用于回蝕半導體層的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于回蝕半導體層的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及至少部分回蝕半導體層的方法以及實施該方法的裝置。
背景技術：
半導體層回蝕是許多半導體元件的加工方法的內容。本申請中，半導體層是指半導體的層。半導體層的回蝕尤其被用在太陽能電池加工中，用于回蝕作為摻雜半導體層的發射極。當在半導體層表面上的摻雜材料濃度如此之高，以至于更高的表面復合速度或者更高的發射極飽和電流密度不利地影響到成品太陽能電池的效率時，有時就采取這樣的發射極回蝕。例如，當使用特殊的摻雜材料源時或者當出現提高的摻雜材料表面濃度時，在半導體層表面上就會出現過高的摻雜材料濃度，這是因為擴散優先針對的是影響除半導體層表面上的摻雜材料濃度外的其它太陽能電池基片性能，例如當要與擴散同時地產生吸氣劑效應(Getter-Effekt)時。從現有技術中可知，可這樣消除在半導體層表面上的不希望有的高摻雜材料濃度，即，對半導體層進行回蝕。這例如可借助半導體層在蝕刻液中的回蝕實現，蝕刻液含有氟化氫(HF)和臭氧(O3)(參見例如EP1843389B1)。

發明內容
本發明的目的，包括提供一種替代方法，用于至少部分回蝕基片的半導體層，并且本發明的目的包括提供一種實施該方法的裝置。該任務一方面通過根據本發明的方法、且另一方面通過根據本發明的裝置來完成。本申請還包括了有利的改進方案。根據本發明的方法，該基片至少部分設置在蝕刻液之外，并且在該蝕刻液外的半導體層部分借助源于蝕刻液的反應性蒸氣被至少部分蝕除。蝕刻液的表面不一定表現為平面。因為浸潤現象，該表面可能局部彎曲，尤其在基片的邊緣，就像在圖7中舉例示意中針對蝕刻液5的表面7所表示的那樣。在那里，基片60雖然完全位于蝕刻液5的液面8之上，但示意所示的摻雜半導體層I的一部分還是設置在蝕刻液5內并且與蝕刻液直接接觸。而摻雜半導體層I的其它區域如位于基片60表面62上的區域位于蝕刻液5外。液面8表現為一個平面，并且在圖7的例子中，在其中蝕刻液5的表面7是彎曲的一個區域內，液面8在蝕刻液5的表面7的下方延伸，如在圖7中用虛線表不的那樣。本申請中，半導體層是指任何半導性的層。據此，磷硅酸鹽玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層(常簡稱為磷玻璃或硼玻璃)因為其電絕緣作用而不是本申請意義上的半導體層。 半導體層例如是摻雜或未摻雜的硅層，因此作為蝕刻液，例如可使用這樣的溶液，該溶液一方面含有氧化劑如硝酸或臭氧，另一方面含有氫氟酸。在硅基半導體層的情況下，含有氫氟酸和硝酸的蝕刻液被證明是特別有效的。可選的是，它可以附加添加有硫酸。在本發明的一個變型實施方式中，摻雜的硅層被回蝕。此時，優選采用硅晶片作為基片，并且摻雜的硅層通過在硅晶片中加入摻雜材料來形成。摻雜材料的加入此時原則上可以通過任何方式來實現，在太陽能電池加工領域里，它通常被擴散到硅晶片中。在本發明的一個改進方案中，如此地設置基片，即，半導體層的一部分位于蝕刻液內，該半導體層的所述部分利用蝕刻液被完全除去。這種完全除去不是指在蝕刻液表面下沒有留下半導體材料。只是在各變型實施方式中所關注的半導體層在蝕刻液內被完全除去。如果例如硅晶圓和進而硅晶片被用作基片且摻雜材料從外面擴散到其中，從而在硅晶片表面上形成摻雜半導體層，則只是摻雜半導體層的位于蝕刻液中的那些部分利用蝕刻液被完全除去。而位于蝕刻液表面下的其余硅不一定被蝕除。但留下的硅并非一定是不摻雜的，而是可以含有不同于在被除去的摻雜半導體層所存在的摻雜材料。在本發明的一個優選變型實施方式中，在位于蝕刻液內的半導體層部分被完全除去的過程中，位于蝕刻液外的摻雜半導體層部分借助反應性蒸氣被至少部分蝕除。 在太陽能電池加工領域里，可以借助本發明的方法除去摻雜，并因此復合很活躍的、有時被稱為“死層”的層。在另一個變型實施方式中，作為死層的替代或補充，借助本發明的方法回蝕太陽能電池基片的發射極。死層或發射極是以何種方式形成的，此時原則上并不重要。例如可以通過注入法、化學沉積法或者物理沉積法來實現，或者通過摻雜材料擴散來實現，這是最流行的做法。此外，它不僅可以是η型發射極，也可以是P型發射極。