CN106415783B - 氧化物层的工艺和制造技术 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种可以在各种基底上生长的SiOX薄膜涂层的室温湿化学生长(RTWCG)方法和工艺。本发明还涉及在制造基于硅的电子和光子(光电子)设备应用中使用的适合于在Si基底上生长薄膜的RTWCG方法和工艺。本发明还涉及用于生产用作钝化层、低反射比层或高反射比单层涂层(SLARC)和选择性发射极(SE)的SiOX薄膜层的工艺。
Description
相关申请资料
本专利申请要求2014年3月18日提交的题为“Method,Process and FabricationTechnology for Oxide Layers”的美国临时专利申请号61/954,740的优先权。该申请的全部文本在此通过引用并入，就好像其全部在这里完全阐述一样。
技术领域
本公开涉及一种可以在各种基底上生长的SiOX薄膜涂层的室温湿化学生长(RTWCG)方法和工艺。本发明还涉及在制造基于硅的电子和光子(光电子)设备应用中使用的适合于在Si基底上生长薄膜的RTWCG方法和工艺。本发明还涉及用于生产用作低反射比单层抗反射涂层(SLARC)和选择性发射极(SE)的SiOX薄膜钝化层的工艺。
背景技术
已经进行了对于利用“钝化发射极和背面电池”(PERC)和“钝化发射极和背面，完全扩散”(PERT)器件结构高产量生产太阳能电池的工作。两种电池设计均需要背面侧含有电介质钝化。迄今为止，选择的材料是氧化铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)。SiO2的热氧化生长需要超过900℃的温度，这也是热SiO2尚未实施的主要原因；硅本体寿命对高温工艺高度敏感。Al2O3可以通过各种技术，例如原子层沉积(ALD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)以及反应性溅射来沉积。这些技术的一些缺点是它们增加了工艺步骤且拥有和操作所需要的设备可能是昂贵的。
在大多数PERC和PERT结构中，背面侧必须没有扩散层。工业上，这是通过利用含有不同浓度的HF、HNO3和H2SO4的溶液回蚀寄生发射极来实现的。该蚀刻工艺留下降低硅的有效寿命且因此然后利用KOH被除去的受损表面，。
发明内容
本公开涉及一种可以在各种基底上生长的SiOX薄膜涂层的室温湿化学生长(RTWCG)方法和工艺。本发明还涉及在制造基于硅的电子和光子(光电子)设备应用中使用的适合于在Si基底上生长薄膜的RTWCG方法和工艺。本发明还涉及用于生产用作低反射比单层抗反射涂层(SLARC)和选择性发射极(SE)的SiOX薄膜钝化层的工艺。
在一个实施方案中，本发明一般涉及半导体和/或半导体结构(例如，太阳能电池等)的领域，涉及用于制造这样的半导体和/或半导体结构的化学组合物，和/或涉及用于制造这样的半导体和/或半导体结构的方法。在另一个实施方案中，本发明涉及用于控制用于各种半导体应用(包括但不限于太阳能电池)的半导体表面的表面钝化、硅回蚀、反射以及其他性能的化学组合物和方法。
在一个实施方案中，本发明的制剂包括以重量百分比(w/w)给出的以下各组分：(i)约44.7％至约47.6％的氢氟酸，约0.224％至约1.032％的硝酸，约0.471％至约5.42％的2,4-二羟基吡啶，该制剂的剩余部分是水；或(ii)约36.2％至约46.7％的氢氟酸，约0.220％至约0.835％的硝酸，约2.31％至约23.4％的吡啶，该制剂的剩余部分是水；或(iii)约39.6％至约47.7％的氢氟酸，约0.225％至约0.916％的硝酸，约0.236％至约16.0％的二氯哒嗪-3(2H)-酮，该制剂的剩余部分是水；或(iv)约47.2％至约47.8％的氢氟酸，约0.225％至约1.09％的硝酸，约0.00922％的二氯哒嗪-3(2H)-酮，该制剂的剩余部分是水；或(v)约3.68％至约10.5％的氢氟酸，约6.23％至约20.3％的硝酸，约1.18％至约14.4％的硫酸，约0.0000980％至约0.0107％的碘酸，该制剂的剩余部分是水；或(vi)约42.9％至约47.6％的氢氟酸，约0.00224％至约1.32％的硝酸，约0.471％至约8.68％的盐酸吡哆醇，该制剂的剩余部分是水；(vii)约1.0％至约48％的氢氟酸，约0.00090％至约0.050％的银(I)氧化物，该制剂的剩余部分是水；或(viii)约1.0％至约48％的氢氟酸，约0.00080％至约0.20％的硒酸，该制剂的剩余部分是水。
