專利名稱：形成導電線和相似特征的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)字平板印刷(lithography),并且更特別地涉及 印刷掩膜(printed歸sk)和將單個所述掩膜用于例如在太陽能電池器 件制造中的蝕刻和鍍敷的方法。
背景技術：
數(shù)字噴墨平板印刷(Digital inkjet 1 i thograph )是設計為降低 與光刻(photolithography)工藝有關的成本的成熟技術，其常用于制 造微電子器件、集成電路和相關結構。數(shù)字平板印刷直接將材料以所希 望的圖案沉積在襯底上，從而取代了常規(guī)器件制造中使用的精密且費時 的光刻工藝。數(shù)字平板印刷的一種應用是為后續(xù)處理(例如，鍍敷，蝕 刻，注入等)形成掩膜(這里稱為"印刷圖案化掩膜(print-patterned mask)")。
典型地，數(shù)字平板印刷包括通過將印刷頭和襯底沿著主軸("印刷 移動軸(print travel axis)")彼此相對移動來沉積印刷材料。印刷頭
和特別是包含在那些印刷頭中的噴射器的布置被優(yōu)化為沿著該印刷移 動軸印刷。印刷以光柵方式發(fā)生，其中印刷頭在襯底上進行"印刷通過 (printing pass)",同時印刷頭中的一個(或多個)噴射器將印刷 材料的各個"小滴"分發(fā)到襯底或其它先前沉積的材料上。典型地，在 每次印刷通過中，印刷頭相對于村底移動，不過如果在印刷通過中使襯
底相對于印刷頭移動(例如，將襯底緊固在移動臺上)，可以得到相同的 結果。在每次印刷通過的結尾，印刷頭(或者襯底)在開始新的印刷通過 之前相對印刷移動軸垂直偏移。印刷通過以這種方式繼續(xù)直到所希望的 圖案已經(jīng)被完全印刷到襯底上。
通常由數(shù)字平板印刷系統(tǒng)印刷的材料包括相變材料和聚合物溶液、 膠態(tài)懸濁液、在溶劑或栽體中具有希望的電子性質(zhì)的材料的這種懸濁 液。例如，美國專利6， 742, 884和6， 872， 320分別教導了 一種用于將相 變材料印刷到襯底上用于掩膜的系統(tǒng)和工藝。根據(jù)這些參考資料，諸如 硬脂芥酸酰胺蠟(stearyl erucamide wax)的合適的材沖+以液相保持 在噴墨型壓電印刷頭上，并且有選擇地逐滴噴射，使得蠟滴在襯底上形成的層上以希望的圖案沉積在所希望的位置。該小滴以液態(tài)形式離開打 印頭，在撞擊該層之后凝固，因此這種材料被稱為相變材料。
一旦從噴射頭分發(fā)，印刷材料小滴通過潤濕作用將其自身結合到該 表面上，同時其就地凝固。在印刷相變材料的情況下，當被加熱并液化 的印刷小滴釋放其熱能到襯底和/或環(huán)境從而恢復到固態(tài)形式時發(fā)生凝 固。在懸濁液的情況下，在潤濕到襯底之后，最常見的是載體蒸發(fā)而將 懸浮材料留在襯底表面上或者該栽體硬化或固化。該印刷材料和襯底的
^料從液態(tài)轉變?yōu)椤⒐虘B(tài)的特定速率，并且因此確定凝固的沉積材料的高
度和輪廓(profile)。
如果兩個相鄰的小滴在任意一個或兩個小滴凝固之前的時間內(nèi)被 施加到襯底，這些小滴可以潤濕并聚結在一起形成單一的、連續(xù)的印刷 特征(feature)。小滴材料的表面張力、噴出時小滴的溫度、環(huán)境溫 度和襯底溫度是控制小滴聚結程度和該聚結的材料在襯底表面上的橫 向擴展的關鍵屬性。可以選擇這些屬性使得可以獲得希望的特征尺寸。
數(shù)字平板印刷可以用于生產(chǎn)多種器件類型。特別感興趣的一個這樣 的類型是基于太陽能的功率產(chǎn)生電池(在下文中稱為太陽能電池)。在典 型的太陽能電池中，當暴露于例如來自陽光的光子時，光敏材料產(chǎn)生電 荷。形成在光敏材料表面上的導電線為生成的電荷提供導電通道。在太 陽能電池的一個普通架構中，導電線形成在光敏材料的前表面上，并且 導電平面形成在光敏材料的背表面上。這樣的布置被稱為"正面接觸結 構"。在另一個被稱為"背面接觸結構"的普通太陽能電池架構中，導 電線僅在光敏材料的背面上。
