專(zhuān)利名稱(chēng)：用于太陽(yáng)能電池的金屬觸點(diǎn)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及器件制造領(lǐng)域并且，尤其是，涉及用于太陽(yáng)能電池器件尤其是硅太陽(yáng)能電池器件的背點(diǎn)觸點(diǎn)的形成。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體器件的制造典型地包括與p-n結(jié)器件的金屬觸點(diǎn)的形成。半導(dǎo)體材料(例如，硅)吸收光并且產(chǎn)生之后可以由器件中的P-n結(jié)分離的電子和空穴載流子。多數(shù)載流子(例如，η型半導(dǎo)體材料中的電子)通過(guò)形成至器件的P型和η型材料兩者的金屬觸點(diǎn)收集。在標(biāo)準(zhǔn)的絲網(wǎng)印刷硅太陽(yáng)能電池中，η型金屬觸點(diǎn)(其收集電子)通過(guò)絲網(wǎng)印刷和隨后燒制在基于晶片的器件的前側(cè)(照射側(cè))上的柵格圖案中的銀漿料形成。P型接觸通過(guò)用鋁漿料絲網(wǎng)印刷器件的整個(gè)背側(cè)P型表面形成。該漿料，當(dāng)在780-870°C的溫度燒制時(shí)，形成減少電子少數(shù)載流子(P型材料中)在硅-金屬界面的復(fù)合并且能夠收集空穴多數(shù)載流子的背面電場(chǎng)(BSF)。絲網(wǎng)印刷硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)工業(yè)生產(chǎn)了 25-30年，具有分別對(duì)于單晶和多晶晶片基板向17-18%和16-17%持續(xù) 提高的驅(qū)動(dòng)效率。然而，這些效率仍然顯著低于由實(shí)驗(yàn)室制造的太陽(yáng)能電池獲得的值。例如，對(duì)于最高效率的單結(jié)硅太陽(yáng)能電池的世界紀(jì)錄是由新南威爾士大學(xué)(the University ofNew South Wales)在1999年獲得的25%。為什么這些實(shí)驗(yàn)室制造的太陽(yáng)能電池獲得更高的效率的一個(gè)原因是它們典型地使用點(diǎn)金屬觸點(diǎn)與背表面上的娃接觸。在新南威爾士大學(xué)(the University of New South Wales)制造的世界紀(jì)錄純化發(fā)射體背側(cè)局域擴(kuò)散(Passivated Emitter RearLocally-Diffused, PERL)電池的情況下，在背側(cè)二氧化硅電介質(zhì)層中制成尺寸10 μ mX 10 μ m的小開(kāi)口。之后將金屬經(jīng)由這些小面積點(diǎn)尺寸開(kāi)口蒸發(fā)以形成至電池的P型金屬觸點(diǎn)。通過(guò)限制金屬硅界面的總面積，可以顯著地減少少數(shù)和多數(shù)載流子的復(fù)合以對(duì)于得到的器件得到更高的開(kāi)路電壓。通過(guò)在金屬化之前進(jìn)行穿過(guò)接觸開(kāi)口的硼擴(kuò)散以在開(kāi)口的底部產(chǎn)生重?fù)诫s區(qū)域，進(jìn)一步增強(qiáng)PERL電池的性能。這些重?fù)诫s區(qū)域進(jìn)一步減少載流子復(fù)合并減少接觸電阻，導(dǎo)致最終的器件中降低的串聯(lián)電阻。大部分PERL電池使用P型晶片制造，其中在前側(cè)(照明側(cè))通過(guò)進(jìn)行磷固態(tài)擴(kuò)散處理形成P-n結(jié)。該制造方法需要使用高品質(zhì)浮點(diǎn)區(qū)(FZ)晶片，其中在IQcm p型晶片中少數(shù)載流子壽命可以高至500μ S。此外典型地使用厚晶片以確保出色的入射光吸收。經(jīng)由電池前側(cè)上形成的窄金屬柵格收集電子，并且通過(guò)背表面上的點(diǎn)狀觸點(diǎn)收集空穴。為了限制當(dāng)從觸點(diǎn)開(kāi)口上面的P型硅的半球形區(qū)域收集載流子時(shí)經(jīng)歷的擴(kuò)展電阻，可以給出的是有益的是具有位于彼此盡可能接近處的點(diǎn)狀觸點(diǎn)。此外，需要的是在可實(shí)行情況下盡可能最小化全部金屬-硅界面面積以便保持載流子的復(fù)合最小。在世界紀(jì)錄高效PERL電池中，點(diǎn)狀觸點(diǎn)間隔250 μ m。用于制造硅太陽(yáng)能電池的大部分工業(yè)工藝仍然依賴(lài)于使用整個(gè)背表面金屬觸點(diǎn)，如上對(duì)于絲網(wǎng)印刷電池所述，證明在獲得用于背觸點(diǎn)方案的緊密間隔的小面積點(diǎn)狀觸點(diǎn)存在實(shí)際困難。對(duì)于PERL電池，使用光刻制造點(diǎn)狀觸點(diǎn)，這被認(rèn)為用于商業(yè)制造實(shí)施是過(guò)于昂貴的。已經(jīng)試驗(yàn)了通過(guò)蒸發(fā)的鋁層的點(diǎn)狀觸點(diǎn)的激光-燒制，然而該過(guò)程可以對(duì)硅產(chǎn)生材料損壞并從而降低電壓。同樣，因?yàn)榧す馄魇腔旧线B續(xù)的流器件，點(diǎn)狀觸點(diǎn)的燒制需要某些形式的掩?；蚰０?。此外，如果點(diǎn)狀觸點(diǎn)空間上彼此接近，那么為跨越整個(gè)背表面掃描用于圖案化處理是耗時(shí)的。也測(cè)試了點(diǎn)狀觸點(diǎn)的噴墨蝕刻。雖然這種方法典型地不對(duì)光活性材料產(chǎn)生任何損壞，作為激光燒蝕觸點(diǎn)它遭受相同的處理吞吐量問(wèn)題。因此，硅太陽(yáng)能電池的背表面上形成點(diǎn)狀觸點(diǎn)的圖案用于金屬接觸的目的仍然是用于硅太陽(yáng)能電池制造的研究的活躍領(lǐng)域。概述在第一方面，提供一種對(duì)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體表面形成點(diǎn)金屬電觸點(diǎn)的方法，所述方法包括i)在所述半導(dǎo)體表面上形成第一金屬層；ii)陽(yáng)極氧化所述第一金屬層以產(chǎn)生在所述半導(dǎo)體表面上形成的多孔氧化物層，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的開(kāi)口陣列；iii)在所述多孔金屬氧化物層上形成觸點(diǎn)金屬層，并且其一部分延伸至所述開(kāi)口陣列的開(kāi)口中以使得所述觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列電接觸所述半導(dǎo)體表面。在第二方面，提 供一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件具有其上形成電觸點(diǎn)的半導(dǎo)體表面，所述器件包括i)多孔金屬氧化物層，所述多孔金屬氧化物層形成在所述半導(dǎo)體表面上，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的開(kāi)口陣列；ii)觸點(diǎn)金屬層，所述觸點(diǎn)金屬層形成在所述多孔金屬氧化物層上并且其一部分延伸至所述開(kāi)口陣列的開(kāi)口中，以使得所述觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列電接觸所述半導(dǎo)體表面，從而形成所述電觸點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在半導(dǎo)體表面上形成第一金屬層，以使得在燒結(jié)之后多孔氧化物層與半導(dǎo)體表面接觸。然而中間電介質(zhì)層可以任選地在第一金屬層的形成之前形成在半導(dǎo)體表面上，從而在所述第一金屬層的氧化之后，電介質(zhì)層插入在所述多孔金屬氧化物層與所述半導(dǎo)體表面之間。根據(jù)第三方面，提供一種對(duì)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體表面形成點(diǎn)金屬電觸點(diǎn)的方法，所述方法包括i)在所述半導(dǎo)體表面上形成電介質(zhì)層ii)在所述電介質(zhì)層上形成第一金屬層；iii)陽(yáng)極氧化所述第一金屬層以產(chǎn)生在所述電介質(zhì)層上形成的多孔金屬氧化物層，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成在所述金屬氧化物層中的開(kāi)口陣列；iv)在所述多孔金屬氧化物層上形成觸點(diǎn)金屬層；以及
