半导体材料的触头制作方法和半导体器件技术

半导体材料（２０；３０）的触头制作方法，包括：在半导体（２０；３０；５０）表面的至少一部分上形成（１０、１２）有助于电接触和附着的扩散阻挡层（２２；３２；５２），以及，在扩散阻挡层上形成（１４；１５、１９）金属层，其中为了形成扩散阻挡层而在半导体表面的至少一部分上或者在覆盖半导体表面的一个层（３１）的至少一个部分上施加（１０）含有金属的糊。还涉及半导体元件，其包括扩散阻挡层（２２；３２；５２），其被设在半导体表面内并有助于半导体材料（２０；３０；５０）和金属层（２４；３４；５４）之间的电接触；以及，被加到扩散阻挡层上的金属层（２４；３４；５４），其中，扩散阻挡层是通过被施加在半导体表面的至少一部分上并被烧结的含有金属的糊形成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于半导体材料的触头连接方法和一种半导体器件。
技术介绍
在半导体器件的生产中，或者在半导体器件被集成到电路中 时，需要形成半导体材料与一个金属导体之间的电连接。特别地， 太阳能电池的生产，需要与半导体材料的电触头连接，以移走该半 导体材料中产生的电荷栽流子。通常希望这种连接是永久可靠的， 所以这种触头连接必须与半导体材料接合在一起。另外，还希望所采用的材料具有尽可能好的导电性； 一方面希望对材料的要求尽可 能地低，另一方面希望以最小的表面面积形成具有足够高的导电率 的电供给或排放部分。现有技术中有复杂程度不同的多种电触头连接方法。如果没有 适当的金属既能够与所用的半导体材料进行良好的掩^又具有所需 的导电性，可以例如首先在半导体材料上汽相淀积一层第 一金属， 该第一金属能够充分地接合到该半导体材料上。随后，在该第一金 属上加上一层第二金属，该第二金属与第一层能够良好地接合并具 有尽可能好的导电性。借助汽相淀积的触头，可以在满足小的表面面积的要求的同时 实现高质量的触头，但由于所需的真空设备，其生产成^f艮高。另 外，在作为最常用的半导体材料的硅的情况下，形成令人满意的触 头需要稀有的、通常昂贵的材料，诸如与银结合的钛和钯，这对于量产而言是一种阻碍。另外，在很多情况下，可用的金属的范围受到这样的要求的限 制，即它们不能对半导体材料的被利用的性质造成不利的影响。因 此，在很多情况下，某些材料的使用被排除了，因为它们在随后的 热处理中太快地扩散到半导体材料体中，并在半导体材料体中形成 了例如电荷载流子的再结合中心，而这对该半导体材料所制成的器 件造成了不利的影响。另外，已知通过施加和烧结包含金属的糊等而形成与半导体材 料的连接触头。特别是在太阳能电池生产领域，为此目的而开发了　多种糊，这些糊借助诸如丝网或模版印刷技术而被加到半导体材料 上，且在通常被称为烧结或触头烧结的热处理之后，形成了与该半 导体材料的一种欧姆接触。银和/或铝在此情况下通常被用作糊中的 金属。借助这样的方法，可以比较低成本地实现半导体材料的触头连 接。然而，所要求的表面面积比较大。例如，在太阳能电池的情况 下，这会使能够用于产生电力的半导体面积减小。这不一定是需要 某种最小空间的印刷技术造成的，而在很多情况下是由于这样的事 实造成的，即借助一种印刷操作，所用的糊只能以可控的方式被施 加至一定的厚度。然而，通过多重印刷的加厚，已经需要对所用的 印刷设备(如丝网或模版)和已经被印刷过的半导体材料进行定位 和对准。另外，在各次印刷操作之间，还需要附加的热处理，以使已经 印刷上去的层稳定，而这些附加热处理会加重材料特性的恶化。例 如，这会导致杂质至半导体材料体内的扩散增加，而这种增加又会 对所产生的半导体器件的特性造成不利影响，甚至使之不能使用。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的，是提供一种方法，借助该方法能够 实现可靠、低成本的半导体材料触头连接，且同时实现尽可能低的 表面面积要求和尽可能大的导电性。根据本专利技术的一种基本的方案，实现了上述目的。 根据本专利技术的一种进一步的实施方案，提供了用于为一种半导体器件(特别是一种硅半导体器件)的半导体材料提供触头连接的一种方法。另外，本专利技术的一个目的，是提供一种半导体器件，该半导体 器件包括一种半导体材料，且该半导体材料能够得到可靠且低成本 的触头连接，且其触头连接具有低的表面面积要求且同时具有高的 导电性。才艮据本专利技术的一种进一步的实施方案，实现了上述目的。 