CN101924032A - 掩蔽方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及掩蔽半导体衬底(1)的方法，包括以下步骤：提供平面半导体衬底(1)，所述平面半导体衬底(1)具有第一侧面(2)以及与所述第一侧面相反的第二侧面(3)；将掩模(4)施加到所述侧面(2，3)中的至少一个；使用挤出印刷方法来施加所述掩模(4)。
Description
技术领域
本发明涉及掩蔽半导体衬底的方法。本发明还涉及制造半导体部件的接触结构的方法以及在制造半导体部件期间的中间产品。
背景技术
在半导体技术中，经常使用掩蔽工艺来制造小结构。在掩蔽工艺期间，使用掩模，所述掩模覆盖半导体衬底且仅仅在预定的位置具有开口。这样的掩模用于在进一步的处理中保护半导体衬底。然而，结构尺寸在小于100μm的范围内的掩模的制造是精细且昂贵的。此外，只要掩模材料没有完全干燥，掩模的边缘会拖尾(smear)。这使得更加难以制造极小的精确结构。为了避免拖尾的问题，部分地使用光刻方法。该方法涉及这样的光致抗蚀剂，首先将横过半导体衬底的表面施加该光致抗蚀剂，然后对其进行干燥。接下来，通过对光掩模进行曝光且随后显影来制造希望的结构。然而，这样的方法是非常费时且昂贵的。
发明内容
因此，本发明基于改进用于制造小结构的掩蔽方法的目的。本发明还基于产生一种用于制造具有小结构尺寸的接触结构的方法的目的。
通过一种掩蔽半导体衬底的方法来实现这些目的，该方法包括以下步骤：提供具有第一侧面和与所述第一侧面相反的第二侧面的平面半导体衬底；将掩模施加到所述侧面中的至少一个侧面；以及通过挤出印刷方法(extrusion printing method)施加所述掩模。还可以通过使用用于制造掺杂掩模的方法来实现这些目的。此外，通过在制造半导体部件期间的中间产品来实现这些目的，所述中间产品包括：平面设计的半导体衬底，其具有第一侧面以及与所述第一侧面相反的第二侧面；掩模，其在所述侧面中的至少一个上；所述掩模呈现出具有不同掩模材料的至少两个邻近区域。本发明的核心在于使用挤出印刷方法来施加掩模。
在施加期间，优选地，所述掩模呈现出高的粘度。特别地，在所述印刷期间，用牺牲材料填充被开口的结构。这样，即使在施加期间所述掩模材料是粘性的，也可以防止所述结构分散开(run apart)。因此，所述掩模有利地包含至少两种不同的材料，这两种材料呈现出至多也是可忽略的可混性。
在单一的步骤中，将所述不同的掩模材料施加到所述半导体衬底。有利地，所述挤出印刷方法为共挤出(co-extrusion)印刷方法。
优选地，使用一方面在加热到工艺温度期间固化的有机材料和另一方面在加热到工艺温度期间蒸发的牺牲材料作为掩模材料。
还可以将蚀刻浆糊设想作为牺牲材料，所述蚀刻浆糊在加热到所述工艺温度期间蚀刻在预定区域中位于其下方的所述半导体衬底。相应地，还可以通过2部件掩模来实现对所述半导体衬底的选择性掺杂。
特别地，所述方法用于制造掺杂的掩模。
附图说明
此外，通过根据本发明的掩蔽方法，可以容易地制造接触结构。通过基于附图对几个实施例的描述，可以了解本发明的特征和细节。
图1示出了本发明的第一实施例的示意性表示；
图2示出了本发明的第二实施例的示意性表示；
图3示出了设置有根据本发明的掩模的半导体衬底的截面图；以及
图4示出了在对钝化层开口之后根据图3的半导体衬底的表示。
具体实施方式
在下面，参考图1描述本发明的第一实施例。首先，提供半导体衬底1。半导体衬底1具有平面设计。半导体衬底1呈现出第一侧面2和与其相反的第二侧面3。然后，将掩模4施加到侧面2、3中的至少一个，可以通过挤出印刷方法来施加掩模4。
为此，预期的压力装置5包括压力头6。压力头6呈现多个喷嘴7。喷嘴7优选彼此平行对准。在压力头6中，喷嘴7沿排列方向15按线型排列。喷嘴7呈现不同的直径。喷嘴7优选呈现锥形形状。每一个喷嘴7都具有直径为D的喷嘴开口8。直径D的范围为1μm到1cm。优选地，小于1mm，特别地，最大为100μm，特别地，最大为20μm。喷嘴开口8优选呈现四边形、特别地为矩形，优选为方形截面。这有助于均匀施加掩蔽。喷嘴7用于挤出掩模材料。在对半导体衬底1施加期间，掩模材料的粘度至少为1Pa·s，特别地为至少10Pa·s，优选为至少30Pa·s。