本發明的方法據此可用在兩種太陽能電池中。此外，本發明方法可以被簡單整合到現有設備中，因為在太陽能電池加工中在許多生產加工線上本來就設有濕化學蝕刻過程。在本發明的一個優選變型實施方式中，發射極以I 25Q/sq被回蝕。在通常在太陽能電池加工行業中所采用的發射極形狀中，這一般等于I 50nm的材料蝕除量。通過這種方式，在工業生產的硅太陽能電池中獲得在成品太陽能電池中的達到O. 4%的效率提高。作為反應性蒸氣的作用持續時間，30秒至5分鐘的時間段被證明是有效的。在本發明的一個改進方案中，如此設置太陽能電池基片，即，太陽能電池基片的后來的發射極側面位于蝕刻液外，與發射極側面對置的太陽能電池基片側面位于蝕刻液內。該變型實施方式尤其在這樣的太陽能電池基片中是有利的，即其中沿整個基片表面形成發射極。這例如是這種情況，太陽能電池基片遇到來自氣相擴散的摻雜材料輸入，而沒有保護表面的一部分免受摻雜材料輸入。這樣的或類似的整面的發射極擴散在工業化太陽能電池加工中是常用的。這造成必須通過連貫的發射極層防止太陽能電池觸點(通常稱為正面觸點和背面觸點)的短路。為此，連貫的發射極通常是被中斷的，這常被稱為邊緣絕緣。此時，由發射極層構成的、從太陽能電池基片的發射極側面到對置側的導電連接被中斷。這可例如通過沿太陽能電池基片邊緣鋸出溝槽或沿太陽能電池基片邊緣蝕除發射極來進行。術語“邊緣絕緣”不應為誤解為必須只在太陽能電池基片邊緣進行發射極除去。根據W02005/093788A1，例如太陽能電池基片的發射極側面安置在蝕刻液外并且與發射極側面對置的太陽能電池基片側面位于蝕刻液內。位于蝕刻液內的發射極部分隨后借助蝕刻液被完全除去。由此，從太陽能電池基片的發射極側面到與發射極側面對置的側面的導電連接被中斷。在本發明方法的上述改進方案中，邊緣絕緣可以與發射極回蝕關聯起來。當以位于蝕刻液中的發射極部分被完全除去的方式進行邊緣絕緣時,位于蝕刻液外的發射極部分利用反應性蒸氣被回蝕。因此，可以成本有利且同時地進行邊緣絕緣以及發射極回蝕。而在根據現有技術的方法中，發射極只在完成邊緣絕緣后才被回蝕，這帶來附加工藝步驟和進而更高的加工成本。在根據現有技術的方法中，太陽能電池基片的發射極側面在邊緣絕緣過程中受到保護而免受反應性蒸氣的作用，例如通過在擴散中形成的磷硅酸鹽玻璃或硼硅酸鹽玻璃。這樣的硅酸鹽玻璃層阻止發射極被反應性蒸氣損傷，這會對效率產生負面影響。但因為這樣的硅酸鹽玻璃層具有親水性，所以存在著發射極側面在邊緣區域內被蝕刻液浸潤并損傷發射極的危險。一種阻止這種發射極損傷的已知措施是提高蝕刻液粘度。為此目的，在蝕刻液中例如可加有硫酸。而且，發射極側面邊緣區的所述浸潤通過精密調節蝕刻液參數例如蝕刻液液面高度、蝕刻液溫度或在蝕刻液容器內的注入速度和排出速度來得到抑制。但是，為了阻止損傷發射極，蝕刻液的產生影響的參數必須分別被保持在很窄的參數窗內。因此，在本發明的一個改進方案中，位于待回蝕的半導體層上的硅酸鹽玻璃層在半導體層回蝕之前被除去。這最好以濕化學方法來進行。通過除去該硅酸鹽玻璃層，待回 蝕的半導體層表面是疏水的。這造成在低粘性蝕刻液或者在基片邊緣上強烈形成彎液面的情況下能簡單避免基片表面的浸潤。存在于那里的半導體層因此可以可控地借助反應性蒸氣被回蝕。沒有出現到達基片表面或者位于那里的半導體層部分的蝕刻液對蝕刻效果的不利影響。位于蝕刻液外的半導體層部分的疏水性抑制了蝕刻液浸潤該半導體層部分，因而在涉及蝕刻液的參數如溫度、成分和進而最后是蝕刻液粘度或者還有蝕刻液的注入速度和排出速度以及蝕刻液液面高度精細調節方面存在較寬的參數窗，這簡化了工藝控制。尤其是可以放棄加入硫酸到蝕刻液中以提高其粘度。該優點尤其凸現在由單晶紋理基片制成的太陽能電池中。事實還表明，對于比較難除去的磷玻璃，本發明方法的所述改進方案可以有利地發揮作用，這是因為帶來了更好的清理效果，從而對于隨后的氮化硅沉積存在較小的開裂危險(所謂的起泡)。在本發明方法的一個有利的變型實施方式中，為了調節用于半導體層回蝕的回蝕速率，反應性蒸氣被部分抽吸走。通過這種方式，可以實現均勻的回蝕。在本發明的另一個變型實施方式中，為了調節反應性蒸氣的回蝕速率，將惰性氣體供應給待回蝕半導體層的位于蝕刻液外的部分。在此，惰性氣體是指這樣的氣體或氣體混合物，即其不與蝕刻液、反應性蒸氣、基片或半導體層在相關范圍內反應。例如可使用稀有氣體或空氣。