[發(fā)明專利]基于真空凍干技術(shù)在硅片表面絲網(wǎng)印刷精細(xì)掩膜的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910032458.4
• 申請日: 2009-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN101593793A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮昌萌;倪志春;趙建華;王艾華
• 申請（專利權(quán)）人: 中電電氣（南京）光伏有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在硅片上絲網(wǎng)印刷精細(xì)掩膜圖形的技術(shù)，具體說是一種基于真空凍干技術(shù)在硅片表面絲網(wǎng)印刷精細(xì)掩膜的方法，可用于太陽能電池或集成電路的制造。

技術(shù)背景

在太陽能電池局部擴(kuò)散、埋柵電極或集成電路布線工藝中用掩膜選擇性地保護(hù)硅片基底，實(shí)現(xiàn)局部刻蝕，要求掩膜圖形的線寬約100μm以下，稱為精細(xì)掩膜(或精細(xì)掩膜圖形)。太陽能電池、集成電路制造中常使用光刻的方法制作掩膜圖形，光刻顯影后掩膜圖形出現(xiàn)在硅片上，然后用一種化學(xué)刻蝕工藝把薄膜圖形成像在硅片上，或者被送到離子注入工作區(qū)來完成硅片上圖形區(qū)中可選擇的摻雜。轉(zhuǎn)移到硅片上的掩膜圖形決定了器件的眾多特征，例如通孔、器件各層間必要的互連線以及硅摻雜區(qū)。

光刻過程的步驟為：1.前處理，清洗、脫水和硅片表面成底膜處理，目的是增強(qiáng)硅片和光刻膠之間的粘附性；2.勻膠，硅片被固定在一個(gè)真空載片臺(tái)上，它是一個(gè)表面有很多真空孔以便固定硅片的金屬或聚四氟乙烯圓盤，液體光刻膠滴在硅片上，然后硅片旋轉(zhuǎn)得到一層均勻的光刻膠涂層；3.軟烘，在90℃到100℃下烘烤，去除光刻膠中的溶劑，提高粘附性和均勻性；4.曝光，光能激活光刻膠中的光敏成分將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到涂膠的硅片上；5.顯影，光刻膠上的可溶解區(qū)域被化學(xué)顯影劑溶解，將可見的島或者窗口圖形留在硅片表面。6.堅(jiān)膜烘焙，烘焙要求揮發(fā)掉存留的光刻膠溶劑，穩(wěn)固光刻膠。完成以上六步就在硅片上形成了刻蝕或注入摻雜的掩膜。這種制作方法過程復(fù)雜、對(duì)工藝條件要求很高，而且設(shè)備昂貴，據(jù)S.Campbell估計(jì)，光刻成本在整個(gè)IC加工成本中幾乎占到三分之一。這種昂貴的技術(shù)不適合商業(yè)化太陽能電池的生產(chǎn)應(yīng)用。

印刷電路板行業(yè)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在覆銅樹脂板上印刷油墨，作為電路的刻蝕掩膜，該技術(shù)對(duì)工藝和設(shè)備的要求低，是一種低成本的掩膜技術(shù)，油墨印刷后被加熱固化，這個(gè)過程中油墨在基底上鋪展，使油墨的邊緣變得不清晰，線寬很難控制，它所能得到的最小線寬約為300μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足太陽能電池行業(yè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于真空凍干技術(shù)在硅片表面絲網(wǎng)印刷精細(xì)掩膜的方法，這種方法由兩個(gè)步驟組成：印刷、快速固化。由于涂料快速固化，限制了它在基底上的鋪展，線寬可以被很好地控制，該方法得到的掩膜最小線寬為70μm，滿足太陽能電池的要求。與光刻相比，這種方法不需要昂貴的設(shè)備，可以極大地降低制作掩膜的成本。

本發(fā)明基于真空凍干技術(shù)在硅片表面絲網(wǎng)印刷精細(xì)掩膜的方法，在硅片上用絲網(wǎng)印刷液態(tài)材料，然后將其快速固化，其特征在于用絲網(wǎng)印刷液態(tài)材料，然后在短時(shí)間內(nèi)將液態(tài)材料快速固化，限制涂料的鋪展，提高了掩膜的分辨率，減小了線寬。

本發(fā)明基于真空凍干技術(shù)在硅片表面絲網(wǎng)印刷精細(xì)掩膜的方法，其工藝步驟如下：

1、清洗硅片表面的有機(jī)物，清洗液選H₂SO₄和H₂O₂混合溶液；再用去離子水清洗硅片，然后烘干，增加硅片表面的黏附性，烘干溫度為：60℃～100℃；

所述H₂SO₄和H₂O₂混合溶液，H₂SO₄濃度(質(zhì)量百分比)為90％～98％，H₂O₂濃度(質(zhì)量百分比)為25％～32％，兩組分體積比為：H₂SO₄溶液∶H₂O₂溶液＝50∶1～80∶1。

2、用絲網(wǎng)印刷的方法將液態(tài)材料印刷在硅片表面(基底表面)上，形成掩膜圖形(簡稱掩膜)，掩膜的膜厚為20～70μm。

所述液態(tài)材料的的粘度為500～1000cps，成份為高分子聚合物粉體和溶劑，高分子聚合物粉體和溶劑的質(zhì)量百分比為：

高分子聚合物粉體????80％～70％

溶劑????????????????30％～20％；

所述高分子聚合物粉體可選環(huán)氧樹脂、聚胺脂丙烯酸脂、聚酯丙烯酸脂、聚醚丙烯酸脂、環(huán)氧丙烯酸脂中的一種或兩種以上的組合；高分子聚合物粉體顆粒直徑應(yīng)小于20μm至現(xiàn)有技術(shù)所能達(dá)到的最小細(xì)度；

所述溶劑可選丙酮、乙二醇、丁二醇、新戊二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇或二丙烯酸酯。