在正面接觸結構中，該正面導電線形成在p-n結構和抗反射涂層上。 為了形成導電線，該抗反射涂層可以光刻方式圖案化并被蝕刻，接著施 加導電金屬層并且再次以光刻方式圖案化并蝕刻，從而形成導電線的圖 案。可選地， 一旦蝕刻，種子層材料可以被施加、圖案化并且被鍍敷例 如通過電鍍工藝形成的導電線。作為光刻的可選方案，可以將銀/玻璃 料膏直接絲網(wǎng)印刷到抗反射涂層的表面上。當銀/玻璃料被焙燒(fire) 時，該材料穿透抗反射涂層與下層n+區(qū)域接觸。在背面接觸結構中，更典 型的平板印刷被用于蝕刻各種結構層并形成與p型或n型區(qū)域電連接的 導電線。但是，這些現(xiàn)有技術工藝的每一個都有缺點。例如，平板印刷步驟有
如下缺點要求完成到蝕刻層的幾個圖案和工藝步驟并形成導電線所需
要的時間；要求為每一步驟制造不同中間掩膜的費用；要求從一個步驟 到下一個步驟的精確重新對準(registration)和對齊(aligning);要求 4吏用昂貴的光敏抗蝕劑；以及4巴體結構(bulk structure)(例如晶體 硅)暴露于大量處理從而增大了損壞的風險。銀/玻璃料工藝具有如下缺 點在體結構上引入了應力，該應力必須由作用在與銀/玻璃料所涂覆 的表面相對的表面上的應力抵銷；以及產(chǎn)生低的、寬的(低的高寬比) 的導電線，這阻止了部分光敏材料接收光子(即降低了該器件的整體效 率)。當光敏材料的晶片尺寸趨向于繼續(xù)增大時，這些缺點的每一個將 會變得更加明顯。
因此，需要一種在襯底表面上，尤其是在太陽能電池的表面(正面 或背面)上提供導電線(和其它特征(feature))的可選方案。最起 碼，該方法應該不那么容易對襯底產(chǎn)生損壞、相比現(xiàn)有的方法要求更少 的工藝步驟和成本，并且能夠產(chǎn)生高的高寬比的導電線。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對一種使用單個印刷圖案化掩膜結構進行蝕刻和材 料鍍敷以制造導電線(和其它特征(feature ))的方法。更具體地，本發(fā) 明特別用于在太陽能電池的正表面或背表面上形成相對高密度、高輪廓 的導電線，該方法相比于現(xiàn)有形成線的工藝，諸如光刻和燒制銀/玻璃 料，所要求的工藝步驟更少、成本更低。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，處理太陽能電池的襯底，使得存在P-n結 用于電流產(chǎn)生。接下來將抗反射層涂覆在該太陽能電池結構上，如太陽 能電池制造中所熟知的。然后，在該抗反射層上形成印刷圖案化掩膜結 構。該印刷圖案化掩膜結構然后用作化學或等離子體蝕刻掩膜以選擇性 地在該抗反射層中蝕刻開口從而露出p型或n型層用于電接觸。在印刷 圖案化掩膜仍然保留在原位的情況下，然后可以在蝕刻進抗反射層的開 口中形成種子結構。接著例如通過電鍍將合適的導電材料沉積在該開口 中從而形成導電線以從光敏材料提取電流。
應當理解根據(jù)本發(fā)明的方法，該印刷圖案化掩膜對于抗反射層中的 開口和隨后形成的導電線是自對準(self-aligning)的。相比于特征 (feature)形成的現(xiàn)有技術，減少了工藝步驟，并且進行的處理對光敏材料襯底造成損害的可能性也減小了。此外，印刷圖案化掩膜可以是 相對高的結構，以允許在掩膜結構之間形成高的高寬比的導電線。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在形成導電線(或者其它特征(feature)) 之后，例如通過化學剝離去除該印刷圖案化掩膜。根椐另一特征，所述 印刷圖案化掩膜是由UV可固化材料形成的，并且在形成導電線之后，所 述印刷圖案化掩膜暴露于UV光從而使得其固化(硬化)并就地留在所完 成的太陽能電池中。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，形成印刷圖案化掩膜以便定義對除了導電 線之外的目的有用的其它區(qū)域，例如接地墊、測試點等等。
