用于回蚀半导体层的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于至少部分回蚀基片(3)的半导体层(1)的方法，其中该基片(3)至少部分安置在蚀刻液(5)外，并且在该蚀刻液(5)外的半导体层(3)部分借助源于该蚀刻液(5)的反应性蒸气(11)被至少部分蚀除；本发明专利技术还提供用于实施该方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及至少部分回蚀半导体层的方法以及实施该方法的装置。
技术介绍
半导体层回蚀是许多半导体元件的加工方法的内容。本申请中，半导体层是指半导体的层。半导体层的回蚀尤其被用在太阳能电池加工中，用于回蚀作为掺杂半导体层的发射极。当在半导体层表面上的掺杂材料浓度如此之高，以至于更高的表面复合速度或者更高的发射极饱和电流密度不利地影响到成品太阳能电池的效率时，有时就采取这样的发射极回蚀。例如，当使用特殊的掺杂材料源时或者当出现提高的掺杂材料表面浓度时，在半导体层表面上就会出现过高的掺杂材料浓度，这是因为扩散优先针对的是影响除半导体层表面上的掺杂材料浓度外的其它太阳能电池基片性能，例如当要与扩散同时地产生吸气剂效应(Getter-Effekt)时。从现有技术中可知，可这样消除在半导体层表面上的不希望有的高掺杂材料浓度，即，对半导体层进行回蚀。这例如可借助半导体层在蚀刻液中的回蚀实现，蚀刻液含有氟化氢(HF)和臭氧(O3)(参见例如EP1843389B1)。
技术实现思路
本专利技术的目的，包括提供一种替代方法，用于至少部分回蚀基片的半导体层，并且本专利技术的目的包括提供一种实施该方法的装置。该任务一方面通过根据本专利技术的方法、且另一方面通过根据本专利技术的装置来完成。本申请还包括了有利的改进方案。根据本专利技术的方法，该基片至少部分设置在蚀刻液之外，并且在该蚀刻液外的半导体层部分借助源于蚀刻液的反应性蒸气被至少部分蚀除。蚀刻液的表面不一定表现为平面。因为浸润现象，该表面可能局部弯曲，尤其在基片的边缘，就像在图7中举例示意中针对蚀刻液5的表面7所表示的那样。在那里，基片60虽然完全位于蚀刻液5的液面8之上，但示意所示的掺杂半导体层I的一部分还是设置在蚀刻液5内并且与蚀刻液直接接触。而掺杂半导体层I的其它区域如位于基片60表面62上的区域位于蚀刻液5外。液面8表现为一个平面，并且在图7的例子中，在其中蚀刻液5的表面7是弯曲的一个区域内，液面8在蚀刻液5的表面7的下方延伸，如在图7中用虚线表不的那样。本申请中，半导体层是指任何半导性的层。据此，磷硅酸盐玻璃层或硼硅酸盐玻璃层(常简称为磷玻璃或硼玻璃)因为其电绝缘作用而不是本申请意义上的半导体层。 半导体层例如是掺杂或未掺杂的硅层，因此作为蚀刻液，例如可使用这样的溶液，该溶液一方面含有氧化剂如硝酸或臭氧，另一方面含有氢氟酸。在硅基半导体层的情况下，含有氢氟酸和硝酸的蚀刻液被证明是特别有效的。可选的是，它可以附加添加有硫酸。在本专利技术的一个变型实施方式中，掺杂的硅层被回蚀。此时，优选采用硅晶片作为基片，并且掺杂的硅层通过在硅晶片中加入掺杂材料来形成。掺杂材料的加入此时原则上可以通过任何方式来实现，在太阳能电池加工领域里，它通常被扩散到硅晶片中。在本专利技术的一个改进方案中，如此地设置基片，即，半导体层的一部分位于蚀刻液内，该半导体层的所述部分利用蚀刻液被完全除去。这种完全除去不是指在蚀刻液表面下没有留下半导体材料。只是在各变型实施方式中所关注的半导体层在蚀刻液内被完全除去。如果例如硅晶圆和进而硅晶片被用作基片且掺杂材料从外面扩散到其中，从而在硅晶片表面上形成掺杂半导体层，则只是掺杂半导体层的位于蚀刻液中的那些部分利用蚀刻液被完全除去。而位于蚀刻液表面下的其余硅不一定被蚀除。但留下的硅并非一定是不掺杂的，而是可以含有不同于在被除去的掺杂半导体层所存在的掺杂材料。在本专利技术的一个优选变型实施方式中，在位于蚀刻液内的半导体层部分被完全除去的过程中，位于蚀刻液外的掺杂半导体层部分借助反应性蒸气被至少部分蚀除。 在太阳能电池加工领域里，可以借助本专利技术的方法除去掺杂，并因此复合很活跃的、有时被称为“死层”的层。在另一个变型实施方式中，作为死层的替代或补充，借助本专利技术的方法回蚀太阳能电池基片的发射极。死层或发射极是以何种方式形成的，此时原则上并不重要。例如可以通过注入法、化学沉积法或者物理沉积法来实现，或者通过掺杂材料扩散来实现，这是最流行的做法。此外，它不仅可以是η型发射极，也可以是P型发射极。本专利技术的方法据此可用在两种太阳能电池中。此外，本专利技术方法可以被简单整合到现有设备中，因为在太阳能电池加工中在许多生产加工线上本来就设有湿化学蚀刻过程。在本专利技术的一个优选变型实施方式中，发射极以I 25Q/sq被回蚀。在通常在太阳能电池加工行业中所采用的发射极形状中，这一般等于I 50nm的材料蚀除量。通过这种方式，在工业生产的硅太阳能电池中获得在成品太阳能电池中的达到O. 4%的效率提高。作为反应性蒸气的作用持续时间，30秒至5分钟的时间段被证明是有效的。在本专利技术的一个改进方案中，如此设置太阳能电池基片，即，太阳能电池基片的后来的发射极侧面位于蚀刻液外，与发射极侧面对置的太阳能电池基片侧面位于蚀刻液内。该变型实施方式尤其在这样的太阳能电池基片中是有利的，即其中沿整个基片表面形成发射极。这例如是这种情况，太阳能电池基片遇到来自气相扩散的掺杂材料输入，而没有保护表面的一部分免受掺杂材料输入。这样的或类似的整面的发射极扩散在工业化太阳能电池加工中是常用的。