(57)【要約】【課題】簡易且つスピーディに複数の凹陥部を具えるシリコンチップ成型装置及びその成型構造を提供する。      【解決手段】シリコンチップ成型装置及びその成型構造は、少なくとも一槽体及び少なくとも一シリコンチップを含む。該槽体内には酸性溶液及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物の混合溶液を入れる。該シリコンチップ表面には酸性溶液内の金属化合物と化学置換反応を形成した酸化区域が複数形成され、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受け、陥没した表面の凹陥部を複数形成する。【選択図】図１
0003151089.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも槽体及びシリコンチップを含むシリコンチップ成型装置及びその成型構造において、
内部に酸性溶液及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物の混合溶液を入れる槽体と、
少なくとも表面が該混合溶液に浸され、該混合溶液内の金属化合物と該シリコンチップが化学置換反応を形成し、該シリコンチップの表面に複数の金属原子を付着させ、該シリコンチップの表面に付着して酸化区域を形成し、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受けて複数の表面が凹んだ凹陥部を形成する少なくともシリコンチップを含むことを特徴とするシリコンチップ成型装置及びその成型構造。
【請求項２】
前記シリコンチップは、表面に酸性溶液内の金属化合物と化学置換反応した酸化区域が複数形成され、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受けて更に表面が凹んだ凹陥部が複数形成されることを特徴とする請求項１記載のシリコンチップ成型装置及びその成型構造。
【請求項３】
前記酸性溶液は、フッ化水素酸(HF)でもよく、該金属化合物は硝酸銀(AgNO３)でもよく、シリコンチップ表面に付着した金属原子は銀とすることを特徴とする請求項２記載のシリコンチップ成型装置及びその成型構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シリコンチップ成型装置及びその成型構造に関するもので、一種の化学置換反応を利用して結晶シリコンの化学性質を変化させ、簡易且つスピーディに複数の凹陥部を具えるシリコンチップ成型装置及びその成型構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
現在、人類の主な信頼できる各種エネルギーソースは、例としてウラニウム、天然ガスと石油等であるが、将来数十年のうちにすべてを使い果たしてしまうため、科学者は代替エネルギー応用の開発に心血を注いでおり、例として太陽エネルギー、風力、波力及び地熱は良好な成果を得ている。しかしながら、風力、波力及び地熱の運用はその地域の限定性があり、或る環境、例として火山区域もしくは海岸があって初めて使用できるもので、更に風車及び深海海水の取水管線等大きな設備が必要となる。このため、科学者は一致して太陽エネルギー応用が最も適している考え、関連の転換装置、即ち太陽電池に研究エネルギーを投入している。
【０００３】
現在、世界中の各研究グループでは各種の材料で、または各種の製造工程を用いて太陽電池を製造するが、それによってできた太陽電池の光電変換効率は様々に異なる。この他、太陽電池の材料は単結晶シリコン、多結晶シリコン、非結晶シリコンに分けられる。三五族はヒ化ガリウム、リン化インジウム、リン化ガリウムインジウムを含む。二六族はテルル化カドミウム、セレン化インジウム銅等を含む。また光電変換効率は高い順に単結晶シリコン２４.７％、多結晶シリコン１９.８％、非結晶シリコン１４.５％、ヒ化ガリウム２５.７％、セレン化インジウム銅１８.８％である。一般的に実験段階の太陽電池の光電変換効率は３０％以上に達しているが、市場で販売される量産段階の太陽エネルギー電池の光電変換効率は一般に２０％より低く、改善の必要がある。またコスト及び光電変換効率の方面では現在、結晶シリコンの応用が多いが（単結晶シリコン及び多結晶シリコンを含む）、わずかな低いレベルでの応用、例として太陽エネルギー計算機もしくは太陽エネルギーの腕時計では，光電変換効率が低く、価格が低い非結晶シリコンを太陽電池の材料とする。
【０００４】
この他、太陽電池の総価格が高すぎるため、シリコンチップのコストは太陽電池が総コストの半分以上を占める。このため、科学者は、太陽電池の光電変換効率を向上させて有効にコストを下げる製造工程を研究し、太陽電池の実用性を高めようとしている。現在、科学者が考える太陽電池の光電変換効率を高める方法は、光吸收の面積（例としてシリコンナノ線で入射光子と反応させる材料）を提供するか、もしくは入射光子の数量（例として抗反射層をするか、もしくは粗い表面を形成して反射率を増やす）を増やすものである。しかしながら、シリコンナノ線の製造工程は煩雑で且つ金属触媒でシリコンナノ線の生長を高める必要がある。これらの金属触媒はコストが嵩むだけでなく、更にシリコンナノ線にとってこれらの金属触媒は不純物であり、シリコンナノ線内の電子の伝送を阻害し、太陽電池の光電変換効率に影響を与える。この他、抗反射層を設置する場合、複雜なフォトマスク及びエッチング製造工程でシリコンチップの表面を三角錐状にエッチングする必要があり、且つ蒸気被覆方式で三角錐状の表面に抗反射層を塗布する。またこれらの製造工程はすべて太陽電池の価格を上げ、生産率を下げるため、大量生産による市場の占有率を上げるのは困難である。
【０００５】
