[发明专利]用于含铜导体的保护罩

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造具有被保护罩覆盖的含铜导体的太阳能电池的方法，其包括以下步骤：在衬底上沉积含铜导体，并且在导体的暴露表面提供保护罩。

本发明还涉及可由此获得的电子设备。

背景技术

太阳能电池需要使衬底中的电极与终端进行电连接的导体。典型地，电极定义为半导体衬底中的高掺杂区。在半导体衬底钝化之后，这种钝化层局部开放并且局部应用导体。

通常，在太阳能电池上沉积导体可用两种方法：采用丝网印刷金属膏和采用电镀，特别是利用铜。金属膏具有用于局部去除下层的任何绝缘层和/或钝化层，如二氧化硅和氮化硅，的组合物。使用这样的金属膏的缺点包括其电导率有限、所需要面积大和价格高。

在半导体设备制造和印刷电路板制造领域中含铜导体是众所周知的。这种含铜导体可包含纯铜或铜合金，并且适宜通过电化学工艺，更特别地通过电镀工艺制造。这种含铜导体相比其它导体的优势是铜的电阻率低。

这种含铜导体的缺点是，铜有迁移的倾向，这可能会引起故障。在半导体衬底，比如硅衬底存在的情况下迁移特别成问题。因此，需要通过所谓的扩散垒隔离含铜导体。扩散垒和含铜导体应用已开发用于集成电路的互连结构，并且被称为镶嵌和双镶嵌工艺。这些镶嵌工艺需要多个平板印刷步骤，这导致高成本，并且因此专用于集成电路。

在太阳能电池中使用含铜导体并不普遍，尽管低成本的电化学工艺适合这样的应用。然而，需要克服使用铜的第二缺点，即防止含铜导体腐蚀和氧化，这导致，例如，导体电阻增大、开放电路导致的失效和与任何下层衬底，比如半导体衬底，接触不良。

已知利用有机表面保护（称为OSP）、锡（Sn）覆盖层，或附加的Ni基层和薄银（Ag）或金（Au）覆盖层形式的保护罩保护太阳能电池中的含铜导体。

这些已知的保护罩苦于保护期短（OSP），或材料和加工成本高（Sn, Ni-Au）。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种制备包括在半导体衬底上具有保护罩的含铜导体的太阳能电池的改进的方法，以及由此获得的设备。

根据本发明的第一方面，提供一种制造包括含铜导体的太阳能电池的方法，该含铜导体在半导体衬底上覆盖有保护罩。该方法包括如下步骤：

-在气相沉积装置的沉积室中提供半导体衬底，其中该半导体衬底包括在其第一侧的钝化层，该钝化层图形化以限定含铜导体所存在的接触区域；

-向沉积室供应气态硅种到淀积室，导致在含铜导体的表面上形成铜硅化物表面层并且在钝化层的顶部上形成非晶硅；以及

-在表面层上提供绝缘硅化合物保护层，其中保护罩包括所述表面层和所述保护层。

根据本发明的第二个方面，提供一种太阳能电池。本发明的太阳能电池包括半导体衬底，所述半导体衬底在其第一侧设有钝化层，其中该钝化层图形化以限定设有含铜导体的接触区域，该导体覆盖有保护罩，该保护罩包括铜硅化物表面层和绝缘硅化合物保护层。

本发明使用铜硅化物作为表面层，该表面层被绝缘硅化合物保护层覆盖，导致良好的表面保护作用。这非常适于提供太阳能电池中的含铜导体，其中主要导体通常使衬底表面通过显著的横向距离连接至接头或贯通衬底。在此，在许多高分辨率的场所，比如集成电路制造，良好的保护作用比重新开放保护罩的能力更重要。此外，所提到的应用通常需要低温工艺，这可以在本发明中得到满足。

更为根本的是，在本发明中，表面层和保护层具有独立的功能。该表面层确保稳定的粘合剂在整个表面上横向延伸；保护层以耐腐蚀的封闭涂层的形式提供保护功能。

发明人已经了解，在导致本发明的研究中，铜-硅化物表面层残存在含铜导体的表面上。事实上，可以理解，来自导体的铜会扩散到沉积在表面上的硅中，而不是相反，尽管铜原子的数量相对于硅原子大得多。结果，会形成铜-硅化物作为表面层，而不是硅原子的分散体系。其另外结果是，当在含铜导体中存在另外的元素，比如锌、镍等也会形成铜-硅化物；铜的贵重使其优选与硅形成合金。