專利名稱：從半導(dǎo)體剝離熱熔抗蝕劑的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用不損害所述半導(dǎo)體的電整體性的堿性剝離劑從半導(dǎo)體剝離熱熔抗蝕劑的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件的制造，例如光伏電池和太陽(yáng)能電池，包括半導(dǎo)體前面和背面上導(dǎo)電接觸或電流路徑的形成。金屬電流路徑必須能與半導(dǎo)體產(chǎn)生歐姆接觸，以確保從半導(dǎo)體出現(xiàn)的電荷載流子在無(wú)受干擾條件下進(jìn)入到導(dǎo)電接觸中。為了避免電流損耗，金屬化的接觸柵格必須具有適當(dāng)?shù)碾娏鲗?dǎo)電率，也就是高導(dǎo)電率或足夠大的導(dǎo)體路徑橫截面。存在多種金屬涂敷太陽(yáng)能電池背面的工藝。通常鋁是背面金屬的選擇。例如通過(guò)氣相沉積或通過(guò)印刷將鋁施加到背面，鋁被趕進(jìn)背面中或合金化到背面中。使用厚膜技術(shù)的金屬涂敷是使導(dǎo)體路徑金屬化的常規(guī)方法。使用的粘接劑包括金屬粒子并且最終是導(dǎo)電的。通過(guò)絲網(wǎng)、掩模、移印或膏體運(yùn)筆來(lái)施加粘接劑。通常使用的工藝是絲網(wǎng)印刷工藝，其中制作具有80 μ m到100 μ m最小線寬的指狀金屬涂敷線。即使與純金屬結(jié)構(gòu)比較，柵格寬度導(dǎo)電損耗明顯。這對(duì)串聯(lián)電阻和填充因子以及太陽(yáng)能電池效率可具有負(fù)面效應(yīng)。因?yàn)樵摴に噷?dǎo)致導(dǎo)體路徑變得更平坦，所以在更小的導(dǎo)體路徑寬度上的印刷中該效應(yīng)被強(qiáng)化。金屬粒子間的非導(dǎo)電氧化物和玻璃成分是導(dǎo)電率降低的根本原因。當(dāng)金屬涂敷前側(cè)或光入射側(cè)時(shí)，目的是用盡可能多的表面捕獲光子。產(chǎn)生前側(cè)接觸的復(fù)雜工藝使用激光和其他成像技術(shù)用于定義導(dǎo)體路徑結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體前側(cè)可接受晶體定向紋理蝕刻，目的是賦予表面以能減少反射的改進(jìn)的光入射幾何結(jié)構(gòu)。為了產(chǎn)生半導(dǎo)體結(jié)， 在半導(dǎo)體的前側(cè)發(fā)生磷擴(kuò)散或離子注入以產(chǎn)生η摻雜(η+或η++)區(qū)域并給半導(dǎo)體提供PN 結(jié)。η摻雜區(qū)域可以指發(fā)射器層。將抗反射涂層加到前側(cè)或發(fā)射器層。另外抗反射涂層可用作鈍化層。合適的抗反射涂層包括氧化硅層例如SiOx、氮化硅層例如Si3N4，或氧化硅和氮化硅層的組合。在上述分子式中，χ是氧原子個(gè)數(shù)，典型的χ是整數(shù)2。這樣的抗反射涂層可通過(guò)多種工藝沉積，例如通過(guò)各種氣相沉積方法，例如化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積。然后在前側(cè)確定開口或圖案。圖案穿透抗反射涂層以暴露半導(dǎo)體表面?？捎枚喾N工藝形成圖案，例如但不局限于激光切除、機(jī)械方法、化學(xué)和掩模工藝。典型的化學(xué)和掩模工藝包括在半導(dǎo)體前側(cè)上選擇性施加化學(xué)或抗蝕劑掩模材料，然后施加刻蝕材料以在抗反射層中形成開口。在抗反射層中形成開口的化學(xué)或刻蝕方法的實(shí)例是用緩沖氧化物蝕刻劑進(jìn)行刻蝕。緩沖氧化物蝕刻劑可包括與例如銨化合物的緩沖劑混合的一種或多種無(wú)機(jī)酸。 蝕刻后掩模通常在電流路徑的金屬化前被移除。一般，用包括氫氧化鈉或氫氧化鉀的堿性溶液從半導(dǎo)體上去除或剝離掩模。典型地通過(guò)將具有掩模的整個(gè)半導(dǎo)體浸沒(méi)到堿性溶液中或通過(guò)用堿性溶液噴射半導(dǎo)體來(lái)執(zhí)行剝離。