更に粗い表面を形成するのに、ウエットエッチングもしくはドライエッチング方式で成型するが、そのうち、ウエットエッチングの製造工程は一般に化学薬剤(例として酸性薬剤)を使用し、シリコンチップの表面を一個ずつ凹みにエッチングし、複数個の凹みがシリコンチップの表面積を増やし、それによって入射光子の数量を増やす。但し、該ウエットエッチング製造工程はミクロ級の凹みを形成できるだけでナノ級は形成できない。この他、該ドライエッチング製造工程もまたフォトマスクで露光、現像、エッチング等方式で進めるため、該シリコンチップの表面に形成した一個一個の凹みは，フォトマスクの図形で凹みの大きさ(例としてミクロ級もしくはナノ級の凹みを形成することができる)を制御することができる。しかしこの製造工程は煩雑で、且つ精密度の高いフォトマスクが必要であるため、コストが高くなる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、工程が複雑でコストが上がり、市場占有率を高めることができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は、少なくとも槽体及び少なくともシリコンチップを含む。該槽体内には酸性溶液及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物の混合溶液を入れる。該シリコンチップ表面には酸性溶液内の金属化合物と化学置換反応を形成した酸化区域が複数形成され、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受け、陥没した表面の凹陥部を複数形成することを最も主要な特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
本考案のシリコンチップ成型装置もしくはその成型構造は、下述の利点がある。
１、該シリコンチップ成型構造は、太陽エネルギー電池内で応用する時、太陽光二次入射の比率を増やし、それによって反射を高め、太陽エネルギー電池の光電変換効率を向上させる。
２、公知の制作方法と比較すると、フォトレジスト、露出とエッチング等のフォトリソグラフィー製造工程を付加しなければならないが、本考案では浸す方式及び化学置換反応だけで成形する事ができ、大幅に製造工程の複雜度及び製作コストを下げることができる。
３、本考案は、シリコンチップを槽体内に浸す方式を利用することにより、該凹陥部が該シリコンチップの表面に平均して分布するのを制御できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
一種の化学置換反応で結晶シリコンの化学性質を変え、簡単且つスピーディに複数の凹陥部を具えたシリコンチップ成型装置及びその成型構造を提供することを本考案の主な目的とする。
【００１０】
上述の目的のため、本考案のシリコンチップ成型装置は、少なくとも槽体及び少なくともシリコンチップを含む。該槽体内には、酸性溶液及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物の混合溶液を入れる。該シリコンチップの表面には酸性溶液内の金属化合物と化学置換反応した酸化区域が複数形成され、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受けて複数の表面が凹んだ凹陥部を形成する。
【実施例】
【００１１】
本考案の特徴を本案の図式と共に実施例を詳細に説明する。
本考案の「シリコンチップ成型装置及びその成型構造」において、図１及び図２に示すとおり、該成型装置１は少なくとも以下を含む。
【００１２】
槽体１１内に酸性溶液１１１及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物１１２の混合溶液１１３を入れる。
【００１３】
固定ユニット１２は、該槽体１１上方に設置し、少なくともシリコンチップ１３を固定する。
【００１４】
少なくともシリコンチップ１３は、固定ユニット１２上に固定し、該固定ユニット１２の作動によって槽体１１へ移動し、図３に示すとおり、該シリコンチップ１３と該混合溶液１１３を接触させる。当然、該固定ユニット１２は、少なくともコレットを設置し、該コレットは真空吸取方式でシリコンチップを固定するか、もしくは挟持器具で該シリコンチップを挟む。
【００１５】
該シリコンチップ１３の表面には酸性溶液内の金属化合物と化学置換反応を形成する酸化区域１３１が複数形成され、各酸化区域１３１は更に酸性溶液の浸食を受け、表面が凹んだ凹陥部３１を複数形成し、図６に示すとおり、該シリコンチップ成型構造３が完成する。
【００１６】
そのうち、該混合溶液１１３内には酸性溶液(例としてフッ化水素酸，HF)及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物，例としてIB族遷移金属の化合物を含む。また本実施例内では硝酸銀(AgNO３)が良好で、シリコンチップ１３の表面を該混合溶液１１３内に浸す。該シリコンチップ１３と該混合溶液１１３は以下のステップで反応する。
【００１７】
A、    
該混合溶液内の金属化合物(硝酸銀，AgNO３)と該シリコンチップが化学置換反応を形成する。即ち該シリコンチップは酸化作用を発生し、該硝酸銀(AgNO３)が還元作用を発生する。その反応化学式は以下のとおりである。
【化１】
0003151089.tif 000003
B、該硝酸銀(AgNO３)は、図４に示すとおり、還原作用で形成した複数の金属原子２１(即ち銀原子)がシリコンチップ１３の表面に付着する。
C、また該シリコンチップ１３に付着した表面によって複数の酸化区域１３１が形成される。該酸化区域１３１はつまりシリコンチップが酸化作用によって形成した後の二酸化ケイ素(SiO２)である。