作為部分地抽吸反應性蒸氣的替代或補充，可以供應惰性氣體。所供應的惰性氣體的調節作用依靠的是通過該惰性氣體將部分反應性蒸氣從待回蝕的半導體層處擠走。在另一個變型實施方式中，給位于蝕刻液外的半導體層部分供應至少一種反應性氣體。此時，它原則上可以是任何適用于當前應用場合的反應性物質。對于硅基半導體層，諸如氧化劑被證明是有用的。優選地，是供應作為反應性氣體的氣態氟化氫或氣態臭氧。特別優選地是供應氣態氟化氫和氣態臭氧。尤其對于硅半導體層，臭氧有氧化作用，從而能與所產生的氧化物尤其是硅氧化物的隨后除去相結合地影響回蝕速率。作為反應性蒸氣和/或惰性氣體輸入的部分抽吸走的替代或補充，可以供應至少一種反應性氣體。因此，部分抽走反應性蒸氣、惰性氣體輸入和供應至少一種反應性氣體的所述改進方案原則上能夠以任何方式組合或者單獨使用。在本發明方法的另一變型實施方式中，為了調節半導體層回蝕的回蝕速率，位于蝕刻液外的待回蝕的半導體層部分在回蝕過程中被照射電磁射線。此時，最好采用紫外線(紫外光)或者激光射線。通過照射電磁射線，可以影響在被照射區域內的反應性化合物的形成并且通過這種方式影響回蝕速率。尤其是可以促成形成臭氧。作為補充或替代，可以用電磁輻射在太陽能電池基片中引發電壓，由此可以產生氧化還原電位，能借助該氧化還原電位影響回蝕速率。對于后者，顯然要求用處于以下波長范圍內的電磁射線來照射在該波長范圍內，太陽能電池基片是敏感的。可以使用電磁射線來調節回蝕速率，作為迄今所述的回蝕速率調節可行方式的替代或補充。在本發明的一個改進方案中，在位于蝕刻液外的半導體層部分中，該半導體層在局部區域與該局部區域的周圍相比被局部更強或更弱地回蝕。這樣的局部更強或更弱的回蝕可以通過各種不同方式來實現。例如可以通過在局部區域內局部照射半導體層來實現局部更強地回蝕，例如借助激光器或者照射掩模，照射 掩模具有用于局部更強地回蝕局部區域的開口。或者，可以通過局部更強或更弱地吸走反應性蒸氣來實現局部更強或更弱的回蝕。此外，惰性氣體或者反應性氣體例如臭氧可以被局部強化或削弱地送入該局部區域。用于局部更弱回蝕的其它可行實現方式在于，該局部區域被局部遮蔽，例如用許多圓繩，它們被施加到這些局部區域上。還有以下可能性，在局部部分區域內至少部分破壞反應性化合物如臭氧，其做法是，在此局部區域內局部施加或者供應催化劑，從而在那里進行較弱的回蝕。實現局部更強或更弱回蝕的上述措施可以分別單獨采用或者以任何組合方式采用。通過在局部區域內的所述局部更強或更弱地回蝕，能夠成本有利地形成多級摻雜。尤其是，在太陽能電池基片的情況下，可以成本有利地實現選擇性發射極。對此，摻雜的半導體層或者發射極在隨后的接觸區域內被更弱地回蝕或者在該區域周圍被更強地回蝕。在本發明的一個改進方案中，該基片在附加蝕刻步驟中至少部分、但最好全部設置在輔助蝕刻介質中，在主蝕刻步驟中利用反應性蒸氣蝕除該半導體層的至少一部分之前或者之后，借助該輔助蝕刻介質部分地回蝕半導體層。完全布置在輔助蝕刻介質中此時是指整個基片表面遇到輔助蝕刻介質。如果輔助蝕刻介質是蝕刻液，則它以后被稱為輔助蝕刻液。完全布置在輔助蝕刻液中據此意味著基片被完全浸入輔助蝕刻液中。基片據此全部位于輔助蝕刻液表面的下方。作為輔助蝕刻液，可以例如使用蝕刻液，它含有氫氟酸和臭氧。或者，代替輔助蝕刻液，可以使用輔助蝕刻氣體混合物。當基片表面的每個部位都遇到輔助蝕刻氣體混合物時，則出現完全布置在輔助蝕刻氣體混合物中。作為輔助蝕刻氣體混合物，原則上可以使用任何蝕刻基片表面的氣體或者氣體混合物。實踐證明例如含有氫氟酸蒸氣和臭氧氣體的輔助蝕刻氣體混合物是有用的。所述附加蝕刻步驟保證回蝕工藝的良好可調整性。本文中，這是指半導體層可按照期望的可調厚度被可靠且可重現地回蝕。結合附加蝕刻步驟，主蝕刻步驟實現高回蝕速率。因此就本發明方法被用于太陽能電池基片的發射極回蝕而言，附加蝕刻步驟保證發射極回蝕的良好可調整性，而主蝕刻步驟實現以與工業化加工相關的速度進行發射極回蝕。對于在太陽能電池加工中常用的標準發射極形狀，事實證明在主蝕刻步驟中強化回蝕發射極是有用的，從而發射極層電阻提高了 3 ΙΟΩ/sq。但該值原則上尤其與初始層電阻和所用的發射極形狀相關。優選采用含有氫氟酸的輔助蝕刻液作為輔助蝕刻介質。而且，臭氧被通入輔助蝕刻液。該輔助蝕刻介質的使用是經過實踐考驗的。