v)加熱所述觸點(diǎn)金屬層以驅(qū)使所述觸點(diǎn)金屬層的一部分穿過(guò)所述電介質(zhì)層，從而經(jīng)由所述金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列和所述電介質(zhì)層電接觸所述半導(dǎo)體表面。根據(jù)第三方面，提供一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件具有其上形成電觸點(diǎn)的半導(dǎo)體表面，所述器件包括i)電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層形成在所述半導(dǎo)體表面上；ii)多孔金屬氧化物層，所述多孔金屬氧化物層形成在所述電介質(zhì)層上，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的開(kāi)口陣列；iii)觸點(diǎn)金屬層，所述觸點(diǎn)金屬層形成在所述多孔金屬氧化物層上，以使得所述觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列和所述電介質(zhì)層電接觸所述半導(dǎo)體表面，從而形成所述電觸點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)施方案將優(yōu)選基于娃半導(dǎo)體技術(shù)并且電介質(zhì)層將優(yōu)選包含Si02、SiNx, SiONx, SiC、Al2O3或其兩種以上的組合。電介質(zhì)層厚度可以在以下范圍內(nèi)10_85nm或 10_20nm、或 20_20nm、或 30_40nm、或 40_50nm、或 50_60nm、或 60_70nm、或 70_80nm、或80_85nm。所述電介質(zhì)層可以通過(guò)PECVD之后通過(guò)形成氣體退火形成。所述半導(dǎo)體表面優(yōu)選是帶紋路的。所述紋路可以達(dá)到1-8 μ m或2_5 μ m或1_2 μ m或 2-3 μ m 或 3-4 μ m 或 4-5 μ m 或 5-6 μ m 或 6-7 μ m 或 7-8 μ m 的深度優(yōu)選控制所述金屬觸點(diǎn)層的所述加熱以將所述觸點(diǎn)金屬層與所述半導(dǎo)體表面的接觸限制至僅經(jīng)由位于或鄰近所述半導(dǎo)體表面的所述紋路的峰或脊的那些孔。第一金屬層優(yōu)選由鋁組成以使得金屬氧化物層是氧化鋁層，然而可以經(jīng)歷陽(yáng)極處理的其他金屬包括鈦、鋅、鎂、鈮和鉭。優(yōu)選在陽(yáng)極氧化之前將第一金屬層燒結(jié)。優(yōu)選在所述觸點(diǎn)金屬層形成之后將其加熱從而使所述觸點(diǎn)金屬擴(kuò)散至半導(dǎo)體表面中。當(dāng)將電介質(zhì)層插入至多孔金屬氧化物層與半導(dǎo)體表面之間時(shí)，將所述觸點(diǎn)金屬層加熱以使得在所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列的所述開(kāi)口的至少一些中的電介質(zhì)層的表面處的所述觸點(diǎn)金屬層的金屬被驅(qū)使穿過(guò)電介質(zhì)層以接觸半導(dǎo)體表面。優(yōu)選在所述觸點(diǎn)金屬層的形成之前蝕刻所述多孔金屬氧化物層以擴(kuò)大形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的所述開(kāi)口陣列的所述孔。在所述觸點(diǎn)金屬層的施加之前可以將陽(yáng)極氧化層進(jìn)一步蝕刻以確保在穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的所述開(kāi)口陣列的每一個(gè)開(kāi)口的底部將任意阻擋層氧化物從所述半導(dǎo)體表面移除?？梢詫⑺龅谝唤饘賹宇A(yù)處理以使得由所述陽(yáng)極氧化步驟產(chǎn)生的所述孔在所選位置優(yōu)先形成。預(yù)處理可以包括在所需的位置的每一個(gè)處產(chǎn)生缺陷、壓痕或弱點(diǎn)的流體的逐點(diǎn)沉積?？梢允褂脟娔驓馊苣z噴注打印機(jī)沉積所述流體。例如可以沉積蝕刻劑以在所述第一金屬層中在所需的孔的位置形成凹陷。備選地可以用在所需的位置的每一個(gè)處產(chǎn)生凹陷的模具壓印所述第一金屬層的表面。選擇陽(yáng)極氧化步驟的參數(shù)以獲得可以典型地小于500 μ m,但通常小于200 μ m并且優(yōu)選100 μ m以下的平均孔間距。 在陽(yáng)極氧化工序中使用的酸可以包括硫酸、 草酸、磷酸，或一起或依次地使用的這些酸的組合。例如所使用的酸可以是O. 3-1. 5M硫酸和I 10% (重量/重量)磷酸，或者所使用的酸可以是O. 3M硫酸。沉積的第一金屬層可以被陽(yáng)極氧化3-30分鐘或3-4分鐘或
4-5分鐘或5-6分鐘或6-7分鐘或7-8分鐘或8_9分鐘或9_10分鐘或10-11分鐘或11_12分鐘或12-13分鐘或13-14分鐘或14-15分鐘或15-16分鐘或16-17分鐘或17-18分鐘或18-19分鐘或19-20分鐘或20-21分鐘或21-22分鐘或22-23分鐘或23-24分鐘或24-25分鐘或25-26分鐘或26-27分鐘或27-28分鐘或28-29分鐘或29-30分鐘。第一金屬可以通過(guò)濺射或更優(yōu)選使用熱蒸發(fā)法沉積。第一金屬層和隨后的多孔金屬氧化物層的厚度可以在以下范圍內(nèi)0. 2-1. O μ m，或O. 2-0. 5 μ m或O. 1-0. 2 μ m或O. 2-0. 3 μ m 或 O. 3-0. 4 μ m 或 O. 4-0. 5 μ m 或 O. 5-0. 6 μ m 或 O. 6-0. 7 μ m 或 O. 7-0. 8 μ m 或O. 8-0. 9 μ m或O. 9-1. 05 μ m,并且優(yōu)選在O. 2至O. 5 μ m之間。優(yōu)選將所沉積的第一金屬層在陽(yáng)極氧化之前在350-450°C (額定400°C )燒結(jié)25-35分鐘(額定30分鐘)。在陽(yáng)極氧化之后，所得到的多孔金屬氧化物層將具有在以下范圍內(nèi)的厚度0. 2-1.0μπι或O. 2-0. 5 μ m或 O. 1-0. 2 μ m 或 O. 2-0. 3 μ m 或 O. 3-0. 4 μ m 或 O. 4-0. 5 μ m 或 O. 5-0. 6 μ m 或 O. 6-0. 7 μ m或 O. 7-0. 8 μ m 或 O. 8-0. 9 μ m 或 O. 9-1. O μ m。