根据本专利技术的其他进一步的实施方案，实现了本专利技术的其他的 有利的特点。本专利技术的构思是，通过在一个半导体的表面的至少一部分上或 覆盖该半导体表面的 一个层的至少 一部分上施加一种包含金属的 糊，而在该半导体表面的至少一部分上形成一种电触头连接和接合 扩散阻挡层，并在该扩散阻挡层上形成一个金属层。为本专利技术的目 的，包含金属的糊被理解为这样的糊，即它包含至少一种纯的金属 和/或一种金属合金和/或一种金属化合物，特别是至少一种金属氧　化物。该扩散阻挡层在此起到了半导体材料与金属层之间的接合层的 作用，并阻止金属从该金属层至半导体材料中的扩散以及可能伴随 的对半导体材料的特性或半导体器件的特性的不利影响，从而能够更多地采用可大量获得的金属，虽然这些金属在所用的半导体材料 中的扩散较快。同时，包含金属的糊的采用，使得可以借助低成本 的印刷技术来施加这些糊。加到扩散阻挡层上的金属层则使得触头 连接可以获得尽可能大的导电性。以此方式，能够实现半导体材料的一种可靠、低成本的触头连 接，并同时实现低的表面面积要求和大的导电性，或实现以这样的 方式形成的一种半导体器件。以下结合附图对本专利技术进行详细描述。在附图中 图l显示了才艮据本专利技术的方法的一种示例性的第一实施例； 图2显示了才艮据本专利技术的方法的一种示例性的第二实施例； 图3以剖视图显示了根据本专利技术的半导体器件的一种示例性的第 一实施例；图4以剖视图显示了根据本专利技术的半导体器件的一种示例性的第 二实施例；图5以投影图显示了作为根据本专利技术的半导体器件的一种示例 性的第三实施例的一种太阳能电池。具体实施方式图l显示了才艮据本专利技术的方法的一种示例性的第一实施例。在此 方法中，首先， 一种包含金属的糊，借助一种丝网印刷技术，而被 加到10—种半导体材料的表面上。该包含金属的糊随后在一个热处 理步骤中与所述半导体材料形成合金，而这种热处理通常被称为烧 结12或触头烧结。在此过程中，来自糊的金属与所述半导体材料形 成一种欧姆接触。在以硅作为所用的半导体材料的情况下，这可形 成例如金属硅化物。另外，显而易见的是，其他基本的半导体，诸 如锗，或者化合物半导体材料，诸如砷化镓或铜铟亚盐酸(copper indium diselenide )，也可以被用作所述半导体材料。在此情况下，所述包含金属的糊及其组分被适当选择，从而使 它们起到随后施加的金属层的扩散阻挡层的作用。在硅作为所采用 的半导体材料的情况下，为此可釆用含诸如银和/或镍和/或钼和/或 钯和/或铬和/或铝的糊，也可以使所述材料在各种情况下具有合金 或化合物的形式。 一旦它们形成了合金，就形成了起扩散阻挡层的作用的一个层，特别是对于含银和/或锡和/或铜的金属层。为此而 采用铜是特别有利的，因为铜可以大量获得，而银要稀有得多。由于所形成的扩散阻挡层，在上述例子中的所述材料可在一个随后的电淀积操作14中4皮淀积到该扩散阻挡层上，而不会有半导体 材料由于淀积的材料至半导体材料中的扩散而发生恶化的危险。在 此情况下，用于金属层和扩散阻挡层的材料必须彼此适合。然而， 用于其中硅被用作所述半导体材料的情况的上述材料，也可以被用 于半导体技术中常用的其他材料的情况。除了电淀积之外，也可采用已知的无电淀积技术或镀技术。如果淀积若干种不同的材料，还 可以采用不同的淀积技术的组合。图2显示了才艮据本专利技术的方法的一种进一步的示例性实施例。在 图2中，先在半导体材料的表面上淀积16作为介电层的氮化硅，然后 借助丝网印刷在该氮化硅层上施加17包含金属的糊。在此，不一定 采用丝网印刷。作为代替，也可以在所有实施例中采用施加糊的其 他技术，特别是丝网印刷、喷印印刷、巻筒印刷、镂空版印刷本文档来自技高网...

【技术保护点】
半导体材料（２０；３０）的触头连接方法，包括以下步骤：　在一个半导体（２０；３０；５０）的表面的至少一部分上形成一个电触头连接和接合扩散阻挡层（２２；３２；５２）；　在所述扩散阻挡层上形成（１４；１５，１９）一个金属层，　其特征在于，为了形成所述扩散阻挡层（２２；３２；５２）在所述半导体（２０；３０；５０）的表面的至少一部分上或在覆盖所述半导体表面的一个层（３１）的至少一部分上施加（１０）一种包含金属的糊。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得法斯，艾哈尔米尔因克，
申请(专利权)人：GP太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]