专利名称:形成导电线和相似特征的方法
技术领域:
本发明一般涉及数字平板印刷(lithography),并且更特别地涉及 印刷掩膜(printed歸sk)和将单个所述掩膜用于例如在太阳能电池器 件制造中的蚀刻和镀敷的方法。
背景技术:
数字喷墨平板印刷(Digital inkjet 1 i thograph )是设计为降低 与光刻(photolithography)工艺有关的成本的成熟技术,其常用于制 造微电子器件、集成电路和相关结构。数字平板印刷直接将材料以所希 望的图案沉积在衬底上,从而取代了常规器件制造中使用的精密且费时 的光刻工艺。数字平板印刷的一种应用是为后续处理(例如,镀敷,蚀 刻,注入等)形成掩膜(这里称为"印刷图案化掩膜(print-patterned mask)")。
典型地,数字平板印刷包括通过将印刷头和衬底沿着主轴("印刷 移动轴(print travel axis)")彼此相对移动来沉积印刷材料。印刷头
和特别是包含在那些印刷头中的喷射器的布置被优化为沿着该印刷移 动轴印刷。印刷以光栅方式发生,其中印刷头在衬底上进行"印刷通过 (printing pass)",同时印刷头中的一个(或多个)喷射器将印刷 材料的各个"小滴"分发到衬底或其它先前沉积的材料上。典型地,在 每次印刷通过中,印刷头相对于村底移动,不过如果在印刷通过中使衬
底相对于印刷头移动(例如,将衬底紧固在移动台上),可以得到相同的 结果。在每次印刷通过的结尾,印刷头(或者衬底)在开始新的印刷通过 之前相对印刷移动轴垂直偏移。印刷通过以这种方式继续直到所希望的 图案已经被完全印刷到衬底上。
通常由数字平板印刷系统印刷的材料包括相变材料和聚合物溶液、 胶态悬浊液、在溶剂或栽体中具有希望的电子性质的材料的这种悬浊 液。例如,美国专利6, 742, 884和6, 872, 320分别教导了 一种用于将相 变材料印刷到衬底上用于掩膜的系统和工艺。根据这些参考资料,诸如 硬脂芥酸酰胺蜡(stearyl erucamide wax)的合适的材冲+以液相保持 在喷墨型压电印刷头上,并且有选择地逐滴喷射,使得蜡滴在衬底上形成的层上以希望的图案沉积在所希望的位置。该小滴以液态形式离开打 印头,在撞击该层之后凝固,因此这种材料被称为相变材料。
一旦从喷射头分发,印刷材料小滴通过润湿作用将其自身结合到该 表面上,同时其就地凝固。在印刷相变材料的情况下,当被加热并液化 的印刷小滴释放其热能到衬底和/或环境从而恢复到固态形式时发生凝 固。在悬浊液的情况下,在润湿到衬底之后,最常见的是载体蒸发而将 悬浮材料留在衬底表面上或者该栽体硬化或固化。该印刷材料和衬底的
^料从液态转变为、固态的特定速率,并且因此确定凝固的沉积材料的高
度和轮廓(profile)。
如果两个相邻的小滴在任意一个或两个小滴凝固之前的时间内被 施加到衬底,这些小滴可以润湿并聚结在一起形成单一的、连续的印刷 特征(feature)。小滴材料的表面张力、喷出时小滴的温度、环境温 度和衬底温度是控制小滴聚结程度和该聚结的材料在衬底表面上的橫 向扩展的关键属性。可以选择这些属性使得可以获得希望的特征尺寸。
数字平板印刷可以用于生产多种器件类型。特别感兴趣的一个这样 的类型是基于太阳能的功率产生电池(在下文中称为太阳能电池)。在典 型的太阳能电池中,当暴露于例如来自阳光的光子时,光敏材料产生电 荷。形成在光敏材料表面上的导电线为生成的电荷提供导电通道。在太 阳能电池的一个普通架构中,导电线形成在光敏材料的前表面上,并且 导电平面形成在光敏材料的背表面上。这样的布置被称为"正面接触结 构"。在另一个被称为"背面接触结构"的普通太阳能电池架构中,导 电线仅在光敏材料的背面上。
