[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體鍍金屬的改進(jìn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310466628.6
• 申請(qǐng)日: 2013-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103540983A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏凌云;G·哈姆;N·小卡拉亞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅門(mén)哈斯電子材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25D7/12
• 分類(lèi)號(hào): C25D7/12;H01L31/18
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 王穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體鍍金屬的改進(jìn)方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)消除燒結(jié)并使用低內(nèi)應(yīng)力的銅鍍液來(lái)提高金屬與半導(dǎo)體的結(jié)合力的半導(dǎo)體鍍金屬改進(jìn)方法。

背景技術(shù)

在如光伏器件和太陽(yáng)能電池的摻雜半導(dǎo)體上鍍金屬涉及在半導(dǎo)體的正面和背面形成導(dǎo)電接觸層。金屬涂層需要能夠與半導(dǎo)體建立歐姆接觸從而保證載荷子從半導(dǎo)體產(chǎn)生進(jìn)入導(dǎo)電接觸層，而不受阻礙。為了避免電流損失，金屬化的接觸柵極必須具有足夠的電流導(dǎo)電率或足夠高的導(dǎo)體軌跡橫截面。

對(duì)太陽(yáng)能電池的背面上涂覆金屬來(lái)說(shuō)，存在多種滿足上述需求的方法。例如，為了提高太陽(yáng)能電池背面的電流傳導(dǎo)，加強(qiáng)了背面正下方的p摻雜。通常鋁用于該目的。例如，通過(guò)氣相沉積或印制在背面并將其驅(qū)入或與之合金化，來(lái)施加鋁。當(dāng)金屬涂覆正面或光入射面時(shí)，達(dá)到的目標(biāo)是活性半導(dǎo)體表面最小程度地遮蔽從而使用盡可能多的表面來(lái)捕捉光子。

用于制造正面接觸層的過(guò)程使用激光或攝影技術(shù)來(lái)對(duì)電流軌跡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行限定。隨后金屬化電流軌跡。一般來(lái)說(shuō)，使用各種金屬涂覆步驟，以便施加金屬涂層，以試圖達(dá)到對(duì)導(dǎo)電性來(lái)說(shuō)足夠的結(jié)合強(qiáng)度和理想的厚度。在如太陽(yáng)能電池的光伏器件的制造中，銅是在硅上形成電流軌跡的相當(dāng)理想的金屬。銅可以被涂覆一薄層的錫或銀來(lái)保護(hù)其不被氧化。然而，在硅表面直接鍍的銅會(huì)擴(kuò)散入硅并破壞導(dǎo)電性或污染光伏器件。而且，在硅上直接鍍銅并不總能在銅和硅之間得到足夠的結(jié)合力。為解決這些問(wèn)題，常常將鎳鍍?cè)趯?dǎo)體軌跡的硅表面附近，并起到阻止銅擴(kuò)散入硅的底層或阻擋層的作用。為了獲得金屬層相對(duì)硅的足夠結(jié)合力，會(huì)在鍍銅前形成硅化鎳。然而，在形成硅化鎳過(guò)程中使用的燒結(jié)溫度會(huì)導(dǎo)致鎳擴(kuò)散通過(guò)發(fā)射層而使器件分流。

低分流電阻R_sh的存在會(huì)導(dǎo)致顯著的功率損耗。低分流電陽(yáng)通過(guò)為光產(chǎn)生的電流提供替代電流路徑而導(dǎo)致光伏器件功率損耗。這種分散減少了流過(guò)光伏器件節(jié)的電流量，并降低了來(lái)自器件的電壓。在低光水平下分流電阻的影響尤其嚴(yán)重，原因是存在較小的光產(chǎn)生的電流。因此這種分流的電流損失具有更大的影響。另外，在器件的有效電阻較高而電壓較低的情況下，并聯(lián)電阻的影響很大。

另一個(gè)與燒結(jié)相關(guān)的問(wèn)題是再活化硅化物的金屬，使得銅可以被鍍覆。用例如稀氫氟酸之類(lèi)的活化材料來(lái)再活化金屬硅化物常常不可靠并導(dǎo)致鍍?cè)诨罨逆?硅化鎳層上的銅或其他金屬的結(jié)合力較差。而且，用稀氫氟酸再活化包括附加步驟并破壞抗反射層。

另一提高金屬與硅結(jié)合力的方法是在發(fā)射層的頂面形成薄納米多孔層。納米多孔層提供細(xì)小的孔，其使得金屬可沉積在孔中和沉積在硅表面上，從而形成機(jī)械結(jié)合，以將金屬固定于硅表面。這種納米孔可使用多種蝕刻方法，如陽(yáng)極蝕刻形成。這種方法的缺點(diǎn)包括附加的耗時(shí)步驟和附加的設(shè)備。另一缺點(diǎn)是在發(fā)射層上形成的納米孔的深度必須要小心控制。如果納米孔在發(fā)射層中形成得過(guò)深，就會(huì)損害電性能。對(duì)硅進(jìn)行納米孔處理也會(huì)顯著地破壞氮化硅和氧化硅抗反射涂層，而導(dǎo)致不期望的背景鍍的增加，這會(huì)影響光的傳輸并大大降低光伏和太陽(yáng)能電池的性能。

在光伏模塊制造中在連接互連帶(joining?interconnecting?ribbon)附連到獨(dú)立的光伏器件或太陽(yáng)能電池時(shí)，在裝配過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)另一結(jié)合力問(wèn)題。這種帶通常由涂覆有錫或錫合金和一種或多種附加金屬的銅芯構(gòu)成。該帶通常通過(guò)在250℃至400℃的溫度下焊接而連接于光伏器件的匯流條上。該帶允許多個(gè)光伏器件或太陽(yáng)能電池串聯(lián)地連接在一起，而后封裝入電介質(zhì)材料中而形成模塊。模塊中相互連接的帶中的一個(gè)失去結(jié)合力會(huì)導(dǎo)致電流開(kāi)路或短路以及整個(gè)模塊失效。

因此，需要一種在形成正面電流軌跡的過(guò)程中在半導(dǎo)體晶片上鍍銅的改進(jìn)方法，其提供好的結(jié)合力并減少處理步驟的數(shù)量，從而提供更加高效的金屬化方法。

發(fā)明內(nèi)容

方法包括：提供包括正面、背面和pn結(jié)的半導(dǎo)體，所述正面包括導(dǎo)電軌跡圖案和匯流條，導(dǎo)電軌跡和匯流條包括底層，所述背面包括金屬接觸層；將半導(dǎo)體與低內(nèi)應(yīng)力鍍銅組合物接觸；在導(dǎo)電軌跡和匯流條的底層附近鍍覆低內(nèi)應(yīng)力銅層。

該方法消除了形成硅化物而燒結(jié)金屬，因此降低或消除了分流。由于銅能夠在底層沉積后馬上鍍覆，避免了在鍍覆低內(nèi)應(yīng)力銅之前再活化金屬底層。金屬化步驟的總數(shù)量減少，由此，與很多傳統(tǒng)方法相比，使得半導(dǎo)體的金屬化更高效和更經(jīng)濟(jì)。光伏器件上互連帶與匯流條的附連在與傳統(tǒng)模塊裝配中典型實(shí)現(xiàn)的相比可在更低溫度下實(shí)現(xiàn)，與焊接相反，也可以使用低溫粘結(jié)劑。

具體實(shí)施方式