兩種情況下堿性剝離溶液接觸已金屬化的暴露半導(dǎo)體和損害半導(dǎo)體電整體性的背面鋁電極。為了獲得電流路徑的金屬化，半導(dǎo)體前側(cè)和鋁電極都必須能充分導(dǎo)電。然而，堿性剝離劑，例如氫氧化鈉和氫氧化鉀，增加了半導(dǎo)體的表面電阻率并還導(dǎo)致了鋁電極的腐蝕，使得半導(dǎo)體導(dǎo)電率降低。結(jié)果損害了半導(dǎo)體前側(cè)的金屬化，導(dǎo)致電流路徑和半導(dǎo)體間歐姆接觸的降低和電流損耗。由此，需要一種剝離劑配方，其阻止表面電阻增加和鋁電極的腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
方法包括a)提供半導(dǎo)體襯底，該襯底包括PN結(jié)、前側(cè)抗反射涂層和在具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底背面包含鋁的電極；b)向具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底上的抗反射涂層上選擇性施加熱熔抗蝕劑；c)將蝕刻劑施加到具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的抗反射涂層的暴露部分，以去除抗反射涂層暴露的部分并選擇性暴露具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的前側(cè)；以及d)將包含碳酸鉀和硅酸鉀的剝離劑施加到具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底上，以從抗反射涂層中去除熱熔抗蝕劑。方法還包括a)提供包括PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底，包括具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的前側(cè)上的選擇性發(fā)射器和背面的鋁電極；b)選擇性施加熱熔抗蝕劑到具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底上的選擇性發(fā)射器；c)向具有PN結(jié)的選擇性發(fā)射器的暴露部分施加抗蝕劑以刻蝕暴露部分；以及d)施加包括碳酸鉀和硅酸鉀的剝離劑到具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底以從選擇性發(fā)射器中去除熱熔抗蝕劑。在上述方法中使用的包含碳酸鉀和硅酸鉀的剝離劑組合物容易從抗反射涂層或摻雜的半導(dǎo)體襯底的選擇性發(fā)射器層中去除熱熔抗蝕劑，同時(shí)不損害具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的電整體性。具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的前側(cè)的表面電阻基本不受剝離劑的影響，由此金屬可容易沉積到半導(dǎo)體襯底前側(cè)暴露的部分以形成電流路徑。另外，剝離劑不會(huì)引起在半導(dǎo)體襯底背面上的含鋁電極的腐蝕。由此，獲得了足夠的歐姆接觸以確保從半導(dǎo)體出現(xiàn)的電荷載流子在無(wú)干擾條件下進(jìn)入到導(dǎo)電電流路徑中以提供所需的導(dǎo)電率。