在正面接触结构中,该正面导电线形成在p-n结构和抗反射涂层上。 为了形成导电线,该抗反射涂层可以光刻方式图案化并被蚀刻,接着施 加导电金属层并且再次以光刻方式图案化并蚀刻,从而形成导电线的图 案。可选地, 一旦蚀刻,种子层材料可以被施加、图案化并且被镀敷例 如通过电镀工艺形成的导电线。作为光刻的可选方案,可以将银/玻璃 料膏直接丝网印刷到抗反射涂层的表面上。当银/玻璃料被焙烧(fire) 时,该材料穿透抗反射涂层与下层n+区域接触。在背面接触结构中,更典 型的平板印刷被用于蚀刻各种结构层并形成与p型或n型区域电连接的 导电线。但是,这些现有技术工艺的每一个都有缺点。例如,平板印刷步骤有
如下缺点要求完成到蚀刻层的几个图案和工艺步骤并形成导电线所需
要的时间;要求为每一步骤制造不同中间掩膜的费用;要求从一个步骤 到下一个步骤的精确重新对准(registration)和对齐(aligning);要求 4吏用昂贵的光敏抗蚀剂;以及4巴体结构(bulk structure)(例如晶体 硅)暴露于大量处理从而增大了损坏的风险。银/玻璃料工艺具有如下缺 点在体结构上引入了应力,该应力必须由作用在与银/玻璃料所涂覆 的表面相对的表面上的应力抵销;以及产生低的、宽的(低的高宽比) 的导电线,这阻止了部分光敏材料接收光子(即降低了该器件的整体效 率)。当光敏材料的晶片尺寸趋向于继续增大时,这些缺点的每一个将 会变得更加明显。
因此,需要一种在衬底表面上,尤其是在太阳能电池的表面(正面 或背面)上提供导电线(和其它特征(feature))的可选方案。最起 码,该方法应该不那么容易对衬底产生损坏、相比现有的方法要求更少 的工艺步骤和成本,并且能够产生高的高宽比的导电线。
发明内容
因此,本发明针对一种使用单个印刷图案化掩膜结构进行蚀刻和材 料镀敷以制造导电线(和其它特征(feature ))的方法。更具体地,本发 明特别用于在太阳能电池的正表面或背表面上形成相对高密度、高轮廓 的导电线,该方法相比于现有形成线的工艺,诸如光刻和烧制银/玻璃 料,所要求的工艺步骤更少、成本更低。
根据本发明的一个方面,处理太阳能电池的衬底,使得存在P-n结 用于电流产生。接下来将抗反射层涂覆在该太阳能电池结构上,如太阳 能电池制造中所熟知的。然后,在该抗反射层上形成印刷图案化掩膜结 构。该印刷图案化掩膜结构然后用作化学或等离子体蚀刻掩膜以选择性 地在该抗反射层中蚀刻开口从而露出p型或n型层用于电接触。在印刷 图案化掩膜仍然保留在原位的情况下,然后可以在蚀刻进抗反射层的开 口中形成种子结构。接着例如通过电镀将合适的导电材料沉积在该开口 中从而形成导电线以从光敏材料提取电流。
应当理解根据本发明的方法,该印刷图案化掩膜对于抗反射层中的 开口和随后形成的导电线是自对准(self-aligning)的。相比于特征 (feature)形成的现有技术,减少了工艺步骤,并且进行的处理对光敏材料衬底造成损害的可能性也减小了。此外,印刷图案化掩膜可以是 相对高的结构,以允许在掩膜结构之间形成高的高宽比的导电线。
根据本发明的另一方面,在形成导电线(或者其它特征(feature)) 之后,例如通过化学剥离去除该印刷图案化掩膜。根椐另一特征,所述 印刷图案化掩膜是由UV可固化材料形成的,并且在形成导电线之后,所 述印刷图案化掩膜暴露于UV光从而使得其固化(硬化)并就地留在所完 成的太阳能电池中。
