CN104425654B - 蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蚀刻方法，包括以下步骤：步骤S1、提供一衬底，该衬底具有掺杂区域，该掺杂区域上覆盖有一金属层，该金属层包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分；步骤S2、采用蚀刻剂蚀刻该金属层，在蚀刻的同时对该金属层施加电流以使电流流经该第二部分直至该第二部分被完全蚀刻掉。本发明提供一种蚀刻程度精确可控的蚀刻方法，通过在蚀刻的同时施加电流，来调节不同部位的温度，由此来控制不同部位的蚀刻程度，最终形成理想的蚀刻效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种蚀刻方法，特别是涉及一种太阳能电池的电极制作的蚀刻方法。
背景技术
PN结(PN junction)为采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结，PN结具有单向导电性。PN结是太阳能电池的一个重要组成部分。
IBC(interdigitated back contact)太阳能电池是最早研究的背接触电池，由于IBC电池的电极全部设置于背面，而正面确不含任何电极，由此可以增加太阳光的接受面积，从而提高太阳能电池的转化效率。
然而，正是由于IBC电池的电极均设置于背面，该背面中包括了两种不同掺杂类型的掺杂区域。一般来说，形成两种不同掺杂类型的掺杂区域需要用到两张掩膜，这就产生了一个对准(alignment)的问题。为了形成高质量的PN结就必须在形成掺杂区域的过程中实现精确对准。
美国专利5,053,083中公开了一种IBC电池的制作方法，通过热扩散的方式在衬底的背面的沟槽结构中分别形成第一掺杂类型区域和第二掺杂类型区域，其中，第一掺杂类型区域和第二掺杂类型区域分别形成于该衬底的背面和沟槽中，之后在第一掺杂类型区域和第二掺杂类型区域上形成金属层。为了解决对准的问题，由于形成于沟槽侧壁上的金属层的厚度远远薄于形成于第一掺杂类型区域和第二掺杂类型区域上的金属层，因此采用化学蚀刻法，例如采用氢氟酸和磷酸可以去除侧壁上的金属层，从而使得覆盖于第一掺杂类型区域和第二掺杂类型区域上的金属层被分割开形成独立的电极。在该方法中，不涉及对准的问题，大大简化了制作工艺和降低了制作成本。
然而，化学蚀刻有个缺陷，即蚀刻程度较难以控制，倘若侧壁上的金属层并未被完全去除，那么就有可能造成形成于第一掺杂类型区域上的电极和形成于第二掺杂类型区域上的电极并未被完全分割开，这会造成器件的短路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中化学蚀刻的蚀刻程度难以精确控制的缺陷，提供一种能够精确控制不同部分蚀刻程度的蚀刻方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种蚀刻方法，其特点在于，包括以下步骤：
步骤S1、提供一衬底，该衬底具有掺杂区域，该掺杂区域包括具有第一导电类型掺杂离子的第一掺杂区域和具有第二导电类型掺杂离子的第二掺杂区域，该衬底具有沟槽，该第一掺杂区域位于该衬底的上表面中，该第二掺杂区域位于该沟槽中；该掺杂区域上覆盖有一金属层，该金属层包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，该第一部分为覆盖于该第一掺杂区域和该第二掺杂区域上的金属层，该第二部分为位于该沟槽侧壁上的金属层，
步骤S2、采用蚀刻剂蚀刻该金属层，在蚀刻的同时对该金属层施加电流以使电流流经该第二部分直至该第二部分被完全蚀刻掉，其中，该第一厚度大于该第二厚度。
由于沟槽侧壁上的金属层厚度较薄，电阻就大，由此温度就高，使得化学蚀刻速率就大，由此沟槽侧壁上较薄的金属层就会被快速蚀刻，使得位于该第一掺杂区域和位于该第二掺杂区域上的金属层就被分割。同时，由于沟槽侧壁上较薄的金属层被完全蚀刻完了，上述的电路也被断开，完成了位于该第一掺杂区域上的金属电极和位于该第二掺杂区域上的金属电极的制作。
优选地，施加电流时，采用一第一探针作为正极施加在衬底的上表面，采用一第二探针作为负极施加到衬底的沟槽上，这样电流就从位于该第一掺杂区域上的金属层经侧壁上的金属层流向位于该第二掺杂区域上的金属层；或者，采用一第一探针作为负极施加在衬底的上表面，采用一第二探针作为正极施加到衬底的沟槽上，这样电流就从位于该第二掺杂区域上的金属层经侧壁上的金属层流向位于该第一掺杂区域上的金属层。
优选地，该第一掺杂区域和该第二掺杂区域以及位于该第一掺杂区域和该第二掺杂区域之间的衬底形成PN结，该电流的流向和该PN结的导通方向相反。
