專利名稱：半導(dǎo)體材料的觸頭制作方法和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體材料的觸頭連接方法和一種半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)中，或者在半導(dǎo)體器件被集成到電路中 時(shí)，需要形成半導(dǎo)體材料與一個(gè)金屬導(dǎo)體之間的電連接。特別地， 太陽能電池的生產(chǎn)，需要與半導(dǎo)體材料的電觸頭連接，以移走該半 導(dǎo)體材料中產(chǎn)生的電荷栽流子。通常希望這種連接是永久可靠的， 所以這種觸頭連接必須與半導(dǎo)體材料接合在一起。另外，還希望所采用的材料具有盡可能好的導(dǎo)電性； 一方面希望對(duì)材料的要求盡可 能地低，另一方面希望以最小的表面面積形成具有足夠高的導(dǎo)電率 的電供給或排放部分?，F(xiàn)有技術(shù)中有復(fù)雜程度不同的多種電觸頭連接方法。如果沒有 適當(dāng)?shù)慕饘偌饶軌蚺c所用的半導(dǎo)體材料進(jìn)行良好的掩^又具有所需 的導(dǎo)電性，可以例如首先在半導(dǎo)體材料上汽相淀積一層第 一金屬， 該第一金屬能夠充分地接合到該半導(dǎo)體材料上。隨后，在該第一金 屬上加上一層第二金屬，該第二金屬與第一層能夠良好地接合并具 有盡可能好的導(dǎo)電性。借助汽相淀積的觸頭，可以在滿足小的表面面積的要求的同時(shí) 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的觸頭，但由于所需的真空設(shè)備，其生產(chǎn)成^f艮高。另 外，在作為最常用的半導(dǎo)體材料的硅的情況下，形成令人滿意的觸 頭需要稀有的、通常昂貴的材料，諸如與銀結(jié)合的鈦和鈀，這對(duì)于量產(chǎn)而言是一種阻礙。另外，在很多情況下，可用的金屬的范圍受到這樣的要求的限 制，即它們不能對(duì)半導(dǎo)體材料的被利用的性質(zhì)造成不利的影響。因 此，在很多情況下，某些材料的使用被排除了，因?yàn)樗鼈冊(cè)陔S后的 熱處理中太快地?cái)U(kuò)散到半導(dǎo)體材料體中，并在半導(dǎo)體材料體中形成 了例如電荷載流子的再結(jié)合中心，而這對(duì)該半導(dǎo)體材料所制成的器 件造成了不利的影響。另外，已知通過施加和燒結(jié)包含金屬的糊等而形成與半導(dǎo)體材 料的連接觸頭。特別是在太陽能電池生產(chǎn)領(lǐng)域，為此目的而開發(fā)了　多種糊，這些糊借助諸如絲網(wǎng)或模版印刷技術(shù)而被加到半導(dǎo)體材料 上，且在通常被稱為燒結(jié)或觸頭燒結(jié)的熱處理之后，形成了與該半 導(dǎo)體材料的一種歐姆接觸。銀和/或鋁在此情況下通常被用作糊中的 金屬。借助這樣的方法，可以比較低成本地實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的觸頭連 接。然而，所要求的表面面積比較大。例如，在太陽能電池的情況 下，這會(huì)使能夠用于產(chǎn)生電力的半導(dǎo)體面積減小。這不一定是需要 某種最小空間的印刷技術(shù)造成的，而在很多情況下是由于這樣的事 實(shí)造成的，即借助一種印刷操作，所用的糊只能以可控的方式被施 加至一定的厚度。然而，通過多重印刷的加厚，已經(jīng)需要對(duì)所用的 印刷設(shè)備(如絲網(wǎng)或模版)和已經(jīng)被印刷過的半導(dǎo)體材料進(jìn)行定位 和對(duì)準(zhǔn)。另外，在各次印刷操作之間，還需要附加的熱處理，以使已經(jīng) 印刷上去的層穩(wěn)定，而這些附加熱處理會(huì)加重材料特性的惡化。例 如，這會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)至半導(dǎo)體材料體內(nèi)的擴(kuò)散增加，而這種增加又會(huì) 對(duì)所產(chǎn)生的半導(dǎo)體器件的特性造成不利影響，甚至使之不能使用。