在一个实施方案中，本发明是一种溶液，其包含：(i)一种或多种含氟酸化合物或含氟酸；(ⅱ)硝酸；(ⅲ)一种或多种选自2,4-二羟基吡啶，吡啶，二氯哒嗪-3(2H)-酮，一种或多种含碘酸，硫酸，盐酸吡哆醇，硒酸，银(I)氧化物或银(II)氧化物中的一种或多种的额外的化合物；和(iv)水。
在另一个实施方案中，本发明是一种溶液，其包含：(A)一种或多种含氟酸化合物或含氟酸；(B)一种或多种选自2,4-二羟基吡啶，吡啶，二氯哒嗪-3(2H)-酮，一种或多种含碘酸，硫酸，盐酸吡哆醇，一种或多种含硒酸化合物或含硒酸，银(I)氧化物或银(II)氧化物中的一种或多种的额外的化合物；和(C)水。
在另一个实施方案中，本发明是一种溶液，其包含：(a)约35重量％至约50重量％的一种或多种酸和/或酸性化合物，其中所述一种或多种酸和/或酸性化合物选自如下物质的一种或多种：含氟酸化合物或含氟酸性化合物、硝酸、硫酸或这些酸或酸性化合物的任意两种的任何组合，或甚至所有这些酸或酸性化合物的三种的任何组合；(b)下述额外组分中的至少一种：(b1)约0.005重量％至约25重量％的一种或多种选自2,4-二羟基吡啶、吡啶、二氯哒嗪-3(2H)-酮或盐酸吡哆醇的添加剂；(b2)约0.00005重量％至约0.25重量％的选自含碘酸、含硒酸或它们的组合的第二酸；或(b3)约0.0005重量％至约0.075重量％的银(I)氧化物或银(Ⅱ)氧化物；和(c)剩余部分的水。
在上述详细描述的(和下面更充分地讨论的)实施方案中，虽然当各组分单独和总计采取使用本文公开的最宽的量时，本发明的化合物的各组分的总量可单独总计超过100重量％，但是本领域的技术人员将认识到情况不是这样的。
附图说明
图1是说明通过在HF(aq)/HNO3(aq)体系中2,4-二羟基吡啶的掺入所得到的改进的钝化的曲线图；
图2a是说明完全浸入HF(aq)/HNO3(aq)体系中的样品的隐开路电压(impliedvoltage)增益的图，在一种情况下所述体系含有吡啶添加剂，在另一种情况下所述体系含有二氯哒嗪-3(2H)-酮添加剂，以及在第三种情况下所述体系含有二氯哒嗪-3(2H)-酮和碘酸的组合；
图2b是说明完全浸入HF(aq)/HNO3(aq)体系中的样品的少数载流子寿命增益的图，在一种情况下所述体系含有吡啶添加剂，在另一种情况下所述体系含有二氯哒嗪-3(2H)-酮添加剂，以及在第三种情况下所述体系含有二氯哒嗪-3(2H)-酮和碘酸的组合；
图3是说明用于退火在HNO3(aq)/HF(aq)或HNO3(aq)/HF(aq)/H2SO4(aq)体系中产生的薄膜的热预算的曲线图，向所述体系中加入改进所得的SiOX薄膜的表面钝化的添加剂；
图4是SiOX膜的XPS深度分布(depth profile)的曲线图，其中X主要是在含有银氧化物和HF(aq)的体系中产生的Ag；
图5是SiOX膜的XPS深度分布的曲线图，其中氧化物的结构的X分量包括贯穿膜的厚度的硒，所述膜通过将样品完全浸入在溶解在HF(aq)中的硒酸的溶液中产生；
图6是SiOX膜的XPS深度分布的曲线图，其中X主要是在含有铅氧化物添加剂的HF(aq)的体系中产生的铅：
图7是含有PERC结构的光电池背面侧的图示；
图8是不含有淀积在SiOX钝化膜上的氮化硅的PERC结构的图示；和
图9是一种可以使用根据本发明的一个或多个实施方案的化学溶液制备的结构的图示，这样的化学溶液使得一个或多个富银SiOX膜能够生长。
具体实施方式
如上所述，本公开涉及一种可以在各种基底上生长的SiOX薄膜涂层的室温湿化学生长(RTWCG)方法和工艺。本发明还涉及在制造基于硅的电子和光子(光电子)设备应用中使用的适合于在Si基底上生长薄膜的RTWCG方法和工艺。本发明还涉及用于生产用作低反射比单层抗反射涂层(SLARC)和选择性发射极(SE)的SiOX薄膜钝化层的工艺。