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明書通篇使用的術(shù)語(yǔ)“沉積”和“電鍍”可替換使用。術(shù)語(yǔ)“電流路徑”和“電流線”交替使用。術(shù)語(yǔ)“組合物”和“浴”可替換使用。不定冠詞“一個(gè)”意欲指代包括單數(shù)和復(fù)數(shù)。術(shù)語(yǔ)“選擇性沉積”意思是在襯底上具體需要的區(qū)域發(fā)生材料沉積。術(shù)語(yǔ)“抗蝕劑”是指不被包含無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸的蝕刻劑物理或化學(xué)改變的化合物。術(shù)語(yǔ)“氫化”指用氫 (-CH2-CH2-)對(duì)化合物的部分或所有非飽和化學(xué)鍵(-C = C-)進(jìn)行化學(xué)處理，使得鍵斷裂或飽和。除非上下文由明確指示，否則下面縮寫具有如下意思°C=攝氏度；g =克；mg = 千克；cps = 1Χ1(Γ3 帕斯卡(Pas) = 0. 01 泊=1. 02Χ l(T4kps/m2，A =安培；dm =分米，μπι =微米；nm =納米；以及UV =紫外。除非另有指示，否則所有的百分比和比例都是重量。所有范圍是包括并可以任何順序組合，但很明確的是這些數(shù)值范圍限制為總和為100%。
剝離劑組合物包括水溶液形式的碳酸鉀和硅酸鉀的組合。剝離劑用來(lái)基本去除用于光伏電池和太陽(yáng)能電池制造中的具有PN結(jié)半導(dǎo)體襯底上的所有熱熔抗蝕劑。碳酸鉀和硅酸鉀基本不增加半導(dǎo)體的表面電阻或引發(fā)在半導(dǎo)體襯底背面的含鋁電極的腐蝕，而損害半導(dǎo)體導(dǎo)電率。由此，沉積在半導(dǎo)體前側(cè)上的電流路徑具有與半導(dǎo)體表面或發(fā)射器層的足夠的歐姆接觸，以確保從半導(dǎo)體出現(xiàn)的電荷載流子在無(wú)干擾條件下進(jìn)入導(dǎo)電電流路徑以提供所需導(dǎo)電率。剝離劑組合物被制備為濃縮物，然后在施加前稀釋到所需濃度。具體稀釋可根據(jù)熱熔抗蝕劑的成分而變化。碳酸鈉鹽和硅酸鈉鹽被排除在剝離劑組合物之外。另外， 任何損害半導(dǎo)體襯底的電整體性的化合物也被排除在剝離劑成分之外?？蛇x的，剝離劑組合物包含一種或多種消泡劑；然而，選擇的消泡劑基本不損害半導(dǎo)體襯底的電整體性。剝離劑組合物用在光伏電池和太陽(yáng)能電池的制造中，所述電池由單晶、多晶或非晶硅半導(dǎo)體晶片組成。盡管下面的描述是關(guān)于硅半導(dǎo)體晶片，其他合適的半導(dǎo)體襯底，例如砷化鎵、鍺化硅和鍺晶片也可使用。當(dāng)使用硅晶片時(shí)，它們典型地具有基于P型的摻雜。半導(dǎo)體襯底的整個(gè)背面可用鋁涂敷，或部分背面可用鋁涂敷，例如形成柵格。這種背面金屬化可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的多種技術(shù)提供。典型的，鋁涂層以導(dǎo)電鋁糊的形式，或包括含鋁的糊的形式施加到背面，含鋁的糊可包含其他金屬，例如銀、鎳、鈀、銅、鋅或錫。這些導(dǎo)電糊典型的包括嵌入到玻璃基質(zhì)和有機(jī)粘合劑中的金屬顆粒。導(dǎo)電糊可通過(guò)多種技術(shù)例如絲網(wǎng)印刷施加到襯底上。在施加糊后，將其燒結(jié)以去除有機(jī)粘合劑。燒結(jié)典型的在600°C 到800°C的溫度下進(jìn)行。當(dāng)使用含鋁的導(dǎo)電糊時(shí)，鋁部分?jǐn)U散到襯底的背面，或如果使用含銀或另一金屬形式的導(dǎo)電糊，鋁可與銀或其他金屬形成合金。使用這種含鋁糊可改善電阻接觸并提供“P+”摻雜區(qū)域?？赏ㄟ^(guò)之前施加的鋁或硼的隨后相互擴(kuò)散來(lái)產(chǎn)生重?fù)诫s“P+” 型區(qū)域(“P++”型區(qū)域)。典型地，形成重?fù)诫s“P+”型區(qū)域。襯底前側(cè)可接受晶體定向紋理蝕刻，目的是賦予表面以能減少反射的改進(jìn)的光入射幾何結(jié)構(gòu)。為了產(chǎn)生半導(dǎo)體結(jié)，在晶片前側(cè)進(jìn)行磷擴(kuò)散或離子注入以生成η摻雜(η+或 η++)區(qū)域，并提供具有PN結(jié)的晶片。η摻雜區(qū)域可指代發(fā)射器層?？狗瓷渫繉犹砑拥角皞?cè)或晶片的發(fā)射器層。另外抗反射涂層可用作鈍化層。合適的抗反射涂層包括，但不局限于例如SiOx的氧化硅涂層，例如Si3N4的氮化硅涂層，或氧化硅和氮化硅涂層的組合。