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供一種方法，借助該方法能夠 實(shí)現(xiàn)可靠、低成本的半導(dǎo)體材料觸頭連接，且同時(shí)實(shí)現(xiàn)盡可能低的 表面面積要求和盡可能大的導(dǎo)電性。根據(jù)本發(fā)明的一種基本的方案，實(shí)現(xiàn)了上述目的。 根據(jù)本發(fā)明的一種進(jìn)一步的實(shí)施方案，提供了用于為一種半導(dǎo)體器件(特別是一種硅半導(dǎo)體器件)的半導(dǎo)體材料提供觸頭連接的一種方法。另外，本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體 器件包括一種半導(dǎo)體材料，且該半導(dǎo)體材料能夠得到可靠且低成本 的觸頭連接，且其觸頭連接具有低的表面面積要求且同時(shí)具有高的 導(dǎo)電性。才艮據(jù)本發(fā)明的一種進(jìn)一步的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)了上述目的。 根據(jù)本發(fā)明的其他進(jìn)一步的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的其他的 有利的特點(diǎn)。本發(fā)明的構(gòu)思是，通過在一個(gè)半導(dǎo)體的表面的至少一部分上或 覆蓋該半導(dǎo)體表面的 一個(gè)層的至少 一部分上施加一種包含金屬的 糊，而在該半導(dǎo)體表面的至少一部分上形成一種電觸頭連接和接合 擴(kuò)散阻擋層，并在該擴(kuò)散阻擋層上形成一個(gè)金屬層。為本發(fā)明的目 的，包含金屬的糊被理解為這樣的糊，即它包含至少一種純的金屬 和/或一種金屬合金和/或一種金屬化合物，特別是至少一種金屬氧　化物。該擴(kuò)散阻擋層在此起到了半導(dǎo)體材料與金屬層之間的接合層的 作用，并阻止金屬從該金屬層至半導(dǎo)體材料中的擴(kuò)散以及可能伴隨 的對(duì)半導(dǎo)體材料的特性或半導(dǎo)體器件的特性的不利影響，從而能夠更多地采用可大量獲得的金屬，雖然這些金屬在所用的半導(dǎo)體材料 中的擴(kuò)散較快。同時(shí)，包含金屬的糊的采用，使得可以借助低成本 的印刷技術(shù)來施加這些糊。加到擴(kuò)散阻擋層上的金屬層則使得觸頭 連接可以獲得盡可能大的導(dǎo)電性。以此方式，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體材料的一種可靠、低成本的觸頭連 接，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)低的表面面積要求和大的導(dǎo)電性，或?qū)崿F(xiàn)以這樣的 方式形成的一種半導(dǎo)體器件。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在附圖中 圖l顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的方法的一種示例性的第一實(shí)施例； 圖2顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的方法的一種示例性的第二實(shí)施例； 圖3以剖視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一種示例性的第 一實(shí)施例；圖4以剖視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一種示例性的第 二實(shí)施例；圖5以投影圖顯示了作為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一種示例 性的第三實(shí)施例的一種太陽能電池。
具體實(shí)施方式
