使用自对准注入和封盖制造太阳能电池发射极区的制作方法_3

文档序号:9872570阅读:来源:国知局
注入区和未注入区之间的后续蚀刻选择性,如与下文所述的后面操作相关。可调整的其他条件可包括在注入、温度调整、和剂量调整期间的基板偏置中的一者或多者。
[0042]再次参见图1C并且现在参见流程图200的对应操作210,方法还涉及穿过第二模板掩模116在多晶硅层106的第二注入区120上并与该第二注入区120实质对准形成第二封盖层122。由于模板掩模和基板一起移动,因此可将对准视为理想完美的。然而,该过程可容许一定的轻微偏移(例如,在平移方向上小于几个百分点),在工序从注入/掺杂室移至顶盖沉积室时可能出现这种偏移。
[0043]在一个实施例中,第二封盖层122的注入和形成在内嵌式工艺装置中进行,其中第二模板掩模116和单晶硅基板102—起移动穿过内嵌式工艺装置,如结合图5A和图5B更详细描述。在一个实施例中,第二封盖层122包含一种材料,诸如但不限于二氧化硅(S12)、氮化硅(SiN)或氧氮化硅(S1N)。在一个实施例中,第二封盖层122使用沉积技术形成,所述沉积技术诸如但不限于低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)或物理气相沉积(PVD)。在一个实施例中,通过大约在25-400°C范围内的温度下沉积来形成第二封盖层122。
[0044]再次参见图1C,第二封盖层122的材料也可沉积在第二模板掩模116上。如对于第一模板掩模上的第一封盖层的情况一样,在第二模板掩模116多次运行穿过沉积环境之后,可最终积聚多个材料层,如图1C所示。应当理解,可针对材料在模板掩模116上的过度积聚而确定最佳运行次数以使通量平衡,所述过度积聚可以某种方式影响后面的沉积工艺。在一个此类实施例中,在特定运行次数之后,通过选择性蚀刻移除积聚的封盖材料,并且第二模板掩模116随后被重复使用。
[0045]参见图1D和流程图200的对应操作212,可移除多晶硅层106的剩余未注入区。在一个实施例中,在移除多晶硅层106的剩余未注入部分期间,第一封盖层114和第二封盖层122分别对第一注入区112和第二注入区120加以保护。在一个实施例中,再次参见图1D,在移除多晶硅层106的剩余未注入部分之后和/或期间,也可移除封盖层114和封盖层122。在任一种情况下,封盖层114和封盖层122应当合适地比多晶硅层106更不易蚀刻,以便对第一注入区112和第二注入区120提供至少大量保护(例如,不显著侵蚀注入区)。
[0046]在一个实施例中,第一封盖层114和第二封盖层122包含一种材料,诸如但不限于二氧化硅(S12)、氮化硅(SiN)或氧氮化硅(S1N),并且移除多晶硅层106的剩余未注入区涉及使用基于氢氧化物的湿法蚀刻工艺。在一个实施例中,随后在使用基于HF的湿法蚀刻工艺的后续工艺中移除第一封盖层114和第二封盖层122,所述工艺诸如为缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)工艺。
[0047]参见图1E和流程图200的对应操作214,可对多晶硅层的第一注入区112和第二注入区120进行退火,以分别形成第一掺杂多晶硅发射极区124和第二掺杂多晶硅发射极区126。虽然一般来讲可能最有利的是在进行高温退火和活化工艺之前完成多晶硅的未注入区域的蚀刻(即,移除),但某些注入条件可导致纹理化蚀刻(例如,如相对于未注入区)中的本征更高的反应性,在这种情况下可在沟槽蚀刻之前进行高温退火。
[0048]在一个实施例中,大约在850-1100°C范围内的温度下进行加热并使加热持续时间在大约1-100分钟的范围内。在一个实施例中,在加热或退火期间进行少量P+掺杂物驱动。