掩模4呈现出具有不同掩模材料的至少两个邻近的区域9和10。这两个邻近区域9和10被理解为在侧面2和3中的一个侧面上的横向邻接的区域9和10。换言之，在侧面2和3中的一个侧面上，区域9和10是并排的。不同的掩模材料呈现至多也是可忽略的可混性。掩模材料一方面为掩蔽材料11，另一方面为牺牲材料12。可以使用有机材料，特别地，树脂，优选地，环氧树脂，例如，表氯醇或双酚A或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，作为掩蔽材料11。还可以使用蜡，特别地，热熔蜡，作为掩蔽材料11。掩蔽材料11对用于进一步处理半导体衬底的蚀刻溶液有抵抗力。特别地，掩蔽材料11可以对氢氟酸和/或包含氟化物的浆糊和/或电化电解液(galvanicelectrolyte)有抗蚀性。掩蔽材料在加热到工艺温度Tp期间固化。工艺温度Tp在50℃到500℃的范围。优选地，牺牲材料12包括溶剂和/或清漆(varnish)原材料和/或纤维素衍生物的混合物。牺牲材料12在加热到工艺温度Tp期间蒸发。将各掩模材料同时施加到半导体衬底1。在施加期间，牺牲材料12防止掩蔽材料11分散开。特别地，通过共挤出印刷方法来施加掩模材料。
通过从压力装置5的存储罐14到各喷嘴7的供给线路13，输送掩蔽材料11和牺牲材料12。
优选地，用于牺牲材料12的喷嘴7呈现小于用于掩蔽材料11的喷嘴7的直径D。特别地，用于牺牲材料12的喷嘴7的直径D不大于用于掩蔽材料11的喷嘴7的直径的一半。
将掩模4按迹线(in tracks)施加到半导体衬底1。为此，使压力头6和半导体衬底1相对于彼此移位。优选地，垂直于喷嘴7的排列方向15而进行该移位。
为了施加掩模4，优选地，在半导体衬底1之上导引压力头6。因此，半导体衬底1可以被设置为静止。这尤其有利于高精度地施加掩模4。然而，原则上，还可以导引半导体衬底1经过静止的压力头6。对于这一点，例如，可以使用在附图中未示出的传送带。如果用相对简单的、特别是直线结构来设置大量半导体衬底1，那么这种设置是尤其有利的。
在施加掩模4之后，具有掩模4的半导体衬底1被加热到工艺温度Tp。这导致掩蔽材料11的固化和/或牺牲材料12的蒸发。
在牺牲材料12蒸发之后，使用掩模4可以被用作湿法化学和/或等离子体蚀刻的蚀刻掩模。在蚀刻期间，仅仅蚀刻半导体衬底1上的原先施加有牺牲材料12的第二区域10，而被掩模材料11覆盖的第一区域9受到保护，因此没有被蚀刻。特别地，可以使用掩模4来蚀刻穿过半导体衬底的孔。因此，借助于掩模4，可以制造用于所谓的发射极环绕穿通(emitterwrap through)(EWT)太阳能电池的孔。为制造半导体部件的接触结构，向原先施加了牺牲材料12的第二区域10施加导电金属化。特别地，设想利用电化方法施加金属化。在这期间，掩模4限定了电镀金属化的侧面(flank)并防止了生长中的金属化的加宽。因此，设想掩模4沿与半导体衬底1的表面垂直的方向具有的厚度至少与将要施加的接触结构的厚度一样。从DE 10 2007 038 744可得到施加金属化的细节，这里将其引作参考。
在可替代的实施例中，掩模4作为掺杂掩模。在随后的离子注入步骤中，在蒸发牺牲材料12之后，具有掩模4的半导体衬底1的表面被暴露到掺杂剂的离子束，特别地，用于p型掺杂的硼和/或用于n型掺杂的铝或磷。掩蔽材料11吸收入射的离子束，使得掺杂仅仅发生在原先施加了牺牲材料12的第二区域10中。在该实施例的优选的变体中，掩蔽材料11仅仅部分地吸收的掺杂剂束，使得在第二区域10获得比被掩蔽材料11覆盖的第一区域9中高的掺杂。使用该方法，可以制造用于太阳能电池的选择性发射极。
在又一实施例中，掩模4自身用于选择性地蚀刻位于其下方的、在半导体衬底1上的层，特别地，钝化层16。特别地，将被蚀刻的层可以为二氧化硅层或氮化硅层。为了蚀刻该层，替代牺牲材料12，在半导体衬底1的第一区域9中施加蚀刻浆糊，在该区域9中将对将被蚀刻的层开口。在随后的具有掩模4的半导体衬底1被加热到工艺温度Tp的加热步骤期间，该蚀刻浆糊选择性地蚀刻位于其下的层。在随后的清洗步骤中，清洗掉蚀刻浆糊。根据本发明，在弱碱性溶液中进行该清洗步骤。特别地，在制造太阳能电池的局部背接触期间应用该方法。在对太阳能电池背侧上的钝化层16开口之后，还去除掩模4的掩蔽材料11。此后，跨过整个表面蒸发沉积金属接触。金属接触产生与在第一区域9中的半导体衬底1的选择性接触。
在施加掩模4之后，半导体衬底1和掩模4一起形成了在制造半导体部件期间的中间产品。
在可替代的实施例中，使用共挤出印刷方法施加掩模4。这里，通过压力头6a中的共用喷嘴7挤出掩蔽材料11和牺牲材料12。为了向喷嘴7提供不同的掩模材料，压力头6a在其内部呈现被设置为彼此邻近的至少两个、特别地至少三个通道17。优选地，通道17彼此分离。多个，特别地，所有的通道17被提供到共用喷嘴7中。对于该实施例，当然，还可以设想设置多个喷嘴7。优选地，与前面实施例中的喷嘴7相应地沿排列方向15彼此邻近地排列各通道17。优选地，喷嘴开口8呈现出四边形截面，特别地为矩形截面，优选地为方形截面。这有助于掩蔽的均匀施加。