圖l顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的方法的一種示例性的第一實(shí)施例。在此 方法中，首先， 一種包含金屬的糊，借助一種絲網(wǎng)印刷技術(shù)，而被 加到10—種半導(dǎo)體材料的表面上。該包含金屬的糊隨后在一個(gè)熱處 理步驟中與所述半導(dǎo)體材料形成合金，而這種熱處理通常被稱為燒 結(jié)12或觸頭燒結(jié)。在此過程中，來自糊的金屬與所述半導(dǎo)體材料形 成一種歐姆接觸。在以硅作為所用的半導(dǎo)體材料的情況下，這可形 成例如金屬硅化物。另外，顯而易見的是，其他基本的半導(dǎo)體，諸 如鍺，或者化合物半導(dǎo)體材料，諸如砷化鎵或銅銦亞鹽酸(copper indium diselenide )，也可以被用作所述半導(dǎo)體材料。在此情況下，所述包含金屬的糊及其組分被適當(dāng)選擇，從而使 它們起到隨后施加的金屬層的擴(kuò)散阻擋層的作用。在硅作為所采用 的半導(dǎo)體材料的情況下，為此可釆用含諸如銀和/或鎳和/或鉬和/或 鈀和/或鉻和/或鋁的糊，也可以使所述材料在各種情況下具有合金 或化合物的形式。 一旦它們形成了合金，就形成了起擴(kuò)散阻擋層的
作用的一個(gè)層，特別是對(duì)于含銀和/或錫和/或銅的金屬層。為此而 采用銅是特別有利的，因?yàn)殂~可以大量獲得，而銀要稀有得多。由于所形成的擴(kuò)散阻擋層，在上述例子中的所述材料可在一個(gè)隨后的電淀積操作14中4皮淀積到該擴(kuò)散阻擋層上，而不會(huì)有半導(dǎo)體 材料由于淀積的材料至半導(dǎo)體材料中的擴(kuò)散而發(fā)生惡化的危險(xiǎn)。在 此情況下，用于金屬層和擴(kuò)散阻擋層的材料必須彼此適合。然而， 用于其中硅被用作所述半導(dǎo)體材料的情況的上述材料，也可以被用 于半導(dǎo)體技術(shù)中常用的其他材料的情況。除了電淀積之外，也可采用已知的無電淀積技術(shù)或鍍技術(shù)。如果淀積若干種不同的材料，還 可以采用不同的淀積技術(shù)的組合。圖2顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的方法的一種進(jìn)一步的示例性實(shí)施例。在 圖2中，先在半導(dǎo)體材料的表面上淀積16作為介電層的氮化硅，然后 借助絲網(wǎng)印刷在該氮化硅層上施加17包含金屬的糊。在此，不一定 采用絲網(wǎng)印刷。作為代替，也可以在所有實(shí)施例中采用施加糊的其 他技術(shù)，特別是絲網(wǎng)印刷、噴印印刷、巻筒印刷、鏤空版印刷或模 版印刷(stamp printing)。在施加包含金屬的糊之后，進(jìn)行燒結(jié)步 驟12,這是從圖l的示例性實(shí)施例已知的。在此之后，在擴(kuò)散阻擋層上以進(jìn)一步的包含金屬的糊的形式施 加15圖2的示例性實(shí)施例中的金屬層。這也可借助印刷技術(shù)特別是絲 網(wǎng)印刷來進(jìn)行。然而，也可以釆用施加糊的所有其他已知印刷方 法。在圖2的示例性實(shí)施例中，在一個(gè)隨后的步驟，該進(jìn)一步的包含 金屬的糊被燒結(jié)19,以排放出溶劑并形成所述擴(kuò)散阻擋層與所述金 屬層之間的歐姆接觸。然而，還可以把燒結(jié)操作12和19結(jié)合成一個(gè)燒結(jié)步驟。在此情 況下，在把包含金屬的糊絲網(wǎng)印刷至所述介電層(在本例中即氮化 硅層)上之后，沒有燒結(jié)操作。作為代替，用于金屬層的包含金屬 的糊被加上。隨后在一個(gè)共同的燒結(jié)步驟中，形成所述半導(dǎo)體材料 與所述擴(kuò)散阻擋層之間以及所述擴(kuò)散阻擋層與所述金屬層之間的歐 姆接觸。在圖l的示例性實(shí)施例中，還可以想到的是，通ii拖加包含金屬 的糊而形成所述金屬層。如在開始時(shí)已經(jīng)說過的，在此需要進(jìn)行半 導(dǎo)體材料與用于施加糊的裝置(例如一個(gè)絲網(wǎng)印刷i殳備的絲網(wǎng))的準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)。否則，用于金屬層的進(jìn)一步的包含金屬的糊的一部分將 會(huì)沿著擴(kuò)散阻擋層被直接施加到半導(dǎo)體表面上，從該表面這些包含 金屬的糊會(huì)無阻擋地?cái)U(kuò)散至半導(dǎo)體材料體中并對(duì)其特性造成不利影 響，特別是在半導(dǎo)體材料的熱處理中。