根据本发明的又一方面,形成印刷图案化掩膜以便定义对除了导电 线之外的目的有用的其它区域,例如接地垫、测试点等等。
上面是对本发明一些特有的方面、特征和优势的概述。但是,该概 述并不是穷尽性的。因此,当按照此处所提供的权利要求书考虑时,根 椐下面的详细描述和附图本发明的这些和其他方面、特征和优势将变得 显而易见。
在附图中相同的数字表示相同的元件。虽然是说明性的,但附图并 未按比例画出。在附图中
图1是本领域中已知类型的用于向衬底上喷射相变材料的小滴的小 滴喷射系统。
图2到图7示出根据本发明实施例的在光敏衬底的正面上使用印刷 图案化掩膜生成(例如用于太阳能电池的)导电线的各个阶段。
图8是示出在图2到7所示的生成阶段所遵循的在光敏衬底的正面 上形成掩膜以生成太阳能电池的导电线的工艺的流程图。
图9到图14示出根据本发明的另一个实施例的在光敏村底的背面 上使用印刷图案化掩膜生成(例如用于太阳能电池的)导电线的各个阶 段。
图15是示出在图9到14所示的生成阶段所遵循的在光敏衬底的背
面上形成掩膜以生成太阳能电池的导电线的工艺的流程图。
具体实施例方式
在下面的详细描迷中,将描述使用印刷图案化掩膜在诸如可能在太 阳能电池中使用的衬底上形成导电线和相似特征(feature)的方法。 该方法可以使用如下所迷的用于产生图案的系统,该系统通常使用印刷 机来可控地喷射个体(individual )小滴在衬底的多个区域上形成图案化保护层或涂层以定义特征(feature)的外形(outline)。当然,将 理解也可以使用其它印刷系统。在那些曾经没有被保护层覆盖的区域进 行材料的沉积(或移除),所述材料用于形成各种特征(feature)。 因此,特征尺寸将不受小滴尺寸限制,而是取决于小滴能够多么紧密地 定位在一起而不组合成单个小滴。
适用于实施此处提出的该方法的实施例的系统在Wong等人的美国 专利号6,972, 261号中有所描述。更具体地,参考图l,示出了系统10 的相关组件,其包括加热一般包含相变材料的贮存器(reservoir) 14 的热源12。该相变材料借此被加热到足以将该材料保持在液态的温度。 所述贮存器的温度通常保持在摄氏50度之上,并且在一些情况中,保持 在在摄氏100度之上的温度,这一温度足以使许多固相接近室温的有机 材料液化。
相变材料可以是在高于室温的温度下熔化的有机材料。该相变材 料的其它期望特性包括图案化材料(patterning material)不与在典 型的半导体材料工艺中使用的有机和无机材料反应,并且该相变材料具 有对蚀刻剂的高选择性。在一个实施例中,该相变材料溶解于碱性溶液 (由碱可除的(base-strippable )),不过在其它实施例中可以使用 其它特性来移除(如果期望的话)该相变材料。
该相变图案化材料的其他期望特性是得到的图案足够稳健以抵抗 湿法化学或千法蚀刻工艺。当使用干法蚀刻工艺时,可以使用具有低蒸 汽压力的相变图案化材料。蜡就是具有先前所述特性的相变材料的示 例。Middlebury, Conn.的C函pton公司的Kemamide 180基蜡仅是用 作相变图案化材料的合适的蜡的一个例子。
在该系统中,例如小滴源16的多个小滴源从贮存器14接收液态的 相变标记(marking)材料,并输出小滴18用于沉积在衬底20上。衬 底20被保持在使得该小滴在沉积后迅速冷却的温度。
