[发明专利]喷墨打印的抗蚀剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于在半导体上形成电流路径的具有良好粘附力的喷墨打印抗蚀剂。更具体地，本发明涉及用于在半导体上形成电流路径的具有良好粘附力的喷墨打印抗蚀剂，其中喷墨打印抗蚀剂包括固体氢化松香树脂和液体氢化松香树脂酯的组合物来在蚀刻期间防止削角。

背景技术

例如光伏和太阳能电池的半导体器件的制造，包括在半导体的前和后侧形成导电触点或电流路径。金属涂层必须能够与半导体建立欧姆连接，从而保证电荷载体从半导体进入导电触点而不受干扰。为了避免电流损失，金属触点网格必须具有足够的导电性能，即高导电性或足够高的导体路径横截面。

有许多满足上述需求的工艺用于对太阳能电池后侧涂敷金属涂层。例如，为了改进太阳能电池后侧的电流传导，增强位于后侧正下面的p掺杂。为了该目的通常使用铝。例如，通过气相沉积或是通过打印到后侧并分别推入(drivenin)或合金化来提供铝。使用厚膜技术的金属涂层是用于金属化导体路径的传统方法。使用的浆料包括金属粒子并且因此而导电。通过屏蔽、掩膜、移印或浆料书写来提供浆料。通常使用的工艺是丝网印刷工艺，其中制造的指状金属涂层线具有80μm到100μm的最小线宽。即使在这种网格宽度下，相对于纯金属构造来说导电损耗也是相当显著的。这会对串联电阻和太阳能电池的填充因数和效率有不利影响。这种影响是在较小的印刷导体路径宽度下会增强，这是因为工艺导致导体路径变得更平。金属粒子间不导电的氧化物和玻璃部件构成这种降低了的导电性的基本原因。

当金属覆盖前侧或光入射侧时，目标是达到有效半导体表面的最小阴影量，从而使用尽可能多的表面来捕获光子。用于制造前侧触点的复杂工艺使用激光和其它成像技术来确定导体路径构造。晶片的前侧可以受到晶体取向的纹理蚀刻，从而带给表面改进了的减少反射的光入射几何形状。为了制造半导体结点，磷扩散或离子注入发生在晶片的前侧来制造n掺杂(n+或n++)区域并且给晶片提供PN结。n掺杂区域可以被叫做发射极层。

减反射层被增加到晶片的前侧或发射极层。另外，减反射层可以当做钝化层。合适的减反射层包括例如SiO_x的氧化硅层、例如Si₃N₄的氮化硅层、或氧化硅和氮化硅层的结合。在前述的公式中，x是氧原子的个数，x典型地是整数2。这种减反射层可以通过许多技术沉积，例如通过各种气相沉积方法，例如化学气相沉积和物理气相沉积。

然后在前侧确定开口或图案。图案穿过减反射层来暴露晶片半导体本体的表面。各种工艺可以用于形成图案，例如但不局限于激光消融、机械手段、化学和光刻工艺。这种机械手段包括锯和刮。典型的光刻工艺包括将可成像材料沉积在晶片的表面，将可成像材料形成图案来形成减反射层上的开口，传递图案到晶片，在开口处沉积金属层并且移除可成像材料。在前侧形成开口的化学方法的实例是采用例如缓冲氧化物蚀刻剂的蚀刻成分进行蚀刻。这种缓冲氧化物蚀刻剂可以包括一种或多种无机酸和如铵化合物的缓冲剂的结合。在蚀刻步骤之前，能够抵抗蚀刻剂的蚀刻活动的掩膜被施加到除电流路径所处位置之外的图案中。在蚀刻之后，通常在金属化电流路径之前移除掩膜。

在电流路径形成期间经常出现的主要问题是削角。这会导致半导体设备出现瑕疵和无效。当使用蚀刻方法结合掩膜(也即抗蚀剂)来形成电流路径时，这种问题是常见的。当将腐蚀剂施加到选择性地进行了掩膜的半导体时，腐蚀剂可能不但移除不被掩膜覆盖的减反射层部分，还会通过掩膜和减反射层交界处掩膜下的毛细渗透导致被掩膜覆盖的部分减反射层被不期望的蚀刻掉。这导致电流路径具有不规则的宽度，其导致最终的金属化设备中的电流是不规则和不均匀的。此外，这种削角可能形成支流，其邻接相邻的电流路径而导致短路。

电流路径形成的另一问题涉及半导体晶片表面的亲水性。在光伏设备制造中使用的许多传统掩膜材料不能很好的粘附在亲水表面。晶片表面越亲水，掩膜与晶片表面的粘附力就越弱，从而加剧了腐蚀剂对掩膜的削角。通常当单晶和多晶晶片和减反射层倾向于憎水性大于亲水性时，其还是会有一些程度的亲水性，这将削弱掩膜与其表面之间的粘附力。此外，单版晶片，也被称为混合单晶片，在光伏产业中也越来越常见。由于它们具有比传统多晶晶片更高的潜在效率并且比传统多晶晶片更便宜，它们在光伏产业中变得更有需求。然而，这种单版晶片基本上比多晶和单晶晶片更亲水，并且许多传统掩膜不能粘附到其表面到能够阻止削角的程度。