因而，在^f艮多情況下，有利 的作法是不在整個(gè)擴(kuò)散阻擋層上施加金屬層，而是使金屬層的表面 區(qū)域比擴(kuò)散阻擋層的表面區(qū)域小。結(jié)果，對(duì)于優(yōu)化施加的金屬層， 擴(kuò)散阻擋層從金屬層下伸出。此時(shí)有一個(gè)容差范圍，它即使在金屬 層在擴(kuò)散阻擋層上的定位具有有限的不精確性的情況下，也防止了 糊與半導(dǎo)體材料的表面的直接接觸。如果先在半導(dǎo)體區(qū)域上施加一個(gè)介電層，如圖2的示例性實(shí)施例 的情況，金屬層的不精確對(duì)準(zhǔn)，或伸出擴(kuò)散阻擋層之外的金屬層， 是不嚴(yán)重的，因?yàn)樗⒉慌c半導(dǎo)體材料的表面直接接觸而是與介電 層直接接觸，而介電層阻止了雜質(zhì)向半導(dǎo)體材料中的擴(kuò)散。這在圖4 所示意顯示的示例性實(shí)施例中得到了表示，并在以下結(jié)合根據(jù)本發(fā) 明的一種半導(dǎo)體器件得到了進(jìn)一步的詳細(xì)描述，該半導(dǎo)體器件的金 屬層34伸出至擴(kuò)散阻擋層32的表面區(qū)域范圍之外并部分地覆蓋了相 鄰的介電層31。所描述的金屬層的配置，也可被用于借助至少部分地伸出到擴(kuò) 散阻擋層的范圍之外的金屬層，通過增大導(dǎo)電橫截面積，而增大擴(kuò) 散阻擋層與金屬層所形成的觸頭連接中的導(dǎo)電性。根據(jù)本發(fā)明的所述方法和所述的示例性實(shí)施例，能夠被有利地 用于太陽能電池的觸頭連接，特別是其對(duì)著光的面。另外，它們還 能夠被用于其中半導(dǎo)體材料需要以導(dǎo)電的方式得到觸頭連接的所有 情況。圖3以剖視圖示意顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體器件的一個(gè)示 例性的第一實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件具有半導(dǎo)體材料20的導(dǎo)電觸頭連 接。在該半導(dǎo)體材料20的表面上，設(shè)置有一個(gè)擴(kuò)散阻擋層22,而在 擴(kuò)散阻擋層22上設(shè)置有一個(gè)金屬層24。擴(kuò)散阻擋層22因而提供了半 導(dǎo)體材料20與金屬層24之間的導(dǎo)電接觸。另外，擴(kuò)散阻擋層22是借 助施加并燒結(jié)到半導(dǎo)體表面的至少一部分上的一種包含金屬的糊而 形成的。在圖3的示例性實(shí)施例中，金屬層24，可通過例如電淀積金屬或 金屬合金(特別是銀或銅)，而形成。該半導(dǎo)體器件可借助例如示例性實(shí)施例l的方法而被制備出來。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)進(jìn)一步的示例性實(shí)施 例。與圖3的示例性實(shí)施例相比，在此一個(gè)介電層31與一個(gè)擴(kuò)散阻擋 層32相鄰地設(shè)置。擴(kuò)散阻擋層32和介電層31被設(shè)置在半導(dǎo)體材料30 的表面上。如已經(jīng)結(jié)合才艮據(jù)本發(fā)明的方法所描述的，在此可釆用任 何基本的半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體。一個(gè)金屬層34被設(shè)置在擴(kuò)散阻擋層32上。在圖4的示例性實(shí)施例 中，該金屬層延伸至擴(kuò)散阻擋層32的表面區(qū)域之外且至少部分地覆 蓋了相鄰的介電層31。如已經(jīng)從圖2結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性 實(shí)施例所描述的，這是有利的，特別是當(dāng)金屬層是以包含金屬的糊 的形式被施加的時(shí)候，因?yàn)閷?duì)準(zhǔn)誤差或容差不會(huì)導(dǎo)致糊到達(dá)半導(dǎo)體
