[发明专利]用于pH敏感应用的金属镀覆

说明书

技术领域

本发明涉及用于pH敏感应用的金属镀覆。更具体地，本发明涉及用于在包含半导体器件的制造过程中的pH敏感应用的金属镀覆，其中防止金属层和半导体之间的粘附失败。 

背景技术

掺杂半导体(例如光伏和太阳能电池)的金属镀覆，包括在所述半导体的正面侧和背面侧上形成导电触点。所述金属涂层必须能够与所述半导体建立欧姆接触以确保来自所述半导体的电荷载流子进入所述导电触点中，且没有干涉。为了避免电流损失，金属化的触点栅格必须具有足够的电流传导性，即，高导电性或足够高的导体轨迹横截面。 

存在许多满足上述要求的用于金属涂覆太阳能电池背面侧的工艺。例如，为了提高太阳能电池的背面侧的电流传导，加强在所述背面侧的直接p-掺杂。通常地，为此目的使用铝。例如，通过如下方法施加铝：气相沉积，或印刷在所述背面侧上且分别引入或合金化进入。当金属涂覆正面侧或光入射侧时，目的是使所述活性半导体表面的阴影最小化以使尽可能多的所述表面用于俘获光子。 

使用厚膜技术的金属涂覆是用于金属化导体轨迹的传统方法。使用的浆料包括例如银的金属粒子，并因此导电。通过丝网、掩模、移印(pad print)或浆料复写(paste writing)而施加所述浆料。常用的工艺是丝网印刷工艺，其中在所述掺杂半导体的正面侧或发射层侧上形成最小线宽为80μm至100μm的指状金属涂覆线。施加所述浆料之后，烧结以形成金属烧结块(frit)，其形成与所述掺杂半导体的发射层的电接触。所述烧结的金属浆料然后通常被镀覆上一层或多层铜金属以构建所述导体轨迹。首先镀覆金属阻挡层，例如镍层，以防止任何铜扩散进入所述发射层并损坏它。镀覆上所述铜层之后，可镀覆银或锡的反射层(flash layer)以防止所述铜层的不期望的氧化。通常，通过酸性铜镀浴镀 覆铜。不幸的是，许多这样的传统的铜镀浴以及用于镀覆所述阻挡层和反射层的金属浴腐蚀连接所述发射层至额外的金属层的所述金属烧结块。这导致所述发射层和金属烧结块连同所述金属层之间发生粘结失败。相应地，需要一种新方法用于将金属层沉积在烧结的浆料上，其抑制或防止所述金属烧结块的腐蚀并由此防止粘结失败。 

发明内容

一种方法包括：提供包括正面侧、金属化背面侧以及PN结的半导体，所述正面侧包括具有烧结的金属浆料的导电轨迹图案；在所述导电轨迹上沉积阻挡层；使所述半导体接触铜镀浴，所述铜镀浴包括一种或多种铜离子源、一种或多种氯化物离子和溴化物离子源、一种或多种硝酸盐离子、硫酸盐离子和硫酸氢盐离子源，并且pH值为1.5-4；以及邻近所述导电轨迹的所述烧结的金属浆料的所述阻挡层镀覆铜层。 

一种组合物，包括一种或多种铜离子源、一种或多种氯化物离子和溴化物离子源、一种或多种硝酸盐离子、硫酸盐离子和硫酸氢盐离子源，并且pH值为1.5-4。 

所述方法和组合物使得在烧结的金属浆料上的金属镀覆具有对浆料的最小化腐蚀或没有腐蚀。相应地，所述半导体的美感性(aesthetics)以及金属与所述半导体的粘结未受损。 

具体实施方式

如在此说明书中通篇所使用的，术语“电镀”和“镀覆”可互换使用。术语“电流轨迹”和“导电轨迹”可互换使用。术语“组合物”和“浴”可互换使用。不定冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括单数和复数两者。术语“选择性沉积”指金属沉积发生在基板上的特定期望区域中。术语“lux＝lx”是发光单位，等价于1流明/m²；以及1lux＝1.46毫瓦的以频率为540特拉赫兹的辐射电磁(EM)功率。 

如下的缩写具有如下的含义，除非按照上下文清楚地指明为其它含义：℃＝摄氏度；g＝克；mg＝毫克；mL＝毫升；L＝升；A＝安培；dm＝分米；N＝牛顿；ASD＝A/dm²；cm＝厘米；μm＝微米；nm＝纳米；mS＝毫西门子；LIP＝光诱导镀覆或光辅助镀覆；LED＝发光二极管；PVD＝物理气相沉积；CVD＝化学气相沉 积；V＝伏特；UV＝紫外以及IR＝红外。 

所有的百分比和比率以重量计，除非另有说明。所有的范围为包括的且可以任何顺序结合，除非很清楚这样的数值范围被合计为100％所约束。 

所述半导体可由单晶或多晶或非晶硅组成。这样的半导体通常用于光伏器件和太阳能电池的制造。硅晶片通常具有p-型的基区掺杂。所述半导体晶片在形状上可为圆形、方形或矩形或可为任何其它合适的形状。这样的晶片可具有许多种尺寸和表面电阻率。晶片的背面侧被金属化以提供低电阻晶片。可使用任何传统的方法。