[发明专利]用于生成局部结构化的半导体层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在衬底上生成局部结构化的半导体层的方法，其中，该衬底的表面置于活泼气体下。由此进行对衬底上或衬底中的半导体物质的刻蚀、掺杂或沉积。“结构化”不仅表示单纯机械或拓扑结构，而且还表示局部掺杂等。

背景技术

作为标准，用于Si(硅)太阳能电池的发射极在工业上通过扩散而被制成平面的。然而，在此认为：为了低接触电阻，需要高表面掺杂，因而表面具有高复合率。

在高效太阳能电池中使用选择性的(即表面结构化的)发射极，以确保良好的前侧钝化和低俄歇复合(低表面掺杂)以及良好的横向传导性以及低接触电阻(高表面掺杂)。例如，在此，在后续位于触点下方的区域中实施平坦低掺杂的扩散，其具有后续深的高掺杂的扩散。因此，需要两个扩散步骤以及掩膜工艺，该掩膜工艺在第二扩散期间保护触点之间的表面的。

作为替代，可应用激光方法，其中，在触点下方的表面被特定地掺杂。然而，为此目的，除了扩散炉之外，还需要另外的激光器单元。可替选地，借助掩膜法来有选择地恢复发射区。

发明内容

本发明的目的在于使用发射极沉积或与发射极反向刻蚀结合来代替用于生成选择性发射极的复杂扩散工艺(和/或激光工艺或反向刻蚀工艺)。

该目的通过具有专利权利要求1所述特征的方法来实现。通过专利权利要求15，指出了使用所述方法的可能性，而专利权利要求16描述了太阳能电池，该太阳能电池包括通过根据本发明的方法生成的发射极层。在此，其它的从属权利要求表示有利的发展。

根据本发明，因此提供一种用于在衬底上生成局部结构化的半导体层的方法，其中，该衬底的表面按区域至少一次遭受气体的作用，该气体用于要生成的局部结构化半导体层的区域中的沉积、掺杂和/或刻蚀。

在此提出的方法提供了针对扩散选择性发射极的有吸引力的替代方式，具有稍后进一步详细描述的相应优点。

本发明的实质在于：通过阴影掩膜以沉积结构化层和/或通过利用刻蚀气体进行的直列(in-line)结构化，生成选择性发射极。对于晶片或晶体硅材料和薄膜太阳能电池，外延发射极沉积可特别有利，从而能够在一个工艺步骤中十分快速地生成选择性发射极。

由于沉积速率可以大于1μm/min并且优化发射极厚度在1μm与5μm之间，因此可以在几分钟内生成选择性外延发射极。由此得到如下优点：能够快速地沉积在触点下方有利的尤其厚的高掺杂区域(对于扩散，引入2μm深的掺杂持续近1-2小时)。根据气体成分，根据本发明的方法能够以＞50的因子(倍数)更快地生成发射极。

此外，能够以任何方式来配置发射极轮廓。因此，可以避免发射极中不期望的复合，并且可以增加太阳能电池的电流。完全的选择性发射极沉积可原位进行。对于硅薄膜太阳能电池，可预先在原位额外沉积BSF和基底。

在所述方法的优选实施例中，提出按区域进行侵蚀，使得通过至少一个阴影掩膜(其凹口与待生成的局部结构化层的结构对应)和/或特别通过至少一个喷嘴，衬底的表面受到气流作用。

通过熟练选取掩膜和沉积参数，因此可以沉积适于后续金属化设计的具有不同层电阻的发射极。掩膜对后续金属化的侵蚀具有重要影响。由此，当将栅格印制在选择性发射极结构上时需要调整。通过掩膜涂覆的区域以及未涂覆的区域可以具有不同的层高。由于这种差异，所以当将栅格印制到选择性发射极结构上时更容易调整该栅格。例如，因此可以使用可视方法进行调整。

在使用喷嘴的所述方法的实施例中，优选的是，使用具有集成的气体活化可能性(例如对气体加热和/或等离子体活化的可能性)的喷嘴。

在所述方法的另一有利实施例中，提出：所述至少一个阴影掩膜和/或所述至少一个喷嘴距所述表面的间隔在0.1mm与10mm之间，优选地在0.5mm与5mm之间，特别优选地在1mm与2mm之间。

掩膜优选地包括不易在其上进行沉积(例如涂覆SiO₂、Si₃N₄、SiC和/或Al₂O₃)并且在反应器腔室的反向刻蚀期间不受侵蚀的材料。为了掩膜不会变得阻塞，在选择性结构的沉积期间的常规反向刻蚀是有利的。

根据本发明，因此可以生成局部结构化的半导体层，进行半导体沉积的区域能够很大范围地变化。然而优选地，衬底的表面以0.1mm与20mm之间的宽度、优选地在0.2mm与2mm之间的宽度、特别优选地在0.3mm与1mm之间的宽度受到气体作用，从而可以生成对应宽的半导体结构。