[0049]参见图1D和图1E两者,在一个实施例中,在第一掺杂多晶硅发射极区124和第二掺杂多晶硅发射极区126之间形成沟槽128。此外,在一个实施例中,将沟槽和/或基板102的光接收表面101纹理化。沟槽形成以及对多晶硅层的第一注入区112和第二注入区120进行退火以形成第一掺杂多晶硅发射极区124和第二掺杂多晶硅发射极区126的操作的顺序可有所变化。在一个实施例中,沟槽形成和纹理化均在进行退火之前在相同的基于氢氧化物的蚀刻工艺中进行,例如,作为用于移除硅层106的未注入区的工艺的一部分。作为另外一种选择,沟槽形成和纹理化在退火之后进行(如图1D和图1E所示)。在又另一个实施例中,可在与用来形成沟槽128并将其纹理化的操作不同的操作中进行表面101的纹理化。应当理解,纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面,其用于散射入射光、减少从太阳能电池的光接收表面反射离开的光量。另外的实施例可包括在光接收表面101上形成钝化或抗反射涂层129,如图1E所示。
[0050]参见图1F,导电触点130和导电触点132被制造成分别接触第一掺杂多晶硅发射极区124和第二掺杂多晶硅发射极区126。在一个实施例中,触点通过以下方式制造:首先沉积和图案化绝缘层150以具有开口,并且随后在开口中形成一个或多个导电层。在一个实施例中,导电触点130和导电触点132包含金属,并通过沉积、平版印刷和蚀刻方法形成,或作为另外一种选择通过印刷工艺形成。
[0051]在一个实施例中,封盖层114和封盖层122(或至少其残余)保留在最终结构中。在一个此类实施例中,穿过封盖层114和封盖层122而形成触点130和触点132,例如,通过在接触沟槽形成期间将封盖层图案化。然而,在另一个可供选择的实施例中,封盖层114和封盖层122中的一者或两者包含难熔金属,诸如但不限于钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)或钨(W)。此类难熔金属可沉积到多晶硅表面上并且经受退火工艺,该退火工艺用于将多晶硅层中的掺杂物激活。在其他实施例中,使用薄金属封盖层并且该封盖层包含一种材料,诸如但不限于钛(Ti)、钴(Co)或镍(Ni)。可使用薄金属封盖层使多晶硅层的上部部分发生娃化。在一个实施例中,形成导电触点130和导电触点132以包括导电封盖层。在再一个可供选择的实施例中,封盖层114和封盖层122中的一者或两者包括表面碳硅烷类膜,该膜具有介于50和1000A之间的厚度并且使用采用挥发性碳硅烷前体的化学气相沉积技术来沉积。此类层可在导电触点形成之前被移除或图案化。
[0052]应当理解,针对自对准注入和封盖区以及层的此类基于模板掩模的方法仅可用于一种掺杂物类型而不可用于两种掺杂物类型。例如,工艺对于P+掺杂或N+掺杂中的一者可为特别有利的,并且因此仅可用于制造两种导电类型的发射极区中的一者。例如,图3为根据本公开的实施例的流程图300,所述流程图300列出制造太阳能电池的另一方法中的操作。
[0053]参见流程图300的操作302,制造太阳能电池的发射极区的方法涉及在基板上方形成硅层。参见流程图300的操作304,穿过模板掩模,将掺杂物杂质原子注入硅层中,以形成硅层的具有相邻未注入区的注入区。参见流程图300的操作306,穿过模板掩模,在硅层的注入区上并与该注入区实质对准形成封盖层。参见流程图300的对应操作308,移除硅层的未注入区。在移除期间,封盖层对硅层的注入区加以保护。参见流程图300的操作310,对硅层的注入区进行退火,以形成掺杂多晶硅发射极区。
[0054]可使用上述工艺以允许通过激光切割Si掩模进行图案化硼(或者磷或砷等)的注入和封盖。方法涉及将注入与封盖加以整合以解决温度膨胀系数(CTE)失配、污染和/或清洁难题。方法可能适用于目前的太阳能电池设计。然而,在一个实施例中,掩模完整性要求可能更偏向于具有减小的指状物尺寸的设计,诸如被制造成针对全部Al金属化太阳能电池的设计。例如,图4示出了根据本公开的实施例的铝金属化背接触电极太阳能电池400的背表面的平面图。
[0055]如上简述,可对内嵌式工艺装置实施本文提及的工艺。例如,图5A示意性地示出了根据本公开的实施例的图案化注入和封盖的内嵌式平台的剖视图。图5B示出了根据本公开的实施例的图5A装置中穿过硅接触掩模的注入和封盖序列。
[0056]参见图5A,用于制造太阳能电池的发射极区的内嵌式工艺装置500包括用于将模板掩模504与基板506对准的第一工位502。包括了第二工
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