優(yōu)選進(jìn)行在陽(yáng)極氧化步驟之后進(jìn)行的陽(yáng)極氧化的第一金屬層的蝕刻直至孔的直徑為至少200或250nm并且優(yōu)選直徑在450_550nm的范圍內(nèi)。

最終，可以使用方法如濺射和電子束蒸發(fā)器或絲網(wǎng)印刷，但優(yōu)選使用熱蒸發(fā)，可以將觸點(diǎn)金屬層，如鋁或鋁合金層沉積至孔中和沉積在多孔金屬氧化物層的整個(gè)背表面上。所述觸點(diǎn)層的沉積將填充所述絕緣金屬氧化物層中的所述孔，并且之后所述金屬層將優(yōu)選在氧化物層的整個(gè)背表面上延伸以形成用于太陽(yáng)能電池的背電極。所述觸點(diǎn)金屬層在所述孔之間的厚度可以在1-4μπι或1-2μπι或2-3μπι或3-4μπι的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在1_2 μ m的范圍內(nèi)。在沉積之后可以將所沉積的觸點(diǎn)金屬在以下范圍內(nèi)的溫度燒結(jié)從440°C至高于金屬-半導(dǎo)體共晶溫度(對(duì)于鋁-硅577°C)的溫度，或400-650°C或400-500°C或400-4500C 或 450-500°C 或 500-550°C 或 550-600°C 或 600-650°C。在一個(gè)方法中，可以將所沉積的觸點(diǎn)金屬在445-455°C的范圍內(nèi)的溫度燒結(jié)10-15分鐘或1_2分鐘或2_3分鐘或3_4分鐘或4-5分鐘或5-6分鐘或6-7分鐘或7-8分鐘或8_9分鐘或9_10分鐘或10-11分鐘或11-12分鐘或12-13分鐘或13-14分鐘或14-15分鐘。備選地，可以將所沉積的觸點(diǎn)金屬在高于金屬-半導(dǎo)體共晶溫度(對(duì)于鋁-硅577°C )的溫度燒結(jié)以使得在所述孔的底部形成金屬-半導(dǎo)體合金。備選地，背觸點(diǎn)可以使用其他金屬化方法如金屬鍍覆，使用金屬如鎳、銅、錫和/或銀形成。鍍覆可以通過(guò)無(wú)電鍍覆或電鍍進(jìn)行。所述觸點(diǎn)金屬層的加熱的步驟可以包括所述觸點(diǎn)金屬層在以下范圍內(nèi)的峰值溫度的燒制650° -820°C或 650° _670°C或 670° _690°C或 690° _710°C或 710° _730°C或730。-750°C或 750。_770°C或 770。_790°C或 790。_810°C或 810。-820°C (并且更優(yōu)選在680°C )，在峰值溫度持續(xù)少于60秒或持續(xù)1-2秒、或2-3秒、或3_4秒、或4_5秒、或
5-6秒、或6-7秒、或7-8秒、或8-9秒、或9_10秒、或10-12秒、或12-15秒、或15-20秒、或20-25秒、或25-30秒、或30-35秒、或35-40秒、或40-45秒、或45-50秒、或50-55秒、或55-60秒。在進(jìn)一步的備選中，半導(dǎo)體表面可以在最終的金屬化步驟之前暴露至摻雜劑原子(對(duì)于P型材料為硼-例如，三溴化硼或?qū)τ讦切筒牧蠟榱?例如POCl3)，或者整個(gè)背半導(dǎo)體表面可以在陽(yáng)極氧化步驟之前暴露至摻雜劑(例如，對(duì)于P型材料為鋁或硼)，以使得隨后經(jīng)由開(kāi)口沉積或鍍覆的金屬將接觸重?fù)诫s半導(dǎo)體材料。附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)施例的方式參考附圖描述太陽(yáng)能電池背觸點(diǎn)及其形成方法的實(shí)施方案，其中

圖1是具有作為穿過(guò)多孔電介質(zhì)層形成的點(diǎn)金屬觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形成的背(未照明)表面觸點(diǎn)的太陽(yáng)能電池的概略示例；圖2圖解表示背觸點(diǎn)間距與擴(kuò)展電阻之間的關(guān)系；圖3a 和 3b 是a.陽(yáng)極氧化槽中太陽(yáng)能電池的概略前視圖，以及b.穿過(guò)它位于其上的陽(yáng)極電極的太陽(yáng)能電池的概略底視圖；圖4是具有作為 穿過(guò)多孔電介質(zhì)層和中間電介質(zhì)層形成的點(diǎn)金屬觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形成的背(未照明)表面觸點(diǎn)的太陽(yáng)能電池的概略示例；圖5多孔電介質(zhì)材料(即陽(yáng)極氧化鋁)的概略示例；圖6a和6b概略地示例了所制造的測(cè)試結(jié)構(gòu)。圖7是具有作為包含插入多孔氧化物金屬氧化物層與基板之間的另外的氧化物層的點(diǎn)金屬觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形成的背(未照明)表面觸點(diǎn)的帶紋路的太陽(yáng)能電池的概略示例。實(shí)施方案詳述開(kāi)發(fā)了具有潛在可能降低提供高性能背觸點(diǎn)的成本的形成至太陽(yáng)能電池的點(diǎn)金屬觸點(diǎn)的新方法。與之前描述的包括為形成開(kāi)口陣列的電介質(zhì)層的確定性圖案化的方法不同，所提出的方法使用陽(yáng)極氧化金屬膜的性質(zhì)以形成完整的鈍化電介質(zhì)層以及可以充當(dāng)用于金屬觸點(diǎn)的開(kāi)口的孔陣列。換言之，獨(dú)特的是在單一的工序中形成電介質(zhì)膜和開(kāi)口陣列?？卓梢允亲杂行蚧幕蛘咚鼈兊奈恢每梢杂深A(yù)處理影響。之后通過(guò)蒸發(fā)另外的金屬層以使得金屬沉積在孔中和陽(yáng)極氧化金屬的整個(gè)背表面上從而僅經(jīng)由鈍化電介質(zhì)層中的開(kāi)口接觸硅形成用于太陽(yáng)能電池的背電極，可以形成至下方的光活性材料的金屬觸點(diǎn)。通過(guò)改變?cè)陉?yáng)極氧化工序中使用的電解液的組成和濃度，可以控制所形成的孔(開(kāi)口)之間的間距?？椎某叽缈梢酝ㄟ^(guò)在后陽(yáng)極氧化步驟中將陽(yáng)極氧化基板浸潰在氧化鋁蝕刻劑中從它們的初始(陽(yáng)極氧化)尺寸增加。用每個(gè)單獨(dú)的潛在地使用不同的電解液組合物的陽(yáng)極氧化處理，通過(guò)進(jìn)行多步連續(xù)陽(yáng)極氧化步驟，所形成的孔(開(kāi)口)的間距和尺寸可以進(jìn)一步控制/改變?？梢詫⑼ㄟ^(guò)陽(yáng)極氧化工序形成的電介質(zhì)層的化學(xué)性質(zhì)優(yōu)化為更加有效地鈍化下面的光活性材料并且因此能夠增加最終的器件的能量轉(zhuǎn)化性能。也可以使用在陽(yáng)極氧化工序過(guò)程中形成的圖案化電介質(zhì)層作為掩模，穿過(guò)所述掩?？梢赃M(jìn)行固體擴(kuò)散過(guò)程。所以，例如，可以穿過(guò)形成在P型硅晶片表面上的圖案化電介質(zhì)層進(jìn)行硼擴(kuò)散，以在孔的底部產(chǎn)生重?fù)诫sP+區(qū)域。這些重?fù)诫s區(qū)域可以通過(guò)有效地產(chǎn)生背面場(chǎng)(BSF)進(jìn)一步減少表面復(fù)合。此外，也可以降低接觸電阻，產(chǎn)生來(lái)自太陽(yáng)能電池的更有效的載流子收集。對(duì)太陽(yáng)能電池形成點(diǎn)金屬觸點(diǎn)的該方法相對(duì)于其中單獨(dú)的點(diǎn)狀觸點(diǎn)必須分開(kāi)地并且故意地圖案化的現(xiàn)有的點(diǎn)狀觸點(diǎn)方案具有益處。