在上述化學(xué)式中，χ是氧原子數(shù)量，典型的χ是整數(shù)2，即二氧化硅。這樣的抗反射涂層可以通過(guò)多種工藝沉積，例如通過(guò)多種氣相沉積方法，例如化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積。盡管沒(méi)有限制氧化硅和氮化硅涂層上的厚度，但是典型的它們?yōu)?50nm 至 150nm 厚。熱熔抗蝕劑可通過(guò)噴墨印刷、氣溶膠或絲網(wǎng)印刷選擇性的沉積在抗反射涂層上。 選擇性施加熱熔抗蝕劑以形成與電流路徑相反的圖形。W02005/013323和W02005/011979 公開了光伏器件制造中的絲網(wǎng)印刷抗蝕劑的方法。優(yōu)選的，使用噴墨印刷或氣溶膠將熱熔抗蝕劑選擇性施加到抗反射涂層上。更優(yōu)選的，使用噴墨印刷將它們選擇性的施加。通過(guò)噴墨印刷或氣溶膠施加期間，熱熔抗蝕劑的粘度范圍為7cps到21cps，優(yōu)選為9cps到15cps。 最優(yōu)選的施加粘度為IOcps到12cps的熱熔抗蝕劑。噴墨印刷方法可以是連續(xù)的噴墨方法或需要時(shí)滴下方式。連續(xù)方法是抗蝕劑的方向由改變電磁場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)同時(shí)使用泵連續(xù)噴射抗蝕劑的印刷方法。需要時(shí)滴下的方式是僅當(dāng)需要時(shí)通過(guò)電信號(hào)分配抗蝕劑的方法。需要時(shí)滴下可分成通過(guò)使用壓電板由電產(chǎn)生機(jī)械變化產(chǎn)生壓力的壓電噴墨方式，和使用由熱產(chǎn)生的氣泡膨脹而產(chǎn)生的壓力的熱噴墨方式。與噴墨印刷的方法相比，氣溶膠方法首先形成抗蝕劑的氣溶膠。氣溶膠經(jīng)由安裝到印刷頭的壓力噴嘴被引導(dǎo)至半導(dǎo)體襯底。氣溶膠與聚焦氣體混合并以聚焦形式運(yùn)送到壓力噴嘴。使用聚焦氣體分配抗蝕劑減少了阻塞噴嘴的可能性，而且還能夠形成更精細(xì)的電流路徑、比噴墨裝置更大的長(zhǎng)寬比。熱熔抗蝕劑在等于和小于95°C的溫度以下選擇性施加到抗反射涂層的表面，且優(yōu)選65°C到90°C。更優(yōu)選的，在70°C到80°C的溫度下施加熱熔抗蝕劑。這樣低的噴射溫度允許抗蝕劑在大多數(shù)噴射印刷頭模具中使用。而且，抗蝕劑在低溫下具有較長(zhǎng)的自身壽命。 熱熔抗蝕劑在施加和粘附到抗反射涂層表面后迅速變硬，因此在分子式中不需要硬化劑或交聯(lián)劑。由此，可方法中省略UV施涂步驟和其他常規(guī)硬化步驟或固化。熱熔抗蝕劑是非固化抗蝕劑。盡管對(duì)該方法的電流線的厚度沒(méi)有限制，但是典型的熱熔抗蝕劑選擇性的施加到SiOx或氮化硅的涂層上，以形成具有等于或小于100 μ m厚度的電流線，或厚度例如為 80 μ m 至Ij 20 μ m,或例如從 70 μ m 至Ij 30 μ m。在可選擇實(shí)施例中，熱熔抗蝕劑選擇性施加到可選擇的發(fā)射器的表面而不是抗反射涂層上。半導(dǎo)體的可選擇發(fā)射器層包括高表面摻雜濃度的區(qū)域，例如超過(guò)5X IO19CnT3，其導(dǎo)致例如小于60歐姆/平方的表面電阻，典型的小于50歐姆/平方，更典型的小于40歐姆/平方。鄰近區(qū)域的低表面摻雜濃度，例如小于1 X IO1W3,其導(dǎo)致例如大于60歐姆/平方的表面電阻，典型的超過(guò)70歐姆/平方，更典型的大于80歐姆/平米。典型的熱熔抗蝕劑選擇性施加以覆蓋高摻雜濃度區(qū)域或低表面電阻區(qū)域。直到蝕刻或去除熱熔抗蝕劑的之后，抗反射層才沉積在可選擇發(fā)射器層上。典型的，氮化硅或二氧化硅的抗反射層沉積在整個(gè)可選擇發(fā)射器上，且電流路徑在高摻雜或低表面電阻區(qū)域上選擇性形成。電流路徑通過(guò)穿透的方式與低表面電阻的底層區(qū)域進(jìn)行歐姆接觸。