当要求增加相邻小滴之间的聚结时,可以增加衬底温度以增加小滴 扩散,从而增加聚结。当从声学(acoustic)喷墨印刷机印刷Kemamide 基蜡(Kemamide-based wax)的线时,已经发现将衬底温度从摄氏30 度增加到摄氏40度会提高图案的印刷质量。在Kemamide基蜡的情况下, 发现当表面保持在摄氏40度时取得非常好的结果,该温度比该蜡的固相点低大约摄氏20度。在摄氏40度时,该衬底的温度仍旧足够低,使 得该小滴在接触到衬底20后迅速凝固。
在相变材料的小滴沉积在衬底20上后,衬底20和小滴源16的相 对位置被调整以将小滴源16重新定位在待图案化的第二位置上。该重 新定位操作可以通过移动小滴源16或者通过移动衬底20实现。如图1 所示,控制电路22在衬底20上的预定图案中移动小滴源16。驱动电路 24给小滴源16提供能量,使得当该小滴源16被定位在待图案化的衬底 20的区域上方时喷射小滴。通过协调小滴源16的移动与小滴源输出的 定时,图案可以被"印刷"在衬底20上。
当前描述的方法最终被用于生成导电线和其它结构以形成特别用 于从光敏衬底提取电流的结构。照此,希望在抗反射层18的表面上的特 定位置处形成导电线和其它结构。形成印刷图案化掩膜20的小滴22的 沉积的位置对准在数字平板印刷系统中常规地使用受信标记 (fiduciary mark)、数字成像和处理、处理器控制的喷射器和衬底的 相对运动来实现。在图案化之前和在图案化时,通过图像处理将衬底20 上的掩膜形成对齐的能力是数字平板印刷工艺优于其它掩膜方法的显 著优势。
为了控制和对齐小滴源16的移动,例如标记26的印刷受信对齐标 记,可以被施加或形成在相变材料将要涂覆在其上的层的表面上。可选 地,在沉积工艺期间该受信标记可以在支持衬底20的载体上。例如照相 机28的图像处理系统可以用来协调小滴和它们涂敷在其上的层的方位。 然后处理系统通过在实际印刷图案层之前修改图案图像文件来调整上 覆图案层的位置。以软件方式实现定位调整并且将其转化为小滴源16 的移动。
每个小滴源可以使用各种技术实现,包含传统的喷墨技术。很适于 生成极小的小滴尺寸的可选技术是如在声学墨水印刷系统中所做的那 样使用声波来造成图案化材料的小滴的喷射,如Wong等人的美国专利 号6, 972, 261中描迷的。适合用于喷射相变材料的小滴的这种系统的 例子包含喷墨系统(诸如在美国专利4, 1 31, 899中所公开的),弹道气 溶胶标记(ballistic aerosol marking) (BAM)设备(诸如在美国专利 6, 116,718中所公开的),声学墨水打印机(AIP, acoustic ink printer) 系统(美国专利4,959, 674);栽体喷射式喷射器(如在美国专利5,958, 122中所公开的),偏转控制的喷墨系统(诸如在美国专利3,958, 252中所公开的)等等。这样的系统也包含图案转移系统,例如静电印 刷的、离子语印刷的、丝网印刷的、接触印刷的和凹版印刷的系统等等。
下面描述了用于印刷图案化掩膜形成的具体步骤和使用所述掩膜 形成的结构的具体制作步骤。图2到图7示出根据图8中所示工艺生产 器件的几个中间阶段的器件的第 一实施例。尽管下面的描述具体参考图 2到图7中的器件,在没有更多的对上述器件的具体参考的情况下,描迷 遵从图8所示的顺序。