使用后一種方案，使用激光或噴墨/氣溶膠噴注打印機(jī)圖案化實(shí)施，難以以保持高吞吐量處理的成本有效方式形成小(< 10 μ m直徑)孔?，F(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述太陽(yáng)能電池背觸點(diǎn)的布置及其形成。圖1顯示典型的晶體硅太陽(yáng)能電池器件100的截面。該電池包括1-3 Qcm的電阻率的P型晶片基板105以及η型發(fā)射體層110，其優(yōu)選通過(guò)在設(shè)計(jì)為暴露至光的晶片的表面上進(jìn)行磷擴(kuò)散形成。從而形成的P-n結(jié)使得由光通過(guò)硅的吸收產(chǎn)生的電子和空穴載流子能夠分離并且使得對(duì)于在太陽(yáng)能電池的電極處的收集成為可能。在結(jié)的形成之后，典型地背面蝕刻程序使用在線濕法化學(xué)處理工具進(jìn)行，如由儀器制造商如Rena、Schmid和Kuttler提供的，以蝕刻掉背表面上任何磷摻雜的娃并將電池邊緣隔離。之后將抗反射涂層(ARC) 115形成在電池的前表面上以最大化電池內(nèi)光的捕獲。大部分工業(yè)制造的硅太陽(yáng)能電池采用氮化硅作為用于ARC的材料，歸因于其折射率( 2. O)的適當(dāng)性及其相對(duì)低的溫度沉積( 400°C )，使用等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)。然而在一些情況下，二氧化硅ARC可以是優(yōu)選的。氮化硅ARC也用于鈍化η型硅晶片表面。它以兩種主要方式完成這點(diǎn)。首先，它可以鈍化在硅表面存在著的懸垂鍵從而降低可以導(dǎo)致高表面復(fù)合的表面缺陷濃度。其次，在所沉積的氮化硅層存在的正電荷排斥來(lái)自硅表面的少數(shù)載流子，從而降低接近于表面的復(fù)合事件的可能性。后一種效果稱(chēng)為場(chǎng)效應(yīng)鈍化并且是在硅太陽(yáng)能電池制造中例行使用的技術(shù)，以最小化典型地表征金屬-硅界面并限制器件性能的高表面復(fù)合速率。那么大部分工業(yè)制造的硅太陽(yáng)能電池典型地具有絲網(wǎng)印刷在背表面上的鋁漿料層，以及絲網(wǎng)印刷在ARC115上的銀漿料的前柵格。之后將晶片在在線爐中在780至870°C的溫度短暫地?zé)?，這依賴(lài)于所使用的絲網(wǎng)印刷漿料的性質(zhì)。在該燒制過(guò)程中，鋁擴(kuò)散至背表面硅中以在P型硅與鋁之間形成鋁摻雜的(p+)層，其形成背面場(chǎng)(BSF)。該BSF層排斥來(lái)自背側(cè)鋁電極的電子少數(shù)載流子，并且因此減少在那個(gè)表面處的復(fù)合。燒制時(shí)的銀漿料穿透氮化硅ARC并且構(gòu)成與下 方的η型硅層的歐姆接觸，以形成用于太陽(yáng)能電池的一個(gè)或多個(gè)η型電極120。然而，應(yīng)充分理解 的是形成背側(cè)鋁電極的當(dāng)前的工業(yè)方法保持效率損失的顯著來(lái)源，這歸因于將最終的器件的開(kāi)路電壓限制至620-630mV的大硅-金屬界面面積。工業(yè)制造的絲網(wǎng)印刷硅太陽(yáng)能電池典型地限制于在16-18%的范圍內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化效率。然而，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制造的電池，如PERL電池報(bào)告了高達(dá)25%的效率，其中將制造技術(shù)如光刻應(yīng)用至背表面中的圖案點(diǎn)開(kāi)口，以使得能夠具有小面積點(diǎn)金屬觸點(diǎn)。這些點(diǎn)狀觸點(diǎn)可以將硅-金屬界面面積限制至全部背電池面積的大約1%，這可以產(chǎn)生顯著的性能提高，條件是殘留的背表面保持為良好鈍化的(即，具有低表面復(fù)合速率)。參考圖1的構(gòu)造，如下面更詳細(xì)描述的，通過(guò)形成鋁層并且將其陽(yáng)極氧化以形成多孔氧化物層125，其中孔135提供用于基板105的背表面的間歇連接點(diǎn)，從而形成背觸點(diǎn)。之后將另外的金屬(鋁)層130蒸發(fā)至多孔氧化物層125上，并且延伸穿過(guò)孔135以接觸電池的底部。前表面上的金屬觸點(diǎn)可以基本上如對(duì)于工業(yè)制造的絲網(wǎng)印刷電池所述形成，或使用多種不同的選擇性發(fā)射技術(shù)中的一個(gè)形成。與光刻不同，該公開(kāi)中描述的背觸點(diǎn)方案具有以相對(duì)低成本并以高生產(chǎn)量實(shí)施的潛在可能。此外，其具有產(chǎn)生空間上在一起接近的非常小的開(kāi)口的潛在可能。如果對(duì)于太陽(yáng)能電池最小化了擴(kuò)展電阻效應(yīng)，后一個(gè)性質(zhì)是需要的。圖2顯示擴(kuò)展(串聯(lián))電阻如何隨著觸點(diǎn)在背表面上間距更加彼此在一起接近而減少。由硅晶片的體電阻率確定最優(yōu)化的間距，并且對(duì)于具有IQcm的體電阻率的晶片，如果假定I %的恒定金屬觸點(diǎn)面積，可以獲得在低至大約ΙΟΟμπι的間距的情況下的串聯(lián)電阻減少。與當(dāng)以該非常精細(xì)的分辨率圖案化所需時(shí)將變得令人討厭地慢的激光和噴墨圖案化技術(shù)比較，目前的自圖案化方案可以獲得精密標(biāo)度，而不顯著地負(fù)面影響處理的速度。通過(guò)有效地控制陽(yáng)極氧化條件，可以控制開(kāi)口(孔)尺寸和間距而不必須單獨(dú)地圖案化每個(gè)所需的開(kāi)口。陽(yáng)極氧化是金屬的電解氧化。它典型用于在金屬如鋁上形成保護(hù)性氧化物層，以使得它們將耐受化學(xué)品和腐蝕。通過(guò)使金屬部分在包含酸溶液的電解浴中的陽(yáng)極氧化形成金屬氧化物。陰極可以是惰性金屬并且在那個(gè)電極出現(xiàn)的還原反應(yīng)典型地為氫離子至氫氣的還原。對(duì)于具有在電解液中可溶的氧化物的金屬如鋁，在金屬氧化物的形成與溶解之間出現(xiàn)平衡。該平衡導(dǎo)致多孔氧化物(陽(yáng)極)膜的形成。該膜可以在其孔中接受或捕獲任何材料，對(duì)其性質(zhì)或者有益或者不利。因此，對(duì)于金屬阻擋層形成，該孔典型地為通過(guò)溶脹的水解溶液的加入封閉或“封孔”，并且這樣做封閉孔并且產(chǎn)生光滑的、硬的、均勻的和透明的阻擋層。該封孔處理可以在沸水中進(jìn)行，或者在化學(xué)濃縮的水中在室溫進(jìn)行。也使用了染料以在封孔之前用引入至孔中的染料提供的裝飾的陽(yáng)極氧化表面。為了獲得不同的陽(yáng)極氧化結(jié)果可以使用一系列的酸。例如，硫酸電解液典型地產(chǎn)生軟的、容易染色的涂層，而有機(jī)酸(例如，草酸)產(chǎn)生硬的完整涂層。也可以控制電解液的溫度以產(chǎn)生所需的性質(zhì)。例如，在20°C，硫酸電解液將產(chǎn)生軟的、透明清澈的、容易著色的涂層，而在5°C得到硬的、致密、暗灰色涂層。在該公開(kāi)中描述的構(gòu)造中，使用電解液組成控制在太陽(yáng)能電池的背側(cè)硅表面上形成的鋁層中形成的孔的間距和尺寸。