美國(guó)專利公開號(hào)2010/02188 公開了太陽(yáng)能電池中的這種選擇性發(fā)射器和它們的制造方法。熱熔抗蝕劑包括能耐受無(wú)機(jī)酸蝕刻劑和緩沖氧化物緩沖蝕刻劑的組分。這樣的材料包括但不局限于蠟以及聚酰胺樹脂，蠟例如為天然蠟、化學(xué)改性蠟和合成蠟。天然蠟包括但不局限于巴西棕櫚蠟、褐煤蠟、植物蠟、脂肪酸蠟。合成蠟包括但不局限于石蠟、微晶聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、聚丁烯蠟、聚乙烯丙烯酸蠟、聚酯蠟和費(fèi)希爾-特羅普希 (Fischer-Tropsch)蠟。化學(xué)改性蠟包括蠟的衍生物。典型使用的蠟是脂肪酸蠟和石蠟以及它們的衍生物。更典型的是使用石蠟。美國(guó)專利第5645632號(hào)、5783657、5998570、6沈8466、 6399713、6492458、6552160、5981680、4816549、6870011、6864349 以及 6956099 和美國(guó)公開專利申請(qǐng)20040186^3中公開了用于熱熔抗蝕劑中的聚酰胺樹脂的例子，在本文中它們?nèi)囊鲄⒖?。可商用的聚酰胺樹脂的例子是SylvacleaKD:2612,Sylvagel 5600、Sylvagel 6100、Sylvaclear loo、Sylvaclear 100LM、Sylvaclear C75v、Uniclear 100 和Uniclear 100v。所有樹脂可從美國(guó)佛羅里達(dá)杰克遜維爾的亞利桑那州化學(xué)公司(Arizona Chemical Company, Jacksonville, Floride, U. S. Α)獲得。在本領(lǐng)域和文獻(xiàn)中熟知的是，熱熔抗蝕劑中可含有多種含量的蠟。例如，典型的脂肪酸蠟的含量可為能提供50到400酸值或例如從 150 到 300 (mg ΚΟΗ/g)酸值的量。熱熔抗蝕劑可包括一種或多種氫化松香樹脂，其包括作為主要成分的氫化或部分氫化松香酸或其鹽，其衍生自松香酸和具有菲核的通式為C19H29COOH的海松酸型的松香酸。異構(gòu)體包括但不限于左旋海松酸、新揪酸(neoabietic acid)、長(zhǎng)葉松酸、脫氫揪酸、二氫松香酸(3種可能)和四氫松香酸。平均分子量的范圍為300到308的范圍，或例如在302到 306。酸值至少是150或例如從155到200，或例如從170到190 (mg KOH/g)。松香來(lái)自于松樹(主要是長(zhǎng)葉松和長(zhǎng)尾松)。脂松香是松節(jié)油蒸發(fā)形成從活樹流出的油性樹脂之后獲得的殘余物。通過(guò)用石腦油提取松樹樹樁并蒸留掉揮發(fā)成分而獲得木松香。塔羅油是分餾塔羅油的共生產(chǎn)物。氫化松油樹脂可商業(yè)獲得或根據(jù)文獻(xiàn)公開的方法從它們的自然源中提取并提煉。可商業(yè)獲得的部分氫化松香樹脂的例子是可從皮諾瓦(Pinova)公司獲得的 STAYBELITE A氫化松香。另一可商業(yè)獲得的部分氫化松油樹脂是STAYBELITE :樹脂-E。商業(yè)可獲得的全氫化松香是FORALtmAXE。一般而言，氫化松香樹脂可以多于或等于 20wt %的量包括在熱熔抗蝕劑中，或例如從20wt %到30wt %，或例如從25wt %到^wt %。當(dāng)熱熔抗蝕劑包括一種或多種氫化松香樹脂時(shí)，典型的它們包括一種或多種具有 R1COO-M化學(xué)式的脂肪酸或鹽，其中R1是具有7至48個(gè)碳原子、優(yōu)選12到M碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀的烷基或鏈烯基，M是氫或例如鈉、鉀、鈣、銨或NHx(CH2CH2OH)z的抗衡離子， 其中y和ζ是從0到4的整數(shù)并且它們的和總是4。這樣的脂肪酸包括但不局限于辛酸、癸酸、月桂酸、亞油酸、肉豆蔻酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸或其鹽。