[发明专利]厚膜导电组合物以及用于制造半导体器件的方法

说明书

发明领域

本发明主要涉及硅半导体器件。具体地讲，本发明涉及用于太阳能电池器件的正面的导电性银糊剂。 

发明技术背景 

本发明可应用于范围广泛的半导体器件，尽管本发明对诸如光电二极管和太阳能电池等光接收元件尤其有效。下面以太阳能电池作为现有技术的具体实例对本发明背景进行描述。 

常规的具有p型基底的太阳能电池结构具有通常位于电池正面或光照面上的负极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能源。由于p-n结处存在电势差，因此空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流。大部分太阳能电池为金属化的硅片形式，即，具有导电的金属触点。 

目前，地面太阳能发电电池大多为硅太阳能电池。在大规模的生产中，工艺流程一般要求实现最大程度的简化和尽量降低制造成本。具体地讲，使用例如丝网印刷等方法以形成金属糊剂来制造电极。下面结合图1来描述该制造方法的实例。 

图1A示出p型硅基底10。 

在图1B中，反向导电型的n型扩散层20通过磷(P)等的热扩散形成。通常使用三氯氧化磷(POCl₃)作为磷扩散源。在没有任何具体变型的情况下，扩散层20在硅基底10的整个表面之上形成。该扩散层通常具有约数十欧姆/平方(Ω/□)的薄膜电阻率，以及约0.3至0.5μm的厚度。 

在使用抗蚀膜等保护住该扩散层的一个表面之后，如图1C所示，通过蚀刻将扩散层20从大部分表面上移除，使得扩散层只保留在一个主表面上。然后使用有机溶剂等移除抗蚀膜。 

接下来，使用例如等离子体化学气相沉积(CVD)等方法，以图1D所示的方式在n型扩散层20上形成作为减反射涂层的氮化硅膜30，该氮化硅膜的厚度通常为约700至 

如图1E所示，将用于前电极的银糊剂500丝网印刷在氮化硅膜30之上，然后使其干燥。此外，随后将背面银糊剂或银/铝糊剂70和铝糊剂60丝网印刷在基底的背面上，并依次使其干燥。然后在大约700℃至975℃温度的范围内的红外线加热炉中焙烧几分钟至几十分钟。 

因此，如图1F所示，焙烧时作为掺杂剂的铝从铝糊剂扩散到硅基底10中，从而形成包含高浓度铝掺杂剂的p+层40。该层一般被称为背表面区域(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转化效率。 

铝糊剂通过焙烧从干燥状态60转化为铝背电极61。同时，将背面银糊剂或银/铝糊剂70焙烧成银或银/铝背电极71。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金状态，并且实现电连接。铝电极占背电极的大部分区域，这部分归因于需要形成p+层40。由于不可能对铝电极进行焊接，因此在背面的部分上形成了银背电极，作为用于通过铜带或类似物互连太阳能电池的电极。此外，在焙烧期间，形成前电极的银糊剂500烧结并透过氮化硅膜30，从而能够与n型层20发生电接触。此类方法一般称为“烧透”。在图1F的层501中清楚地示出了该烧透状态。 

授予Fujii等人的JP-2001-313400A提出了一种通过以下方式获得的太阳能电池：在半导体基底的一个主表面上形成表现出其他类型的导电性区域，并且在所述半导体基底的该主表面上形成减反射涂层。所得的太阳能电池具有涂覆在所述减反射涂层之上并且经过焙烧的电极材料。所述电极材料包括例如铅、硼和硅，并且附加包含具有约300至600℃的软化点的玻璃料、以及一种或多种选自钛、铋、钴、锌、锆、铁和铬的粉末。 

授予Nagahara等人的美国专利4,737,197公开了一种太阳能电池，所述太阳能电池包含半导体基底、由于掺杂剂杂质的扩散而在所述半导体基底中形成的扩散层、以及由在所述扩散层上形成的金属糊剂制成的触点。所述金属糊剂包括用作主要触点材料的金属粉、玻璃料、有机粘结剂、溶剂、以及属于元素周期表第5族的元素。