D、各酸化区域１３１は、一価電子によって形成された二酸化ケイ素(SiO２)を失ったことでフッ化水素酸の浸食作用を受けやすくなり、溶解して除去される。
E、各酸化区域１３１を溶解去除した後、該シリコンチップ１３表面に於いて形成複数の表面が陥没した凹陥部３１を形成し、図５及び図６に示すとおり、シリコンチップ成型構造３を形成する。
【００１８】
上述に示すとおり、本考案はシリコンチップ成型装置及び成型構造を提供して実用新案を申請する。本考案の技術内容及び技術特徴は上述のとおりであるが、本領域の習熟者が本考案の提示に基づき各種の本考案の精神から乖離しない入替及び修飾を行う場合がある。依って、本考案の保護範囲は、実施例に制限されず、各種の本考案から乖離しない入替及び修飾も、請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本考案の槽体と混合溶液の構造指示図である。
【図２】本考案のシリコンチップ成型装置の構造指示図である。
【図３】本考案のシリコンチップを槽体内に浸した構造指示図である。
【図４】本考案のシリコンチップ表面と金属化合物が化学置換反応する構造指示図である。
【図５】本考案のシリコンチップの表面に複数の凹陥部が形成される構造指示図である。
【図６】本考案のシリコンチップ成型構造の構造立体図である。
【符号の説明】
【００２０】
１        成型装置
１１        槽体
１１１        酸性溶液
１１２        金属化合物
１１３        混合溶液
１２        固定ユニット
１３        シリコンチップ
１３１        酸化区域
２１        金属原子
３        シリコンチップ成型構造
３１        凹陥部
【図１】
0003151089.tif 000004
【図２】
0003151089.tif 000005
【図３】
0003151089.tif 000006
【図４】
0003151089.tif 000007
【図５】
0003151089.tif 000008
【図６】
0003151089.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月1日(2009.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも槽体及びシリコンチップを含むシリコンチップ成型装置において、
内部に酸性溶液及び化学活性がシリコンと比較して低い金属化合物の混合溶液を入れる槽体と、
少なくとも表面が該混合溶液に浸され、該混合溶液内の金属化合物と該シリコンチップが化学置換反応を形成し、該シリコンチップの表面に複数の金属原子を付着させ、該シリコンチップの表面に付着して酸化区域を形成し、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受けて複数の表面が凹んだ凹陥部を形成する少なくともシリコンチップを含むことを特徴とするシリコンチップ成型装置。
【請求項２】
前記シリコンチップは、表面に酸性溶液内の金属化合物と化学置換反応した酸化区域が複数形成され、各酸化区域は酸性溶液の浸食を受けて更に表面が凹んだ凹陥部が複数形成されることを特徴とする請求項１記載のシリコンチップ成型装置。
【請求項３】
前記酸性溶液は、フッ化水素酸(HF)でもよく、該金属化合物は硝酸銀(AgNO３)でもよく、シリコンチップ表面に付着した金属原子は銀とすることを特徴とする請求項２記載のシリコンチップ成型装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本考案は、シリコンチップ成型装置に関するもので、一種の化学置換反応を利用して結晶シリコンの化学性質を変化させ、簡易且つスピーディに複数の凹陥部を具えるシリコンチップ成型装置に係わる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本考案のシリコンチップ成型装置は、下述の利点がある。
１、該シリコンチップ成型構造は、太陽エネルギー電池内で応用する時、太陽光二次入射の比率を増やし、それによって反射を高め、太陽エネルギー電池の光電変換効率を向上させる。
２、公知の制作方法と比較すると、フォトレジスト、露出とエッチング等のフォトリソグラフィー製造工程を付加しなければならないが、本考案では浸す方式及び化学置換反応だけで成形する事ができ、大幅に製造工程の複雜度及び製作コストを下げることができる。
３、本考案は、シリコンチップを槽体内に浸す方式を利用することにより、該凹陥部が該シリコンチップの表面に平均して分布するのを制御できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一種の化学置換反応で結晶シリコンの化学性質を変え、簡単且つスピーディに複数の凹陥部を具えたシリコンチップ成型装置を提供することを本考案の主な目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本考案の特徴を本案の図式と共に実施例を詳細に説明する。
本考案の「シリコンチップ成型装置」において、図１及び図２に示すとおり、該成型装置１は少なくとも以下を含む。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上述に示すとおり、本考案はシリコンチップ成型装置を提供して実用新案を申請する。本考案の技術内容及び技術特徴は上述のとおりであるが、本領域の習熟者が本考案の提示に基づき各種の本考案の精神から乖離しない入替及び修飾を行う場合がある。依って、本考案の保護範囲は、実施例に制限されず、各種の本考案から乖離しない入替及び修飾も、請求範囲に属するものとする。