[發明專利]在下游制程中使用圖案辨識來對準圖案

無效

• 申請號: 200980131051.5
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN102119436A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 保羅·J·墨菲;尼可拉斯·P·T·貝特曼
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/66;H01L21/3115
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

背景技術

一般來說，太陽能電池與其他半導體元件是以相同的制程制造，通常都是以硅為基板材料。半導體太陽能電池是一種簡單元件，其具有內建電場，所述內建電場用來分離半導體材料中經由吸收光子所產生的電荷載子。一般來說，對半導體材料進行不同型態的摻雜可以形成p-n接面(二極管)，而p-n接面形成電場。把相反極性的雜質摻雜于一部分的半導體基板(亦即表面區)中可以形成p-n接面，而p-n接面可作為將光能轉換成電能的光電元件。

圖1為一個代表性基板100的剖面圖，其包括太陽能電池。如箭頭所示，光子10經由上表面105進入太陽能電池100。光子通過抗反射涂層110，其中抗反射涂層110用來增加穿透基板100的光子數量并且降低從基板反射出去的光子數量。

在基板100的內部形成p-n接面120。接面和基板100的上表面105大致平行，但是兩者也有可能不平行。制造太陽能電池以使光子經由n型摻雜區進入基板，其中n型摻雜區又稱為射極區130。雖然在本說明書中是以敘述p型基極和n型射極為例，但是本說明書的范圍也涵蓋使用n型基極和p型射極來制造太陽能電池。具有充足能量的光子(高于半導體的能隙)可以將半導體材料內的電子由價帶激發至傳導帶。而這個自由電子就會在價帶中留下相對應的正電洞。為了產生可以驅動外部負載(external?load)的光電流，必須分離這些電子空洞對(electron?hole，e-h)。而p-n接面處的內建電場就能達成上述分離。如此一來，與擴散至元件的空乏區的少數載子相似，產生于p-n接面的空乏區處的任何電子空洞對都會被分離。由于大部分的入射光子會在元件的表面區附近被吸收，因此只有在射極中產生的少數載子需要擴散至射極深度以到達空乏區，并且被掃至另一側。因此，為了增加光生電流的匯集并且降低載子在射極內再結合的機會，較佳是使射極區130為相當淺的形式。

有一些光子會經過射極區130并且進入基極140。接著這些光子會激發基極140內的電子，其中基極140內的電子可以自由移動至射極區130，而在基極140中留下相對應的空洞。由于p-n接面的存在會造成電荷分離，所以由光子生成的額外載子(電子和空洞)就可以用來驅動外部負載以完成整個回路。

藉由外部負載使射極區130和基極140進行外部連接就可以傳導電流并提供動力。為了達成此目的，將通常是金屬的接點150配置在射極區130和基極140的外表面。由于基極140無法直接接收光子，所以接點150b通常會沿著整個外表面配置。相反地，由于射極區130的外表面可以接收光子，因此射極區130的外表面不能全部被接點覆蓋。然而，若是電子必須行經較遠的距離才能到達接點，那么電池的串聯電阻就會增加、并且降低輸出功率。為了平衡自由電子行走到接點的距離和所暴露的射極區表面160的尺寸，通常會使用指狀接點150a。圖2是圖1的太陽能電池的上視圖。接點通常是以較薄的型態形成，且其沿著太陽能電池的寬度延伸。在這種配置方式下，自由電子就不需要行走很長的距離，同時也可以暴露出大部分的射極外表面以接觸到光子。在晶圓側上的指狀接點150a通常為0.1mm且具有+/-0.1mm的準確度。指狀接點150a之間的間隙通常為1-5mm。雖然在此是以上述的尺寸為例，但是也可能應用其他尺寸。

進一步強化太陽能電池的方法是加入重摻雜基板接點區。圖3是一種強化型太陽能電池的剖面圖。這個太陽能電池和圖1所示的太陽能電池基本上相同，但是其包含了n型重摻雜接點區170。重摻雜接點區170對應于金屬指狀接點150a固定于基板100的位置。采用重摻雜接點區170可以使基板100和金屬指狀接點150a之間具有較好的接觸并且顯著地降低電池的串聯電阻。在基底表面上形成重摻雜區的模式通常被稱為選擇性射極設計。重摻雜區可以藉由在這些區中植入離子而產生。因此，“植入區”和“摻雜區”在本說明書中可能會交替使用。

在太陽能電池的選擇性射極設計中，由于射極層的暴露區中的摻質/雜質的劑量較低，因此只有少數載子會因為再結合而損失，故太陽能電池的選擇性射極設計也會具有高效率的優點。接點區下的重摻雜提供了電場，其可匯集產生于射極中的大部分載子并且把過量的少數載子驅回至p-n接面。

這些結構通常是使用傳統的微影(或硬光罩)和熱擴散來制成。另一種方法是結合植入步驟和傳統的微影光罩，其中微影光罩可以在活化摻質的步驟之前輕易地移除。還有另一種方法是使用植入機的蔭光罩或模板光罩來界定用于接點的重摻雜區。這些技術都是利用固定式光罩層，此固定式光罩層是直接配置在基板上或是在束線中。