上面是對本發(fā)明一些特有的方面、特征和優(yōu)勢的概述。但是，該概 述并不是窮盡性的。因此，當按照此處所提供的權利要求書考慮時，根 椐下面的詳細描述和附圖本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)勢將變得 顯而易見。


在附圖中相同的數(shù)字表示相同的元件。雖然是說明性的，但附圖并 未按比例畫出。在附圖中
圖1是本領域中已知類型的用于向襯底上噴射相變材料的小滴的小 滴噴射系統(tǒng)。
圖2到圖7示出根據(jù)本發(fā)明實施例的在光敏襯底的正面上使用印刷 圖案化掩膜生成(例如用于太陽能電池的)導電線的各個階段。
圖8是示出在圖2到7所示的生成階段所遵循的在光敏襯底的正面 上形成掩膜以生成太陽能電池的導電線的工藝的流程圖。
圖9到圖14示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在光敏村底的背面 上使用印刷圖案化掩膜生成(例如用于太陽能電池的)導電線的各個階 段。
圖15是示出在圖9到14所示的生成階段所遵循的在光敏襯底的背
面上形成掩膜以生成太陽能電池的導電線的工藝的流程圖。
具體實施例方式
在下面的詳細描迷中，將描述使用印刷圖案化掩膜在諸如可能在太 陽能電池中使用的襯底上形成導電線和相似特征(feature)的方法。 該方法可以使用如下所迷的用于產(chǎn)生圖案的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常使用印刷 機來可控地噴射個體(individual )小滴在襯底的多個區(qū)域上形成圖案化保護層或涂層以定義特征(feature)的外形(outline)。當然，將 理解也可以使用其它印刷系統(tǒng)。在那些曾經(jīng)沒有被保護層覆蓋的區(qū)域進 行材料的沉積(或移除)，所述材料用于形成各種特征(feature)。 因此，特征尺寸將不受小滴尺寸限制，而是取決于小滴能夠多么緊密地 定位在一起而不組合成單個小滴。
適用于實施此處提出的該方法的實施例的系統(tǒng)在Wong等人的美國 專利號6,972, 261號中有所描述。更具體地，參考圖l，示出了系統(tǒng)10 的相關組件，其包括加熱一般包含相變材料的貯存器(reservoir) 14 的熱源12。該相變材料借此被加熱到足以將該材料保持在液態(tài)的溫度。 所述貯存器的溫度通常保持在攝氏50度之上，并且在一些情況中，保持 在在攝氏100度之上的溫度，這一溫度足以使許多固相接近室溫的有機 材料液化。
相變材料可以是在高于室溫的溫度下熔化的有機材料。該相變材 料的其它期望特性包括圖案化材料(patterning material)不與在典 型的半導體材料工藝中使用的有機和無機材料反應，并且該相變材料具 有對蝕刻劑的高選擇性。在一個實施例中，該相變材料溶解于堿性溶液 (由堿可除的(base-strippable )),不過在其它實施例中可以使用 其它特性來移除(如果期望的話)該相變材料。
該相變圖案化材料的其他期望特性是得到的圖案足夠穩(wěn)健以抵抗 濕法化學或千法蝕刻工藝。當使用干法蝕刻工藝時，可以使用具有低蒸 汽壓力的相變圖案化材料。蠟就是具有先前所述特性的相變材料的示 例。Middlebury， Conn.的C函pton公司的Kemamide 180基蠟僅是用 作相變圖案化材料的合適的蠟的一個例子。
