[发明专利]半导体元件金属化方法及其应用

说明书

本发明涉及采用铝金属使半导体元件金属化的方法。特别是在产品的加 工成本占主要地位时，例如基于硅的太阳能电池，采用本发明可以实现成本 优势。本发明还涉及该方法的应用，例如制造太阳能电池。

当今，在极大程度下生产晶状太阳能电池的情况下，后端接触点通过掺 杂包含网格印刷涂料的铝金属到硅材料中来实现。藉此，简单地加热该涂料 到它的熔点以上，并且随后形成一延伸的铝金属层，其确保后端金属化的横 向传导性。此外，铝金属和硅混合并形成一低共熔混合物，其改进了太阳能 电池后端的电特性。

该过程实际上提供了良好的电传导性，但电学和光学特性仅是中等的。 此外，例如由于随后过程不全具有温度稳定性的，那么，当掺杂进涂料时， 所需的热负荷表示关于太阳能电池的进一步优化可能性的限制。

如果首先使用绝缘介质层钝化后端，则能够实现光学和电学特性的重要 改进，该绝缘介质由如氧化硅、氮化硅或非晶硅制成。随后使用铝金属层使 后端金属化。正如标准的一样，采用真空方法涂覆该层，如采用蒸发镀膜或 溅射。

在这些方法中，重要的是，由于上述的真空出现了一些问题，在这方面 真空应被理解为压力小于1毫巴(mbar)。利用真空(如抽空加工室)的产 品将扩展加工次数并导致高成本。另外，将在真空中释放出的特殊物质不能 在真空中进行涂覆。第三点，在真空中特别是在规定位置沉积沉积层是不可 能的，即会增加物质消耗且引起加工室的污染，其将轮流引起对涂覆的元件 的质量的损害。

当使用一绝缘介质层，随后铝金属层能够通过多种方法与硅连接，尤其 是通过一LFC方法。

本发明的目的是使得在低加工温度下采用铝金属涂覆一半导体表面的经 济快速的方法成为可能。该目的通过具有专利权利要求1的特征的方法来实 现。根据本发明的方法的应用在专利权利要求18中被指出。由此，各自的从 属权利要求表示有利的改进。

根据本发明，提供了一种采用铝金属使半导体元件的至少一个表面至少 部分金属化的方法，其中

a)使一铝金属薄片与该表面至少部分地直接接触，以及

b)随后，通过能量作用来实现该铝金属到半导体元件的该表面的至少部 分连接。

通过适当的方法的帮助来实现该铝金属薄片(步骤a)的贴敷，其本质为 采用该金属薄片部分地直接接触基片。由于可实现在基片上仅用有一金属薄 片的穿孔的方法而无需附属装置，该直接接触是重要的。因此，该直接接触 是由摩擦而产生的和/或适当的形式的。

从而，在一优选的实施例中，通过挤压、鼓风和/或抽吸到该表面上来实 现该铝金属薄片(步骤a)的贴敷。

在一可选的有利的实施例中，通过沉积在该表面和该铝金属薄片之间的 液态薄膜来实现该铝金属薄片(步骤a)的贴敷。因此，根据本发明，该液态 薄膜的贴敷是否发生在金属薄片已经被贴敷在被涂覆的该基片的表面上的情 况下，或者是否预先实现基片和/或金属薄片的湿润，并且该金属薄片在湿润 后被贴敷到基片上是不相关的。因此，一水膜和/或溶剂膜可被作该液态薄膜。

该方法进一步地优选实施例提供了通过沉积在该表面和该铝金属薄片之 间的牺牲层来实现该铝金属薄片(步骤a)的贴敷。因此，从包括非晶硅、绝 缘介质层、金属层、有机物质形成的层和/或这些物质形成的金属薄片的组中 优选该牺牲层。因此，被使用的牺牲层在方法步骤b中整个溶解在铝金属薄 片中。在非晶硅的例子中，在大概400℃及以上的温度下可实现在铝金属中 的完全溶解。与液态薄膜类似的牺牲层可以位于铝金属薄片或元件的表面。

根据本发明的方法，在半导体表面贴敷任意层厚的铝金属薄片理论上都 是可能的，但是优选厚度为1μm～20μm。

此外，如果铝金属薄片在其尺寸上与将被金属化的半导体元件的表面的 尺寸相一致，是有优势的。

然而，此外作为一个选择，铝金属薄片具有比将被金属化的半导体元件 的表面更大的尺寸同样也是可能的。