CN107077908B - 含有铅-钨基氧化物的厚膜糊料以及其在半导体装置制造中的用途 - Google Patents

含有铅-钨基氧化物的厚膜糊料以及其在半导体装置制造中的用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于印刷具有一个或多个绝缘层的太阳能电池装置的正侧面的厚膜糊料和一种用于实施此的方法。该厚膜糊料包含分散在有机介质中的导电金属源和铅‑钨基氧化物。本发明还提供了一种包含由该厚膜糊料形成的电极的半导体装置。

Description

含有铅-钨基氧化物的厚膜糊料以及其在半导体装置制造中 的用途
发明领域
本发明提供了一种用于印刷具有一个或多个绝缘层的太阳能电池装置的正侧面的厚膜糊料。该厚膜糊料包含导电金属源、铅-钨基氧化物和有机介质。
技术背景
常规的具有p型基材的太阳能电池结构具有通常在电池的正侧面(光照侧)上的负电极和在背侧面上的正电极。在半导体主体的p-n结上入射的适宜波长的辐射充当在该主体中产生空穴-电子对的外部能量源。由于p-n结处存在电势差的结果，空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，并且从而产生能够向外部电路输送电力的电流的流动。大部分太阳能电池是呈已经金属化的硅晶片的形式，即提供有导电的金属触点。
导电油墨通常用于形成导电网格或金属触点。导电油墨通常包含玻璃料、导电物质(例如，银颗粒)和有机介质。为了形成金属触点，将导电油墨以网格线或其他图案印刷到基底上并且然后烧制，在此期间在网格线与半导体基底之间形成电接触。
然而，结晶硅太阳能电池通常涂覆有减反射涂层例如氮化硅、氧化钛或氧化硅以促进光吸收，这增加电池的效率。此类减反射涂层还充当绝缘体，该绝缘体削弱从基底到金属触点的电子流动。为了克服此问题，导电油墨应当在烧制过程中穿透减反射涂层以形成与半导体基底具有电接触的金属触点。在金属触点与基底之间形成强效结合以及可焊性也是期望的。
穿透减反射涂层并在烧制时形成与基底的强效结合的能力高度地取决于导电油墨的组成和烧制条件。效率(太阳能电池性能的关键量度)也受到在烧制的导电油墨与基底之间形成的电接触质量的影响。
可替代地，具有n型硅基材的反向太阳能电池结构也是已知的。这种电池在正侧面上具有带正电极的正面p型硅表面(正面p型发射极)并且具有与电池的背侧面接触的负电极。由于n掺杂硅中的电子复合速度降低，与具有p型硅基材的太阳能电池相比较，具有n型硅基材的太阳能电池(n型硅太阳能电池)理论上可产生更高的效率增益。
为了提供具有良好效率的用于制造太阳能电池的经济方法，需要可在低温下烧制以穿透减反射涂层并提供与半导体基底之间的良好电接触的厚膜糊料组合物。
发明概述
本发明提供了一种厚膜糊料组合物，包含：
a)80-99.5wt％的导电金属源；
b)0.5至20wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
c)有机介质；
其中该导电金属源和该铅-钨基氧化物分散在该有机介质中，并且其中以上wt％是基于该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，该无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中PbO、WO3和该一种或多种附加氧化物的wt％是基于该无钒无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
本发明还提供了一种无钒、无碲的铅-钨基氧化物，该氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中该wt％是基于该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
本发明进一步提供了一种方法，该方法包括：
(a)提供一种制品，该制品包括设置在半导体基底的至少一个表面上的一个或多个绝缘膜；
(b)将厚膜糊料组合物施用到该一个或多个绝缘膜上以形成层状结构，该厚膜糊料组合物包含：
(i)80-99.5wt％的导电金属源；
(ii)0.5至20wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
(iii)有机介质；
其中该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物分散在该有机介质中，并且其中以上wt％是基于该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，该无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中PbO、WO3和该一种或多种附加氧化物的wt％是基于该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量；并且
(c)烧制该半导体基底、该一个或多个绝缘膜和该厚膜糊料，其中该厚膜糊料的该有机介质挥发，从而形成与该一个或多个绝缘层接触并与该半导体基底电接触的电极。
另外，本发明提供了一种半导体装置，该半导体装置包括由厚膜糊料组合物形成的电极，该厚膜糊料组合物包含：
(a)80-99.5wt％的导电金属源；
(b)0.5至20wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
(c)有机介质，