在一个实施方案中，本文所述的制剂利用氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)中的一种或多种与一种或多种添加剂组合，以创建SiOX层，其中Si为硅，O是氧且X可以是能赋予氧化物钝化品质或其他有益品质的添加剂。在一些实施方案中，本发明的制剂还可以在小于80秒内同时除去磷扩散的硅层。在另一个实施方案中，本发明的制剂可以被调整以产生约10nm至超过500nm特定厚度范围的所得的SiOX层。由于PERT和PERC结构需要在背面侧完全除去扩散层，钝化层产生不需要任何额外的工艺步骤，或不需要目前在太阳能电池的正常制造步骤中采用的标准热预算的任何增加。
在一个实施方案中，本发明一般涉及半导体和/或半导体结构(例如，太阳能电池等)的领域，涉及用于制造这样的半导体和/或半导体结构的化学组合物，和/或涉及用于制造这样的半导体和/或半导体结构的方法。在另一个实施方案中，本发明涉及用于控制用于各种半导体应用(包括但不限于太阳能电池)的半导体表面的表面钝化、硅回蚀、反射以及其他性能的化学组合物和方法。
因此，在一个实施方案中，本发明涉及包含以重量百分比(w/w)给出的以下组分的制剂：(a)约35重量％至约50％的一种或多种酸和/或酸性化合物，其中一种或多种酸和/或酸性化合物选自如下物质的一种或多种：含氟化物的酸化合物(如氢氟酸(HF))或含氟酸性化合物、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、这些酸或酸性化合物中的任意两种的任意组合，或甚至所有三种这些酸或酸性化合物的任意组合，其中组分(a)与以下额外的组分中的至少一种组合：(b1)约0.005％至约25％的一种或多种选自2,4-二羟基吡啶、吡啶、二氯哒嗪-3(2H)-酮或盐酸吡哆醇的添加剂；或(b2)约0.00005％至约0.25％的选自含碘酸(例如，碘酸)、含硒酸(例如，硒酸)或它们的组合的第二酸；或(b3)约0.0005％至0.075％的银(I)氧化物或银(Ⅱ)氧化物；和(c)所有这些制剂剩余部分的水。关于组分(a)，当两种或更多种酸和/或酸性化合物存在时，应注意，两种或更多种酸和/或酸性化合物，或甚至所有三种酸和/或酸性化合物的每个的单独的量可以任何量存在，只要两个或三个的每个，组分(a)的子组分的量加起来落入如上所述重量％范围内。
在另一个实施方案中，本发明涉及包含以重量百分比(w/w)给出的以下各组分的制剂：(a)约35重量％至约50％的一种或多种酸和/或酸性化合物，其中一种或多种酸和/或酸性化合物选自如下物质的一种或多种：含氟化物的酸化合物(如氢氟酸(HF))或含氟酸性化合物、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)，或这些酸或酸性化合物中的任意两种的任意组合，或甚至所有三种这些酸或酸性化合物的任意组合，其中组分(a)进一步任选地与以下额外的组分中的至少一种组合：(b1)约0.005％至约25％的一种或多种选自2,4-二羟基吡啶、吡啶、二氯哒嗪-3(2H)-酮或盐酸吡哆醇的添加剂；或(b2)约0.00005％至约0.25％的选自含碘酸(例如，碘酸)、含硒酸(例如，硒酸)或它们的组合的第二酸；或(b3)约0.0005％至0.075％的银(I)氧化物和/或银(Ⅱ)氧化物；和(c)所有这些制剂剩余部分的水。
在另一个实施方案中，任意上述实施方案中组分(a)的量的范围为约36％至约49％，或约37％至约48％，或约38％至约47％，或约39％至约46％，或约40％至约45％，或约41％至约44％，或甚至约42％至约43％。这里，以及在说明书和权利要求书中其他地方，单个范围值可以被组合以形成其他的和/或未公开的范围。
在另一个实施方案中，任意上述实施方案中组分(b1)的量，如果存在的话，范围为约0.01％至约24％，或约0.05％至约23％，或约0.1％至约22％，或约0.5％至约21％，或约1％至约20％，或约2％至约19％，或约3％至约18％，或约4％至约17％，或约5％至约16％，或约6％至约15％，或约7％至约14％，或约8％至约13％，或约9％至约12％，或者甚至约10％至约11％。这里，以及在说明书和权利要求书中其他地方，单个范围值可以被组合以形成其他的和/或未公开的范围。