典型的，脂肪酸選自月桂酸、 亞油酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸和其鹽。優(yōu)選的脂肪酸選自肉豆蔻酸、棕櫚酸和其鹽。這些脂肪酸和其鹽具有200或更多的酸值，典型的從215到250 (mg KOH/g)。多種脂肪酸或其鹽可來(lái)自天然油，例如海產(chǎn)油(marine)、油菜籽油(rapseed)、動(dòng)物脂、妥爾油、棉花籽和椰子。這些脂肪酸、鹽和混合物既可商業(yè)獲得也可通過(guò)本領(lǐng)域已知的工藝制造。一般來(lái)說(shuō)，這些脂肪酸和鹽可以至少65wt%的量包含在熱熔抗蝕劑中，，或例如從70wt%到80wt%的含量，或例如從75襯％到82襯％的含量?？蛇x的，熱熔抗蝕劑包括一種或多種光學(xué)光亮劑?？墒褂贸Ｒ?guī)的光學(xué)光亮劑，例如熒光增白劑。這樣的光學(xué)光亮劑包括但不局限于4，4’_二 [2-(2-甲氧基苯基)乙烯基]-1， 1，-聯(lián)苯、1，4_ 二 (2-氰基苯乙烯基)苯、2，2，-(1，4_萘二基)二苯并噁唑、2，2，42，5-噻吩二基)二 [5-(1，1-二甲基乙基)]-苯并噁唑、2，5_噻吩二基二(5-叔丁基-1，3-苯并噁唑)和，2，-(1，2-乙烯二基(ethenediyl) 二 _4，1_亞苯基)二苯并噁唑。商業(yè)可獲得的熒光增白劑的實(shí)例是瑞士西巴(Ciba)的UVITEXtmFP和UVITEXtmOB以及德國(guó)拜爾(BayerA. G) 的BLANK0PH0R 。這樣的光學(xué)光亮劑可以0. 01 丨％到Iwt %或例如從0. 05 丨％到0. Iwt % 的含量包含在熱熔抗蝕劑中。通過(guò)任何合適的本領(lǐng)域已知的方法將蝕刻劑施涂到選擇性涂敷有SiOx、氮化硅的具有熱熔抗蝕劑的舉導(dǎo)體襯底上或選擇性發(fā)射器上。這樣的方法包括在蝕刻劑浴槽中浸入半導(dǎo)體襯底，通過(guò)噴墨印刷、氣溶膠或使用常規(guī)噴霧設(shè)備選擇性施涂。蝕刻劑可在溫和溫度下施涂。蝕刻溫度范圍從室溫到50°C，或例如從25°C到40°C。蝕刻劑可包括一種或多種無(wú)機(jī)酸和一種或多種多元醇以及余量的水。蝕刻時(shí)間可根據(jù)蝕刻劑中的組成及其濃度以及抗反射涂層的類型而改變。例如，當(dāng)抗反射涂層是氮化硅，刻蝕典型的從180秒到300秒。當(dāng)抗反射涂層是二氧化硅，刻蝕時(shí)間典型的從30秒到 180 秒。無(wú)機(jī)酸包括但不局限于氫氟酸、鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸。典型的無(wú)機(jī)酸以濃縮或稀釋的水溶液的溶液形式而提供。優(yōu)選的，無(wú)機(jī)酸是鹽酸。無(wú)機(jī)酸的含量為蝕刻劑的到 20wt%o在室溫下多元醇是水溶性的并且與無(wú)機(jī)酸相容，由此不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。這樣的多元醇包括但不局限于二醇類，例如多元醇，例如乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、丁二醇、聚丁二醇、二丙二醇、三丙二醇和甘油。典型的，多元醇選擇乙二醇和丙二醇。蝕刻劑中包含的這類多元醇含量為20體積％到80體積％，或例如從為40體積％到70體積％，或例如從50%體積到60體積％。除了無(wú)機(jī)酸和多元醇外，銨化合物還可包括在蝕刻劑中。典型的，蝕刻劑包括一種或多種銨化合物。銨化合物包括但不局限于氟化銨和二氟化銨。優(yōu)選的銨化合物是氟化銨。 典型的銨化合物以濃縮水溶液或稀釋溶液的形式提供。銨化合物含量為蝕刻劑的10wt%到 40wt%。典型的當(dāng)銨化合物包括在蝕刻劑中，其與無(wú)機(jī)酸的體積比在10 1到4 1之間變化。典型的蝕刻劑是體積比10 1到4 1的水溶性氟化銨和水溶性氟化氫，以及為40 體積％到60體積％—種或多種多元醇。