材料的表面上并從該表面擴(kuò)散至半導(dǎo)體材料體中。金屬層34因而優(yōu) 選地是從包含金屬且燒結(jié)的糊形成。其中金屬層以與圖4的示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的方式部分地覆蓋了 介電層的一種半導(dǎo)體器件，也可借助形成金屬層的其他方式實(shí)現(xiàn)。 例如，它可借助電淀積或借助無電淀積或涂覆技術(shù)而施加。也可采 用不同的淀積技術(shù)的結(jié)合。圖3和4的才艮據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的示例性實(shí)施例， 一方面可 被認(rèn)為是金屬-半導(dǎo)體接觸意義下的半導(dǎo)體器件，另 一方面也可被認(rèn) 為是其他其中半導(dǎo)體材料具有相應(yīng)形式的電觸頭的已知的具體半導(dǎo) 體器件如二極管、晶體管、閘流晶體管、微處理器、檢測器、微開關(guān)、太陽能電池、探測器等等。圖5示意顯示了作為一種半導(dǎo)體器件的一個(gè)太陽能電池40,其正 面金屬層的指形部62是根據(jù)本發(fā)明而形成，且在該太陽能電池的第 一介電層56和第二介電層58被認(rèn)為是圖4意義下的介電層31的情況 下，則圖4表明了太陽能電池40的細(xì)節(jié)。圖5中的太陽能電池4 O是以p摻雜半導(dǎo)體材料5 0作為起始材料的 一個(gè)p型太陽能電池，特別是以p摻雜的硅作為起始材料。然而，根 據(jù)本發(fā)明的觸頭連接也可以以相同的方式被用于n型太陽能電池或n摻雜的半導(dǎo)體材料。正面金屬層的指形部62是根據(jù)本發(fā)明而形成的并具有一個(gè)擴(kuò)散 阻擋層52;擴(kuò)散阻擋層52是由包含金屬和燒結(jié)的糊形成的。在本例 中通過電淀積一種金屬(優(yōu)選地是銀或銅)而形成的一個(gè)金屬層 54,凈皮加到擴(kuò)散阻擋層52上。然而，如上所述，金屬層54也可以以 某些其他的方式被施加。在太陽能電池40的上側(cè)，以一種已知的方式形成了一個(gè)n摻雜發(fā) 射極60。該發(fā)射極對(duì)來自金屬層的雜質(zhì)的進(jìn)入特別敏感，因?yàn)檫@一 方面會(huì)造成經(jīng)過發(fā)射極60的、可使太陽能電池短路的導(dǎo)電連接且極 大地降低太陽能電池40的轉(zhuǎn)換效率，另一方面這樣的雜質(zhì)會(huì)構(gòu)成在 半導(dǎo)體材料50體內(nèi)產(chǎn)生的電荷載流子的再結(jié)合中心，而導(dǎo)致所產(chǎn)生 的電力的減小。雜質(zhì)(特別是金屬)從金屬層所采用的半導(dǎo)體材料 50中擴(kuò)散得越快，這些不利效果的危險(xiǎn)就越大，這在太陽能電池40 生產(chǎn)中的熱處理中是特別重要的。然而，根據(jù)本發(fā)明，從金屬層54至太陽能電池40的半導(dǎo)體材料 體中的雜質(zhì)擴(kuò)散受到了所加的擴(kuò)散阻擋層52的阻擋甚至阻止。結(jié) 果，通常的金屬如銅和/或鎳或這些材料的合金可被用于例如硅太陽 能電池40的金屬層54,而不會(huì)在太陽能電池40的隨后的熱處理中產(chǎn) 生不利影響。在圖5的示例性實(shí)施例中，在太陽能電池的背面，提供了一個(gè)背
表面區(qū)68，該背表面區(qū)是通過比半導(dǎo)體材料體更強(qiáng)的p摻雜(在n型 太陽能電池的情況下則是更強(qiáng)的n摻雜)而形成的。該背表面區(qū)68減 小了所產(chǎn)生的電荷栽流子的再結(jié)合，從而提高了太陽能電池40的轉(zhuǎn) 換效率。從原理上講，可以不設(shè)置全區(qū)域的背表面區(qū)，或者只局部 地提供背表面區(qū)。太陽能電池的背面的觸頭連接，即半導(dǎo)體材料50體的觸頭連 接，是利用背面觸頭66而實(shí)現(xiàn)的，在相應(yīng)的情況下是通過圖5中顯示 的背表面區(qū)68而實(shí)現(xiàn)的。在圖5的示例性實(shí)施例中，太陽能電池40的 背面觸頭不是才艮據(jù)本發(fā)明而形成的。在此，在半導(dǎo)體材料50與背面 觸頭66的金屬層之間沒有提供擴(kuò)散阻擋層。因此，必須釆用適合的 材料，且生產(chǎn)中在施加了背面觸頭之后對(duì)太陽能電池40的熱處理必 須在盡可能低的溫度下進(jìn)行。