在另一个实施方案中，任意上述实施方案中组分(b2)的量，如果存在的话，范围为约0.0001％至约0.24％，或约0.0005％至约0.23％，或约0.001％至约0.22％，或约0.005％至约0.21％，或约0.01％至约0.20％，或约0.05％至约0.19％，或约0.1％至约0.18％，或约0.11％至约0.17％，或约0.12％至约0.16％，或约0.13％至约0.15％，或甚至约0.14％。这里，以及在说明书和权利要求书中其他地方，单个范围值可以被组合以形成其他的和/或未公开的范围。
在另一个实施方案中，任意上述实施方案中组分(b3)的量，如果存在的话，范围为约0.001％至约0.07％，或约0.005％至约0.065％，或约0.01％至约0.06％，或约0.02％至约0.05％，或甚至约0.03％至约0.04％。这里，以及在说明书和权利要求书中其他地方，单个范围值可以被组合以形成其他的和/或未公开的范围。
此外，从任何上述组分范围产生的任何额外的和/或非公开的范围可以被组合以形成包含如下的任何所需的最终制剂：组分(a)，具有组分(b1)、(b2)和/或(b3)中的一种或多种，以及组分(c)(即，剩余部分的水)。此外，还应当注意的是，从任何上述组分范围产生的任何额外的和/或非公开的范围可以被组合以形成包含如下的任何所需的最终制剂：组分(a)具有一种或多种任选的组分(b1)、(b2)和/或(b3)，以及组分(c)(即，剩余部分的水)。
在另一个实施方案中，本发明的制剂包括以重量百分比(w/w)给出的以下各组分：(i)约44.7％至约47.6％的氢氟酸，约0.224％至约1.032％的硝酸，约0.471％至约5.42％的2,4-二羟基吡啶，该制剂的剩余部分是水；或(ii)约36.2％至约46.7％的氢氟酸，约0.220％至约0.835％的硝酸，约2.31％至约23.4％的吡啶，该制剂的剩余部分是水；或(iii)约39.6％至约47.7％的氢氟酸，约0.225％至约0.916％的硝酸，约0.236％至约16.0％的二氯哒嗪-3(2H)-酮，该制剂的剩余部分是水；或(iv)约47.2％至约47.8％的氢氟酸，约0.225％至约1.09％的硝酸，约0.00922％的二氯哒嗪-3(2H)-酮，该制剂的剩余部分是水；或(v)约3.68％至约10.5％的氢氟酸，约6.23％至约20.3％的硝酸，约1.18％至约14.4％的硫酸，约0.0000980％至约0.0107％的碘酸，该制剂的剩余部分是水；或(vi)约42.9％至约47.6％的氢氟酸，约0.00224％至约1.32％的硝酸，约0.471％至约8.68％的盐酸吡哆醇，该制剂的剩余部分是水；(ⅶ)约1.0％至约48％的氢氟酸，约0.00090％至约0.050％的银(I)氧化物，该制剂的剩余部分是水；或(ⅷ)约1.0％至约48％的氢氟酸，约0.00080％至约0.20％的硒酸，该制剂的剩余部分是水。
在上面详述的所有实施方案中，虽然当各组分单独和总计采取使用本文公开的最宽的量时，本发明的化合物的各组分的总量可单独总计超过100重量％，但是本领域的技术人员将认识到情况不是这样的。
转向图1，图1示出了增加2,4-二羟基吡啶的浓度对寿命和隐开路Voc的影响。此测试在具有65ohm/sq薄层电阻的磷扩散的3cm×3cm p型多晶(MC)的样品上进行。使用SintonWCT-120寿命工具进行寿命和隐开路电压测量。测量在4.00E+14的指定的少数载流子密度(MCD)下进行。将样品完全浸入每个蚀刻溶液的浴中30秒，这正如由4-点探针测量验证的对于完全除去两面的磷扩散区域是足够的时间。
表1
| 说明 | 温度设定值(℃) | 时间 |
| 旋转式脱水机 | 100 | 0:15:00 |
| PECVD | 400 | 0:05:00 |
| 金属干燥 | 550 | 0:00:20 |
| 峰火(Peak fire)1 | 800 | 0:00:05 |
| 峰火2 | 900 | 0:00:05 |
表1含有使用Nabertherm P300炉产生的数据以产生对太阳能电池制造是普遍的热预算。通过将0.1mL的67％HNO3加入到20mL的48％HF形成溶液。然后将2,4-二羟基吡啶加入到所述溶液并在轻微搅拌下将样品浸渍30秒。然后将样品暴露于一系列对太阳能制造是普通的热预算后进行寿命测量；这些热预算在表1中描述。
如在图1中明显的是，暴露于HF/HNO3浴的样品的少数载流子寿命和隐开路电压均很低，分别为1.46μs和532mV。少数载流子寿命和隐开路电压随着每次加入2,4-二羟基吡啶增加，分别至188.48μs和633mV的最高水平。因为得到的层不能影响本体寿命，所以所观察到的少数载流子寿命(和隐开路Voc)增加必须是层的钝化硅表面的能力的结果。
