[发明专利]生产半导体器件的工艺

说明书

本申请是一丿濑博文等人于1996年10月16日递交的申请号为96119282.8、发明名称为“腐蚀方法、用所说腐蚀方法生产半导体元件的工艺、和适合用于实现所说腐蚀方法的装置”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种改进的刻蚀方法，用所说刻蚀方法生产半导体元件的工艺、和适合用于实现所说刻蚀方法的刻蚀装置。特别涉及简单且具有良好选择刻蚀精度、并能在不刻蚀的区域或层上没有或只有轻微损伤地将物体刻蚀为合乎要求的状态的改进的刻蚀方法。本发明还涉及在所说刻蚀方法基础上生产半导体元件的工艺，它包括少量步骤并能通过短时间的刻蚀处理以降低的成本有效生产所说半导体元件，例如，能合乎要求地将作为半导体元件的光生伏打元件的透明导电薄膜构图，同时能修复光生伏打元件的如短路等缺陷。本发明还涉及适合实现上述方法和工艺的刻蚀装置。

最近几年，刻蚀技术已广泛用于生产包括太阳能电池、光电二极管等光生伏打元件中使用的各种半导体元件。例如，在光电二极管和IC(集成电路)的生产中，刻蚀技术已用于构图或去除包括金属导电薄膜或透明导电薄膜的电极、基本部件(base member)或半导体层。还有，在如太阳能电池的半导体元件的生产中，刻蚀技术已用于构图或去除包括透明导电薄膜或半导体层的电极。除此之外，刻蚀透明导电薄膜的构图技术已用于如液晶板等显示器的生产中。

特别是，在非晶硅太阳能电池的生产中，已知有在透光绝缘基片上形成透明导电薄膜、刻蚀所说透明导电薄膜以形成适于太阳能电池的要求图形、在构图的透明导电薄膜上形成非晶硅半导体层作光电转换层、形成背电极的方法。除此之外，还有在金属基片上形成非晶硅半导体层作光电转换层、在所说半导体层上形成透明导电薄膜、将所说透明导电薄膜刻蚀成要求图形、在已构图的透明导电薄膜上形成栅极作收集电极的方法。后一种方法具有下面优点，即可容易地把所得到的包括金属基片的太阳能电池制成具有弯曲部分的结构，由于太阳能电池基片包括金属，所以可以容易地进行电化学处理如以便修复缺陷部分，可以连续进行薄膜形成。

现在，在太阳能电池的生产中，已知有选择刻蚀形成在基片上的透明导电薄膜的化学刻蚀方法使其具有要求图形(见日本特许公开108779/1980和美国专利No.4,419,530)。这里，下面通过这种化学刻蚀方法的例子来作说明。

在第一步，通过如丝网印刷或挠曲图形(flexographic)印刷或旋涂等印刷技术将光刻胶(包括印刷浆或树脂)形成在基片上的透明导电薄膜上，用要求图形将光刻胶曝光，然后进行显影，由此形成需要的正光刻胶图形。在第二步，用含氯化铁或硝酸的刻蚀溶液刻蚀包括透明导电薄膜曝光部分的负区(正胶图形除外)以去除它，保留正胶图形下的透明导电薄膜部分。在这种情况下，可以通过如等离子刻蚀等干法刻蚀去除负区，保留正胶图形下的透明导电薄膜部分。在第三步，用释放装置(releaser)冲洗的方法、剥离的方法、通过等离子砂磨(plasma ashing)装置进行干法处理的方法来去除保留在透明导电薄膜上的正胶图形(包括已固化的光刻胶图形)，由此形成要求的透明导电薄膜图形。

还有一种刻蚀液晶显示器或EL元件中透明导电薄膜的已知电化学刻蚀方法，其中，在基片上形成透明导电薄膜，使光刻胶图形与透明导电薄膜的表面接触，将所得物浸入含HCl水溶液的电解液，接着用电流激发，使暴露的没有用光刻胶图形覆盖的透明导电表面的部分构图(见未审查的日本特许公开290900/1987)。

另外，对于如非晶硅太阳能电池的薄膜太阳能电池，有时会出现一些问题，如在半导体层形成过程中产生的短路缺陷，会显著降低输出电压和电流。这些短路缺陷通常出现如在电连接上下电极与半导体层的针孔等缺陷存在的地方。这些如短路缺陷等问题随太阳能电池尺寸变大而增加。

考虑这点，在连续制造大面积太阳能电池时，例如通过称为的双卷盘工艺的方法，半导体层或透明导电薄膜形成后，需要去除可能存在的短路缺陷。

美国专利4,166,918公开了去除在太阳能电池制造工艺中产生的短路缺陷的方法。该方法通过加足够幅度但比太阳能电池击穿电压小的反偏电压来烧掉太阳能电池中的短路缺陷。除此之外，美国专利4,729,970公开了钝化太阳能电池短路缺陷的方法，该方法通过给在电解溶液中的太阳能电池加反偏电压来去除短路缺陷周围的包括ITO等透明导电薄膜，由此钝化短路电流通路。