圖5示意性地描述了陽(yáng)極氧化鋁層120，其中孔405從表面向包括太陽(yáng)能電池420的硅延伸。在孔的底部保留具有與在孔壁形成的氧化鋁化學(xué)不同的性質(zhì)的氧化鋁410的阻擋層?，F(xiàn)在將參考圖3a和3b描述用于形成該新背接觸方案的布置。鋁305的層沉積在太陽(yáng)能電池302的背側(cè)硅表面上。雖然也可以使用其他沉積方法如濺射，優(yōu)選使用熱蒸發(fā)法沉積金屬。層的厚度優(yōu)選在O. 2-1. Oym的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選為O. 3至0.7 μ m。之后將所沉積的鋁305優(yōu)選在400°C燒結(jié)30分鐘以便減小粒度和減少金屬層的多孔性。在太陽(yáng)能電池302的鋁層305的陽(yáng)極氧化之前，可能需要移除可能形成在金屬層上的天然氧化鋁。優(yōu)選這通過(guò)在1-5%氫氟酸或如由J.T. Baker所提供的可商購(gòu)的緩沖氧化物蝕刻溶液中浸潰獲得。備選地，可以使用比蝕刻形成用于太陽(yáng)能電池302的ARC通常使用的材料(即，氮化硅和二氧化硅)更容易地蝕刻氧化鋁的蝕刻配方。這種蝕刻配方包括焊墊蝕刻溶液(描述在Williams，K. R.，Gupta, K.和Waslik，Μ. (2003)對(duì)于顯微機(jī)械加工的蝕刻速率-第 2 部分(Etch rates for micromachining processing-Part 2),J. Microelectromech. Sys. ,12,761-778中)或無(wú)水氟化銨溶液(例如，如使用多輕基醇如乙二醇配制的那些)。之后將具有鋁305的背層的太陽(yáng)能電池302在其邊緣附近被支持在優(yōu)選具有比所加工的電池稍微更小的中心開(kāi)口的陽(yáng)極310上，以使得電池的背表面上的鋁層與陽(yáng)極在整個(gè)外圍附近接觸。陽(yáng)極310優(yōu)選由惰性材料如鉬或鈀制成。之后將該陽(yáng)極310經(jīng)由絕緣線370連接至電源350的正極端子。電源350的負(fù)極端子經(jīng)由絕緣線360連接至放置在電解電池330的底部中的陰極320。陰極320可以由金屬如鎳、鋁或可以支持所需的陰極反應(yīng)的任意其他電極組成。環(huán)形陽(yáng)極310可以在優(yōu)選由耐酸材料如聚丙烯構(gòu)造的邊沿315上被支持在電解電池330中，所述邊沿由電池330側(cè)邊延伸出去?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整電解電池330中邊沿315的高度將環(huán)形陽(yáng)極310支持在陰極之上的可調(diào)整的高度。優(yōu)選將陰極320與鋁背表面層305之間的距離保持在2至5cm之間以便最小化電解液340的電阻損失。圖3B顯示當(dāng)從太陽(yáng)能電池302下面看時(shí)環(huán)形陽(yáng)極310的布置。為了清楚的目的，邊沿315未被包括在該圖中。圖3A和圖3B中所示的布置也可以以在線傳送帶布置實(shí)施，其中太陽(yáng)能電池302可以放置在連接至傳送單元的外圍邊緣電極310的陣列上并且穿過(guò)含有電解液340的浴或容器傳送。陰極320可以包含固定至容器的底部表面的單條電極。在該在線布置中，單獨(dú)的太陽(yáng)能電池和陽(yáng)極單元的移動(dòng)可以提供對(duì)于均勻的陽(yáng)極氧化有益的溶液的攪拌?？赡苄枰糜谑┘酉蛳聣毫Φ姆绞揭源_保太陽(yáng)能電池302保持與環(huán)形陽(yáng)極單元310電接觸?？梢酝ㄟ^(guò)在太陽(yáng)能電池302的頂表面上向下壓的物理支持體提供向下壓力。優(yōu)選該支持體將使用不損壞太陽(yáng)能電池的ARC表面的材料如特弗隆(Teflon)制造。備選地太陽(yáng)能電池302與陽(yáng)極單元310的電觸點(diǎn)可以通過(guò)施加流體壓力確保，如通過(guò)控制電解液在太陽(yáng)能電池的前表面上的流動(dòng)或電解液從太陽(yáng)能電池302的鋁表面310下方的基本上真空移除提供的流體壓力。在進(jìn)一步的變化中，與太陽(yáng)能電池302的背部鋁層的電連接可以通過(guò)從基本上如被描述在由公司如Meco提供的電鍍系統(tǒng)中使用的傳送帶向下延伸至電解液中的夾子形成。在該布置中，由于在高處帶的傳送動(dòng)作將太陽(yáng)能電池302傳送穿過(guò)陽(yáng)極氧化浴。現(xiàn)有電鍍?cè)O(shè)備(具有反向施加的電勢(shì))的使用以高處理產(chǎn)量提供進(jìn)行陽(yáng)極氧化步驟的直接方式。

一旦具有鋁305的背表面層的太陽(yáng)能電池302在環(huán)形陽(yáng)極單元310上被支持，那么可以通過(guò)使用電源350提供用于陽(yáng)極氧化處理所需的電壓從而開(kāi)始陽(yáng)極氧化處理。優(yōu)選電解液包含O.1至1. 5M硫酸，并且更優(yōu)選O. 3M以及8至30V的外加電壓。陽(yáng)極氧化時(shí)間依賴(lài)于鋁層305的厚度，其中500nm的鋁層需要10分鐘用于在O. 3M硫酸的電解液濃度和25V的外加電壓完全氧化。太陽(yáng)能電池302的陽(yáng)極氧化的鋁背表面305中得到的孔的清晰度將依賴(lài)于暴露至陽(yáng)極氧化過(guò)程的時(shí)間。在更長(zhǎng)的陽(yáng)極氧化時(shí)間之后孔將更清晰地形成，其中也依賴(lài)于所要陽(yáng)極氧化的鋁層的厚度使用10至60分鐘的量級(jí)的時(shí)間?？椎某叽绾烷g距依賴(lài)于在陽(yáng)極氧化處理過(guò)程中使用的電解液340。下面的表I對(duì)于一系列的不同的電解液溶液列出了孔的典型的尺寸和間距。通過(guò)使用硫酸和草酸的混合物，孔間間距和孔直徑可以分別增加至150nm和 70nm。表I ;對(duì)于一系列不同的電解液溶液，陽(yáng)極氧化60分鐘的孔的典型的尺寸和間距。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體表面形成點(diǎn)金屬電觸點(diǎn)的方法，所述方法包括 i)在所述半導(dǎo)體表面上方形成第一金屬層； )陽(yáng)極氧化所述第一金屬層以產(chǎn)生在所述半導(dǎo)體表面上方形成的多孔金屬氧化物層，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成在所述多孔金屬氧化物層中的開(kāi)口陣列； iii)在所述多孔金屬氧化物層上方形成觸點(diǎn)金屬層，并且所述觸點(diǎn)金屬層的一部分延伸到所述開(kāi)口陣列的開(kāi)口中以使得所述觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列電接觸所述半導(dǎo)體表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述半導(dǎo)體表面上形成所述第一金屬層以使得在所述陽(yáng)極氧化步驟之后，所述多孔金屬氧化物層接觸所述半導(dǎo)體表面。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述半導(dǎo)體表面上方形成電介質(zhì)層，并且在所述電介質(zhì)層上方形成所述多孔金屬氧化物層。