添加到产生表面钝化层的HF/HNO3蚀刻体系的其他添加剂已经被发现并在图2a和2b中示出。这些添加剂包括吡啶和二氯哒嗪-3(2H)-酮。图2a和2b中的隐开路电压和少数载流子寿命在由与获得图1的结果采用的样品相同的6英寸MC晶圆形成的3cm×3cm样品上测量。通过将0.1mL的67％HNO3加入到20mL的48％HF形成HF/HNO3体系。
通过将0.1mL的67％HNO3和20mL的48％HF加入到2mL 99.0％吡啶形成HF/HNO3/吡啶溶液。通过将0.5g的二氯哒嗪-3(2H)-酮加入到0.1mL 67％HNO3和20mL 48％HF的溶液形成HF/HNO3/二氯哒嗪-3(2H)-酮溶液。通过将0.012g的HIO3加入到由将0.5g的二氯哒嗪-3(2H)-酮加入到0.1mL 67％HNO3和20mL 48％HF的溶液制得的溶液中形成HF/HNO3/二氯哒嗪-3(2H)-酮/HIO3溶液。如图1绘制的结果，样品使用QSSPC方法进行热处理(表1)后使用Sinton WCT-120工具进行寿命测量。隐开路Voc和寿命值(参见图2a和2b)示出，与HF/HNO3体系相比，所得到的层使表面很好地钝化。
HIO3的加入改进所得层的表面钝化并且也限制了所得钝化层的厚度。由颜色判断，相对于在HF/HNO3/二氯哒嗪-3(2H)-酮体系中所得钝化层约250nm的厚度，向HF/HNO3/二氯哒嗪-3(2H)-酮体系加入0.012g HIO3可控制所得钝化层厚度为约50nm。此处描述的向所有体系中加入HIO3提供了调整所得钝化层厚度的可靠的方法；增加[HIO3]降低所得钝化层厚度。
将碘加入到HF(aq)/HNO3(aq)或HF(aq)/HNO3/H2SO4蚀刻溶液提供所得膜钝化Si表面的能力。在表2所示的结果是来自在从4个单晶姐妹晶圆(其在两个面上均是磷扩散的且具有65Ω/sq的薄层电阻)切下的21个4cm×4cm样品上进行的测试。利用Sinton WCT 120 QSSPC寿命工具，在除去发射极后测量样品的寿命，然后除去所得氧化物后再次测量。为了除去发射极，使用表3中描述的溶液。将样品1至21完全浸入在HNO3/HF/H2SO4溶液中，其在不到60秒内将发射极从两面除去。样品1至3暴露于表2中所描述的不含有碘源的溶液。样品4至6暴露于含有HIO3浓度0.00935g/L的溶液；样品7至9浸泡在含有0.0070的[HIO3]溶液中；如从表2可以看出，3个样品在含有增加的[HIO3]溶液中每各试验运行被分组(grouped)。由于[HIO3]增加，正如预期的，氧化物层的厚度变得在视觉上更薄(通过颜色判断)。含甚至最小浓度的[HIO3]的溶液能够生长钝化氧化物，而不含有[HIO3]的溶液得到降低材料的寿命的氧化物。在这些实验中所用的热预算示出在图3中并通过使用Nabertherm马弗炉得到。
表2
正如上面所看到的，表2包含证实将碘加入到HF(aq)/HNO3(aq)蚀刻体系的有益效果的数据。
表3
表3包含与用于蚀刻表2中样品的发射极的溶液配方相关的数据。
盐酸吡哆醇加入到HF/HNO3或HF/HNO3/H2SO4体系已经能够改进所得氧化物的表面钝化性质。在一个测试中，0.5克盐酸吡哆醇加入到由0.2mL 67％HNO3(aq)和20mL 48％HF(aq)组成的溶液。从同一磷扩散的60ohm/sq多晶晶圆切下六个4cm×4cm样品。三个所述样品完全浸入在HF/HNO3/C8H11NO3·HCl中60秒以除去磷扩散。其他三个样品浸入在由0.2mL 67％HNO3(aq)和20mL 48％HF(aq)组成的溶液中，所述溶液不含盐酸吡哆醇添加剂。表1的热预算后测量材料的寿命。浸泡在不含有盐酸吡哆醇添加剂的HF/HNO3体系的材料的平均寿命为1.72μs。暴露于HF/HNO3/C8H11NO3·HCl体系的样品的平均寿命为5.92μs，或244％的寿命增加。