該配方的余量可以是水。當(dāng)完成刻蝕時(shí)，可用水沖洗半導(dǎo)體以去除任何蝕刻劑。然后從半導(dǎo)體襯底上剝離掉熱熔抗蝕劑。用碳酸鉀和硅酸鉀堿性溶液組合物剝離掉熱熔抗蝕劑。剝離組合物中含有的碳酸鉀含量為5g/L到50g/L，或例如為10g/L到30g/L。剝離組合物中含有的硅酸鉀含量為0. lg/L到10g/L，或例如從0. 5g/L到5g/L。碳酸鉀是組合物中的主要?jiǎng)冸x成分，而含有的硅酸鉀主要是保護(hù)半導(dǎo)體襯底背面的包含鋁的電極不受腐蝕。當(dāng)一種或多種消泡劑包含在剝離組合物中時(shí)，它們的含量為0. lg/L到10g/L。剝離組合物的余量是水。在從室溫到700C、或例如從300C到60°C的溫度下使用剝離組合物。典型的，溫度范圍為從40°C到50°C。剝離可花費(fèi)五分鐘或更少，或例如從一分鐘到15秒鐘。典型的剝離在從15秒到45秒的范圍。阻抗劑的剝離基本上完成。在室溫下阻抗劑也保留在溶液中。 不可檢測(cè)到的少量的阻抗劑殘留物可保留在半導(dǎo)體上，但可用水從半導(dǎo)體襯底沖洗掉。剝離組合物最初可制成水性濃縮物。濃縮物包含150g/L到300g/L的碳酸鉀和5g/ L到50g/L的硅酸鉀。消泡劑可包括在濃縮物中或在剝離前它們可根據(jù)需要添加在稀釋的工作組合物中。當(dāng)它們包含在濃縮物中時(shí)，它們?cè)趌g/L到20g/L的范圍。典型的在剝離前消泡劑添加到稀釋的剝離劑組合物中。濃縮物和稀釋的工作剝離組合物的PH范圍從8到 12，或例如從9至IJ 11。典型的pH在9至IJ 10范圍中。消泡劑包括但不局限于植物油，例如大豆油、例如C7-Q脂肪醇的長(zhǎng)鏈脂肪醇， 基于硅樹脂的止泡劑，例如聚二甲基硅氧烷、硅酮二醇、氟硅氧烷和氧化乙烯/氧化丙烯共聚物?？缮虡I(yè)獲得的止泡劑的例子是ANTIF0AM2750-1 (從陶氏(Dow)化學(xué)公司獲得)、 ANTIFOAM 1430(可從道康寧(Dow Corning)獲得)以及TEGO F0AMEX835 (可從愛富尼克(Evonik)獲得)。然后在前側(cè)電流線上沉積一層金屬。典型地，將銀糊施加到電流線并燒結(jié)。典型地之后接著本領(lǐng)域公知的光誘導(dǎo)金屬鍍敷。金屬包括但不限于銀、銅和鎳。如果金屬源是無(wú)電鍍?cè)?，在不施加外界電流的情況下完成鍍敷。如果金屬源是電鍍?cè)。髠?cè)電壓(整流器)施加到半導(dǎo)體晶片襯底上。商業(yè)上可獲得的無(wú)電鍍鎳浴的例子是DURAP0SIT SMT88和 NIP0SIT PM988以及PM988。商業(yè)上可獲得的電鍍鎳浴的例子是NICKEL GLEAM 系列的電鍍產(chǎn)品。商業(yè)上可獲得的銅電鍍?cè)〉睦邮荂OPPER GLEAM ST901和901。商業(yè)上有用的銀鍍?cè)〉睦邮强色@得的ENLIGHT 620銀鍍片。上述所有商業(yè)上可獲得的浴是從馬薩諸塞州馬爾伯勒的羅姆和哈斯電子材料LLC公司獲得的。光可以是連續(xù)的或脈沖的。半導(dǎo)體浸入在金屬電鍍?cè)〔壑星夜馐┘拥桨雽?dǎo)體上獲得電流線中的金屬電鍍。光源包括但不局限于白熾燈、LED燈(發(fā)光二極管)、紅外燈、熒光燈、水銀燈、鹵燈和激光。當(dāng)半導(dǎo)體襯底包括選擇性發(fā)射器時(shí)，抗反射涂層通過(guò)例如等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積步驟沉積在整個(gè)選擇性發(fā)射器上。然后印刷電流路徑，例如使用包含銀粒子的厚膜糊劑到抗反射涂層的高摻雜區(qū)域上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，。然后使用本領(lǐng)域已知的常規(guī)方法燒結(jié)半導(dǎo)體襯底，使得電流路徑上的印刷穿透抗反射涂層，與高摻雜區(qū)域形成歐姆接觸。典型的電流密度在0. ΙΑ/dm2到5A/dm2。具體的電流需要根據(jù)使用晶片的具體尺寸決定。使用的電鍍工藝是常規(guī)的。典型的，這樣的金屬層在Iym到50μπι的范圍，更典型的從5μπι至Ij25ym厚。包含下面的例子以示出發(fā)明的各個(gè)方面，而不是意圖限定發(fā)明的范圍。實(shí)施例1制備具有下表公開的配方的熱熔噴射阻抗劑。