参考图2,示出为制造太阳能电池的导电线而在光敏衬底的正面形 成掩膜的工艺。该工艺开始于制备单晶Si或多晶Si (例如p型)衬底 32的顶面34,用于在其上沉积各层。使用本领域熟知的方法在表面34 上形成Si层36 (例如n型)。本示例中所选择和使用的极性可能与本 领域技术人员所理解的相反。抗反射层38 (例如SiN)接下来被沉积在 层36上。层38的抗反射性使得捕获的光子增加,并使得光子转化成电 流的效率也增加。接着可以在结构30上形成印刷图案化掩膜。
参考图3,接下来,将印刷图案化掩膜"施加在层38的表面。更具 体地,印刷图案化掩膜40由前面描述的例如硬脂芥酸酰胺蜡的相变材料 的一个或多个小滴42构成,该小滴42从上面所述类型的印刷系统中喷 射出。个体小滴可以彼此隔离或者聚结成多小滴结构。
作为参考,需要注意的是图3的视图是沿着利用本发明形成的导电 线的长轴方向。因此,可以沉积小滴42使得沟道46形成在小滴42之间, 该沟道延伸到该图的平面内。最终,正是在沟道26中形成导电线。
小滴42(和因此掩膜40)的宽和高大约是15-40微米。沟道46的宽 度可以是大约10-20微米。沟道46的长度(进入图中页内的尺寸)可以 变化,这例如取决于衬底42的性质和大小、形成在衬底42中或沉底上 的特征(feature)和最终形成的导电线或者其它特征(feature)的作 用。(所有的尺寸仅是为了说明的目的,并且对于特定应用可以加以控 制)。对于这种尺度或更大的印刷图案化结构,个体或聚结的小滴可用于 定义该掩膜的宽度(即在相邻线之间的区域的宽度),后者在图3中示 出。
接着参考图4,掩膜20首先用作蚀刻掩膜。对暴露在沟道46中的 SiN层38的表面应用HF化学蚀刻(或者其它合适的蚀刻工艺)。该蚀刻有选择地去除层38的部分,加深沟道46,从而露出n+硅层36下面的部 分。
在这个阶段,掩膜40仍然保留在原位置,种子层可以被有选择地形 成或沉积在沟道46内。因此,接着参考图5,金属种子层48沉积在沟道 46中一部分n+硅层36上,并与该部分n+硅层物理和电接触。种子层 28可以由4吏用镀敷工艺或无电4及工艺(electrodeless process)沉纟积的 镍构成。也可以通过镀敷技术应用其它金属。此外,可以墨水喷射导电 纳米颗粒墨水形成该种子层。
如图6所示,在沉积种子层48后,形成导电线50的材料沉积在沟 道46中。沉积的方法通常是具有低成本、高导电性和垂直生长的电镀。 在一个实施例中,该金属包括电镀镍。然而,将理解,也可以使用其它 金属,包括具有镍阻挡层/种子层的铜和铝。也可以使用银。所使用的 金属的类型取决于制造的特定器件。在一些情形中,该层可以是能够被 阳极氧化以形成电介质层的金属,所述电介质层例如来自铝的种子层的 氧化铝。在其它情况中,可以使用气相沉积技术生长该金属,以使用有 选择地和种子层反应的有机金属先驱体生长金属或者电介质。
不管怎样,薄膜生长主要发生在暴露的种子层48的区域中,而不是 印刷图案化掩膜40上。相反,印刷图案化掩膜40起着限制导电线50 的宽度同时允许垂直生长的作用。这样,印刷图案化掩膜40既作为第 一步骤中的蚀刻掩膜又作为第二步骤中的生长或沉积掩膜。因此,在制 造导电线或者相似特征(feature )的各种步骤之间,该掩膜是自对准的。
为了考虑到可焊接的结合垫(bond pad),还可以镀敷其他顶层51。 典型地使用Sn合金作为用于焊接的顶层。