有利的是，利用輔助蝕刻液在該附加蝕刻步驟中蝕除設置在待回蝕的半導體層上的硅酸鹽玻璃層。在此情況下，它例如可以是磷硅酸鹽玻璃層或者硼硅酸鹽玻璃層。在這樣的改動的硅酸鹽玻璃蝕刻步驟中，除了硅酸鹽玻璃層外，還部分回蝕該半導體層，該硅酸鹽玻璃蝕刻步驟能以較低成本被整合到現有的生產線中。所述的附加蝕刻步驟能以連續式聯線加工方式即所謂的“串行”加工方式來實現。或者，該附加蝕刻步驟也可以按照批量處理方式來執行，此時在一個支架內的多個基片同時安置在輔助蝕刻介質內。這樣的裝置常被稱為批量設備。在一個有利的變型實施方式中，在輔助蝕刻介質中加入選自以下組的至少一種物 質以調節該回蝕速率，該組包括硝酸、硫酸、氫氧化銨、鹽酸和過氧化氫。在使用輔助蝕刻液的情況下，所述至少一種物質被加入輔助蝕刻液，在使用輔助蝕刻氣體混合物的情況下，所述至少一種物質尤其以蒸氣形態被添加入該輔助蝕刻氣體混合物。調節輔助蝕刻介質回蝕速率的一個替代或補充的可行方式是照射電磁射線、尤其是紫外線。通過這種方式，可以如上所述地促成形成反應性物質，有時也可以產生氧化還原電位，其本身對回蝕速率有影響。作為輔助蝕刻介質回蝕速率，I 5 Ω /sq每分鐘的值被證明是實用的。但是，該回蝕速率尤其取決于初始層電阻和所采用的發射極形狀。用于實施該方法的本發明裝置具有用于蝕刻液的容器，其中，基片可相對于蝕刻液如此布置，即，基片至少部分位于盛在容器內的蝕刻液外。該裝置還具有用于抽吸走源于蝕刻液的反應性蒸氣的抽吸機構，其中借助抽吸機構以這樣的方式抽走反應性蒸氣，即，使得位于蝕刻液之外的基片半導體層部分可借助反應性蒸氣被均勻地回蝕。在該裝置的一個有利變型實施方式中，設有輸送裝置，可借此相對于容器輸送基 片。在此情況下，它例如是輸送輥、輸送滾筒、傳送帶或者是活動梁式傳送系統。本發明的裝置優選以連續工作設備的方式構成(所謂的串列設備)，它有利地可被整合到聯線加工中。優選地，針對抽吸機構設置控制裝置，特別優選調整裝置。在本發明裝置的一個改進方案中，設置了至少一個供氣裝置，可借此給位于蝕刻液外的半導體層部分供應氣體。通過這種方式,可供應例如惰性氣體以部分擠走反應性蒸氣，由此可調節回蝕速率。作為替代或補充，可供應反應性氣體如臭氧。在上述舉例的氣體情況下，在硅半導體層中可以強化其氧化并進而強化其回蝕。這提供了調節回蝕速率的另一種可能性。在該裝置的一個改進方案中，設有至少一個照射裝置，可借此用電磁射線照射該基片。如果要用輻射只影響位于蝕刻液外的半導體層部分的回蝕，則能照射該區域就足夠了。作為照射裝置，紫外線源已被證明是有用的。根據一個改進方案，該照射裝置設有用于局部照射該基片尤其是半導體層的待回蝕部分。這是指能夠有針對性地局部照射基片的若干獨立區域或者待回蝕的半導體層。為此目的，例如可以設置激光器，其最好具有適當的控制調整裝置。借此，可以實現局部更強的蝕刻，這允許實現例如成本有利的選擇性發射極的加工，這是因為在更強回蝕區域內存在比不太強地回蝕區域更低的摻雜材料濃度。在該裝置的一個變型實施方式中，在至少一個照射裝置和蝕刻液之間設置照射掩模，可借此局部照射基片，最好是基片半導體層的在蝕刻液外的部分。通過這種方式，可實現局部更強或更弱的蝕刻，這在太陽能電池加工領域實現了例如選擇性發射極的成本有利的加工。照射掩模此時可以是上述激光器或其它設置用于局部照射基片的照射裝置的替代方式。但它原則上也可設置用于補充這樣設置的照射裝置如激光器。在該裝置的一個有利的變型實施方式中，設置了輔助蝕刻機構，借此可在用反應性蒸氣回蝕半導體層之前或之后至少部分蝕除半導體層和/或設于半導體層上的硅酸鹽玻璃層。最好設置輔助蝕刻機構，從而借此在用反應性蒸氣回蝕半導體層之前至少部分地蝕除半導體層和/或設于半導體層上的硅酸鹽玻璃層，輔助蝕刻機構在此情況下被作為預 蝕刻裝置。在一個優選變型實施方式中，輔助蝕刻機構具有用于輔助蝕刻液的容器。此外特別優選設置供氣裝置，用于將氣體通入輔助蝕刻液的容器。作為輔助蝕刻液，可以使用例如含有氫氟酸的溶液，在此，例如臭氧通過該供氣裝置可被通入該溶液。在一個替代的變型實施方式中，輔助蝕刻機構通過蝕刻室實現，可在蝕刻室內通入反應性氣體，可借助反應性氣體蝕除半導體層和/或硅酸鹽玻璃層。例如臭氧和氣態氟化氫可被用作反應性氣體。該輔助蝕刻液變型方案以及蝕刻室都可以用于成批處理。該輔助蝕刻液變型方案的優點是，它能比較簡單地以聯線運行方式來設計，就是說能夠按照串列方式。