結構，且其反射率皆能大幅度降低。在280 nm-800 nm波長範圍內，空白矽晶片的平均反射率為37.35 %。未經過PAECE蝕刻的倒金字塔陣列，平均反射效率為6.2 %；具倒金字塔陣列再經PAECE蝕刻後，於525 um之矽基板條件下，經過30分鐘的PAECE蝕刻後，平均反射效率可大幅降低為1.02 %，而經過2 hr的PAECE蝕刻後，平均反射率更可降低為0.81 %。若晶片減薄至380 um時，經過2 hr的PAECE蝕刻後，能進一步降低反射率至0.72 %。此時結構除了具有倒金字塔的形貌外，尚還具有深凹的巨孔洞、微溝渠、隨機多孔矽及黑色多孔矽薄膜層等五種特殊結構。本研究提出的新型複合結構將能具有良好的光捕捉效應，並且增大受光表面積與P-N接面面積，可實際應用於單晶矽太陽能電池，將使太陽能電池的效率能進一步提升。Item 晶圓穿孔陣列之光輔助電化學蝕刻特性研究(2008) 羅嘉佑; Jia-You Lo本研究自行開發低光源成本之光輔助電化學蝕刻(photo-assisted electrochemical etching, PAECE)設備，藉由改變光照強度及界面活性劑等實驗條件，並改善電化學蝕刻穿孔製程，得到較高之蝕刻速率與低孔壁粗糙度的穿洞陣列。未來可應用於積體化微探針陣列之製作，或利用晶圓內垂直導體之晶圓內連線而實現晶圓級堆疊封裝之目的。此技術開發有設備與製程成本低、可批次生產、良率高，且與半導體製程相容性高等特點。 由實驗結果已驗證，在利用光輔助電化學蝕刻技術製作高深寬比微穿孔陣列方面，可得到500 um的孔洞深度、穿孔時間最快約為16.7 hr的微穿孔陣列，且孔壁形貌有極佳之表面粗糙度。電化學蝕刻之孔徑最小約為21 um，蝕刻孔洞之深寬比最大約為17.7。相關之實驗條件如下：光源照度為32000 lux至18000 lux，選用陽離子型界面活性劑1 wt.% DC-1、陰離子型界面活性劑1 wt.% MA、強氧化劑2.5 wt.% H2O2及有機界面活性劑1 wt.% Alcohol。經此技術蝕刻而得之黑色微孔洞陣列，在僅添加陰離子型界面活性劑1 wt.% MA且蝕刻2 hr後，其反射率最低可降至約0.43%，而使用界面活性劑蝕刻穿孔之結構亦能有約0.4-0.5%之反射率。 本研究證明了利用此技術已能局部取代乾式蝕刻之應用領域，並對於積體化微探針陣列之製作，或晶圓內連線之晶圓級堆疊封裝有極大的助益。且經此技術所製成之黑色微孔洞陣列結構，將有機會應用於太陽能電池之抗反射層，大幅提升太陽能電池之轉換效率。