在該系統(tǒng)中，例如小滴源16的多個小滴源從貯存器14接收液態(tài)的 相變標記(marking)材料，并輸出小滴18用于沉積在襯底20上。襯 底20被保持在使得該小滴在沉積后迅速冷卻的溫度。
當要求增加相鄰小滴之間的聚結時，可以增加襯底溫度以增加小滴 擴散，從而增加聚結。當從聲學(acoustic)噴墨印刷機印刷Kemamide 基蠟(Kemamide-based wax)的線時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將襯底溫度從攝氏30 度增加到攝氏40度會提高圖案的印刷質(zhì)量。在Kemamide基蠟的情況下， 發(fā)現(xiàn)當表面保持在攝氏40度時取得非常好的結果，該溫度比該蠟的固相點低大約攝氏20度。在攝氏40度時，該襯底的溫度仍舊足夠低，使 得該小滴在接觸到襯底20后迅速凝固。
在相變材料的小滴沉積在襯底20上后，襯底20和小滴源16的相 對位置被調(diào)整以將小滴源16重新定位在待圖案化的第二位置上。該重 新定位操作可以通過移動小滴源16或者通過移動襯底20實現(xiàn)。如圖1 所示，控制電路22在襯底20上的預定圖案中移動小滴源16。驅(qū)動電路 24給小滴源16提供能量，使得當該小滴源16被定位在待圖案化的襯底 20的區(qū)域上方時噴射小滴。通過協(xié)調(diào)小滴源16的移動與小滴源輸出的 定時，圖案可以被"印刷"在襯底20上。
當前描述的方法最終被用于生成導電線和其它結構以形成特別用 于從光敏襯底提取電流的結構。照此，希望在抗反射層18的表面上的特 定位置處形成導電線和其它結構。形成印刷圖案化掩膜20的小滴22的 沉積的位置對準在數(shù)字平板印刷系統(tǒng)中常規(guī)地使用受信標記 (fiduciary mark)、數(shù)字成像和處理、處理器控制的噴射器和襯底的 相對運動來實現(xiàn)。在圖案化之前和在圖案化時，通過圖像處理將襯底20 上的掩膜形成對齊的能力是數(shù)字平板印刷工藝優(yōu)于其它掩膜方法的顯 著優(yōu)勢。
為了控制和對齊小滴源16的移動，例如標記26的印刷受信對齊標 記，可以被施加或形成在相變材料將要涂覆在其上的層的表面上?？蛇x 地，在沉積工藝期間該受信標記可以在支持襯底20的載體上。例如照相 機28的圖像處理系統(tǒng)可以用來協(xié)調(diào)小滴和它們涂敷在其上的層的方位。 然后處理系統(tǒng)通過在實際印刷圖案層之前修改圖案圖像文件來調(diào)整上 覆圖案層的位置。以軟件方式實現(xiàn)定位調(diào)整并且將其轉化為小滴源16 的移動。
每個小滴源可以使用各種技術實現(xiàn)，包含傳統(tǒng)的噴墨技術。很適于 生成極小的小滴尺寸的可選技術是如在聲學墨水印刷系統(tǒng)中所做的那 樣使用聲波來造成圖案化材料的小滴的噴射，如Wong等人的美國專利 號6， 972, 261中描迷的。適合用于噴射相變材料的小滴的這種系統(tǒng)的 例子包含噴墨系統(tǒng)(諸如在美國專利4， 1 31, 899中所公開的)，彈道氣 溶膠標記(ballistic aerosol marking) (BAM)設備(諸如在美國專利 6, 116,718中所公開的)，聲學墨水打印機(AIP, acoustic ink printer) 系統(tǒng)(美國專利4,959， 674);栽體噴射式噴射器(如在美國專利5，958， 122中所公開的)，偏轉控制的噴墨系統(tǒng)(諸如在美國專利3,958, 252中所公開的)等等。這樣的系統(tǒng)也包含圖案轉移系統(tǒng)，例如靜電印 刷的、離子語印刷的、絲網(wǎng)印刷的、接觸印刷的和凹版印刷的系統(tǒng)等等。