因此在工業化加工中，輔助蝕刻液一般是有利的。最好整個本發明裝置針對連線運行方式來設計，即能實現串列，從而可以實現流水線加工。本發明方法和本發明裝置都允許成本有利、快速且又能良好控制的半導體層蝕除。這尤其在工業化太陽能電池加工中是有利的。在此領域，邊緣絕緣和發射極回蝕的結合是特別有利的，因為一方面這些工藝步驟能成本有利且基本同時地進行，從而能省掉獨立的蝕刻步驟，另一方面，發射極可成本有利且良好控制地被回蝕，這實現了效率的顯著提聞。另外，本發明方法以及本發明裝置實現了成本有利地確定位置分散的發射極形狀。這基于以下措施，發射極可以良好控制地被回蝕，從而通過良好地深度分解來重復地回蝕發射極并且在每次回蝕步驟后能局部分解地確定層電阻。與迄今已知的方法相比，這尤其有以下優點，即，該做法也可被用于紋理化的太陽能電池基片，而在這樣的基片中，迄今無法可靠地執行位置分散的發射極形狀確定。


以下將結合附圖來詳細說明本發明。在符合說明目的的情況下，相同的部件均采用相同的附圖標記表不。圖I示意表示本發明方法的第一實施例及實施該方法的裝置實施例。圖2分別以示意圖示出本發明方法的第二實施例及實施該方法的裝置實施例。圖3是本發明方法的第三實施例的原理圖，并示意示出實施該方法的本發明裝置的一個實施例。圖4分別以示意圖示出本發明方法的第四實施例以及實施該方法的本發明裝置。圖5是摻雜半導體層在局部被更強回蝕的太陽能電池基片的放大示意截面圖，該基片借助圖3和圖4所示的方法和裝置來獲得。圖6以示意圖示出本發明方法的另一個變型實施方式以及實施該方法的裝置的原理圖。圖7示例表示了浸潤現象。
具體實施例方式圖I以示意圖表示本發明裝置的第一實施例。它采用了用于蝕刻液5的容器30。 在這里呈太陽能電池基片3形式的多個基片3可如此相對于蝕刻液5布置，即，它們部分位于盛在容器30內的蝕刻液5外。在這里，這是通過多個輸送輥36來實現的，借助這些輸送輥，這些基片可在由箭頭13所示的輸送方向上相對于容器30被輸送。容器30的裝滿度和輸送輥36的布置結構在圖I的實施例中例如如此相互協調，即，基片3位于蝕刻液5的液面8(局部用虛線示出)之上。蝕刻液表面7因為示意表示的浸潤現象而在基片3、17、19的邊緣是部分彎曲的。顯然，可以采用其它的輸送系統代替輸送輥36，例如已知的活動梁式傳送系統(Hubbalkensysteme)或傳送帶系統。此外，設有兩個抽吸機構32a和32b，借助于這兩個抽吸機構32a和32b可以吸走源于蝕刻液5的反應性蒸氣11。按照反應性蒸氣11可被吸走的方式設計抽吸機構32a和32b，使得可借助反應性蒸氣11來均勻地對基片3所具有的位于蝕刻液5之外的摻雜半導體層I部分進行回蝕。摻雜半導體層I借助反應性蒸氣11被均勻回蝕的程度影響到抽吸機構的設計和數量。在所示實施例中，例如設有兩個抽吸機構32a和32b。根據該裝置的要求和結構設計，可能需要更多或更少的這種抽吸機構。此外，在圖I所示的實施例中，設有用于抽吸機構32a、32b的調整機構34，用于保證可靠的運行工作。特殊情況下，可以取而代之地給每個抽吸機構設置一個控制裝置，或者也可以設置手動調節機構。在待回蝕的硅半導體層情況下，已經證明了含有氫氟酸和硝酸的水溶液適于充當蝕刻液5。或者，在上述材料情況下，尤其可以使用這樣的蝕刻液，即該蝕刻液一方面含有氧化性成分如臭氧，另一方面含有用于蝕刻所出現的硅氧化物的成分，通常是HF。圖I還示出了本發明方法的第一實施例。利用輸送輥36將具有摻雜半導體層I的基片送入該容器，通過布置輸送輥36并且根據蝕刻液5的相應裝滿程度使得所述基片至少部分位于蝕刻液5外。在此，太陽能電池基片3被這樣布置，S卩，使得太陽能電池基片的后來的發射極側面9位于蝕刻液表面7上方，而與發射極側面9對置的太陽能電池基片側面位于表面7下并因而位于蝕刻液之中。如圖I所示的各個太陽能電池基片從左到右地示出了該方法的時間次序。雖然太陽能電池基片3最初還具有完全摻雜的半導體層1，但摻雜半導體層在太陽能電池基片3被置入蝕刻液5后被部分地蝕除。因此在太陽能電池基片3在蝕刻液5內停留一段時間后，得到了摻雜半導體層I被部分蝕除的太陽能電池基片17。在發射極側面9利用源于蝕刻液5的反應性蒸氣11進行蝕除。位于蝕刻液5內的半導體層I部分已經借助蝕刻液5被部分地回蝕。此時，利用蝕刻液的回蝕比利用反應性蒸氣的蝕除更為強烈。