图4是利用HF(aq)体系的SiOX生长溶液的XPS深度分布图，所述HF(aq)体系具有溶解在1L的10％HF(aq)溶液中的0.10g银(I)氧化物(Ag2O)添加剂。对于银添加剂，已成功地利用银(I)氧化物(Ag2O)和银(II)氧化物(AgO)创建SiOX薄膜。如在XPS深度分布图中可以看出的，银是遍及所得膜的厚度的SiOX氧化物的一部分。所得薄膜可以用来形成银金属化或作为反射膜将光反射回到电池中。HF(aq)或HF(aq)/HNO3(aq)或HF(aq)/HNO3(aq)/H2SO4(aq)体系能够通过在溶液中包含Ag2O或AgO添加剂形成SiOAg膜。
图5是利用HF(aq)体系的SiOX生长溶液的XPS深度分布图，所述HF(aq)体系具有溶解在1L的10％HF(aq)溶液中的0.500g的硒酸(40％H2O4Se(aq))添加剂。如在XPS深度分布图中可以看出的，硒是遍及所得膜的厚度的SiOX氧化物的一部分。硒酸可用在HF(aq)/HNO3(aq)或HF(aq)/HNO3(aq)/H2SO4(aq)体系中以改进所得氧化物的表面钝化性质。
图6是利用HF(aq)体系的SiOX生长溶液的XPS深度分布图，所述HF(aq)体系具有溶解在1L的15％HF(aq)溶液中的0.20g的氧化铅(PbO)添加剂。如在XPS深度分布图中可以看出的，铅是遍及所得膜的厚度的SiOX氧化物的一部分。
应当注意的是，本公开不限于仅使用HF。而是，任何合适的含氟化物的酸化合物，或含氟酸性化合物在本文都可以是有用的。此外，本公开并不限于仅仅使用本文公开的吡啶化合物。而是，在有机化合物中含吡啶环结构的广泛的化合物可以与本公开结合使用。此外，本公开不限于仅仅使用碘酸(HIO3)。而是，含碘的广泛的化合物可以与本公开结合使用。此外，本公开不限于仅仅一个用于产生的湿化学膜退火目的热预算。而是，广泛的热分布可以与本发明结合使用。
鉴于上述内容，本发明，在一个实施方案中，是一种溶液，其包含：(i)一种或多种含氟酸化合物或含氟酸；(ⅱ)硝酸；(iii)一种或多种选自如下物质中的一种或多种的额外的化合物：2,4-二羟基吡啶，吡啶，二氯哒嗪-3(2H)-酮，一种或多种含碘酸，硫酸，盐酸吡哆醇，硒酸，或银(I)氧化物或银(II)氧化物；和(iv)水。
在一个实施方案中，在上述溶液中的组分(i)是氢氟酸。在另一个实施方案中，上述的溶液由：(ⅰ)氢氟酸；(ⅱ)硝酸；(ⅲ)2,4-二羟基吡啶；和(iv)水组成。在另一实施方案中，上述的溶液由：(ⅰ)氢氟酸；(ⅱ)硝酸；(ⅲ)吡啶；和(iv)水组成。在再一实施方案中，上述的溶液由：(ⅰ)氢氟酸；(ii)硝酸；(ⅲ)二氯哒嗪-3(2H)-酮；和(iv)水组成。在再一实施方案中，上述的溶液由：(ⅰ)氢氟酸；(ⅱ)硝酸；(iii)硫酸和一种或多种含碘酸；和(iv)水组成。在再一实施方案中，紧邻前述溶液的组分(iii)为碘酸。在再一实施方案中，上述的溶液由：(ⅰ)氢氟酸；(ⅱ)硝酸；(iii)盐酸吡哆醇；和(iv)水组成。
在一个实施方案中，上文详述的溶液按配方配制以足够快的速度蚀刻硅，以在小于约80秒内除去发射极。在另一个实施方案中，上文详述的溶液按配方配制以生长薄膜，该薄膜在向其施加热预算后使表面钝化。在一个实施方案中，热预算是包含如下的退火预算：约400秒的在约350℃至约725℃的温度下的上升线(ramp-up leg)，随后约300秒的平稳期，然后约400秒的下降至约350℃的温度的下降线(ramp-down leg)。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种包含如下物质的溶液：(A)一种或多种含氟酸化合物或含氟酸；(B)一种或多种选自如下物质的一种或多种的额外的化合物：2,4-二羟基吡啶，吡啶，二氯哒嗪-3(2H)-酮，一种或多种含碘酸，硫酸，盐酸吡哆醇，一种或多种含硒酸化合物或含硒酸，或银(I)氧化物或银(II)氧化物；和(C)水。在一个实施方案中，组分(A)是氢氟酸。
在另一个实施方案中，上述的溶液由：(A)氢氟酸；(B)银(I)氧化物；和(C)水组成。在另一实施方案中，上述的溶液由：(A)氢氟酸；(B)银(II)氧化物；和(C)水组成。在再一实施方案中，上述的溶液由：(A)氢氟酸；(B)一种或多种含硒的酸化合物或含硒酸；和(C)水组成。在一个实例中，该溶液的组分(B)是硒酸。
在一个实施方案中，上面详述的含有组分(A)至(C)的溶液按配方配制以足够快地蚀刻硅，以在小于约80秒内除去发射极。在另一实施方案，这些溶液按配方配制以生长薄膜，该薄膜在向其施加热预算后使表面钝化。在一个实施方案中，热预算是包含如下的退火预算：约400秒的在约350℃至约725℃的温度下的上升线，随后约300秒的平稳期，然后约400秒的下降至约350℃的温度的下降线。
