[发明专利]半导体的电化学蚀刻

说明书

相关申请交叉引用

本申请基于美国35U.S.C.§119(e)条款，要求申请日为2010年12月13日的美国临时申请No.61/422,597的优先权，该申请全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种半导体电化学蚀刻方法。更具体地，本发明涉及一种用以改善金属与半导体附着性的半导体电化学蚀刻方法。

背景技术

半导体，例如光伏器件与太阳能电池，的金属镀覆涉及在半导体的正面和背面形成导电接触件。金属涂层必须可与半导体建立欧姆接触以便确保电荷载流子摆脱半导体并进入导电接触件而不受干扰。为了尽可能减少电流损失，金属化的接触格栅必须具有足够的电流传导性，即高电导率或足够高的导体路径截面。

存在多种满足上述条件、用于金属涂覆太阳能电池背面的工艺。例如，为了改善太阳能电池背面的电流传导，直接在背面正下方增强p掺杂。通常使用铝实现这一目的。例如，通过气相沉积或印刷将铝施加到背面上并将其驱入背面、或分别地在背面内形成合金。当金属涂覆正面或光入射面时，目标是实现有源半导体表面的最少量遮挡，以便使用尽可能多的表面捕获光子。

使用厚膜技术形成金属涂层是金属化导电路径的传统方法。使用的糊料包含金属粒子，因此具有电传导性。通过丝网、掩模、移印或糊料书写而施加该糊料。通常使用的工艺为丝网印刷工艺，其中制作的指状金属涂覆线具有80μm至100μm的最小线宽。即便这样的格栅宽度，电传导损失仍明显并且与纯金属结构相比，接触电阻更高。这在串联电阻、填充因数及太阳能电池效率上具有不利影响。这种影响因更小的印制导电路径宽度而增强，这是因为降低线宽导致从糊料施加的银金属更少。金属粒子之间的非导电氧化物和玻璃组分是导致电导率下降的主要原因。

制备正面接触件的更复杂的工艺利用了激光或光刻技术以限定导体路径结构。之后，金属化该导体路径。通常使用各种金属涂覆步骤以便施加金属涂层从而试图实现用于电传导的足够附着强度及理想厚度。例如，当使用湿法化学金属电镀工艺时，通过钯催化剂在该电流路径上沉积第一精细金属涂层。这通常通过化学镀沉积镍而被增强。为了提高电导率，可以在镍上通过化学镀或电解沉积法来沉积铜。之后，可以使用精细的锡或银层涂覆该铜以保护其不被氧化。

沉积至硅半导体晶片的镀覆镍的附着性主要受该衬底的表面形态以及该镀覆沉积物的内部应力的影响。镍与该晶片的附着性也受到由在该镍顶上沉积的附加镀覆层引起的应力的影响。该半导体晶片的表面形态随着制造商的不同而明显变化，并且基于半导体类型，例如单晶或多晶而明显变化。在很多情况下，表面纹理不能提供足够的镀覆金属沉积物的固定，且没有不可接收的附着损失。解决这一附着问题的一种方法是在镀覆镍后立即烧结该半导体晶片以形成硅化镍。该硅化镍提供随后的用铜或银进行金属镀覆所需的足够键合强度，同时保持良好的附着性。然而，这需要在烧结时利用受控的气氛，并将镀覆操作分为两个步骤，其使该制备工艺复杂化。另外，由于分流，存在更大的损坏二极管或性能损失的可能。而且，增加了工艺时间与成本。因此，需要一种改善金属在半导体晶片上的附着性的方法。

发明内容

一种方法，所述方法包括：a)提供半导体晶片，所述半导体晶片包括具有氧化的发射层的正面、背面及PN结；b)使该半导体晶片与包含一种或多种氟氢化物源、一种或多种氟化物盐、或其混合物、以及一种或多种金属离子源的组合物接触；c)在该组合物中产生电流；d)施加预定时间的阳极电流，随后关闭该阳极电流一预定时间，并重复该循环以在该半导体晶片的所述氧化的发射层上形成纳米多孔层；以及，e)施加阴极电流和光线以在该纳米多孔层上沉积金属。

所述方法还包括：a)提供半导体晶片，包括具有氧化的发射层的正面、背面及PN结；b)使该半导体晶片与包含一种或多种氟氢化物源、一种或多种氟化物盐、或其混合物的组合物接触；c)在该组合物中产生电流；d)施加预定时间的阳极电流，随后关闭该阳极电流一预定时间，并重复该循环以在该半导体晶片的该氧化的发射层上形成纳米多孔层；e)使该半导体晶片与金属镀覆溶液接触；以及，f)在该金属镀覆溶液中产生电流，以在该纳米多孔层上沉积金属。