因而在摻雜半導體層被部分蝕除的太陽能電池基片17中，發射極側面9上的剩余半導體層I比在對置的側面上的半導體層厚。在后續的方法進程中，在發射極側面9以及對置側面上的摻雜半導體層I被進一步蝕除。結果，得到具有絕緣邊緣的太陽能電池基片19。在這里，在發射極側面9上的摻雜半導體層I僅被蝕除到半導體層I的一個剩余殘余厚度，從而被回蝕的發射極15留在太陽能電池基片3的發射極側面9上。而在蝕刻液5中，摻雜半導體層I完全借助蝕刻液5被除去。最初通過摻雜半導體層I得到的、從太陽能電池基片3的發射極側面9到對置側面的導電連接因此被中斷。借助所示方法，據此可以成本有利地回蝕發射極，同時達成邊緣絕緣。主要通過蝕刻液5組成成分來調節蝕刻液5的回蝕速率。反應性蒸氣11的回蝕速率在圖I的實施例中通過用抽吸機構32a、32b抽吸反應性蒸氣11來調節，其中，反應性蒸氣11被抽吸得越強烈，回蝕速率就越低。 圖2示出本發明裝置的第二實施例。它與圖I實施例的區別在于設有供氣裝置40，可借此將惰性氣體如稀有氣體或空氣供應給待回蝕的半導體層I的位于蝕刻液5之外的部分。此外，該供氣裝置在此實施例中通過布氣板37來實現，該布氣板如圖2的截面圖示意所示。該布氣板具有多個開口 39，通過這些開口將惰性氣體供應給待回蝕的摻雜半導體層I的位于蝕刻液5之外的部分。借助所供應的惰性氣體，通過聯合抽吸機構(未示出)的抽吸口 33a和33b，可以從待回蝕的摻雜半導體層I的位于蝕刻液5之外的區域將反應性蒸氣11部分地擠出。通過這種方式，惰性氣體供應實現了反應性蒸氣11的回蝕速率的調節。通過供氣裝置40，不僅可以供應惰性氣體。可以想到，惰性氣體中也添加有反應性氣體如臭氧，或者不供應惰性氣體而只供應反應性氣體。利用這樣的反應性氣體，可以影響摻雜半導體層利用反應性蒸氣的回蝕。例如，可以供應反應性物質，其加速或者阻礙摻雜半導體層的蝕除。在回蝕硅半導體層的情況下，可以例如供應氧化劑，它加強摻雜半導體層的氧化，結果強化了其回蝕。圖2與此相應地示出本發明方法的一個實施例，它與圖I所示方法的區別在于，作為利用反應性蒸氣11抽吸的調節手段的替代或補充，反應性蒸氣11的回蝕速率通過供應惰性氣體或反應性物質如臭氧氣體來調節。圖3所示的本發明裝置的變型實施方式大部分對應于圖I的裝置。但還設有紫外燈42作為照射裝置，可借助于該紫外燈照射基片，確切說是照射在蝕刻液5之外的摻雜半導體層I部分。在紫外燈42和蝕刻液5之間并因而在摻雜半導體層I上方，設有照射掩模44。照射掩模44有多個開口，穿過這些開口，基片3可借助紫外燈42在局部被照射。因而圖3示出被局部照射的太陽能電池基片27。因為局部被照射紫外線，所以在被照射區域內，摻雜半導體層I借助反應性蒸氣11在局部被更強烈地回蝕。而在被照射掩模44遮住的區域內，回蝕較弱，因而在此留下較強的摻雜。通過這種方式，可成本有利地實現選擇性發射極。圖5從輸送方向13的觀察方向示出了所形成的太陽能電池基片29的放大示意截面圖，其包括絕緣邊緣和局部被更強地回蝕的發射極26。圖3因此也示出了本發明的方法，在本方法中，摻雜半導體層因為被局部照射電磁射線而在局部被更強地回蝕。拋開這種在局部被更強的回蝕不談，所示的方法與結合圖I所述的方法一致。圖4示出方法的一個替代變型實施方式，該方法因為在局部照射電磁射線而在局部被更強地回蝕。與圖3的變型實施方式不同，在此用激光器實現局部照射。因此，與圖3的裝置不同，代替紫外燈42和照射掩模44，圖4的裝置具有激光器46和所屬的激光器控制裝置46。借此，可變化多端地用激光射線48在局部照射摻雜半導體層。在相應的方法中，太陽能電池基片27與此相應地在局部被照射激光射線48，被局部照射的區域借助反應性蒸氣11被更強地回蝕。結果，又得到這樣的太陽能電池基片29，其具有絕緣邊緣和在局部更強地回蝕的發射極。圖5的視圖再次示例顯示出在局部被更強地回蝕的發射極26。圖6以示意圖示出本發明裝置的另一個實施例。該實施例除已如圖4公開的裝置組成部分外，還具有預蝕刻裝置58，在用反應性蒸氣11回蝕半導體層I之前，可借助該預蝕刻裝置至少部分蝕除半導體層和/或設置在半導體層I上的硅酸鹽玻璃層4。在本變型實施方式中，預蝕刻裝置58具有容器50，輔助蝕刻液52裝于該容器內。而且設有供氣裝置56，在此可借助于該供氣裝置56將臭氧54送入輔助蝕刻液。