其中该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物分散在该有机介质中，并且其中以上wt％是基于该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，该无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中PbO、WO3和该一种或多种附加氧化物的wt％是基于该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，并且其中该厚膜糊料组合物已经被烧制以除去该有机介质并形成该电极。
附图的简要说明
图1A-1F示出了说明半导体装置的制造的工艺流程图。图1A-1F中所示的参考号说明如下。
10：p型硅基底
20：n型扩散层
30：绝缘膜
40：p+层(背表面场，BSF)
60：设置在背侧面上的铝糊料
61：铝背面电极(通过烧制背侧面铝糊料获得)
70：设置在背侧面上的银或银/铝糊料
71：银或银/铝背面电极(通过烧制背侧面银糊料获得)
500：设置在正侧面上的本发明的厚膜糊料
501：正面电极(通过烧制本发明的厚膜糊料形成)
发明的详细说明
如在此所用，“厚膜组合物”是指在基底上烧制时具有1至100微米的厚度的组合物。厚膜组合物含有导电材料，无钒、无碲的铅-钨基氧化物组合物和有机介质。厚膜组合物可包含附加组分。如在此所用，附加组分称为“添加剂”。
在此所述的组合物包含分散在有机介质中的一种或多种电功能材料和一种或多种玻璃料。该组合物是厚膜糊料组合物。该组合物也可包含一种或多种添加剂。示例性添加剂包括金属、金属氧化物或在烧制时能够生成这些金属氧化物的任何化合物。
在一个实施例中，电功能粉末可为导电粉末。在一个实施例中，该组合物用于半导体装置中。在该实施例的一个方面，该半导体装置可为太阳能电池或光电二极管。在该实施例的另一个方面，该半导体装置可为广泛范围的半导体装置中的一种。
导电金属
厚膜组合物包括赋予该组合物适当的电功能特性的功能组分。电功能组分是导电金属。
导电金属源可以呈薄片形式、球形形式、颗粒形式、结晶形式、粉末、或其他不规则的形式以及它们的混合物。导电金属能够以胶态悬浮液的形式提供。
在一个实施例中，导电金属源是从约80至约99.5wt％，其中重量百分比(wt％)是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。在另一个实施例中，导电金属源是从约90至约99wt％，其中wt％是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
该导电金属选自下组，该组由以下各项组成：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni以及其混合物。在一个实施例中，导电粉末可以包括银(Ag)。在另一个实施例中，导电颗粒可包括银(Ag)和铝(A1)。在另一个实施例中，导电颗粒可以例如包括以下中的一种或多种：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Al、Ni、Ag-Pd和Pt-Au。在一个实施例中，导电颗粒可以包括以下中的一种或多种：(1)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt；(2)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt的合金；以及(3)它们的混合物。
当导电金属为银时，其可以是呈银金属、银衍生物或其混合物的形式。银也可以是呈氧化银(Ag2O)，银盐如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3(乙酸银)、AgOOCF3(三氟乙酸银)、正磷酸银(Ag3PO4)或其混合物的形式。也可使用与其他厚膜糊料组分相容的其他形式的银。
在一个实施例中，该组合物的功能相可以是涂覆的或未涂覆的导电银颗粒。在其中银颗粒是涂覆的实施例中，它们至少部分地涂覆有表面活性剂。在一个实施例中，该表面活性剂可包括下列非限制性表面活性剂中的一种或多种：硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐、月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、癸酸、肉豆蔻酸和亚油酸、以及它们的混合物。抗衡离子可为但不限于氢、铵、钠、钾以及它们的混合物。
银的粒度不受任何特定限制。在一个实施例中，平均粒度可小于10微米，并且在另一个实施例中，不超过5微米。在一方面，例如，平均粒度可为0.1至5微米。如在此所用，“粒度”意思是指“平均粒度”；“平均粒度”是指50％体积分布尺寸。50％体积分布尺寸可表示为D50。体积分布尺寸可通过本领域技术人员理解的许多方法来确定，包括但不限于使用Microtrac粒度分析仪的激光衍射和分散方法。
在一个实施例中，银可为总糊料组合物的60-90wt％。在另一个实施例中，银可为总糊料组合物的70-85wt％。在另一个实施例中，银可为总糊料组合物的75-85wt％。
在一个实施例中，银是从约80至约99.5wt％，其中wt％是基于银和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。在另一个实施例中，银是从约90至约99wt％，其中wt％是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
在一个实施例中，该厚膜糊料组合物的银部分包含约80至约90wt％的球形银颗粒，其中wt％是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。在一个实施例中，该厚膜糊料组合物的固体部分包含约80至约90wt％的银颗粒和约1至约9.5wt％的银薄片，其中wt％是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