下面描述了用于印刷圖案化掩膜形成的具體步驟和使用所述掩膜 形成的結構的具體制作步驟。圖2到圖7示出根據(jù)圖8中所示工藝生產(chǎn) 器件的幾個中間階段的器件的第 一實施例。盡管下面的描述具體參考圖 2到圖7中的器件，在沒有更多的對上述器件的具體參考的情況下，描迷 遵從圖8所示的順序。
參考圖2,示出為制造太陽能電池的導電線而在光敏襯底的正面形 成掩膜的工藝。該工藝開始于制備單晶Si或多晶Si (例如p型)襯底 32的頂面34，用于在其上沉積各層。使用本領域熟知的方法在表面34 上形成Si層36 (例如n型)。本示例中所選擇和使用的極性可能與本 領域技術人員所理解的相反?？狗瓷鋵?8 (例如SiN)接下來被沉積在 層36上。層38的抗反射性使得捕獲的光子增加，并使得光子轉化成電 流的效率也增加。接著可以在結構30上形成印刷圖案化掩膜。
參考圖3，接下來，將印刷圖案化掩膜"施加在層38的表面。更具 體地，印刷圖案化掩膜40由前面描述的例如硬脂芥酸酰胺蠟的相變材料 的一個或多個小滴42構成，該小滴42從上面所述類型的印刷系統(tǒng)中噴 射出。個體小滴可以彼此隔離或者聚結成多小滴結構。
作為參考，需要注意的是圖3的視圖是沿著利用本發(fā)明形成的導電 線的長軸方向。因此，可以沉積小滴42使得溝道46形成在小滴42之間， 該溝道延伸到該圖的平面內(nèi)。最終，正是在溝道26中形成導電線。
小滴42(和因此掩膜40)的寬和高大約是15-40微米。溝道46的寬 度可以是大約10-20微米。溝道46的長度(進入圖中頁內(nèi)的尺寸)可以 變化，這例如取決于襯底42的性質(zhì)和大小、形成在襯底42中或沉底上 的特征(feature)和最終形成的導電線或者其它特征(feature)的作 用。(所有的尺寸僅是為了說明的目的，并且對于特定應用可以加以控 制)。對于這種尺度或更大的印刷圖案化結構，個體或聚結的小滴可用于 定義該掩膜的寬度(即在相鄰線之間的區(qū)域的寬度)，后者在圖3中示 出。
接著參考圖4，掩膜20首先用作蝕刻掩膜。對暴露在溝道46中的 SiN層38的表面應用HF化學蝕刻(或者其它合適的蝕刻工藝)。該蝕刻有選擇地去除層38的部分，加深溝道46,從而露出n+硅層36下面的部 分。
在這個階段，掩膜40仍然保留在原位置，種子層可以被有選擇地形 成或沉積在溝道46內(nèi)。因此，接著參考圖5，金屬種子層48沉積在溝道 46中一部分n+硅層36上，并與該部分n+硅層物理和電接觸。種子層 28可以由4吏用鍍敷工藝或無電4及工藝(electrodeless process)沉纟積的 鎳構成。也可以通過鍍敷技術應用其它金屬。此外，可以墨水噴射導電 納米顆粒墨水形成該種子層。
如圖6所示，在沉積種子層48后，形成導電線50的材料沉積在溝 道46中。沉積的方法通常是具有低成本、高導電性和垂直生長的電鍍。 在一個實施例中，該金屬包括電鍍鎳。然而，將理解，也可以使用其它 金屬，包括具有鎳阻擋層/種子層的銅和鋁。也可以使用銀。所使用的 金屬的類型取決于制造的特定器件。在一些情形中，該層可以是能夠被 陽極氧化以形成電介質(zhì)層的金屬，所述電介質(zhì)層例如來自鋁的種子層的 氧化鋁。在其它情況中，可以使用氣相沉積技術生長該金屬，以使用有 選擇地和種子層反應的有機金屬先驅(qū)體生長金屬或者電介質(zhì)。
不管怎樣，薄膜生長主要發(fā)生在暴露的種子層48的區(qū)域中，而不是 印刷圖案化掩膜40上。相反，印刷圖案化掩膜40起著限制導電線50 的寬度同時允許垂直生長的作用。這樣，印刷圖案化掩膜40既作為第 一步驟中的蝕刻掩膜又作為第二步驟中的生長或沉積掩膜。因此，在制 造導電線或者相似特征(feature )的各種步驟之間，該掩膜是自對準的。