其它反應性氣體的送入也是 可行的。作為輔助蝕刻液，例如可采用含有氫氟酸的溶液。在如圖6所示的本發明方法的實施例中，首先借助輔助蝕刻液52除去設在摻雜半導體層I上的硅酸鹽玻璃層4。輔助蝕刻液的回蝕速率此時尤其可以通過臭氧54來調節，該臭氧是通過供氣裝置56被通入輔助蝕刻液52中的。除去硅酸鹽玻璃層后留下的太陽能電池基片21接著被供應至容器30和裝于其內的蝕刻液5。可選的是，也可借助如上所示的預蝕刻裝置58利用輔助蝕刻液52先回蝕摻雜半導體層I的一部分。如上所述，這使得能夠與摻雜半導體層I隨后利用反應性蒸氣11進行的回蝕相結合，實現針對摻雜半導體層I的高速回蝕，同時具有良好的可調節性。預蝕刻裝置58也可以在一個不同的變型實施方式中在輸送方向13上設置在蝕刻液5下游，因此用作補充蝕刻機構。預蝕刻裝置58也可以按照與圖6所示相似的方式順利地與根據I至圖4的裝置或方法組合。此外，按照與結合圖6所述的相同方式，可以用作補充蝕刻機構。還可以想到，圖3和圖4所公開的照射裝置中的至少一個設置在圖2的實施例中。在所有的實施例中都基于以下前提摻雜半導體層I完全覆蓋太陽能電池基片的表面。但這不一定是必需的。例如本發明裝置和方法的所有實施例也可以被用在這樣基片上，所述基片只部分具有半導體層。例如該摻雜半導體層可以原本就僅設在太陽能電池基片的發射極側面上。在此情況下，顯然省掉了摻雜半導體層的位于蝕刻液5內的部分和進而省掉了邊緣絕緣。施加在發射極側面上的摻雜半導體層還是可以利用根據圖I至圖4和圖6的方法和裝置尤其在局部被回蝕。附圖標記列表
I摻雜半導體層；3太陽能電池基片； 4硅酸鹽玻璃層；
5蝕刻液；7蝕刻液表面；8蝕刻液液面；9太陽能電池基片的發射極側面；11反應性蒸氣；
13基片輸送方向；15回蝕的發射極；
17摻雜半導體層被部分蝕除的太陽能電池基片；
19具有絕緣邊緣的太陽能電池基片；
21去除硅酸鹽玻璃層后留下的太陽能電池基片；
26在局部被更強地回蝕的發射極；
27局部照射的太陽能電池基片；
29太陽能電池基片，其具有絕緣邊緣和在局部被更強地回蝕的發射極；30容器；32a抽吸機構；32b抽吸機構；
33a抽吸口；33b抽吸口；34調整機構；
36輸送輥；37布氣板；38惰性氣體；
39開口；40供氣裝置；42紫外燈；
44照射掩模； 46激光器和激光器控制裝置；
48激光射線； 50容器；52輔助蝕刻液；
54臭氧；56供氣裝置；58預蝕刻裝置；
60基片；62基片表面。
權利要求
1.一種至少部分回蝕基片(3)的半導體層(I)的方法，其中，所述基片(3)至少部分設置在蝕刻液(5)之外， 其特征在于，所述半導體層(3)的位于所述蝕刻液(5)之外的部分是借助源于所述蝕刻液(5)的反應性蒸氣(11)被至少部分蝕除的。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，被回蝕的是摻雜半導體層(I)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，被回蝕的是摻雜硅層(I)，其中，優選采用硅晶片(3)作為基片(3)，并且所述摻雜硅層(I)是通過在硅晶片(3)中加入摻雜材料而形成的。
4.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，如此設置該基片(3)，S卩，該半導體層(I)的一部分位于該蝕刻液(5)內，并且該半導體層(I)的所述部分是借助該蝕刻液(5)被完全蝕除的。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，位于所述蝕刻液(5)之外的半導體層(I)部分借助所述反應性蒸氣(11)僅被蝕除至該半導體層(I)的一個剩余殘余厚度。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，被回蝕的是太陽能電池基片(11)的發射極(15)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，如此設置該太陽能電池基片(3)，S卩，該太陽能電池基片(3)的后來的發射極側面(9)位于該蝕刻液(5)之外，并且該太陽能電池基片(3)的與該發射極側面(9)對置的側面位于該蝕刻液(5)之內。