4.一種對(duì)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體表面形成點(diǎn)金屬電觸點(diǎn)的方法，所述方法包括 i)在所述半導(dǎo)體表面上形成電介質(zhì)層 )在所述電介質(zhì)層上方形成第一金屬層； iii)陽(yáng)極氧化所述第一金屬層以產(chǎn)生在所述電介質(zhì)層上方形成的多孔金屬氧化物層，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成在所述多孔金屬氧化物層中的開(kāi)口陣列； iv)在所述多孔金屬氧化物層上方形成觸點(diǎn)金屬層；以及 V)加熱所述觸點(diǎn)金屬層以驅(qū)使所述觸點(diǎn)金屬層的一部分穿過(guò)所述電介質(zhì)層，以經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列和所述電介質(zhì)層電接觸所述半導(dǎo)體表面。
5.權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述電介質(zhì)層包含Si02、SiNx,SiONx, SiC、Al2O3或它們的兩種以上的組合。
6.權(quán)利要求3、4或5所述的方法，其中所述電介質(zhì)層的厚度在10-85nm的范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求3、4、5或6所述的方法，其中所述電介質(zhì)層的厚度在10-20nm、或20-20nm、或 30_40nm、或 40_50nm、或 50_60nm、或 60_70nm、或 70_80nm、或 80_85nm 的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求3至7中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述電介質(zhì)層通過(guò)PECVD并隨后通過(guò)形成氣體退火而形成。
9.如權(quán)利要求3至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述半導(dǎo)體表面是帶紋路的。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述半導(dǎo)體表面的所述紋路達(dá)到1-8μ m、或2-5 μ m、或 1-2 μ m、或 2-3 μ m、或 3-4 μ m、或 4-5 μ m、或 5-6 μ m、或 6-7 μ m、或 7-8 μ m 的深度。
11.權(quán)利要求9或10所述的方法，其中控制所述金屬觸點(diǎn)層的加熱以將所述觸點(diǎn)金屬層與所述半導(dǎo)體表面的接觸限制為僅僅經(jīng)由位于或鄰近所述半導(dǎo)體表面的所述紋路的峰或脊的那些孔。
12.如權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一金屬層是包含鋁的層。
13.如權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述金屬層在陽(yáng)極氧化以形成所述多孔金屬氧化物層之前燒結(jié)。
14.如權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述觸點(diǎn)金屬層的形成之前，蝕刻所述多孔金屬氧化物層以擴(kuò)大形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的所述開(kāi)口陣列的所述孔。
15.如權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述觸點(diǎn)金屬層的施加之前將所述多孔金屬氧化物層進(jìn)一步蝕刻，以確保在穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的所述開(kāi)口陣列的所述開(kāi)口的底部將任意阻擋層氧化物從所述半導(dǎo)體表面移除。
16.如權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述第一金屬層預(yù)處理以使得由所述陽(yáng)極氧化步驟產(chǎn)生的所述孔在所選位置優(yōu)先形成。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述預(yù)處理包括在每一個(gè)所需的位置產(chǎn)生缺陷、壓痕或弱點(diǎn)的流體的逐點(diǎn)沉積。
18.權(quán)利要求17所述的方法，其中使用噴墨或氣溶膠噴注打印機(jī)沉積所述流體。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中沉積蝕刻劑以在所述第一金屬層中在所需的孔的位置形成凹陷。
20.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述預(yù)處理包括用在每一個(gè)所需的位置產(chǎn)生凹痕的模具壓印所述第一金屬層的表面。
21.如權(quán)利要求1至20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中平均孔間距小于500μ m。
22.如權(quán)利要求1至20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中平均孔間距小于200μ m。
23.如權(quán)利要求1至20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中平均孔間距為100μ m以下。
24.如權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述陽(yáng)極氧化工序中使用的酸選自硫酸、草酸、磷酸，或一起或依次使用的這些酸的組合。
25.如權(quán)利要求1至24中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述陽(yáng)極氧化工序中使用的酸是O. 3-1. 5M硫酸和I 10% (wt/wt)憐酸。
26.如權(quán)利要求1至24中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述陽(yáng)極氧化工序中使用的酸是O. 3M硫酸。
27.如權(quán)利要求1至26中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所沉積的第一金屬層陽(yáng)極氧化3-30分鐘、或3-4分鐘、或4-5分鐘、或5-6分鐘、或6_7分鐘、或7_8分鐘、或8_9分鐘、或9-10分鐘、或10-11分鐘、或11-12分鐘、或12-13分鐘、或13-14分鐘、或14-15分鐘、或15-16分鐘、或16-17分鐘、或17-18分鐘、或18-19分鐘、或19-20分鐘、或20-21分鐘、或21-22分鐘、或22-23分鐘、或23-24分鐘、或24-25分鐘、或25-26分鐘、或26-27分鐘、或27-28分鐘、或28-29分鐘、或29-30分鐘。
28.如權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)濺射或熱蒸發(fā)法中的一種沉積所述第一金屬層。
29.如權(quán)利要求1至28中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一金屬層的厚度在O.2-1. O μ m、或 O. 2-0. 5 μ m、或 O.1-O. 2 μ m、或 O. 2-0. 3 μ m、或 O. 3-0. 4 μ m、或 O. 4-0. 5 μ m、或 O. 5-0. 6 μ m、或 O. 6-0. 7 μ m、或 0· 7-0. 8 μ m、或 O. 8-0. 9 μ m、或 O. 9-1. 05 μ m 的范圍內(nèi)。