接着通过适用于所使用的印刷图案化材料的方法来去除印刷图案 化掩膜40。例如,当该印刷图案化材料是硬脂芥酸酰胺蜡时,可以使用 例如丙酮的加热的溶剂。可选方案包括碱性溶液。由Rohm-Hass制造的 SVC-28剥离液(二丙二醇单甲醚,柠檬蒸馏液(citrus distillate),合 成异烷烃碳氪溶剂(synthetic isoparraffinic hydrocarbon),月旨肪 族烃,www. rohmhaas, com)和Saran的PGMEA(丙二醇甲醚醋酸盐)。我们 也发现SRX-400高级剥离剂(Marlborough的ROHM和HAASElectronic materials有售,其致力于相变材料去除)。SRX-400是来自Rohm-Hass 的SVC-28的替代品。(SRX- 400的主要成分是50%的芳烃和50%脂族烃)。该结构暴露在溶剂中足够长的时间以允许溶剂完全去除相变材料
小滴。得到的结构如图7所示。作为上面提及的溶剂工艺的可选方案, 如果为掩膜40使用碱溶性的蜡,那么可以使用碱性溶剂去除掩膜。
将理解,得到的导电线50可以制造得相对更高和更窄(高的高宽 比)。这在正面接触结构中是希望的,因为窄的导电线宽度减小了它们 对光敏材料的遮蔽,而增加的高度保持了线的横截面积,与现有技术相 比,允许使用更窄的线而不会损失电流输出。
相似的工艺也可以被用于太阳能电池的各种背面接触结构。尽管背 面接触结构存在几个不同的基本架构,但是它们可以具有至少包括如下 一些的某些共有元件和工艺步骤。
图9到图14示出根据图15所示工艺制造器件的几个中间阶段的器 件的第二实施例。尽管下面的描述具体参考图9到图M中的器件,在没 有更多的对上迷器件的具体参考的情况下,描述遵从图15所示的顺序。
参考图9,其中示出背面结构90,背面结构90相对于其最终的操 作方位上下颠倒。也就是说,表面92被当作该结构的正面,即朝向光线 定位以便接收光子的面。因此,下面所述的处理应用于结构90的背面 94。
背面结构90开始于使用本领域熟知的方法在单晶Si或多晶Si衬 底96中形成第一极性(例如n型)的第一区域98和第二极性(例如p+ 型)的第二区域99。使用本领域熟知的方法将钝化/抗反射涂层100 (例 如SiN)大致均匀地涂覆到表面94。
为了在层100中形成开口以便与p型和n型区域形成电接触,接下 来,将印刷图案化掩膜结构102施加在层100的表面。更具体地,印刷 图案化掩膜结构102仍由前面描述的例如硬脂芥酸酰胺蜡的相变材料的 一个或多个小滴104构成,该小滴104从上面所述类型的印刷系统喷射 出。形成印刷图案化掩膜结构102以具有n型接触开口 106和p型接触 开口 108。
作为参考,需要注意的是图3的视图是沿着利用本发明形成的导电 线的长轴方向。因此,可以沉积小滴42使得沟道46形成在小滴42之间, 该沟道延伸到该图的平面内。最终,正是在沟道26中形成导电线。
小滴104(和因此掩膜102)的宽和高可以是大约15-40微米。开口 106、 108的宽度可以是大约10-20微米。开口 106、 108的长度(进入图中页面内的尺寸)可以变化,这例如取决于衬底96的性质和大小、形成 在衬底96中或衬底上的特征(feature)和最终形成的导电线或者其它 特征(feature)的作用。(所有的尺寸仅是为了说明的目的,并且对于 特定应用可以加以控制)。对于这种尺度或更大的印刷图案化结构,个体 或聚结的小滴可用于定义该掩膜的宽度(即在相邻线之间的区域的宽 度),后者在图10中示出。
接着参考图ll,掩膜102首先用作蚀刻掩膜。对暴露在开口 106、
刻工艺)。该蚀刻有选择地去除层100的部分,加深开口 106、 108,从而 露出开口 106中的n型区域和开口 108中的p型区域的下面的部分。
