[发明专利]二氧化硅组合物的选择性蚀刻

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2008年8月29日申请的中请序列号为61/092916的美国 临时专利中请的优先权。

技术领域

本申请致力于优于硅而选择性干蚀刻含二氧化硅的材料。具体说来， 本发明致力于在光伏太阳能电池的制作中优先于结晶硅(掺杂的或未掺杂的) 选择性干蚀刻磷硅酸盐玻璃(PSG)。

背景技术

PSG在太阳能电池制程的发射级扩散中通过将结晶硅衬底暴露在氯 氧化磷(POCl₃)气体形成。在氧氛围下，磷被驱入到硅中形成太阳能电池的n⁺发射极。在该磷扩散工艺之后，去除PSG。传统工艺中去除PSG通常采用如氢氟 酸(HF)这样的湿化学剂，它将严重危害环境和操作者。

也发展了没有湿化学工艺的缺点的干等离子体蚀刻工艺来去除 PSG。这种工艺通常依赖于等离子体状态下的碳氟化合物气体来在表面形成聚 合物层。主要依靠形成这个聚合物层来获得PSG与硅之间的选择性，这是因为 它在硅表面的生长更快的多从而防止了硅的进一步蚀刻。这种传统的干等离子 体工艺通常在等离子体中使用氧来限制聚合物的形成量。然而，氧等离子体由 于某些因素是存有问题的。例如，在半导体应用中，已知氧等离子体会破坏低 介电材料的介电特性。而且，在其中需将PSG层从磷掺杂的硅层蚀刻的太阳能 电池应用中，氧等离子体倾向于在掺杂硅表面产生二氧化硅，而它将作为绝缘 体妨碍电子通过层的流动。因此，本领域需要一种可以消除上述缺陷的选择性 地优于硅而蚀刻含二氧化硅的材料的工艺。

发明内容

本发明通过提供一种优先于硅选择性蚀刻含二氧化硅的材料的工 艺，满足了本领域的这种需求，该工艺包括以下步骤：将具有含二氧化硅的材 料层的硅衬底放置于配有能量源的反应室中；在该反应室中制造真空；向该反 应室中引入包含有氟化合物、可聚合碳氟化合物和惰性气体的反应气体混合物， 其中该反应气体混合物中基本不含有氧；激活该能量源以在该反应室中形成等 离子体激活的反应蚀刻气体混合物；和优先于硅衬底选择性蚀刻该含二氧化硅 的材料。

本发明的另一方面提供了一种优先于硅选择性蚀刻含二氧化硅的材 料的方法，该方法包括以下步骤：将具有含二氧化硅的材料层的硅衬底放置于 配有电极的反应室中；在该反应室中制造真空；向该反应室中引入包含有氟化 合物、可聚合碳氟化合物和惰性气体的反应气体混合物，其中该反应气体混合 物中基本不含有氧；为该电极提供高频电能以在该反应室中形成等离子体激活 的反应蚀刻气体混合物；和优先于硅衬底选择性蚀刻该含二氧化硅的材料。

附图说明

图1显示了具有含二氧化硅材料的层的硅衬底层。

图2图示了根据本发明的工艺采用C₄F₆/NF₃的关于二氧化硅优于硅 的蚀刻选择性的评估条件；

图3图示了根据本发明的工艺采用C₄F₆/NF₃的关于PSG优于硅的蚀 刻选择性的评估条件；

图4图示概括了评估的不同蚀刻化学剂下SiO₂/Si和4％PSG/Si的 选择性数据；

图5图示概括了评估的不同蚀刻化学剂下SiO₂、4％PSG和Si的蚀 刻率数据；

图6显示了论证在蚀刻二氧化硅和硅时等离子体中NF₃对C₄F₆的效 果的一系列质谱数据；和

图7显示了根据本发明在进行选择性蚀刻时监控F和CF₂物质的现场 光发射谱数据。

具体实施方式