權(quán)利要求
1.一種方法包括(a)提供包括PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底、具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的前側(cè)的抗反射涂層和背側(cè)的包括鋁的電極；(b)在具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底上的抗反射涂層上選擇性施加熱熔抗蝕劑；(c)向具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的抗反射涂層的暴露部分施加蝕刻劑以去除抗反射涂層的暴露部分并選擇性暴露具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底的前側(cè)；以及(d)向具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底施加包括碳酸鉀和硅酸鉀的剝離劑以從抗反射涂層中去除熱熔抗蝕劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在具有PN結(jié)的所述半導(dǎo)體襯底的選擇性暴露的前側(cè)上沉積金屬以形成電流路徑的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述剝離劑還包括一種或多種消泡劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述剝離劑組合物的PH范圍從8到12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述剝離劑的溫度范圍為室溫到70°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱熔阻抗劑包括一種或多種蠟和一種或多種氫化松香樹脂。
7.—種剝離劑組合物基本由碳酸鉀、硅酸鉀和水組成。
8.如權(quán)利要求7所述的剝離組合物，進(jìn)一步含有一種或多種消泡劑。
9.一種方法包括a)提供包括PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底，具有PN結(jié)的所述半導(dǎo)體襯底的前側(cè)上的選擇性發(fā)射器和背面的包括鋁的電極；b)向具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底上的選擇性發(fā)射器選擇性地施加熱熔抗蝕劑；c)向具有PN結(jié)的所述選擇性發(fā)射器的暴露部分施加蝕刻劑以蝕刻所述暴露部分；以及d)向具有PN結(jié)的半導(dǎo)體襯底施加包括碳酸鉀和硅酸鉀的剝離劑以從選擇性發(fā)射器中去除熱熔抗蝕劑。
全文摘要
將熱熔抗蝕劑選擇性地施加到半導(dǎo)體晶片的抗反射涂層或選擇性發(fā)射器上。用包含無(wú)機(jī)酸的蝕刻劑蝕刻掉抗反射涂層或選擇性發(fā)射器的暴露部分以暴露半導(dǎo)體表面。然后用不損害半導(dǎo)體的電整體性的堿性剝離劑從半導(dǎo)體上剝離掉熱熔抗蝕劑。然后金屬化暴露的半導(dǎo)體以形成電流路徑。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102569017SQ20111040295
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者R·K·巴爾, 董華 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司