[發明專利]半導體材料的觸頭制作方法和半導體器件

無效

• 申請號: 200780009013.3
• 申請日: 2007-02-26
• 公開（公告）號: CN101401214A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 彼得·法斯;艾哈爾·米爾因克
• 申請（專利權）人: GP太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 壽 寧

技術領域

本發明涉及用于半導體材料的觸頭連接方法和一種半導體器件。

背景技術

在半導體器件的生產中，或者在半導體器件被集成到電路中時，需要形成半導體材料與一個金屬導體之間的電連接。特別地，太陽能電池的生產，需要與半導體材料的電觸頭連接，以移走該半導體材料中產生的電荷載流子。通常希望這種連接是永久可靠的，所以這種觸頭連接必須與半導體材料接合在一起。另外，還希望所采用的材料具有盡可能好的導電性；一方面希望對材料的要求盡可能地低，另一方面希望以最小的表面面積形成具有足夠高的導電率的電供給或排放部分。

現有技術中有復雜程度不同的多種電觸頭連接方法。如果沒有適當的金屬既能夠與所用的半導體材料進行良好的接合又具有所需的導電性，可以例如首先在半導體材料上汽相淀積一層第一金屬，該第一金屬能夠充分地接合到該半導體材料上。隨后，在該第一金屬上加上一層第二金屬，該第二金屬與第一層能夠良好地接合并具有盡可能好的導電性。

借助汽相淀積的觸頭，可以在滿足小的表面面積的要求的同時實現高質量的觸頭，但由于所需的真空設備，其生產成本很高。另外，在作為最常用的半導體材料的硅的情況下，形成令人滿意的觸頭需要稀有的、通常昂貴的材料，諸如與銀結合的鈦和鈀，這對于量產而言是一種阻礙。

另外，在很多情況下，可用的金屬的范圍受到這樣的要求的限制，即它們不能對半導體材料的被利用的性質造成不利的影響。因此，在很多情況下，某些材料的使用被排除了，因為它們在隨后的熱處理中太快地擴散到半導體材料體中，并在半導體材料體中形成了例如電荷載流子的再結合中心，而這對該半導體材料所制成的器件造成了不利的影響。

另外，已知通過施加和燒結包含金屬的糊等而形成與半導體材料的連接觸頭。特別是在太陽能電池生產領域，為此目的而開發了多種糊，這些糊借助諸如絲網或模版印刷技術而被加到半導體材料上，且在通常被稱為燒結或觸頭燒結的熱處理之后，形成了與該半導體材料的一種歐姆接觸。銀和/或鋁在此情況下通常被用作糊中的金屬。

借助這樣的方法，可以比較低成本地實現半導體材料的觸頭連接。然而，所要求的表面面積比較大。例如，在太陽能電池的情況下，這會使能夠用于產生電力的半導體面積減小。這不一定是需要某種最小空間的印刷技術造成的，而在很多情況下是由于這樣的事實造成的，即借助一種印刷操作，所用的糊只能以可控的方式被施加至一定的厚度。然而，通過多重印刷的加厚，已經需要對所用的印刷設備(如絲網或模版)和已經被印刷過的半導體材料進行定位和對準。

另外，在各次印刷操作之間，還需要附加的熱處理，以使已經印刷上去的層穩定，而這些附加熱處理會加重材料特性的惡化。例如，這會導致雜質至半導體材料體內的擴散增加，而這種增加又會對所產生的半導體器件的特性造成不利影響，甚至使之不能使用。

發明內容

因此，本發明的一個目的，是提供一種方法，借助該方法能夠實現可靠、低成本的半導體材料觸頭連接，且同時實現盡可能低的表面面積要求和盡可能大的導電性。

根據本發明的一種基本的方案，實現了上述目的。

根據本發明的一種進一步的實施方案，提供了用于為一種半導體器件(特別是一種硅半導體器件)的半導體材料提供觸頭連接的一種方法。

另外，本發明的一個目的，是提供一種半導體器件，該半導體器件包括一種半導體材料，且該半導體材料能夠得到可靠且低成本的觸頭連接，且其觸頭連接具有低的表面面積要求且同時具有高的導電性。

根據本發明的一種進一步的實施方案，實現了上述目的。

根據本發明的其他進一步的實施方案，實現了本發明的其他的有利的特點。

本發明的構思是，通過在一個半導體的表面的至少一部分上或覆蓋該半導體表面的一個層的至少一部分上施加一種包含金屬的糊，而在該半導體表面的至少一部分上形成一種電觸頭連接和接合擴散阻擋層，并在該擴散阻擋層上形成一個金屬層。為本發明的目的，包含金屬的糊被理解為這樣的糊，即它包含至少一種純的金屬和/或一種金屬合金和/或一種金屬化合物，特別是至少一種金屬氧化物。

該擴散阻擋層在此起到了半導體材料與金屬層之間的接合層的作用，并阻止金屬從該金屬層至半導體材料中的擴散以及可能伴隨的對半導體材料的特性或半導體器件的特性的不利影響，從而能夠更多地采用可大量獲得的金屬，雖然這些金屬在所用的半導體材料中的擴散較快。同時，包含金屬的糊的采用，使得可以借助低成本的印刷技術來施加這些糊。加到擴散阻擋層上的金屬層則使得觸頭連接可以獲得盡可能大的導電性。