為了考慮到可焊接的結合墊(bond pad)，還可以鍍敷其他頂層51。 典型地使用Sn合金作為用于焊接的頂層。
接著通過適用于所使用的印刷圖案化材料的方法來去除印刷圖案 化掩膜40。例如，當該印刷圖案化材料是硬脂芥酸酰胺蠟時，可以使用 例如丙酮的加熱的溶劑?？蛇x方案包括堿性溶液。由Rohm-Hass制造的 SVC-28剝離液(二丙二醇單甲醚，檸檬蒸餾液(citrus distillate)，合 成異烷烴碳氪溶劑(synthetic isoparraffinic hydrocarbon)，月旨肪 族烴，www. rohmhaas, com)和Saran的PGMEA(丙二醇甲醚醋酸鹽)。我們 也發(fā)現(xiàn)SRX-400高級剝離劑(Marlborough的ROHM和HAASElectronic materials有售，其致力于相變材料去除)。SRX-400是來自Rohm-Hass 的SVC-28的替代品。(SRX- 400的主要成分是50%的芳烴和50%脂族烴)。該結構暴露在溶劑中足夠長的時間以允許溶劑完全去除相變材料
小滴。得到的結構如圖7所示。作為上面提及的溶劑工藝的可選方案， 如果為掩膜40使用堿溶性的蠟，那么可以使用堿性溶劑去除掩膜。
將理解，得到的導電線50可以制造得相對更高和更窄(高的高寬 比)。這在正面接觸結構中是希望的，因為窄的導電線寬度減小了它們 對光敏材料的遮蔽，而增加的高度保持了線的橫截面積，與現(xiàn)有技術相 比，允許使用更窄的線而不會損失電流輸出。
相似的工藝也可以被用于太陽能電池的各種背面接觸結構。盡管背 面接觸結構存在幾個不同的基本架構，但是它們可以具有至少包括如下 一些的某些共有元件和工藝步驟。
圖9到圖14示出根據(jù)圖15所示工藝制造器件的幾個中間階段的器 件的第二實施例。盡管下面的描述具體參考圖9到圖M中的器件，在沒 有更多的對上迷器件的具體參考的情況下，描述遵從圖15所示的順序。
參考圖9，其中示出背面結構90,背面結構90相對于其最終的操 作方位上下顛倒。也就是說，表面92被當作該結構的正面，即朝向光線 定位以便接收光子的面。因此，下面所述的處理應用于結構90的背面 94。
背面結構90開始于使用本領域熟知的方法在單晶Si或多晶Si襯 底96中形成第一極性(例如n型)的第一區(qū)域98和第二極性(例如p+ 型)的第二區(qū)域99。使用本領域熟知的方法將鈍化/抗反射涂層100 (例 如SiN)大致均勻地涂覆到表面94。
為了在層100中形成開口以便與p型和n型區(qū)域形成電接觸，接下 來，將印刷圖案化掩膜結構102施加在層100的表面。更具體地，印刷 圖案化掩膜結構102仍由前面描述的例如硬脂芥酸酰胺蠟的相變材料的 一個或多個小滴104構成，該小滴104從上面所述類型的印刷系統(tǒng)噴射 出。形成印刷圖案化掩膜結構102以具有n型接觸開口 106和p型接觸 開口 108。
作為參考，需要注意的是圖3的視圖是沿著利用本發(fā)明形成的導電 線的長軸方向。因此，可以沉積小滴42使得溝道46形成在小滴42之間， 該溝道延伸到該圖的平面內(nèi)。最終，正是在溝道26中形成導電線。
小滴104(和因此掩膜102)的寬和高可以是大約15-40微米。開口 106、 108的寬度可以是大約10-20微米。開口 106、 108的長度(進入圖中頁面內(nèi)的尺寸)可以變化，這例如取決于襯底96的性質(zhì)和大小、形成 在襯底96中或襯底上的特征(feature)和最終形成的導電線或者其它 特征(feature)的作用。(所有的尺寸僅是為了說明的目的，并且對于 特定應用可以加以控制)。對于這種尺度或更大的印刷圖案化結構，個體 或聚結的小滴可用于定義該掩膜的寬度(即在相鄰線之間的區(qū)域的寬 度)，后者在圖10中示出。
接著參考圖ll，掩膜102首先用作蝕刻掩膜。對暴露在開口 106、
