生产SiO₂抗蚀层的组合物和其使用方法

专利名称：生产SiO₂抗蚀层的组合物和其使用方法
技术领域：
本发明涉及组合物，该组合物在制造半导体器件过程中用于产生图案化的或结构 化的SiO2层或产生SiO2线，并且适用于在喷墨操作中应用。本发明还涉及利用这些新的组 合物的生产半导体器件的改进方法。
背景技术：
半导体器件通常具有高度掺杂区域的图案和位于高度掺杂区域之间的低掺杂区 域，所述高度掺杂区域在半导体基材中彼此的位置相距一定距离。通过施加适当的掺杂组 合物，至少施加在高度掺杂区域上，获得掺杂图案。然后，该基材经扩散步骤作用，在该步骤 中掺杂原子从施加的掺杂组合物扩散进入基材中，并在高度掺杂区域上制备接触点。已知用于生产半导体器件中的接触点的不同方法，并且有许多的方法用于增加制 造的器件的效率。已经发现有利的是将在发射极侧面上的接触点下面的区域掺杂，达到比 n+区域更高的程度，即，用无机发光材料进行n++扩散。已知这些结构是选择性的或两级发 身寸极[AGoetzberger, B. Vo β，J. Knobloch, Sonnenenergie :Photovoltaik，第 115 页，第 141 页]。所有这些已知的用选择性发射极制造太阳能电池的方法至少基于一个结构化的 步骤。通常，这些方法使用照相平版印刷法构造孔，这些孔使得能够局部地掺杂入SiO2 层-其此外还防止在气相中掺杂下面的硅层(用POCl3或PH3掺杂)。使用冊、順4冊2在 SiO2中蚀刻掺杂窗。通过施加蚀刻膏用于SiO2层局部开口的方法公开在DE 10101926或WO 01/83391中。迄今为止，与用于制造标准太阳能电池的通常方法(无选择性发射极)相比，由于 需要增加方法步骤和增加生产成本，使用例如选择性发射极大规模生产这样的高效太阳能 电池的实施一般都失败了。

发明内容
发明目的因此，本发明的目的是提供相应的简单和廉价的方法和适当的组合物，该组合物 可以在所述方法中使用，使得能够避免以上概述的缺点和问题，并且利用其可以在半导体 器件制造过程中产生图案化或结构化SiO2层或SiO2线，以及其使得可应用喷墨操作。本 发明另外的目的是提供制造太阳能电池的新的和高效的方法，该方法减少了生产步骤的数 量，其使得可将开发的方法实施为大规模生产。发明详述为了解决为数众多的、昂贵的和耗时的生产步骤的问题，进行了许多实验，通过这 些实验发现，以下称为Solar Resist的掺杂掩模适合于保护硅片区域在PV制造中免于掺 杂处理。该掺杂掩模的制造主要通过从溶液中施加聚合/低聚硅酸盐或基于硅氧烷的SiO2前体进行。在第二步骤中，在高温下处理(烘焙)该前体层以释放由SiO，组成的非渗透性膜。该膜能相对于掺杂物例如相对于通过POCI，的p掺杂而掩蔽硅。
工艺对比
通宜的选違性发挝扭曲击0造工艺
权利要求
制造半导体器件的方法，其特征在于通过使用可喷墨印刷的SiO2前体组合物，在基材表面上产生SiO2层或SiO2线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过使用被喷墨印刷的SiO2前体组合物， 产生具有高分辨率的图案化或结构化的SiO2层或SiO2线。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过喷墨印刷包括作为溶剂的至少一 种高沸点醇的SiO2前体组合物，在高温下干燥和处理以使所述前体转变为固态SiO2，在基 材表面上产生具有高分辨率的图案化或结构化的SiO2层或SiO2线。
4.根据权利要求1-3的一项或多项所述的方法，其特征在于在室温至最高达300°C的 温度范围内，优选在室温至最高达150°C的范围内，最优选在室温至最高达70°C的范围内 喷墨印刷所述SiO2前体组合物，并将其在80-400°C的温度范围内，优选在100-200°C的范 围内干燥。
5.根据权利要求1-4的一项或多项所述的方法，其特征在于在印刷之后，在高于500°C 但小于1000°c的温度下将所述喷墨印刷并干燥的SiO2前体组合物转变为由SiO2组成的阻 挡膜。
6.根据权利要求1-5的一项或多项所述的方法，其特征在于在高于650°C但小于900°C 的温度下将所述干燥的SiO2前体组合物转变为由SiO2组成的阻挡膜。
7.根据权利要求1-5的一项或多项所述的方法，其特征在于，为了保护处理的晶片以 及为了平稳地蒸发溶剂，缓慢提高用于干燥和随后转变的温度。
8.SiO2前体组合物，其包括(A)通式(I)的SiO2前体或前体混合物RZ。》+0》七0+0、R^R ^R °、R(I)其中彼此独立地，R 为 A、AOA、Ar、AAr、AArA、AOAr、AOArA、AArOA，其中A是直链或支链的C1-C18烷基，或者取代或未取代的环状C3-C8烷基；Ar是取代或 未取代的具有6-18个碳原子的芳基，和，η = 1-100和其中R可以形成与Si或相邻的基团R结合的另外的直键，和，(B)沸点温度>100°C但< 400°C的高沸点溶剂或均质的溶剂混合物，其至少是醇或醇 的均质混合物，或至少一种醇与至少一种有机共溶剂的均质混合物，或共溶剂和至少一种 醇的均质混合物。
9.根据权利要求8所述的SiO2前体组合物，其包括通式(I)的SiO2前体或前体混合 物，其中R是甲基、乙基、异丙基或正丙基，最优选乙基。
