[發明專利]用于回蝕半導體層的方法和裝置

有效

• 申請號: 201080052003.X
• 申請日: 2010-02-15
• 公開（公告）號: CN102714134A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 弗蘭克·德拉海耶;維爾納·索勒;埃卡德·威福林豪斯;史蒂芬·奎瑟爾
• 申請（專利權）人: 雷納有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L31/18
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及至少部分回蝕半導體層的方法以及實施該方法的裝置。

背景技術

半導體層回蝕是許多半導體元件的加工方法的內容。本申請中，半導體層是指半導體的層。半導體層的回蝕尤其被用在太陽能電池加工中，用于回蝕作為摻雜半導體層的發射極。當在半導體層表面上的摻雜材料濃度如此之高，以至于更高的表面復合速度或者更高的發射極飽和電流密度不利地影響到成品太陽能電池的效率時，有時就采取這樣的發射極回蝕。

例如，當使用特殊的摻雜材料源時或者當出現提高的摻雜材料表面濃度時，在半導體層表面上就會出現過高的摻雜材料濃度，這是因為擴散優先針對的是影響除半導體層表面上的摻雜材料濃度外的其它太陽能電池基片性能，例如當要與擴散同時地產生吸氣劑效應(Getter-Effekt)時。

從現有技術中可知，可這樣消除在半導體層表面上的不希望有的高摻雜材料濃度，即，對半導體層進行回蝕。這例如可借助半導體層在蝕刻液中的回蝕實現，蝕刻液含有氟化氫(HF)和臭氧(O₃)(參見例如EP1843389B1)。

發明內容

本發明的目的，包括提供一種替代方法，用于至少部分回蝕基片的半導體層，并且本發明的目的包括提供一種實施該方法的裝置。

該任務一方面通過根據本發明的方法、且另一方面通過根據本發明的裝置來完成。

本申請還包括了有利的改進方案。

根據本發明的方法，該基片至少部分設置在蝕刻液之外，并且在該蝕刻液外的半導體層部分借助源于蝕刻液的反應性蒸氣被至少部分蝕除。

蝕刻液的表面不一定表現為平面。因為浸潤現象，該表面可能局部彎曲，尤其在基片的邊緣，就像在圖7中舉例示意中針對蝕刻液5的表面7所表示的那樣。在那里，基片60雖然完全位于蝕刻液5的液面8之上，但示意所示的摻雜半導體層1的一部分還是設置在蝕刻液5內并且與蝕刻液直接接觸。而摻雜半導體層1的其它區域如位于基片60表面62上的區域位于蝕刻液5外。液面8表現為一個平面，并且在圖7的例子中，在其中蝕刻液5的表面7是彎曲的一個區域內，液面8在蝕刻液5的表面7的下方延伸，如在圖7中用虛線表示的那樣。

本申請中，半導體層是指任何半導性的層。據此，磷硅酸鹽玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層(常簡稱為磷玻璃或硼玻璃)因為其電絕緣作用而不是本申請意義上的半導體層。

半導體層例如是摻雜或未摻雜的硅層，因此作為蝕刻液，例如可使用這樣的溶液，該溶液一方面含有氧化劑如硝酸或臭氧，另一方面含有氫氟酸。在硅基半導體層的情況下，含有氫氟酸和硝酸的蝕刻液被證明是特別有效的。可選的是，它可以附加添加有硫酸。

在本發明的一個變型實施方式中，摻雜的硅層被回蝕。此時，優選采用硅晶片作為基片，并且摻雜的硅層通過在硅晶片中加入摻雜材料來形成。摻雜材料的加入此時原則上可以通過任何方式來實現，在太陽能電池加工領域里，它通常被擴散到硅晶片中。

在本發明的一個改進方案中，如此地設置基片，即，半導體層的一部分位于蝕刻液內，該半導體層的所述部分利用蝕刻液被完全除去。這種完全除去不是指在蝕刻液表面下沒有留下半導體材料。只是在各變型實施方式中所關注的半導體層在蝕刻液內被完全除去。如果例如硅晶圓和進而硅晶片被用作基片且摻雜材料從外面擴散到其中，從而在硅晶片表面上形成摻雜半導體層，則只是摻雜半導體層的位于蝕刻液中的那些部分利用蝕刻液被完全除去。而位于蝕刻液表面下的其余硅不一定被蝕除。但留下的硅并非一定是不摻雜的，而是可以含有不同于在被除去的摻雜半導體層所存在的摻雜材料。

在本發明的一個優選變型實施方式中，在位于蝕刻液內的半導體層部分被完全除去的過程中，位于蝕刻液外的摻雜半導體層部分借助反應性蒸氣被至少部分蝕除。

在太陽能電池加工領域里，可以借助本發明的方法除去摻雜，并因此復合很活躍的、有時被稱為“死層”的層。在另一個變型實施方式中，作為死層的替代或補充，借助本發明的方法回蝕太陽能電池基片的發射極。死層或發射極是以何種方式形成的，此時原則上并不重要。例如可以通過注入法、化學沉積法或者物理沉積法來實現，或者通過摻雜材料擴散來實現，這是最流行的做法。此外，它不僅可以是n型發射極，也可以是p型發射極。本發明的方法據此可用在兩種太陽能電池中。此外，本發明方法可以被簡單整合到現有設備中，因為在太陽能電池加工中在許多生產加工線上本來就設有濕化學蝕刻過程。