[发明专利]一种用于制备具有局部开口的电介质层的半导体装置特别是太阳能电池的方法以及相应的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备半导体装置特别是太阳能电池的方法，其中形成在硅衬底的表面上的电介质层被局部开口。本发明还涉及一种相应的半导体装置。

背景技术

对于多数半导体装置，可能必须将硅衬底的表面局部地与金属接点相接触。例如，局部地附接在太阳能电池上的金属接点可以用来导走产生在该太阳能电池中的电流。例如为了局部地接触硅衬底，用作绝缘层的电介质层可以沉积在衬底表面上并且随后在待接触区域被局部地去除。然后可将金属层沉积在该电介质层之上，其中在电介质层被预先局部地去除的区域，金属层可以直接地接触位于其下的硅衬底。

为了局部地开口电介质层，常规的光刻法是已知的，其中电介质层表面起初被清漆局部地保护，在局部曝光之后该清漆随后在部分区域被去除，并且随后在这些部分区域，位于其下的该电介质层被蚀刻溶液局部地蚀刻掉。

或者，可以使用蚀刻膏，其被局部地印刷在电介质层上并且于此蚀刻掉所述电介质层。

现有技术中用于局部去除电介质层的另一种方法被称为“激光烧蚀”。其中，高强度激光被集中在待去除的电介质层的区域。为了达到烧蚀所需能量密度，该激光通常以脉冲方式照射。该激光在位于电介质层之下的硅衬底中被极大地吸收。在那里突然发生硅材料的加热和蒸发，结果是位于其上的电介质层的区域被“吹落”，即局部脱落。这样，例如，二氧化硅层或氮化硅层可以被局部地烧蚀。

由于在激光的吸收期间发生的硅衬底的表面区域的显著加热或熔融，因此那里的硅的晶体结构被损坏。在极端情况下，靠近表面的硅衬底的区域与位于其上的电介质层一起被烧蚀。对晶体结构的损坏和不需要的硅衬底表面自身的烧蚀可能导致该半导体装置的损坏。例如，对于太阳能电池，该薄的、灵敏的发射极可能直接位于硅衬底的表面。该发射极层的损坏乃至烧蚀可能导致载荷子寿命的减少乃至导致太阳能电池中的分流并最终导致效率损失。

发明内容

因此需要一种用于制备半导体装置的方法，其中沉积在硅衬底上的电介质层可以被局部地去除而在电子特性方面不显著地损坏硅衬底表面。此外，需要一种半导体装置，特别是一种硅太阳能电池，其具有一种结构，特别是由于这种易控制的制备方法而产生的结构，其中硅衬底在位于其上的电介质层被局部地去除的区域的损坏得以防止。

这种需要可以通过根据独立权利要求的制备半导体装置的方法或半导体装置来实现。优选的实施方式体现在从属权利要求中。

根据本发明的第一方面，提出一种用于制备半导体装置特别是太阳能电池的方法。该方法包括优选按所示顺序的如下步骤：(a)提供硅衬底；(b)在上述硅衬底的表面上形成由非晶硅构成的第一层；(c)在上述第一层上形成由电介质构成的第二层；和(d)通过用激光照射上述硅衬底和位于其上的层，在烧蚀区域局部地去除上述第二层。

根据本发明的第二方面，提出一种半导体装置。它具有硅衬底、在上述硅衬底的表面上的由非晶硅构成的第一层和在上述第一层上的由电介质层构成的第二层。上述第二层在烧蚀区域被局部地去除。上述第一层在上述烧蚀区域具有至少1nm，优选至少5nm的厚度。

本发明的各方面可以被认为基于如下想法：在硅衬底上在电介质层(其用作例如电绝缘层)和衬底表面之间沉积一附加层，该附加层应该有助于制备半导体装置。该附加层由非晶硅(a-Si)形成。在电介质层的烧蚀即局部地去除期间，可以形成该a-Si层以防止位于其下的硅衬底的表面被损坏。此外更有利地，例如由于其高氢含量，a-Si层可有效地用于硅衬底的表面的钝化。此外更有利地，根据经验，铝层和a-Si层之间的电接触很小且尤其是产生可靠的可重现的小电接触电阻。

在根据本发明的方法或根据本发明的半导体装置的指导下，硅衬底的表面可以是暴露的并且例如在沉积于硅衬底之上的电介质层被局部地去除的区域中可以局部电接触。此外，一方面，靠近硅衬底的表面的损坏可以避免，另一方面，通过形成金属接点且在电介质层中被预先局部开口的、暴露的区域接触硅衬底的铝层，可以实现尤其是在未暴露区域的良好的表面钝化和以可靠重复方式的低接触电阻。

根据本发明的制备方法或半导体装置的实施例的进一步特征和优点将在下面详细描述。

根据本发明的方法可用于制备任何需要的半导体装置，其中用作例如绝缘层的电介质层的局部去除是必需的。这种半导体装置的实例可以包括太阳能电池，发光二极管以及集成到硅衬底上的复杂电路。此处的电介质层可通过激光烧蚀进行局部开口，以便暴露出其中位于其下的硅衬底可被接触例如被电接触的区域。

硅衬底以例如硅片或硅薄膜的形式提供。