在这个阶段,掩膜102仍然保留在原位置,接下来可以形成或沉积 种子层114。因此,接着参考图12,种子层114沉积在n型区域98和p 型区域99之上,并与其物理和电接触。种子层114可以由使用镀敷工 艺或无电极工艺沉积的镍构成。也能通过镀敷技术使用其它金属。该金 属的典型特性将是充当栽流(current carrying)层的阻挡和/或可以 被烧结成硅化物以便提高接触电阻。可以墨水喷射导电纳米颗粒墨水形 成该种子层。
如图13所示,在沉积种子层114后,形成导电线116的材料分别 沉积在开口 106、 108中。沉积的方法通常是具有低成本、高导电性和 垂直生长的电镀。在一个实施例中,该金属包括电镀镍。然而,将理解, 也可以使用其它金属,包括具有镍阻挡层/种子层的铜和铝。也可以使 用银。所使用的金属的类型取决于制造的特定器件。在其它情况中,可 以使用气相沉积技术生长该金属,以使用有选择地和种子层反应的有机 金属先驱体生长金属或者电介质。
不管怎样,薄膜生长主要发生在暴露的种子层114的区域中,而不 是印刷图案化掩膜102上。相反,印刷图案化掩膜102用于限制导电线 116的宽度同时允许垂直生长。这样,印刷图案化掩膜102既作为第一 步骤中的蚀刻掩膜又作为第二步骤中的生长或沉积掩膜。因此,正如在 正面接触结构中的情况,在制造背面接触结构上的导电线或者相似特征 (feature)的各种步骤之间,该掩膜是自对准的。
为了考虑到可焊接的结合垫,还可以镀敷其他顶层51。典型地使用 Sn合金作为用于焊接的顶层。接着通过适用于所使用的印刷图案化材料的方法来去除印刷图案
化掩膜102。例如,当该印刷图案化材料是硬脂芥酸酰胺蜡时,可以使用 例如丙酮的加热的溶剂 可选方案包含碱性溶液。由Rohm-Hass制造的 SVC-28剥离液(二丙二醇单甲醚,柠檬蒸馏液(citrus distillate),合 成异烷炫碳氬溶剂(synthetic isoparraffinic hydrocarbon), 和月旨 肪族烃,www. rohmhaas. com)和Saran的PGMEA(丙二醇甲醚醋酸盐)。我 们也发现SRX-400高级剥离剂(Marlborough的ROHM和HAASElectronic materials有售,其致力于相变材料去除)。SRX-400是来自Rohm-Hass 的SVC-28的替代品。(SRX- 400的主要成分是50. 0%的芳烃和50. 0% 脂族烃)。该结构暴露在溶剂中足够长的时间以允许溶剂完全去除相变 材料小滴。得到的结构如图14所示。可选地,由于光子不入射到太阳 能电池的背面上,所以很少担心遮蔽效应。因此,在UV固化和硬化步 骤后掩膜层106可以该结构上留在原地(得到的结构如图13所示)。 作为上面提及的溶剂工艺的可选方案,如果为掩膜102使用碱溶性的蜡, 那么可以使用碱性溶剂去除该掩膜。
尽管上面详述了多个优选示例性实施例,应当理解存在大量的变 形,并且这些优选示例性实施例仅是具有代表性的例子,并不打算以任 何方式限制本发明的范围、应用性或配置。例如,尽管本发明基本是以 制造平行的导电线的阵列进行描述的,但根据本发明的印刷图案化特征 (feature)可以在二维网格的图案或其它结构布置中形成,例如可以 应用在光传感器或相似器件中。另外,应当理解,我们的工艺可以应用 在多层结构和顺序地应用在互相堆叠的各层上。另外,尽管此处描述了 所谓的背结(back junction)结构,但是本发明的工艺也可以在许多 其它的特征i殳计中4吏用,例如发射极盘绕结构(emitter wrap-though structure)(例如美国专利7, 170, 001 )、金属化盘绕结构(例如美 国专利5, 620, 904 )等。因此,上面的详细描述给本领域普通技术人 员提供了实施本发明的便捷指南,并且预期在不偏离权利要求书所规定 的本发明的精神和范围的前提下可以对所述实施例的功能和布置进行 各种改变。