用于牺牲材料12的通道17沿排列方向15在两个侧面与用于掩蔽材料11的通道17的侧面相接。除了压力头6a的备选设计之外，该实施例对应于上述的实施例，并在这里引用上述描述。
Claims (21)
1.一种掩蔽半导体衬底(1)的方法，包括以下步骤：
a.提供平面半导体衬底(1)，所述平面半导体衬底(1)具有：
i.第一侧面(2)；以及
ii.第二侧面(3)，其与所述第一侧面(2)相反，
b.将掩模(4)施加到所述侧面(2，3)中的至少一个，
c.使用挤出印刷方法来施加所述掩模(4)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述掩模(4)在所述施加期间呈现至少1Pa·s的粘度。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述掩模(4)在所述施加期间呈现至少10Pa·s的粘度。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述掩模(4)在所述施加期间呈现至少30Pa·s的粘度。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述掩模(4)呈现具有不同掩模材料(11，12)的至少两个邻近区域。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述不同掩模材料(11，12)呈现至多也是可忽略的可混性。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，同时向所述半导体衬底(1)施加所述不同掩模材料(11，12)。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，通过共挤出印刷方法同时向所述半导体衬底(1)施加所述不同掩模材料(11，12)。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过具有压力头(6；6a)的压力装置(5)施加所述掩模(4)。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，至少两种掩模材料(11，12)被导引通过所述压力头(6a)中的共用喷嘴(7)中的不同通道(17)。
11.根据权利要求5的方法，其特征在于，使用有机掩蔽材料(12)作为第一掩模材料。
12.根据权利要求5的方法，其特征在于，使用树脂或蜡的组中的一个作为第一掩模材料。
13.根据权利要求11的方法，其特征在于，在施加所述掩模(4)之后加热所述半导体衬底(1)，所述掩蔽材料(11)在加热到工艺温度(Tp)期间固化。
14.根据权利要求5的方法，其特征在于，使用牺牲材料(12)作为第二掩模材料，并且在施加所述掩模(4)之后加热所述半导体衬底(1)，所述牺牲材料(12)在加热到工艺温度(Tp)期间蒸发。
15.根据权利要求5的方法，其特征在于，使用用于蚀刻所述半导体衬底上的层的蚀刻浆糊作为所述第二掩模材料(12)。
16.根据权利要求5的方法，其特征在于，在施加所述掩模(4)之后，进行掺杂步骤，所述第一掩模材料(11)至少部分地吸收掺杂剂束。
17.根据权利要求5的方法，其特征在于，在施加所述掩模(4)之后，进行离子注入步骤，所述第一掩模材料(11)至少部分地吸收掺杂剂束。
18.一种根据权利要求1的方法的用途，用于制造掺杂掩模。
19.一种制造用于半导体部件的接触结构的方法，包括以下步骤：
a.根据上述权利要求中的一项掩蔽半导体衬底(1)的至少一个侧面(2，3)；
b.在至少一些区域中，将导电金属化施加到至少一个被掩蔽的侧面(2，3)。
20.一种在制造半导体部件期间的中间产品，包括：
a.平面设计的半导体衬底(1)，其具有：
i.第一侧面(2)；以及
ii.第二侧面(3)，其与所述第一侧面(2)相反；
b.掩模(4)，其在所述侧面(2，3)中的至少一个上，
c.所述掩模(4)呈现具有不同掩模材料(11，12)的至少两个邻近区域(9，10)。
21.根据权利要求20的中间产品，其特征在于，所述不同掩模材料(11，12)被选择为使至少一种材料通过加热到工艺温度(Tp)可固化，而另一种材料在所述加热期间可蒸发。
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