8.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在該半導體層(I)被回蝕之前，以濕化學方法，除去存在于待回蝕的半導體層(I)上的硅酸鹽玻璃層(4)。
9.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，該反應性蒸氣(11)被部分抽吸走，以調節用于該半導體層(I)的回蝕的回蝕速率。
10.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，將惰性氣體(38)和/或至少一種反應性氣體供給待回蝕的半導體層(I)的位于該蝕刻液(5)之外的部分，以調節該反應性蒸氣(11)的回蝕速率，其中，優選使用來自下組的至少一種物質作為至少一種反應性氣體，該組包括氣態臭氧和氣態氟化氫。
11.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在回蝕過程中利用電磁射線(42 ；48)最好利用紫外線(42)來照射待回蝕的半導體層(I)的位于該蝕刻液(5)之外的部分，以調節該半導體層(I)回蝕的回蝕速率。
12.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在該半導體層(I)的至少一部分在根據前述權利要求之一所述的主蝕刻步驟中被蝕除之前或之后，該基片(3)在一個附加蝕刻步驟中至少部分、最好完全地被置于輔助蝕刻介質(52)中，借助該輔助蝕刻介質來部分地回蝕該半導體層(I)。
13.根據權利要求12和8所述的方法，其特征在于，在實施所述主蝕刻步驟前，在該附加蝕刻步驟中利用該輔助蝕刻介質(52)除去該硅酸鹽玻璃層(4)。
14.根據權利要求12至13之一所述的方法，其特征在于，作為輔助蝕刻介質(52)，采用含有氫氟酸的輔助蝕刻液(52)，并且臭氧被通入該輔助蝕刻液(52)中。
15.一種用于實施根據權利要求I至14之一所述的方法的裝置， -所述裝置具有用于蝕刻液(5)的容器(30)，-其中，基片(3)能夠相對于該蝕刻液(5)如此布置，即，該基片至少部分位于設在該容器(30)內的該蝕刻液(5)之外， -還具有用于抽吸走源于該蝕刻液(5)的反應性蒸氣(11)的抽吸機構(32a，32b ；33a,33b)， 其特征在于，借助該抽吸機構(32a，32b ;33a，33b)能夠如此吸走該反應性蒸氣(11)，使得該基片(3)的半導體層(I)的位于該蝕刻液(5)之外的部分能夠借助于所述反應性蒸氣(11)被均勻地回蝕。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，具有至少一個供氣裝置(40)，借助于所述供氣裝置能夠給位于該蝕刻液(5)之外的半導體層部分供應氣體(38)。
17.根據權利要求15至16之一所述的裝置，其特征在于至少一個照射裝置(42；46)，最好是紫外光源(42)，能夠借助于照射裝置用電磁射線(42 ；48)來照射該基片(3)，尤其是照射位于該蝕刻液(5)之外的半導體層(I)部分，其中該至少一個照射裝置(42 ；46)最好如此設立，使得該基片(3)能夠被局部地照射。
18.根據權利要求17所述的裝置，其特征在于照射掩模(44)，所述照射掩模設于該至少一個照射裝置(42)和該蝕刻液(5)之間，借助于所述照射掩模能夠在局部照射該基片(3)，優選是在該蝕刻液(5)之外的半導體層(I)部分。
19.根據權利要求15至18之一所述的裝置，其特征在于輔助蝕刻機構(58)，借助該輔助蝕刻機構，能夠在該半導體層(I)利用該反應性蒸氣(11)被回蝕之前或之后，至少部分蝕除該半導體層(I)和/或設于該半導體層(I)上的硅酸鹽玻璃層(4)。
全文摘要
本發明涉及一種用于至少部分回蝕基片(3)的半導體層(1)的方法，其中該基片(3)至少部分安置在蝕刻液(5)外，并且在該蝕刻液(5)外的半導體層(3)部分借助源于該蝕刻液(5)的反應性蒸氣(11)被至少部分蝕除；本發明還提供用于實施該方法的裝置。
文檔編號H01L21/00GK102714134SQ201080052003
公開日2012年10月3日 申請日期2010年2月15日 優先權日2009年9月22日
發明者史蒂芬·奎瑟爾, 埃卡德·威福林豪斯, 弗蘭克·德拉海耶, 維爾納·索勒 申請人:雷納有限公司