用于生成局部结构化的半导体层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在衬底上生成局部结构化的半导体层的方法，在蚀刻或掺杂所述衬底时或者半导体衬底被沉积在衬底上时，将活性气体施加到所述衬底的表面。术语“结构化”不仅表示纯机械或拓扑结构而且还表示局部掺杂区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在衬底上生成局部结构化的半导体层的方法，其中，该衬底的表面置于活泼气体下。由此进行对衬底上或衬底中的半导体物质的刻蚀、掺杂或沉积。“结构化”不仅表示单纯机械或拓扑结构，而且还表示局部掺杂等。
技术介绍
作为标准，用于Si (硅)太阳能电池的发射极在工业上通过扩散而 被制成平面的。然而，在此认为为了低接触电阻，需要高表面掺杂，因而表面具有高复合率。在高效太阳能电池中使用选择性的(即表面结构化的)发射极，以确保良好的前侧钝化和低俄歇复合(低表面掺杂)以及良好的横向传导性以及低接触电阻(高表面掺杂)。例如，在此，在后续位于触点下方的区域中实施平坦低掺杂的扩散，其具有后续深的高掺杂的扩散。因此，需要两个扩散步骤以及掩膜工艺，该掩膜工艺在第二扩散期间保护触点之间的表面的。作为替代，可应用激光方法，其中，在触点下方的表面被特定地掺杂。然而，为此目的，除了扩散炉之外，还需要另外的激光器单元。可替选地，借助掩膜法来有选择地恢复发射区。
技术实现思路
本专利技术的目的在于使用发射极沉积或与发射极反向刻蚀结合来代替用于生成选择性发射极的复杂扩散工艺(和/或激光工艺或反向刻蚀工艺)。该目的通过具有专利权利要求I所述特征的方法来实现。通过专利权利要求15，指出了使用所述方法的可能性，而专利权利要求16描述了太阳能电池，该太阳能电池包括通过根据本专利技术的方法生成的发射极层。在此，其它的从属权利要求表示有利的发展。根据本专利技术，因此提供一种用于在衬底上生成局部结构化的半导体层的方法，其中，该衬底的表面按区域至少一次遭受气体的作用，该气体用于要生成的局部结构化半导体层的区域中的沉积、掺杂和/或刻蚀。在此提出的方法提供了针对扩散选择性发射极的有吸引力的替代方式，具有稍后进一步详细描述的相应优点。本专利技术的实质在于通过阴影掩膜以沉积结构化层和/或通过利用刻蚀气体进行的直列(in-line)结构化，生成选择性发射极。对于晶片或晶体硅材料和薄膜太阳能电池，外延发射极沉积可特别有利，从而能够在一个工艺步骤中十分快速地生成选择性发射极。由于沉积速率可以大于I y m/min并且优化发射极厚度在I U m与5 y m之间，因此可以在几分钟内生成选择性外延发射极。由此得到如下优点能够快速地沉积在触点下方有利的尤其厚的高掺杂区域(对于扩散，引入2 深的掺杂持续近1-2小时)。根据气体成分，根据本专利技术的方法能够以> 50的因子(倍数)更快地生成发射极。此外，能够以任何方式来配置发射极轮廓。因此，可以避免发射极中不期望的复合，并且可以增加太阳能电池的电流。完全的选择性发射极沉积可原位进行。对于硅薄膜太阳能电池，可预先在原位额外沉积BSF和基底。在所述方法的优选实施例中，提出按区域进行侵蚀，使得通过至少一个阴影掩膜(其凹口与待生成的局部结构化层的结构对应)和/或特别通过至少一个喷嘴，衬底的表面受到气流作用。通过熟练选取掩膜和沉积参数，因此可以沉积适于后续金属化设计的具有不同层电阻的发射极。掩膜对后续金属化的侵蚀具有重要影响。由此，当将栅格印制在选择性发射极结构上时需要调整。通过掩膜涂覆的区域以及未涂覆的区域可以具有不同的层高。由于这种差异，所以当将栅格印制到选择性发射极结构上时更容易调整该栅格。例如，因此可以使用可视方法进行调整。在使用喷嘴的所述方法的实施例中，优选的是，使用具有集成的气体活化可能性(例如对气体加热和/或等离子体活化的可能性)的喷嘴。在所述方法的另一有利实施例中，提出所述至少一个阴影掩膜和/或所述至少 一个喷嘴距所述表面的间隔在0. Imm与IOmm之间，优选地在0. 