10.根据权利要求8或9所述的SiO2前体组合物，其至少包括选自如下的醇四甘醇、丙三醇、一缩二丙二醇、4-甲氧基苄基醇；二缩三丙二醇、一缩二丙二醇丁基醚、2_苯氧基乙醇、二乙醇胺、二缩三乙二醇、乙二 醇、2-i烷醇、乙二醇2-乙基己基醚、一缩二乙二醇丙基醚、乙二醇己基醚、一缩二乙二 醇、1-癸醇、a-萜品醇、乳酸、己二醇、丙二醇、1-壬醇、一缩二丙二醇甲基醚、一缩二乙二醇 丁基醚、1，3_ 丁二醇、苯甲醇、1-辛醇；2-甲基-2-庚醇、2-辛醇、2，2-二甲基-1-戊醇、1-庚醇、乙二醇丁基醚、4-庚醇、3-庚 醇、一缩二乙二醇乙基醚、四氢糠醇、丙二醇丁基醚、呋喃甲醇、双丙酮醇、2_庚醇、乙醇胺、 5-甲基-2-己醇；一缩二乙二醇甲基醚、乙二醇丁基醚、1-己醇、环己醇、3-甲基环己醇、2，2_ 二甲 基-1-丁醇、4-甲基-1-戊醇、乙二醇丙基醚、乳酸乙酯、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-乙 基-1-丁醇、3-己醇、3-甲基-2-戊醇、1-戊醇、环戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-甲基_3_戊 醇、3-甲基-1-丁醇、乙二醇乙基醚、3，3-二甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、2-戊醇、乙二 醇甲基醚、3-戊醇、丙二醇甲基醚、1-丁醇、2-甲基-1-丙醇。
11.根据权利要求8-10的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其至少包括选自如下的 醇甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-乙基-1-丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、异戊醇、 正戊醇、叔戊醇、正己醇、庚醇、辛醇、烯丙醇、巴豆醇、乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、 甲基异丁基甲醇、2-乙基-1-己醇、双丙酮醇、壬醇、癸醇、十六烷醇、环己醇、呋喃甲醇、四 氢糠醇、苯甲醇和苯乙醇。
12.根据权利要求8-11的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其包括至少一种有机共 溶剂，所述有机共溶剂选自芳族或杂芳族烃，如甲苯、二甲苯(所有的异构体)、1，2，3，4-四 氢化萘、茚满、或单、二、三、四、五和六烷基苯、萘、烷基萘、烷基噻唑、烷基噻吩，或者所述有 机共溶剂选自直链或支链烷烃形式的脂肪族烃，如正辛烷，或选自环烷烃，如甲基环己烷或 十氢化萘，其为它们的混合物。
13.根据权利要求8-12的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其包括至少一种有机 共溶剂，所述有机共溶剂选自甲苯、二甲苯(所有的异构体)、1，2，3，4-四氢化萘、茚满、苯、 萘、正辛烷、甲基环己烷和十氢化萘。
14.根据权利要求8-13的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其包括至少一种芳族 和脂肪族的氟代溶剂，如FC43、FC70、甲基九氟丁基醚、3-乙氧基-1，1，1，2，3，4，4，5，5，6， 6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷、全氟癸烷，或至少一种醚如乙二醇二乙基醚，或酯如醋酸戊 酯，或内酯如Y-丁内酯，或酮，或酰胺，如NMP或DMF，亚砜(DMSO)，砜等。
15.根据权利要求8-14的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其包括的所述前体的浓 度范围为基于整个组合物计> 0. 1%至< 90wt%，更优选> 0. 5%至< 50%，最优选> 至< 20%。
16.根据权利要求8-15的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其包括的所述高沸点溶 剂或均质溶剂混合物的量基于整个组合物计为> 10%至最高达< 99. 9wt%，优选的量为 > 50 %至最高达< 99. 5 %，最优选> 80 %至最高达< 99 %，条件是约90wt %的包括载体的 溶剂的沸点高于100°C但小于400°C，而且所述溶剂混合物的至少5衬％是高沸点的醇。
17.根据权利要求8-16的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其在印刷温度下的粘度范围为> 2但< 20cps。
18.根据权利要求8-16的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其表面张力范围在>20 达因/厘米但< 60达因/厘米之间。
19.根据权利要求8-18的一项或多项所述的SiO2前体组合物，其特征在于它是可喷墨 印刷的。
20.权利要求8-18的一项或多项所述的SiO2前体组合物在半导体器件的制造过程中， 用于产生图案化或结构化的SiO2层或产生SiO2线的用途。
21.权利要求8-18的一项或多项所述的SiO2前体组合物用于微压印/软平板印刷、柔 性版或凹版印刷方法步骤的用途。
22.SiO2扩散阻挡层阻止硼或磷在硅中扩散的用途。
23.一种半导体器件，其利用得自权利要求1-20的油墨和方法制造。
全文摘要
本发明涉及组合物，该组合物在半导体器件的制造过程中用于产生图案化的或结构化的SiO2层或产生SiO2线，并且该组合物适用于在喷墨操作中应用。本发明还涉及利用这些新的组合物制造半导体器件的改进方法。
文档编号C23C18/12GK101981227SQ200980110519
公开日2011年2月23日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月26日
发明者保尔·克雷格·布鲁克斯, 凯蒂·帕特森, 维尔纳·斯托克姆, 英戈·克勒, 阿尔扬·梅耶, 马克·詹姆斯 申请人:默克专利有限公司