[發明專利]用于生成局部結構化的半導體層的方法

無效

• 申請號: 201080057937.2
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102804409A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 伊夫林·施米希;法比安·基弗;斯蒂芬·雷伯;斯蒂芬·林德庫格爾
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍弗應用技術研究院;弗賴堡阿爾伯特-路德維希大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及一種用于在襯底上生成局部結構化的半導體層的方法，其中，該襯底的表面置于活潑氣體下。由此進行對襯底上或襯底中的半導體物質的刻蝕、摻雜或沉積。“結構化”不僅表示單純機械或拓撲結構，而且還表示局部摻雜等。

背景技術

作為標準，用于Si(硅)太陽能電池的發射極在工業上通過擴散而被制成平面的。然而，在此認為：為了低接觸電阻，需要高表面摻雜，因而表面具有高復合率。

在高效太陽能電池中使用選擇性的(即表面結構化的)發射極，以確保良好的前側鈍化和低俄歇復合(低表面摻雜)以及良好的橫向傳導性以及低接觸電阻(高表面摻雜)。例如，在此，在后續位于觸點下方的區域中實施平坦低摻雜的擴散，其具有后續深的高摻雜的擴散。因此，需要兩個擴散步驟以及掩膜工藝，該掩膜工藝在第二擴散期間保護觸點之間的表面的。

作為替代，可應用激光方法，其中，在觸點下方的表面被特定地摻雜。然而，為此目的，除了擴散爐之外，還需要另外的激光器單元。可替選地，借助掩膜法來有選擇地恢復發射區。

發明內容

本發明的目的在于使用發射極沉積或與發射極反向刻蝕結合來代替用于生成選擇性發射極的復雜擴散工藝(和/或激光工藝或反向刻蝕工藝)。

該目的通過具有專利權利要求1所述特征的方法來實現。通過專利權利要求15，指出了使用所述方法的可能性，而專利權利要求16描述了太陽能電池，該太陽能電池包括通過根據本發明的方法生成的發射極層。在此，其它的從屬權利要求表示有利的發展。

根據本發明，因此提供一種用于在襯底上生成局部結構化的半導體層的方法，其中，該襯底的表面按區域至少一次遭受氣體的作用，該氣體用于要生成的局部結構化半導體層的區域中的沉積、摻雜和/或刻蝕。

在此提出的方法提供了針對擴散選擇性發射極的有吸引力的替代方式，具有稍后進一步詳細描述的相應優點。

本發明的實質在于：通過陰影掩膜以沉積結構化層和/或通過利用刻蝕氣體進行的直列(in-line)結構化，生成選擇性發射極。對于晶片或晶體硅材料和薄膜太陽能電池，外延發射極沉積可特別有利，從而能夠在一個工藝步驟中十分快速地生成選擇性發射極。

由于沉積速率可以大于1μm/min并且優化發射極厚度在1μm與5μm之間，因此可以在幾分鐘內生成選擇性外延發射極。由此得到如下優點：能夠快速地沉積在觸點下方有利的尤其厚的高摻雜區域(對于擴散，引入2μm深的摻雜持續近1-2小時)。根據氣體成分，根據本發明的方法能夠以＞50的因子(倍數)更快地生成發射極。

此外，能夠以任何方式來配置發射極輪廓。因此，可以避免發射極中不期望的復合，并且可以增加太陽能電池的電流。完全的選擇性發射極沉積可原位進行。對于硅薄膜太陽能電池，可預先在原位額外沉積BSF和基底。

在所述方法的優選實施例中，提出按區域進行侵蝕，使得通過至少一個陰影掩膜(其凹口與待生成的局部結構化層的結構對應)和/或特別通過至少一個噴嘴，襯底的表面受到氣流作用。

通過熟練選取掩膜和沉積參數，因此可以沉積適于后續金屬化設計的具有不同層電阻的發射極。掩膜對后續金屬化的侵蝕具有重要影響。由此，當將柵格印制在選擇性發射極結構上時需要調整。通過掩膜涂覆的區域以及未涂覆的區域可以具有不同的層高。由于這種差異，所以當將柵格印制到選擇性發射極結構上時更容易調整該柵格。例如，因此可以使用可視方法進行調整。

在使用噴嘴的所述方法的實施例中，優選的是，使用具有集成的氣體活化可能性(例如對氣體加熱和/或等離子體活化的可能性)的噴嘴。

在所述方法的另一有利實施例中，提出：所述至少一個陰影掩膜和/或所述至少一個噴嘴距所述表面的間隔在0.1mm與10mm之間，優選地在0.5mm與5mm之間，特別優選地在1mm與2mm之間。

掩膜優選地包括不易在其上進行沉積(例如涂覆SiO₂、Si₃N₄、SiC和/或Al₂O₃)并且在反應器腔室的反向刻蝕期間不受侵蝕的材料。為了掩膜不會變得阻塞，在選擇性結構的沉積期間的常規反向刻蝕是有利的。

根據本發明，因此可以生成局部結構化的半導體層，進行半導體沉積的區域能夠很大范圍地變化。然而優選地，襯底的表面以0.1mm與20mm之間的寬度、優選地在0.2mm與2mm之間的寬度、特別優選地在0.3mm與1mm之間的寬度受到氣體作用，從而可以生成對應寬的半導體結構。