然而，在原理上，背面觸頭66能夠根 據(jù)本發(fā)明而方便地被提供有一個(gè)擴(kuò)散阻擋層。在所生產(chǎn)的太陽能電池，由于制作的原因，而在背面金屬層施 加之后被暴露于高溫的情況下，上述設(shè)置是有利的。已經(jīng)證明，正面金屬層的指形部62的寬度在10至100nm的范圍 是有利的。優(yōu)選地，該寬度處于30至70ium的范圍，且最優(yōu)選地是30 jam。以此方式，相對(duì)于電力產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽能電池40的工作表 面的最小遮擋。在此情況下，使電流得到優(yōu)化引出的指形部62的導(dǎo) 電性，是通過對(duì)具有盡可能好的導(dǎo)電性的金屬層54的材料的選擇和 對(duì)指形部62的相應(yīng)橫截面的選擇，而得到保證的。當(dāng)指形部寬度減 小時(shí)，所需的指形部橫截面是由金屬層54沿著與太陽能電池40的表 面垂直的方向的更大厚度來補(bǔ)償?shù)?，因而是由增大的指形部厚度補(bǔ) 償?shù)?。在圖5的示例性實(shí)施例中，為了進(jìn)一步提高太陽能電池40的效 率，太陽能電池40上還設(shè)置有位于其正面上的一種表面紋理64。這 可用已知的方式機(jī)械或化學(xué)地施加。這表明，才艮據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體 器件特別是太陽能電池的形式，以及根據(jù)本發(fā)明的方法的使用，不 限于具有平整半導(dǎo)體表面的半導(dǎo)體器件。相反地，也可為相對(duì)不平 整的半導(dǎo)體表面提供根據(jù)本發(fā)明的電接觸，這對(duì)于采用不具有平整表面的新穎材料(諸如薄膜型珪(Foliensiliziumart ))的太陽能 電池的情況是特別有利的。這是通過根據(jù)本發(fā)明，通過施加包含金 屬的糊而形成擴(kuò)散阻擋層，而得到實(shí)現(xiàn)的，這種實(shí)現(xiàn)方式能夠?qū)Π?導(dǎo)體材料的表面不規(guī)則性具有比較大的容差。附圖標(biāo)記IO在半導(dǎo)體表面上絲網(wǎng)印刷包含金屬的糊，以形成擴(kuò)散阻擋層 12燒結(jié)14在擴(kuò)散阻擋層上電淀積一個(gè)金屬層15把包含金屬的糊形式的金屬層加到擴(kuò)散阻擋層上16在半導(dǎo)體表面上淀積氮化硅17在氮化硅層上絲網(wǎng)印刷包含金屬的糊，以形成一個(gè)擴(kuò)散阻擋層19燒結(jié)20半導(dǎo)體材料 22擴(kuò)散阻擋層 24金屬層30半導(dǎo)體材料 31介電層 32擴(kuò)散阻擋層 34金屬層40太陽能電池50半導(dǎo)體材料(p摻雜)52擴(kuò)散阻擋層54金屬層56氧化硅的第一介電層58氮化硅的第二介電層60發(fā)射極(n+摻雜)62正面金屬層的指形部64表面紋理66背面觸頭68背表面區(qū)(p+摻雜)
權(quán)利要求
1. 半導(dǎo)體材料(20；30)的觸頭連接方法，包括以下步驟在一個(gè)半導(dǎo)體(20；30；50)的表面的至少一部分上形成一個(gè)電觸頭連接和接合擴(kuò)散阻擋層(22；32；52)；在所述擴(kuò)散阻擋層上形成(14；15，19)一個(gè)金屬層，其特征在于，為了形成所述擴(kuò)散阻擋層(22；32；52)在所述半導(dǎo)體(20；30；50)的表面的至少一部分上或在覆蓋所述半導(dǎo)體表面的一個(gè)層(31)的至少一部分上施加(10)一種包含金屬的糊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于所述包含金屬的糊借助一 種印刷技術(shù)而得到施加(10),該印刷技術(shù)優(yōu)選地是絲網(wǎng)印刷、噴 印印刷、巻筒印刷、鏤空版印刷或才莫版印刷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在施加所述糊之后直 接或間接地進(jìn)行觸頭燒結(jié)(12)，該燒結(jié)優(yōu)選地是在300。 C至900。 C范圍的溫度下進(jìn)行，且更優(yōu)選地是在500。 