刻工藝)。該蝕刻有選擇地去除層100的部分，加深開口 106、 108,從而 露出開口 106中的n型區(qū)域和開口 108中的p型區(qū)域的下面的部分。
在這個階段，掩膜102仍然保留在原位置，接下來可以形成或沉積 種子層114。因此，接著參考圖12，種子層114沉積在n型區(qū)域98和p 型區(qū)域99之上，并與其物理和電接觸。種子層114可以由使用鍍敷工 藝或無電極工藝沉積的鎳構成。也能通過鍍敷技術使用其它金屬。該金 屬的典型特性將是充當栽流(current carrying)層的阻擋和/或可以 被燒結成硅化物以便提高接觸電阻?？梢阅畤娚鋵щ娂{米顆粒墨水形 成該種子層。
如圖13所示，在沉積種子層114后，形成導電線116的材料分別 沉積在開口 106、 108中。沉積的方法通常是具有低成本、高導電性和 垂直生長的電鍍。在一個實施例中，該金屬包括電鍍鎳。然而，將理解， 也可以使用其它金屬，包括具有鎳阻擋層/種子層的銅和鋁。也可以使 用銀。所使用的金屬的類型取決于制造的特定器件。在其它情況中，可 以使用氣相沉積技術生長該金屬，以使用有選擇地和種子層反應的有機 金屬先驅(qū)體生長金屬或者電介質(zhì)。
不管怎樣，薄膜生長主要發(fā)生在暴露的種子層114的區(qū)域中，而不 是印刷圖案化掩膜102上。相反，印刷圖案化掩膜102用于限制導電線 116的寬度同時允許垂直生長。這樣，印刷圖案化掩膜102既作為第一 步驟中的蝕刻掩膜又作為第二步驟中的生長或沉積掩膜。因此，正如在 正面接觸結構中的情況，在制造背面接觸結構上的導電線或者相似特征 (feature)的各種步驟之間，該掩膜是自對準的。
為了考慮到可焊接的結合墊，還可以鍍敷其他頂層51。典型地使用 Sn合金作為用于焊接的頂層。接著通過適用于所使用的印刷圖案化材料的方法來去除印刷圖案
化掩膜102。例如，當該印刷圖案化材料是硬脂芥酸酰胺蠟時，可以使用 例如丙酮的加熱的溶劑 可選方案包含堿性溶液。由Rohm-Hass制造的 SVC-28剝離液(二丙二醇單甲醚，檸檬蒸餾液(citrus distillate)，合 成異烷炫碳氬溶劑(synthetic isoparraffinic hydrocarbon)， 和月旨 肪族烴，www. rohmhaas. com)和Saran的PGMEA(丙二醇甲醚醋酸鹽)。我 們也發(fā)現(xiàn)SRX-400高級剝離劑(Marlborough的ROHM和HAASElectronic materials有售，其致力于相變材料去除)。SRX-400是來自Rohm-Hass 的SVC-28的替代品。(SRX- 400的主要成分是50. 0%的芳烴和50. 0% 脂族烴)。該結構暴露在溶劑中足夠長的時間以允許溶劑完全去除相變 材料小滴。得到的結構如圖14所示。可選地，由于光子不入射到太陽 能電池的背面上，所以很少擔心遮蔽效應。因此，在UV固化和硬化步 驟后掩膜層106可以該結構上留在原地(得到的結構如圖13所示)。 作為上面提及的溶劑工藝的可選方案，如果為掩膜102使用堿溶性的蠟， 那么可以使用堿性溶劑去除該掩膜。
盡管上面詳述了多個優(yōu)選示例性實施例，應當理解存在大量的變 形，并且這些優(yōu)選示例性實施例僅是具有代表性的例子，并不打算以任 何方式限制本發(fā)明的范圍、應用性或配置。例如，盡管本發(fā)明基本是以 制造平行的導電線的陣列進行描述的，但根據(jù)本發(fā)明的印刷圖案化特征 (feature)可以在二維網(wǎng)格的圖案或其它結構布置中形成，例如可以 應用在光傳感器或相似器件中。另外，應當理解，我們的工藝可以應用 在多層結構和順序地應用在互相堆疊的各層上。另外，盡管此處描述了 所謂的背結(back junction)結構，但是本發(fā)明的工藝也可以在許多 其它的特征i殳計中4吏用，例如發(fā)射極盤繞結構(emitter wrap-though structure)(例如美國專利7， 170, 001 )、金屬化盤繞結構(例如美 國專利5, 620， 904 )等。因此，上面的詳細描述給本領域普通技術人 員提供了實施本發(fā)明的便捷指南，并且預期在不偏離權利要求書所規(guī)定 的本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對所述實施例的功能和布置進行 各種改變。
