一種外延缺陷的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種外延缺陷的處理方法，包括以下步驟：在所述外延片表面制備至少一層腐蝕截止層；將外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層采用物理方法破壞，露出腐蝕截止層下的外延層；用濕法腐蝕的方法腐蝕上述露出的外延層；去除腐蝕截止層并在外延片表面制備鈍化層。
【專利說明】
一種外延缺陷的處理方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種外延缺陷的處理方法，屬半導體器件與工藝技術領域。
【背景技術】
[0002]化學氣相沉積方法例如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)在LED與多結太陽電池等領域的應用非常廣泛。LED與多結太陽電池的外延層均具由多個薄層組成。以發展最為成熟的Ge/InQ.Q1GaAs/GaInP三結電池為例，其外延過程是在Ge襯底上MOCVD生長In0.tnGaAs中電池和GaInP頂電池，每一結電池都具有窗口層、發射區、基區、背場層多層外延結構，同時子電池之間還有隧穿結層。
[0003]在化學氣相沉積的過程中，外延片表面很難保證絕對的潔凈，經常會有顆粒雜質等異物掉落到外延片表面，我們稱之為外延掉點現象。外延掉點一般會在后續的外延生長過程中被后續生長的外延層層層覆蓋，最后形成外延片表面的凸起。凸起高度由掉落異物的大小決定。由于掉點覆蓋了原有的外延表面，在掉點處生長的外延層的晶體質量會變得比較差，原子排列變得雜亂無章，更接近于非晶的狀態。
[0004]而對LED器件與光伏器件等光電器件來說，其外延層的晶體質量非常重要。晶體質量差會導致所外延生長的半導體材料的非輻射復合幾率變高。對光伏器件來說，會導致并聯電阻變小，漏電增大，填充因子或開路電壓性能惡化。對LED器件來說，會導致器件的內部漏電變大，內量子效率降低，發光亮度下降。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明公開了一種外延缺陷的處理方法，包括以下步驟:1)在一具有外延缺陷凸起的外延片表面制備至少一層腐蝕截止層;2)將外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層采用物理方法破壞，露出腐蝕截止層下的外延層;3)用濕法腐蝕的方法腐蝕上述露出的外延層;4)去除腐蝕截止層并在外延片表面制備鈍化層。
[0006]進一步地，所述外延片表面具有多層不同半導體材料的外延層，其總厚度范圍在Iμπι至50μηι之間。
[0007]進一步地，所述外延缺陷的凸起部分是在外延過程中由于異物掉落在外延表面所形成的，其凸起的高度范圍在I微米至數百微米之間。
[0008]進一步地，所述腐蝕截止層材料包含但不限于光刻膠、介質材料、半導體，其厚度范圍在1nm至20μηι之間，不能被用于腐蝕上述外延層的化學溶液所腐蝕。
[0009]進一步地，步驟2)中所述的用于破壞外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層的物理方法包含但不限于刀片刮除、專門的制具的刮除、研磨等，在腐蝕截止層被破壞后露出其下方的外延層。在破壞外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層的過程中也可以破壞外延缺陷的凸起部分的外延層，形成坑洞。
[0010]進一步地，步驟3)中，控制所述濕法腐蝕的條件，使其不會破壞腐蝕截止層及其保護的外延層，而只會腐蝕外延缺陷位置露出的外延層，所述濕法腐蝕可以是一步腐蝕或者多步腐蝕，將外延缺陷位置的多層外延層腐蝕，形成腐蝕坑。可以根據需要控制濕法腐蝕的條件，以控制腐蝕坑的面積大小。
[0011]進一步地，步驟4)所述腐蝕截止層去除與制備鈍化層為兩步工藝，可以先做腐蝕截止層去除，再制備鈍化層;也可以先制備鈍化層，再用腐蝕截止層作為掩膜剝離掉上述腐蝕坑以外區域的鈍化層。所述鈍化層為介質材料，具有鈍化腐蝕坑的側壁，減小側壁漏電的作用。
[0012]進一步地，所述處理方法可以與芯片工藝相結合，將芯片工藝中的工序根據實際需要穿插到處理方法的過程中。
[0013]本發明同時提供了一種半導體器件的制作方法，包括步驟:I)采用外延生長技術形成外延層，其具有在外延過程中由于異物掉落在外延表面所形成的外延缺陷凸起;2)在所述外延層的表面上制備至少一層腐蝕截止層;3)將外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層采用物理方法破壞，露出腐蝕截止層下的外延層;4)用濕法腐蝕的方法腐蝕上述露出的外延層;5)去除腐蝕截止層。
[0014]本發明的創新點及優點在于:結合物理與化學方法，利用物理方法破壞外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層，在化學濕法腐蝕過程中使得腐蝕截止層只保護凸起位置以外的外延層，實現對凸起的缺陷位置的外延層的選擇腐蝕和鈍化。經過腐蝕和鈍化后，外延掉點周圍的晶體質量差的外延層被去除，減小了由于晶體質量差導致的非輻射復合，同時用化學腐蝕和制備介質層鈍化了腐蝕坑的側壁，減小了漏電。
[0015]本發明可用于LED或光伏領域。對多結太陽電池來說，采用本發明可消除凸起的外延缺陷對電池芯片性能的影響，減少由于掉點帶來的非輻射復合，保證了開路電壓與填充因子的正常，而外延缺陷的直徑一般在數微米至數十微米之間，其面積占外延片的面積比例非常小，不足千分之一，因此所述的處理方法也不會對短路電流造成明顯影響。對LED器件來說，采用本發明可部分消除由于外延缺陷導致的內部漏電，避免內量子效率受到影響，同時當芯片尺寸較大時，該處理方法所損傷的外延面積相對較小，因此對其發光亮度的影響也$父小，從而提尚了芯片的良率。
【附圖說明】
[0016]圖1顯示了根據本發明實施的一種外延缺陷的處理方法的流程圖。
[0017]圖2?5顯示了根據本發明實施的制作多結太陽電池的過程示意圖。
[0018]圖中標示:
001: Ge 襯底;
002: In。.QiGaAs子電池；
003:外延掉點；
004: GaInP 子電池；
005: GaAs歐姆接觸層；
006: S12腐蝕截止層；
007:刀具；
008:正面電極；
009:減反射膜； 010:背面電極。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例對本發明作進一步描述，但不應以此限制本發明的保護范圍。
[0020]下面實施例公開了一種由于外延掉點現象而引起的外延缺陷的處理方法，請參看圖1，其主要包括步驟SlOO?S400，首先在外延層的表面上形成腐蝕截止層，接著結合物理與化學方法，利用物理方法破壞外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層，在化學濕法腐蝕過程中使得腐蝕截止層只保護凸起位置以外的外延層，實現對凸起的缺陷位置的外延層的選擇腐蝕和鈍化。
[0021]下面以多結太陽電池為例，詳細說明采用上述處理方法制作半導體器件的方法。
[0022]如圖2所示，本實例采用的襯底為Ge襯底001，用MOCVD方式在Ge緩沖層上依次生長InGaAs子電池002、GaInP子電池004、GaAs歐姆接觸層005。在本實例中，在生長InGaAs子電池后外延片表面掉落雜質顆粒，形成外延掉點003，并在后續生長過程中被GaInP和GaAs外延層覆蓋。
[0023]如圖2所示，在該外延片正面表面采用PECVD的方法制備500nm厚度的S12腐蝕截止層006。采用刀具007刮外延片表面，使得外延掉點的凸起處的腐蝕截止層和部分外延層被刮除，露出下方的外延層，如圖3所示。
[0024]采用H2O2與H3PO4的混合溶液腐蝕露出的GaAs歐姆接觸層005與Inao1GaAs子電池外延層002，采用HCl與Η3ΡΟ4的混合溶液腐蝕GaInP子電池外延層004，形成腐蝕坑，外延掉點003也隨之脫落。腐蝕過程中通過控制時間來控制腐蝕坑的大小，使得腐蝕坑的直徑比外延片處理之前的凸起的外延缺陷的直徑略大，以確保去除了外延掉點周圍的晶體質量差的外延層。之后再用HF腐蝕掉腐蝕截止層006，如圖4所示。
[0025]用剝離的方法制備出AuGeNi/Ag/Au正面電極008，以正面電極為掩膜用檸檬酸與H2O2的混合溶液腐蝕掉電極以外的GaAs歐姆接觸層005。在芯片表面用電子束蒸發的方法制備Ti0x/Al203減反射膜009，在腐蝕坑側壁上的減反射膜同時會起到鈍化作用。用光刻膠作為掩膜，用HF腐蝕掉正面電極上的減反射膜。在襯底背面蒸鍍Ti/Pd/Ag作為背面電極010，如圖5所示。最后通過切割及切割道腐蝕鈍化形成單個電池芯片。
[0026]通過上述方面獲得的，可消除凸起的外延缺陷對電池芯片性能的影響，減少由于掉點帶來的非輻射復合，保證了開路電壓與填充因子的正常，而外延缺陷的直徑一般在數微米至數十微米之間，其面積占外延片的面積比例非常小，不足千分之一，因此所述的處理方法也不會對短路電流造成明顯影響。
【主權項】
1.一種外延缺陷的處理方法，其步驟包括: 在一具有外延缺陷凸起的外延片表面制備至少一層腐蝕截止層； 將外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層采用物理方法破壞，露出腐蝕截止層下的外延層； 用濕法腐蝕的方法腐蝕上述露出的外延層； 去除腐蝕截止層。2.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:所述外延片表面具有多層不同半導體材料的外延層，其總厚度范圍在Iym至50μηι之間。3.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:所述腐蝕截止層材料為光刻膠、介質材料或半導體材料，不被用于腐蝕上述外延層的化學溶液所腐蝕。4.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:所述腐蝕截止層的厚度范圍在1nm至20nm之間。5.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:所述外延缺陷的凸起部分是在外延過程中由于異物掉落在外延表面所形成的，其凸起的高度范圍在I?ΙΟΟΟμπι之間。6.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:步驟2)中所述的用于破壞外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層的物理方法包含刀片刮除、專門的制具的刮除或者研磨，在腐蝕截止層被破壞后露出其下方的外延層。7.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:步驟2)中在破壞外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層的過程中也同時破壞外延缺陷的凸起部分的外延層，形成坑洞。8.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:所述步驟3)中，控制所述濕法腐蝕的條件，使其只將外延缺陷位置的外延層腐蝕，形成腐蝕坑。9.根據權利要求1所述的一種外延缺陷的處理方法，其特征在于:所述處理方法與所續芯片工藝相結合，將芯片工藝中的工序根據實際需要穿插到處理方法的過程中。10.一種半導體器件的制作方法，包括步驟: 1)采用外延生長技術形成外延層，其具有在外延過程中由于異物掉落在外延表面所形成的外延缺陷凸起； 2)在所述外延層的表面上制備至少一層腐蝕截止層； 3)將外延缺陷的凸起部分的腐蝕截止層采用物理方法破壞，露出腐蝕截止層下的外延層； 4)用濕法腐蝕的方法腐蝕上述露出的外延層； 5)去除腐蝕截止層。
【文檔編號】H01L21/02GK106025000SQ201610384817
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】劉冠洲, 畢京鋒, 李明陽, 宋明輝, 李森林, 陳文浚
【申請人】天津三安光電有限公司