30.如權(quán)利要求1至29中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在陽(yáng)極氧化之前將所沉積的第一金屬層在350-450°C (額定400°C )燒結(jié)25-35分鐘。
31.如權(quán)利要求1至30中的任一項(xiàng)所述的方法，其中經(jīng)陽(yáng)極氧化的第一金屬層的蝕刻在所述陽(yáng)極氧化步驟之后進(jìn)行并且進(jìn)行直至所述孔的直徑為至少200或250nm。
32.如權(quán)利要求1至30中的任一項(xiàng)所述的方法，其中經(jīng)陽(yáng)極氧化的第一金屬層的蝕刻在所述陽(yáng)極氧化步驟之后進(jìn)行并且進(jìn)行直至所述孔的直徑在450-550nm的范圍內(nèi)。
33.如權(quán)利要求1至32中的任一項(xiàng)所述的方法，其中使用選自濺射、電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)或絲網(wǎng)印刷的方法，將所述觸點(diǎn)金屬層沉積在所述孔中以及所述多孔金屬氧化物層的整個(gè)表面上方。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述觸點(diǎn)金屬層是包含鋁的層。
35.如權(quán)利要求1至32中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層通過(guò)金屬鍍覆而形成在所述開(kāi)口中以及所述多孔金屬氧化物層的整個(gè)表面上方。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中通過(guò)用鎳、銅、錫和/或銀鍍覆來(lái)形成所述觸點(diǎn)金屬層。
37.如權(quán)利要求1至36中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層在所述孔之間的厚度在1-4 μ m的范圍內(nèi)。
38.如權(quán)利要求1至36中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層在所述孔之間的厚度在1-2 μ m、或2-3 μ m、或3_4 μ m的范圍內(nèi)。
39.如權(quán)利要求1至38中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在沉積所述觸點(diǎn)金屬層之后，將所述觸點(diǎn)金屬層在以下范圍內(nèi)的溫度燒結(jié)400-650 V、或400-500 V、或400-450 V、或450-500 V、或 500-550 V、或 550-600 V、或 600-650 V。
40.如權(quán)利要求1至39中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在沉積所述觸點(diǎn)金屬層之后，將所述觸點(diǎn)金屬層燒結(jié)1-15分鐘、或1-2分鐘、或2-3分鐘、或3-4分鐘、或4_5分鐘、或5_6分鐘、或6-7分鐘、或7-8分鐘、或8-9分鐘、或9-10分鐘、或10-11分鐘、或11-12分鐘、或12-13分鐘、或13-14分鐘、或14-15分鐘。
41.如權(quán)利要求1至39中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層的加熱步驟包括將觸點(diǎn)金屬層在400-500°C的范圍內(nèi)的溫度燒結(jié)10-15分鐘。
42.如權(quán)利要求1至39中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述觸點(diǎn)金屬層在比所述金屬-半導(dǎo)體的共晶溫度更高的溫度燒結(jié)，從而使觸點(diǎn)金屬擴(kuò)散至所述半導(dǎo)體表面中，以使得在所述孔的底部形成金屬-半導(dǎo)體合金。
43.如權(quán)利要求1至42中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層包含鋁或鋁合金。
44.如權(quán)利要求1至43中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層的加熱步驟包括將所述觸點(diǎn)金屬層在 650° -820°C、或 650° _670°C、或 670° _690°C、或 690° -710°C>或 710° -730°C、或 730° _750°C、或 750° _770°C、或 770° _790°C、或 790° _810°C、或810° -8200C的范圍內(nèi)的峰值溫度燒制，在所述峰值溫度持續(xù)少于60秒。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層的加熱步驟包括將所述觸點(diǎn)金屬層在所述峰值溫度燒制1-2秒、或2-3秒、或3-4秒、或4-5秒、或5_6秒、或6_7秒、或7-8秒、或8-9秒、或9-10秒、或10-12秒、或12-15秒、或15-20秒、或20-25秒、或25-30秒、或30-35秒、或35-40秒、或40-45秒、或45-50秒、或50-55秒、或55-60秒。
46.如權(quán)利要求1至45中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述觸點(diǎn)金屬層的形成之前，使所述半導(dǎo)體表面暴露于摻雜劑極性與所述半導(dǎo)體表面的半導(dǎo)體材料相同的摻雜劑原子，從而所述半導(dǎo)體表面在所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口下面的半導(dǎo)體材料與周?chē)陌雽?dǎo)體表面中的半導(dǎo)體材料相比被更重地?fù)诫s。
47.如權(quán)利要求1至45中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述陽(yáng)極氧化步驟之前，使所述半導(dǎo)體表面暴露于摻雜劑極性與所述半導(dǎo)體表面的半導(dǎo)體材料相同的摻雜劑原子，從而所述半導(dǎo)體表面的半導(dǎo)體材料與在所述半導(dǎo)體表面下面的半導(dǎo)體材料被更重地?fù)诫s。
48.一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件具有其上形成電觸點(diǎn)的半導(dǎo)體表面，所述器件包括 i)多孔金屬氧化物層，所述多孔金屬氧化物層形成在所述半導(dǎo)體表面上方，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的開(kāi)口陣列； ii)觸點(diǎn)金屬層，所述觸點(diǎn)金屬層形成在所述多孔金屬氧化物層上方并且所述觸點(diǎn)金屬層的一部分延伸至所述開(kāi)口陣列的開(kāi)口中，以使得所述觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列電接觸所述半導(dǎo)體表面，從而形成所述電觸點(diǎn)。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述多孔金屬氧化物層形成在所述半導(dǎo)體表面上。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其中在所述半導(dǎo)體表面與所述多孔金屬氧化物層之間形成中間電介質(zhì)層。