權利要求
1. 一種在光敏襯底的區(qū)域上形成導電線的方法，所述導電線與該區(qū)域電接觸，該方法包括如下步驟在所述襯底上形成第一層；在所述第一層上形成印刷圖案化掩膜結構，該印刷圖案化掩膜結構與所述第一層接觸，所述印刷圖案化掩膜結構由多個個體小滴組成以便在其中具有開口；穿過所述印刷圖案化結構中的所述開口蝕刻所述第一層，從而定義露出所述光敏襯底的一部分的溝道區(qū)域；在所述光敏襯底的露出部分上的所述開口中沉積種子層；以及通過電鍍工藝在所述開口中的所述種子層上沉積鍍敷材料，所述電鍍工藝使用所述種子層作為導電墊，并且進一步使用所述印刷圖案化結構作為沉積掩膜。
2. 權利要求1所迷的方法，進一步包括以下步驟在沉積所述種子 層之前在所述開口中沉積接觸金屬，使得所述接觸金屬在所述光敏襯底 之上并與其電接觸，并且在所述種子層之下并與其電接觸。
3. —種在光敏襯底的區(qū)域上形成導電線的方法，所述導電線與該區(qū) 域電接觸，所迷襯底具有至少兩個區(qū)域，第一所述區(qū)域具有第一極性， 且第二所述區(qū)域具有與所述第 一極性相反的第二極性，該方法包括如下 步驟在所述襯底上形成鈍化層；在所述鈍化層上形成印刷圖案化掩膜結構，該印刷圖案化掩膜結構 與所述鈍化層接觸，所述印刷圖案化掩膜結構由多個個體小滴組成以便 在其中具有至少兩個開口 ，第一所述開口位于所述襯底的所述笫一區(qū)域之上，第二所述開口位于所述襯底的所述第二區(qū)域之上；穿過所述印刷圖案化結構中的所述開口蝕刻所述鈍化層，從而定義露出所述光敏襯底的所述笫一區(qū)域的一部分的第一溝道區(qū)域，和露出所述光敏襯底的所述第二區(qū)域的一部分的第二溝道區(qū)域；在所述開口中沉積接觸金屬，從而形成與所述光敏襯底的所述第一區(qū)域的第一電接觸和與所述光敏襯底的所述第二區(qū)域的第二電接觸； 在所述開口中的所述第一和第二電接觸上沉積種子層，從而在所述第一電接觸上形成第一種子層區(qū)域，且在所述第二電接觸上形成第二種子層區(qū)域；和通過電鍍工藝在所述開口中的所述種子層上沉積鍍敷材料，所迷電 鍍工藝使用所述種子層作為導電墊，并且進一步使用所述印刷圖案化結 構作為沉積掩膜，從而在所述第一種子層區(qū)域上形成第一導電線和在所 述笫二種子層區(qū)域上形成第二導電線。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成導電線和相似特征的方法。一種印刷圖案化結構可以用作自對準的蝕刻和沉積掩膜。在多個層上形成導電線和其它相似特征的方法包括在第一層上形成印刷圖案化結構。該印刷圖案化結構用作蝕刻掩膜以露出部分第二層。使用該印刷圖案化結構作為沉積掩膜在該露出的部分第二層上形成種子層。例如藉由使用該種子層作為接觸墊且使用該印刷圖案化結構作為沉積掩膜的電鍍，可以形成導電線或其它特征。本發(fā)明特別適用于形成太陽能電池的結構等，其中該印刷圖案化結構可用于形成高的高寬比的結構。
文檔編號H01L31/18GK101452973SQ20081018330
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權日2007年12月3日
發(fā)明者E·J·什拉德, S·J·林布 申請人:帕洛阿爾托研究中心公司