在再一实施方案中，本发明包含：(a)约35重量％至约50重量％的一种或多种酸和/或酸性化合物，其中所述一种或多种酸和/或酸性化合物选自如下物质的一种或多种：含氟化物的酸化合物或含氟酸性化合物、硝酸、硫酸或这些酸或酸性化合物中的任意两种的任何组合，或甚至所有三种这些酸或酸性化合物的任何组合；(b)下述额外组分中的至少一种：(b1)约0.005重量％至约25重量％的一种或多种选自2,4-二羟基吡啶、吡啶、二氯哒嗪-3(2H)-酮或盐酸吡哆醇的添加剂；(b2)约0.00005重量％至约0.25重量％的选自含碘酸、含硒酸或它们的组合的第二酸；或(b3)约0.0005重量％至约0.075重量％的银(I)氧化物和/或银(Ⅱ)氧化物；和(c)剩余部分的水。在一个实施方案中，组分(a)的一种或多种酸和/或酸性化合物选自氢氟酸、硝酸、硫酸。在一个实施方案中，组分(b2)的含碘酸是碘酸。在一个实施方案中，组分(b3)的含硒酸是硒酸。
图7是含钝化的发射极背面接触(PERC)结构的光电池的背面侧的图示。鉴于此，图7的结构100包括背面铝接触层102，位于背面铝接触层102之上的氮化硅层104，和位于氮化硅(SiNx)层104之上的SiOX钝化层106。如图7中所示的，贯穿SiOX和SiNx层的开口108允许局部背表面场的形成，或创建。
为了创建图7的这个PERC结构，使用单面湿式工作台工具，扩散的晶圆将漂浮在RTWCG溶液上以付随地除去背面扩散的材料和生长SiOX钝化薄膜。接着，将在前后两面沉积氮化硅。利用激光烧蚀可以创建贯穿电介质堆叠的开口。前和后金属化通过丝网印刷实现，最后电池将在烧成炉中烧制。
作为一种选择地，图8是不含淀积在SiOX钝化膜上的氮化硅的PERC结构的图示。鉴于此，图8的结构200包括背面铝接触层202和位于背面铝接触层202之上的SiOX钝化层206。如图8中所示的，贯穿SiOX钝化层的开口208允许局部背表面场的形成，或创建。在这种情况下，为创建图8的这个结构，RTWCG溶液将生长适当厚度的SiOX膜以阻挡铝并使得局部背表面场形成。为了创建这个PERC结构，使用单面湿式工作台工具，扩散的晶圆将为漂浮在RTWCG溶液上以付随地除去背面扩散的材料和生长SiOX钝化薄膜。接着，将仅在前面沉积氮化硅。利用激光烧蚀可以创建贯穿SiOX的开口。前和后金属化通过丝网印刷实现，然后使用烧成炉烧制。
可利用例如在图4中描述的富银SiOX膜创建例如在图9中描述的结构。如图9中所示，结构300含有底层310，其由在例如基材312的下侧上形成的富银SiOX层形成。基材312可以是太阳能电池和/或半导体领域的技术人员已知可用作基底形成材料的任何合适的硅基材。如在太阳能电池和/或半导体领域已知的，基底312可以通过任何合适的技术被蚀刻，或图案化，以在基底312内，或上形成特征，随后可使用本发明的一种或多种溶液将所述基底填充有富银SiOX材料314。为此目的，一个非限制性的实例是一种或多种技术掩蔽技术，所述掩蔽技术可以被采用以将富银SiOX的点或线314生长到硅基底312中。作为一种选择地，或额外地，可通过使用单面化学工作台将基底漂浮在RTWCG溶液上来在整个面上生长富银SiOX层310。这使得被使用的技术为光电池创建集合栅格。在基底的整个面生长富银SiOX层310将通过反射光线回到硅基底中提高光捕获。虽然图9示出了富银SiOX层310在基底312的“背面”上完全生长的结构，但本发明不限于此。而是，如果需要，富银SiOX层310可以使用上述的技术在基底的任何期望的表面上生长。
应当注意的是，在所附的权利要求书中所利用的标号是仅用于方便起见，并且在阅读和理解本说明书包含的公开内容的基础上，将认识说明书中的各种标号方案如何与在所附的权利要求书中利用的标号相关。
虽然已经详细示出和描述了本发明的具体实施方案以说明本发明的应用和原理，但是应当理解，这并不意味着本发明限制于此，并且在不脱离这样的原理的情况下本发明可以以其他方式实施。在本发明的一些实施方案中，本发明的某些特征在没有其他特征的相应使用的情况下有时可有利地使用。因此，所有这些变化和实施方案适当地落入权利要求的范围之内。
Claims (16)