权利要求
1. 一种在光敏衬底的区域上形成导电线的方法,所述导电线与该区域电接触,该方法包括如下步骤在所述衬底上形成第一层;在所述第一层上形成印刷图案化掩膜结构,该印刷图案化掩膜结构与所述第一层接触,所述印刷图案化掩膜结构由多个个体小滴组成以便在其中具有开口;穿过所述印刷图案化结构中的所述开口蚀刻所述第一层,从而定义露出所述光敏衬底的一部分的沟道区域;在所述光敏衬底的露出部分上的所述开口中沉积种子层;以及通过电镀工艺在所述开口中的所述种子层上沉积镀敷材料,所述电镀工艺使用所述种子层作为导电垫,并且进一步使用所述印刷图案化结构作为沉积掩膜。
2. 权利要求1所迷的方法,进一步包括以下步骤在沉积所述种子 层之前在所述开口中沉积接触金属,使得所述接触金属在所述光敏衬底 之上并与其电接触,并且在所述种子层之下并与其电接触。
3. —种在光敏衬底的区域上形成导电线的方法,所述导电线与该区 域电接触,所迷衬底具有至少两个区域,第一所述区域具有第一极性, 且第二所述区域具有与所述第 一极性相反的第二极性,该方法包括如下 步骤在所述衬底上形成钝化层;在所述钝化层上形成印刷图案化掩膜结构,该印刷图案化掩膜结构 与所述钝化层接触,所述印刷图案化掩膜结构由多个个体小滴组成以便 在其中具有至少两个开口 ,第一所述开口位于所述衬底的所述笫一区域之上,第二所述开口位于所述衬底的所述第二区域之上;穿过所述印刷图案化结构中的所述开口蚀刻所述钝化层,从而定义露出所述光敏衬底的所述笫一区域的一部分的第一沟道区域,和露出所述光敏衬底的所述第二区域的一部分的第二沟道区域;在所述开口中沉积接触金属,从而形成与所述光敏衬底的所述第一区域的第一电接触和与所述光敏衬底的所述第二区域的第二电接触; 在所述开口中的所述第一和第二电接触上沉积种子层,从而在所述第一电接触上形成第一种子层区域,且在所述第二电接触上形成第二种子层区域;和通过电镀工艺在所述开口中的所述种子层上沉积镀敷材料,所迷电 镀工艺使用所述种子层作为导电垫,并且进一步使用所述印刷图案化结 构作为沉积掩膜,从而在所述第一种子层区域上形成第一导电线和在所 述笫二种子层区域上形成第二导电线。
全文摘要
本发明涉及形成导电线和相似特征的方法。一种印刷图案化结构可以用作自对准的蚀刻和沉积掩膜。在多个层上形成导电线和其它相似特征的方法包括在第一层上形成印刷图案化结构。该印刷图案化结构用作蚀刻掩膜以露出部分第二层。使用该印刷图案化结构作为沉积掩膜在该露出的部分第二层上形成种子层。例如藉由使用该种子层作为接触垫且使用该印刷图案化结构作为沉积掩膜的电镀,可以形成导电线或其它特征。本发明特别适用于形成太阳能电池的结构等,其中该印刷图案化结构可用于形成高的高宽比的结构。
文档编号H01L31/18GK101452973SQ20081018330
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月2日 优先权日2007年12月3日
发明者E·J·什拉德, S·J·林布 申请人:帕洛阿尔托研究中心公司