51.一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件具有其上形成電觸點(diǎn)的半導(dǎo)體表面，所述器件包括 i)電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層形成在所述半導(dǎo)體表面上方； )多孔金屬氧化物層，所述多孔金屬氧化物層形成在所述電介質(zhì)層上方，從而所述多孔金屬氧化物層中的孔形成穿過(guò)所述多孔金屬氧化物層的開(kāi)口陣列； iii)觸點(diǎn)金屬層，所述觸點(diǎn)金屬層形成在所述多孔金屬氧化物層上方，以使得所述觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口陣列和所述電介質(zhì)層電接觸所述半導(dǎo)體表面，從而形成所述電觸點(diǎn)。
52.權(quán)利要求50或51所述的半導(dǎo)體器件，其中所述電介質(zhì)層包含Si02、SiNx、Si0Nx、SiC或它們的兩種或三種的組合。
53.權(quán)利要求50、51或52所述的半導(dǎo)體器件，其中所述電介質(zhì)層的厚度在10_85nm、或 10_20nm、或 20_20nm、或 30_40nm、或 40_50nm、或 50_60nm、或 60_70nm、或 70_80nm、或80-85nm的范圍內(nèi)。
54.權(quán)利要求50、51、52或53所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體表面是帶紋路的。
55.權(quán)利要求54所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體表面的所述紋路達(dá)到1-8μπκ或2-5 μ m、或 1-2 μ m、或 2-3 μ m、或 3-4 μ m、或 4-5 μ m、或 5-6 μ m、或 6-7 μ m、或 7-8 μ m 的深度。
56.權(quán)利要求54或55所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬觸點(diǎn)層僅經(jīng)由位于或鄰近所述半導(dǎo)體表面的所述紋路的峰或脊的孔接觸所述半導(dǎo)體表面。
57.如權(quán)利要求48至56中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多孔金屬氧化物層是氧化鋁層。
58.如權(quán)利要求48至57中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中平均孔間距小于500μ m。
59.如權(quán)利要求48至57中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中平均孔間距小于200μ m。
60.如權(quán)利要求48至57中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中平均孔間距小于100μ m或更小。
61.如權(quán)利要求48至60中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多孔金屬氧化物層的厚度在 O. 2-1. O μ m、或 O. 2 和 O. 5 μ m、或 O. 3-0. 5 μ m、或 O. 2-0. 3 μ m、或 O. 3-0. 4 μ m、或O.4-0. 5 μ m的范圍內(nèi)。
62.如權(quán)利要求48至61中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口的直徑為至少200或250nm。
63.如權(quán)利要求48至61中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口的直徑在450-550nm的范圍內(nèi)。
64.如權(quán)利要求48至63中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述觸點(diǎn)金屬層延伸至所述孔中以及所述多孔金屬氧化物層的整個(gè)表面上方。
65.如權(quán)利要求48至64中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述觸點(diǎn)金屬層是包含鋁、鎳、銅、錫和/或銀的層。
66.如權(quán)利要求48至65中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述觸點(diǎn)金屬層包含鋁或鋁合金。
67.如權(quán)利要求48至66中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述觸點(diǎn)金屬層在所述孔之間的厚度在1-4 μ m、或1-2 μ m、或2_3 μ m、或3_4 μ m的范圍內(nèi)。
68.如權(quán)利要求48至67中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述觸點(diǎn)金屬層擴(kuò)散至所述半導(dǎo)體表面中以在所述開(kāi)口的底部形成金屬-半導(dǎo)體合金。
69.如權(quán)利要求48至68中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多孔金屬氧化物層中的所述開(kāi)口內(nèi)的所述半導(dǎo)體表面與周?chē)陌雽?dǎo)體表面中的半導(dǎo)體材料相比被更重地?fù)诫s。
70.如權(quán)利要求48至68中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體表面與在所述半導(dǎo)體表面下面的半導(dǎo)體材料相比被更重地?fù)诫s。
71.一種半導(dǎo)體器件，其中存在權(quán)利要求48至70的任意手段的一個(gè)或多個(gè)的所需組口 ο
72.—種方法，其中存在權(quán)利要求1至47的任意手段的一個(gè)或多個(gè)的所需組合。
全文摘要
提供一種對(duì)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體表面形成點(diǎn)金屬電觸點(diǎn)的方法。在第一步驟中，在半導(dǎo)體表面上形成第一金屬層。之后將第一金屬層陽(yáng)極氧化以產(chǎn)生形成在半導(dǎo)體表面上的多孔金屬氧化物層。多孔金屬氧化物層中的孔將從而在多孔金屬氧化物層中形成開(kāi)口陣列。之后將觸點(diǎn)金屬層形成在多孔金屬氧化物層上以使得觸點(diǎn)金屬層的一部分延伸至開(kāi)口陣列的開(kāi)口中。觸點(diǎn)金屬層經(jīng)由多孔金屬氧化物層中的開(kāi)口陣列電接觸半導(dǎo)體表面。電介質(zhì)層可以任選地形成在半導(dǎo)體表面上并且多孔金屬氧化物層形成在電介質(zhì)層上，并且觸點(diǎn)金屬之后經(jīng)由電介質(zhì)層接觸半導(dǎo)體表面。
文檔編號(hào)H01L21/28GK103038870SQ201180033136
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者艾莉森·瓊·列農(nóng), 呂珮玄, 陳洋 申請(qǐng)人:新南創(chuàng)新私人有限公司