1.一种溶液，其包含：
(a)一种或多种含氟酸化合物或含氟酸，其中所述一种或多种含氟酸化合物或含氟酸以35重量％至50重量％范围的量存在；
(b)一种或多种额外的化合物，其选自：
(b1)2,4-二羟基吡啶、吡啶、二氯哒嗪-3(2H)-酮、盐酸吡哆醇中的一种或多种，其中，当存在时，其以0.005重量％至25重量％范围的量存在；
(b2)一种或多种含硒酸化合物或含硒酸，其中，当存在时，所述一种或多种含硒酸化合物或含硒酸以0.00005重量％至0.25重量％范围的量存在；和/或
(b3)银(I)氧化物或银(Ⅱ)氧化物中的一种或多种，其中，当存在时，其以0.0005重量％至0.075重量％范围的量存在；
(c)一种或多种含碘酸，其中所述一种或多种含碘酸以0.00005重量％至0.25重量％范围的量存在；
(d)硝酸，其以0.00224重量％至1.32重量％范围的量存在；和
(e)溶液余量，其为水。
2.权利要求1所述的溶液，其中组分(a)是氢氟酸。
3.权利要求1所述的溶液，其中组分(a)是氢氟酸，组分(b)是银(I)氧化物。
4.权利要求1所述的溶液，其中组分(a)是氢氟酸，组分(b)是银(II)氧化物。
5.权利要求1所述的溶液，其中组分(a)为氢氟酸，组分(b)为一种或多种含硒酸化合物或含硒酸。
6.权利要求1所述的溶液，其中硅表面进一步包含至少一个发射极，且所述溶液按配方配制以足够快地蚀刻硅，以在小于80秒内除去发射极。
7.权利要求1所述的溶液，其中所述溶液按配方配制以足够快地蚀刻硅，以在小于80秒内除去发射极。
8.权利要求1所述的溶液，其中所述溶液按配方配制以生长薄膜，该薄膜在向其施加热预算后使表面钝化。
9.权利要求8所述的溶液，其中所述热预算是包含如下的退火预算：400秒的在从350℃至725℃的温度下的上升线，随后300秒的平稳期，然后400秒的下降至350℃的温度的下降线，然后是至室温的下降线。
10.一种用于在硅上形成钝化氧化物的方法，所述方法包括如下步骤：
(A)提供一种化学溶液，所述化学溶液包含：
(A1)一种或多种含氟酸化合物或含氟酸，其中所述一种或多种含氟酸化合物或含氟酸以35重量％至50重量％范围的量存在；
(A2)一种或多种额外的化合物，其选自：
(A2a)2,4-二羟基吡啶、吡啶、二氯哒嗪-3(2H)-酮、盐酸吡哆醇中的一种或多种，其中，当存在时，其以0.005重量％至25重量％范围的量存在；
(A2b)一种或多种含硒酸化合物或含硒酸，其中，当存在时，所述一种或多种含硒酸化合物或含硒酸以0.00005重量％至0.25重量％范围的量存在；和/或
(A2c)银(I)氧化物或银(Ⅱ)氧化物中的一种或多种，其中，当存在时，其以0.0005重量％至0.075重量％范围的量存在；
(A3)一种或多种含碘酸，其中所述一种或多种含碘酸以0.00005重量％至0.25重量％范围的量存在；
(A4)硝酸，其以0.00224重量％至1.32重量％范围的量存在；和
(A5)所述化学溶液的余量，其为水；
(B)将硅表面暴露于步骤(A)的溶液；和
(C)使所述硅经受热处理步骤，所述热处理步骤包括：
(C1)在从350℃至725℃温度下的400秒的上升步骤，
(C2)300秒的平稳步骤，和
(C3)至室温的下降步骤，
其中所述溶液按配方配制以生长薄膜，该薄膜在已经向其施加步骤(C)的热处理后使表面钝化。
11.权利要求10所述的方法，其中组分(A1)是氢氟酸。
12.权利要求10所述的方法，其中组分(A1)是氢氟酸，组分(A2)是银(I)氧化物。
13.权利要求10所述的方法，其中组分(A1)是氢氟酸，组分(A2)是银(II)氧化物。
14.权利要求10所述的方法，其中组分(A1)为氢氟酸，组分(A2)为一种或多种含硒酸化合物或含硒酸。
15.权利要求10所述的方法，其中所述硅表面进一步包含至少一个发射极，且所述溶液按配方配制以足够快地蚀刻硅，以在小于80秒内除去发射极。
16.权利要求10所述的方法，其中步骤(C)的热处理是一种包含如下的退火预算：400秒的在从350℃至725℃温度下的上升步骤(C1)，随后300秒的平稳步骤(C2)，然后400秒的下降至350℃的温度的预下降步骤，然后是至室温的下降步骤(C3)。
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