C至900。 C范圍的溫度下 進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)的方法，其特征在于在所述 半導(dǎo)體表面的至少一部分上設(shè)置了至少一個(gè)介電層(31),作為覆 蓋所述半導(dǎo)體表面的層(31)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于淀積了 一個(gè)氧化或氮化物 層，優(yōu)選地是氧化硅或氮化硅層，作為所述介電層(31)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)的方法，其特征在于所述包 含金屬的糊包含銀和/或鎳和/或鉬和/或鈀和/或鉻和/或鋁和/或具 有這些元素之一的合金和/或這些元素之一的化合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)的方法，其特征在于所述金 屬層(34 )是通過在所述擴(kuò)散阻擋層(32 )上覆蓋印刷(15 ) —種 第二包含金屬的糊(34)而形成在所述擴(kuò)散阻擋層(32)上的，該 第二包含金屬的糊(34)優(yōu)選地是包含銀和/或鋁和/或銅的糊，這 種覆蓋印刷優(yōu)選地是借助絲網(wǎng)印刷、噴印印刷、巻筒印刷、鏤空版 印刷或模版印刷而進(jìn)行的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)的方法，其特征在于所述金 屬層(24)是通過電淀積(14)或無電淀積至少一種金屬或至少一 種金屬合金而形成在所述擴(kuò)散阻擋層(22)上的，所述金屬合金優(yōu) 選地是銀或銅的合金。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項(xiàng)的方法，其特征在于所述金屬層(34)被以這樣的方式施加到所述擴(kuò)散阻擋層(32)上，即所 述金屬層(34 )延伸至所述擴(kuò)散阻擋層(32 )之外并覆蓋了與擴(kuò)散 阻擋層(32)相鄰且至少部分地覆蓋了半導(dǎo)體表面(30)的一個(gè)層(31) 的至少一部分，該層(31)優(yōu)選地是一個(gè)介電層(31)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任何一項(xiàng)的方法在一種半導(dǎo)體器件 (40)特別是一種硅半導(dǎo)體器件(40)的半導(dǎo)體材料(20; 30;50)的觸頭連接上的使用。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的使用，其特征在于所述方法被用于一種太 陽能電池(40)特別是一種太陽能電池(40)的正和背面的觸頭連 接。
12. —種半導(dǎo)體器件，包括一個(gè)擴(kuò)散阻擋層(22; 32; 52)，它被設(shè)置在所述半導(dǎo)體的表 面上并提供了半導(dǎo)體材料(20; 30; 50)與一個(gè)金屬層(24; 34; 54)之間的電連接；加到所述擴(kuò)散阻擋層(22; 32; 52 )上的一個(gè)金屬層(24; 34; 54);其特征在于所述擴(kuò)散阻擋層(22; 32; 52)是由施加到半導(dǎo)體 表面的至少一部分上并被燒結(jié)的一種包含金屬的糊(22; 32、 52) 形成的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述包含金屬的 糊(22; 32; 52 )是借助一種印刷技術(shù)施加的，優(yōu)選地是借助絲網(wǎng) 印刷、噴印印刷、巻筒印刷、鏤空版印刷或模版印刷施加的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述擴(kuò)散阻 擋層(22; 32; 52)包括銀和^L的化合物和半導(dǎo)體材料(20; 30; 50)和/或鎳和鎳的化合物和半導(dǎo)體材料(20; 30; 50)和/或鈀和 鈀的化合物和半導(dǎo)體材料(20; 30; 50)和/或鉬和鉬的化合物和半 導(dǎo)體材料(20; 30; 50 )和/或鉻和鉻的化合物和半導(dǎo)體材料(20; 30; 50)和/或鋁和鋁的化合物和半導(dǎo)體材料(20; 30; 50)和/或 上述元素之一的合金和該合金的化合物和半導(dǎo)體材料(20; 30;50)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l2至14中的任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征在 于設(shè)置在所述半導(dǎo)體表面上的至少一個(gè)介電層(31)至少部分地與 所述擴(kuò)散阻擋層(32)相鄰，并優(yōu)選地圍繞所述擴(kuò)散阻擋層(32) 。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述介電層 (31)是以氧化物或氮化物層的形式形成的，優(yōu)選地是以氧化硅或氮化硅層的形式形成的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16的半導(dǎo)體器件，其特征在于金屬層(34)覆蓋了與所述擴(kuò)散阻擋層(32)相鄰的介電層(31)的至少 一部分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征在 于金屬層(34)是由包含金屬且燒結(jié)的糊形成的，該糊優(yōu)選地包含 4艮和/或鋁和/或銅。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征在 于至少一種金屬或金屬合金作為金屬層(24; 54)而被施加，該至 少 一種金屬優(yōu)選地是銀或銅。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12至19中的任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征在 于所述半導(dǎo)體器件被制成太陽能電池(40)的形式。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的太陽能電池，其特征在于所述太陽能電池 (40)的正面金屬層的指形部(62)至少部分地由擴(kuò)散阻擋層 (52)和施加在所述擴(kuò)散阻擋層(52)上的金屬層(54)所形成。
22. 才艮據(jù)權(quán)利要求20或21的太陽能電池，其特征在于所述太陽能 電池(40)的背面觸頭(66)至少部分地由擴(kuò)散阻擋層和施加在其 上的金屬層所形成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20至22中的任何一項(xiàng)的太陽能電池，其特征在 于正面金屬層的指形部(62)具有10和100pm之間的寬度，優(yōu)選地 是30與70 n m之間的寬度且更優(yōu)選地是30 |i m的寬度.
全文摘要
半導(dǎo)體材料(20；30)的觸頭制作方法，包括在半導(dǎo)體(20；30；50)表面的至少一部分上形成(10、12)有助于電接觸和附著的擴(kuò)散阻擋層(22；32；52)，以及，在擴(kuò)散阻擋層上形成(14；15、19)金屬層，其中為了形成擴(kuò)散阻擋層而在半導(dǎo)體表面的至少一部分上或者在覆蓋半導(dǎo)體表面的一個(gè)層(31)的至少一個(gè)部分上施加(10)含有金屬的糊。還涉及半導(dǎo)體元件，其包括擴(kuò)散阻擋層(22；32；52)，其被設(shè)在半導(dǎo)體表面內(nèi)并有助于半導(dǎo)體材料(20；30；50)和金屬層(24；34；54)之間的電接觸；以及，被加到擴(kuò)散阻擋層上的金屬層(24；34；54)，其中，擴(kuò)散阻擋層是通過被施加在半導(dǎo)體表面的至少一部分上并被燒結(jié)的含有金屬的糊形成的。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101401214SQ200780009013
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者彼得·法斯, 艾哈爾·米爾因克 申請(qǐng)人:Gp太陽能有限公司