这造成必须通过连贯的发射极层防止太阳能电池触点(通常称为正面触点和背面触点)的短路。为此，连贯的发射极通常是被中断的，这常被称为边缘绝缘。此时，由发射极层构成的、从太阳能电池基片的发射极侧面到对置侧的导电连接被中断。这可例如通过沿太阳能电池基片边缘锯出沟槽或沿太阳能电池基片边缘蚀除发射极来进行。术语“边缘绝缘”不应为误解为必须只在太阳能电池基片边缘进行发射极除去。根据W02005/093788A1，例如太阳能电池基片的发射极侧面安置在蚀刻液外并且与发射极侧面对置的太阳能电池基片侧面位于蚀刻液内。位于蚀刻液内的发射极部分随后借助蚀刻液被完全除去。由此，从太阳能电池基片的发射极侧面到与发射极侧面对置的侧面的导电连接被中断。在本专利技术方法的上述改进方案中，边缘绝缘可以与发射极回蚀关联起来。当以位于蚀刻液中的发射极部分被完全除去的方式进行边缘绝缘时,位于蚀刻液外的发射极部分利用反应性蒸气被回蚀。因此，可以成本有利且同时地进行边缘绝缘以及发射极回蚀。而在根据现有技术的方法中，发射极只在完成边缘绝缘后才被回蚀，这带来附加工艺步骤和进而更高的加工成本。在根据现有技术的方法中，太阳能电池基片的发射极侧面在边缘绝缘过程中受到保护而免受反应性蒸气的作用，例如通过在扩散中形成的磷硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃。这样的硅酸盐玻璃层阻止发射极被反应性蒸气损伤，这会对效率产生负面影响。但因为这样的硅酸盐玻璃层具有亲水性，所以存在着发射极侧面在边缘区域内被蚀刻液浸润并损伤发射极的危险。一种阻止这种发射极损伤的已知措施是提高蚀刻液粘度。为此目的，在蚀刻液中例如可加有硫酸。而且，发射极侧面边缘区的所述浸润通过精密调节蚀刻液参数例如蚀刻液液面高度、蚀刻液温度或在蚀刻液容器内的注入速度和排出速度来得到抑制。但是，为了阻止损伤发射极，蚀刻液的产生影响的参数必须分别被保持在很窄的参数窗内。因此，在本专利技术的一个改进方案中，位于待回蚀的半导体层上的硅酸盐玻璃层在半导体层回蚀之前被除去。这最好以湿化学方法来进行。通过除去该硅酸盐玻璃层，待回 蚀的半导体层表面是疏水的。这造成在低粘性蚀刻液或者在基片边缘上强烈形成弯液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.22 DE 102009042288.91.一种至少部分回蚀基片(3)的半导体层(I)的方法，其中，所述基片(3)至少部分设置在蚀刻液(5)之外， 其特征在于，所述半导体层(3)的位于所述蚀刻液(5)之外的部分是借助源于所述蚀刻液(5)的反应性蒸气(11)被至少部分蚀除的。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，被回蚀的是掺杂半导体层(I)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，被回蚀的是掺杂硅层(I)，其中，优选采用硅晶片(3)作为基片(3)，并且所述掺杂硅层(I)是通过在硅晶片(3)中加入掺杂材料而形成的。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如此设置该基片(3)，S卩，该半导体层(I)的一部分位于该蚀刻液(5)内，并且该半导体层(I)的所述部分是借助该蚀刻液(5)被完全蚀除的。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，位于所述蚀刻液(5)之外的半导体层(I)部分借助所述反应性蒸气(11)仅被蚀除至该半导体层(I)的一个剩余残余厚度。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，被回蚀的是太阳能电池基片(11)的发射极(15)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如此设置该太阳能电池基片(3)，S卩，该太阳能电池基片(3)的后来的发射极侧面(9)位于该蚀刻液(5)之外，并且该太阳能电池基片(3)的与该发射极侧面(9)对置的侧面位于该蚀刻液(5)之内。8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在该半导体层(I)被回蚀之前，以湿化学方法，除去存在于待回蚀的半导体层(I)上的硅酸盐玻璃层(4)。9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该反应性蒸气(11)被部分抽吸走，以调节用于该半导体层(I)的回蚀的回蚀速率。10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将惰性气体(38)和/或至少一种反应性气体供给待回蚀的半导体层(I)的位于该蚀刻液(5)之外的部分，以调节该反应性蒸气(11)的回蚀速率，其中，优选使用来自下组的至少一种物质作为至少一种反应性气体，该组包括气态臭氧和气态氟化氢。11.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在回蚀过程中利用电磁射线(42 ；48)最好利用紫外线(42)来照射待回蚀的半导体层(I)的位于该蚀刻液(5)之外的部分，以调节该半导体层(I)回蚀的回蚀速率。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·德拉海耶，维尔纳·索勒，埃卡德·威福林豪斯，史蒂芬·奎瑟尔，
申请(专利权)人：雷纳有限公司，
类型：发明
国别省市：