优选地，步骤S1中通过蒸镀或者溅射的方式形成该金属层以使该第二部分薄于该第一部分。通过蒸镀或者溅射的方式可以实现金属的方向性淀积(定向淀积)，由此可以在沟槽的侧壁上形成厚度较薄的金属层，便于后续的蚀刻，并能够保证该较薄的金属层会被完全蚀刻掉，从而保证最终的正极和负极是绝对分离的。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供一种蚀刻程度精确可控的蚀刻方法，通过对不同部位(该不同部位的厚度不同或者面积不同)施加电流，来调节不同部位的温度，由此来控制不同部位的蚀刻程度，最终形成理想的蚀刻效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的蚀刻时施加的电流走向示意图。
图2为本发明实施例1的蚀刻完成后的金属电极示意图。
图3为本发明一效果实施例的蚀刻结果的SEM(扫描电镜)照片。
图4为本发明另一效果实施例的蚀刻结果的SEM照片。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
参考图1-2，在本实施例中示出了衬底1和两个掺杂区域，该掺杂区域包括具有第一导电类型掺杂离子的第一掺杂区域2和具有第二导电类型掺杂离子的第二掺杂区域3，该衬底具有沟槽，该第一掺杂区域2位于该衬底的上表面中，该第二掺杂区域3位于该沟槽中，金属层的该第一部分为覆盖于该第一掺杂区域和该第二掺杂区域上的金属层4a和4b，金属层的该第二部分为位于该沟槽侧壁上的金属层4c(为了图示的清楚，图1和图2中的各个部分并非按比例绘制)；
步骤S2中采用蚀刻剂蚀刻该金属层，同时对该第一部分和该第二部分施加电流直至该第二部分被完全蚀刻掉，其中，该第一部分的第一厚度大于该第二部分的第二厚度。
具体来说，施加电流时，采用一第一探针作为正极施加在衬底的上表面(即施加于位于第一掺杂区域2上的金属层4a)，采用一第二探针作为负极施加到衬底的沟槽上(即施加于位于第二掺杂区域3上的金属层4b)以使电流从金属层4a经该第二部分流向金属层4b。
由于沟槽侧壁上的金属层4c厚度较薄，电阻就大，由此温度就高，使得化学蚀刻速率就大，由此沟槽侧壁上较薄的金属层就会被快速蚀刻，使得位于该第一掺杂区域和位于该第二掺杂区域上的金属层就被分割。同时，由于沟槽侧壁上较薄的金属层被完全蚀刻完了，上述的电路也被断开，完成了位于该第一掺杂区域上的金属电极和位于该第二掺杂区域上的金属电极的制作，即如2所示，位于第一掺杂区域2上的金属层和位于第二掺杂区域3上的金属层被完全分割，形成两个独立的金属电极。由此，保证了侧壁上的金属层被完全蚀刻，从而避免了器件的短路。
其中，该第一掺杂区域和该第二掺杂区域以及位于该第一掺杂区域和该第二掺杂区域之间的衬底形成PN结，该电流的流向和该PN结的导通方向相反。
实施例2
实施例2的原理与实施例1相同，不同之处在于：
步骤S1中通过蒸镀或者溅射的方式形成该金属层以使该第二部分薄于该第一部分。通过蒸镀或者溅射的方式可以实现金属的方向性淀积(定向淀积)，由此可以在沟槽的侧壁上形成厚度较薄的金属层，便于后续的蚀刻，并能够保证该较薄的金属层会被完全蚀刻掉，从而保证最终的正极和负极是绝对分离的。
其余未提及之处参照实施例1。
参考图3和图4，分别为本发明的两个效果实施例的SEM照片，依然用同样的附图标记表示沟槽上表面的金属层4a和沟槽中的金属层4b，将被蚀刻掉的金属层4c对应的位置标记成4c’，从图3和图4可以看出，金属层4a和金属层4b完全没有连接，它们被完完全全地分开了，这样就能保证最终形成的器件不会有短路的情况。可以看出，相比纯粹的化学蚀刻，本发明的蚀刻方法的蚀刻效果更为理想，能够保证正负极的完全断开。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种蚀刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、提供一衬底，该衬底具有掺杂区域，该掺杂区域包括具有第一导电类型掺杂离子的第一掺杂区域和具有第二导电类型掺杂离子的第二掺杂区域，该衬底具有沟槽，该第一掺杂区域位于该衬底的上表面中，该第二掺杂区域位于该沟槽中；该衬底上覆盖有一金属层，该金属层包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，该第一部分为覆盖于该第一掺杂区域和该第二掺杂区域上的金属层，该第二部分为位于该沟槽侧壁上的金属层，
步骤S2、采用蚀刻剂蚀刻该金属层，在蚀刻的同时对该金属层施加电流以使电流流经该第二部分直至该第二部分被完全蚀刻掉，其中，该第一厚度大于该第二厚度，
施加电流时，采用一第一探针作为正极施加在衬底的上表面，采用一第二探针作为负极施加到衬底的沟槽上；或者，采用一第一探针作为负极施加在衬底的上表面，采用一第二探针作为正极施加到衬底的沟槽上，
该第一掺杂区域和该第二掺杂区域以及位于该第一掺杂区域和该第二掺杂区域之间的衬底形成PN结，该电流的流向和该PN结的导通方向相反。
2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S1中通过蒸镀或者溅射的方式形成该金属层以使该第二部分薄于该第一部分。
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