5mm与5mm之间，特别优选地在Imm与2mm之间。掩膜优选地包括不易在其上进行沉积(例如涂覆Si02、Si3N4、Si(^P/*Al203)并且在反应器腔室的反向刻蚀期间不受侵蚀的材料。为了掩膜不会变得阻塞，在选择性结构的沉积期间的常规反向刻蚀是有利的。根据本专利技术，因此可以生成局部结构化的半导体层，进行半导体沉积的区域能够很大范围地变化。然而优选地，衬底的表面以0. Imm与20mm之间的宽度、优选地在0. 2mm与2mm之间的宽度、特别优选地在0. 3_与Imm之间的宽度受到气体作用，从而可以生成对应宽的半导体结构。在此，根据本专利技术可以使用的有利活性气体选自包含以下的群组氯化氢、氢、氯硅烷、磷烷、氢化物、三氯化硼、三甲基膦和/或气态氟化物(特别是CF4或SF6)和/或其混合物。在此，进行所述方法的优选温度(即衬底温度或活性气体温度，并且可能在对应温度下揉和衬底和活性气体二者)在200与2000°C之间，优选地在500与1500°C之间。所述方法的特别优选的实施例提出该温度在1000°C与1200°C之间或500°C与999°C之间。类似地可提出以温度梯度实施所述方法，即例如，衬底表面受到的气体在一定范围上调节。因此，可以实现在对应衬底上沉积更多或更少的半导体。因此存在实现以下工艺的选项I.例如在近似1100°C沉积选择性外延层；2.例如在1000°C以下的温度沉积选择性微晶层；3.在晶片的冷却期间在1100与700°C之间的温度扩散到选择性结构；4.在沉积步骤之前或之后选择性结构的反向刻蚀。具体地说，CVD涂覆单元适合于实施根据本专利技术的方法。此外，有利的是，如果所述方法作为连续方法实施，则该衬底在一维、二维或三维中相对于以刻蚀气体侵蚀的区域移动。大量的可能衬底适合所述方法；在此，有利的衬底选自半导体衬底，特别是Si-、GaAs-、Ge-、SiC半导体衬底和/或其组合、具有半导体涂层的载流子衬底、沉积在半导体涂层上的局部结构化的半导体层、金属、玻璃和/或陶瓷以及上述衬底的组合。对于上述半导体涂层而言，特别是包括例如Si、CdTe、CdS、CdSe、CuIn(Ga)Se和/或CuIn (Ga) S的涂层是可能的。可以被结构化的优选金属是例如钥和/或施加在玻璃衬底上的钥。对于玻璃或陶瓷而言，例如SiC、ZrSi04、Si3N4或基于烧结Si的玻璃或陶瓷是可能的，然而，利用根据本专利技术的方法同样可进行石墨或碳的结构化。当然，太阳能电池也可以用作衬底。为了改进衬底或沉积的半导体涂层的电特性，如果在实施所述方法之前和/或之后实施半导体衬底表面的平面掺杂，则是尤其有利的。为了改进结构化，可以另外实施对局部结构化的半导体层的至少部分反向刻蚀，作为后续方法步骤。此外，有利的是，连续若干次实施所述方法，从而可以多次沉积半导体材料，或者能够以半导体材料对衬底的其它区域进行特定结构化，从而也可以生成所沉积半导体的结 构的复杂纹理。根据本专利技术，进一步指示使用上述方法(特别是在太阳能电池的制造中)，用于外延半导体层沉积在半导体衬底上、用于微晶半导体层沉积在半导体衬底上、用于半导体衬底中局部结构化的掺杂半导体层的向内扩散、用于半导体层的结构化以用于串行连接、用于金属层的结构化以用于串行连接、和/或用于局部金属沉积。根据本专利技术，类似地包括太阳能电池，该太阳能电池具有可以根据本专利技术方法制造的发射极层。随后，通过示例的方式，示出本专利技术的各个优选实施例，但不是将本专利技术限制于特殊参数。具体地说，与发射极和发射极的结构化有关的示例应理解为所沉积的或待沉积的层的“正常”原位结构化也落入本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊夫林·施米希，法比安·基弗，斯蒂芬·雷伯，斯蒂芬·林德库格尔，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗应用技术研究院，弗赖堡阿尔伯特路德维希大学，
类型：发明
国别省市：