在一个实施例中，该厚膜糊料组合物包含导电的涂覆银颗粒。合适的涂层包括磷和表面活性剂。合适的表面活性剂包括聚环氧乙烷、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐、以及它们的混合物。盐抗衡离子可为铵、钠、钾、以及它们的混合物。
无钒、无碲的铅-钨基氧化物组合物
本发明涉及无钒、无碲的铅-钨基氧化物(Pb-W-O)组合物。在一个实施例中，Pb-W-O由氧化铅和氧化钨组成，即75-88wt％PbO和12-25wt％WO3。在另一个实施例中，Pb-W-O可以含有一种或多种附加氧化物。因此，Pb-W-O包含氧化铅、氧化钨和附加氧化物，即55-88wt％PbO、12-25wt％WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3。所有wt％都是基于Pb-W-O的总重量并且代表氧化物的起始混合物。
如在此所用，“无钒、无碲”是指不将钒或碲有意添加到铅-钨基氧化物中。存在的任何钒或碲仅作为厚膜糊料的组分之一中的杂质引入。
在一个实施例中，Pb-W-O的铅可以来自铅氧化物、铅盐、金属铅或有机金属铅。在另一个实施例中，铅氧化物可以是PbO、PbO2、Pb3O4、Pb2O3、Pb12O19、或类似物。在还另一个实施例中，铅氧化物可以例如由二氧化硅或SiO2涂覆。在另一个实施例中，铅盐可以是卤化铅如PbCl2或PbBr2或氟化铅如PbF2。在另一个实施例中，金属铅可以是Pb或诸如Pb-W或Pb-Sn的合金。在另一个实施例中，有机金属铅可以是树脂酸铅，诸如2-乙基己酸铅(Pb(C2H15O2)2)、辛酸铅(Pb[CH3(CH2)3CH(C2H5)COO]2)或草酸铅(PbC2O4)。
在一个实施例中，Pb-W-O的钨可以来自钨氧化物、钨盐、金属钨或有机金属钨。钨氧化物可以是WO3或WO2。在另一个实施例中，钨可以是无机钨化合物或有机钨化合物。
在一个实施例中，Pb-W-O可以是玻璃组合物。在另一个实施例中，Pb-W-O可以是结晶的、部分结晶的、非晶态的、部分非晶态的、或它们的组合。在一个实施例中，Pb-W-O组合物可包括多于一种的玻璃组合物。在一个实施例中，Pb-W-O组合物可包括玻璃组合物和附加组合物，例如结晶组合物。在此，所有这些组合物都称为玻璃或玻璃料。
铅-钨氧化物(Pb-W-O)可以通过将PbO或Pb3O4、WO3以及任何一种或多种附加氧化物或在使用本领域普通技术人员理解的技术加热时分解成所需氧化物的其他材料混合来制备。此类制备技术可涉及在空气或含氧气氛中加热混合物以形成熔融物，淬火熔融物，并且碾磨、磨碎和/或筛选淬火的材料以提供具有所希望粒度的粉末。使混合物熔融通常在800至1200℃的峰值温度下进行。熔融的混合物可例如在不锈钢台板上或在反向旋转不锈钢辊之间淬火以形成片状物。所得的片状物可被磨碎以形成粉末。通常，磨碎的粉末具有0.1至3.0微米的D50。生产玻璃料领域的技术人员可采用替代合成技术，例如但不限于水淬火、溶胶-凝胶法、喷雾热解、或其他适于制造粉末形式的玻璃的合成技术。
在一个实施例中，Pb-W-O包含氧化铅和氧化钨，即80-85wt％PbO和15-20wt％WO3。
在另一个实施例中，用于制造Pb-W-O的起始混合物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中该wt％是基于该铅-钨基氧化物的总重量。在一个这样的实施例中，该一种或多种附加氧化物选自下组，该组由以下各项组成：0-5wt％B2O3、0-10wt％Bi2O3、0-15SiO2、0-5wt％Al2O3、0-5wt％Li2O、0-5wt％K2O、0-5wt％Rb2O、0-5wt％Na2O、0-5wt％Cs2O、以及0-10MoO3，其中该氧化物wt％是基于该铅-钨基氧化物的总重量并且代表氧化物的起始混合物。
在一个实施例中，该厚膜糊料组合物包含0.5至20wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物，其中wt％是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。在另一个实施例中，该厚膜糊料组合物包含1至10wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物，其中wt％是基于导电金属源和无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
在一个实施例中，Pb-W-O可为均一粉末。在另一个实施例中，Pb-W-O可为多于一种粉末的组合，其中每种粉末可单独地为均一的。多种粉末的总体组合的组成在如上所述的范围内。例如，Pb-W-O可包含两种或更多种不同粉末的组合；单独地，这些粉末可具有不同的组成，并且可在或可不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合在如上所述的范围内。
玻璃组合物，也称为玻璃料，在此被描述为包含一定百分比的某些组分。确切地，这些百分比是在起始材料中使用的组分的百分比，该起始材料随后将如在此所述进行加工以形成玻璃组合物。此类命名对于本领域的技术人员为常规的。换句话讲，组合物包含某些组分，并且这些组分的百分比被描述为对应的氧化物形式的百分比。如上所指出，Pb和W可以由各种来源提供，例如氧化物、卤化物、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氢氧化物、过氧化物、卤素化合物以及其混合物。与该一种或多种附加氧化物的组分类似。在此，无论各种组分的来源如何，铅-钨基氧化物的组成关于等效氧化物给出。如玻璃化学领域的普通技术人员所认识到的，在制造玻璃的过程期间可能会释放某一部分的挥发性物质。挥发性物质的一个实例为氧气。
如果以烧制的玻璃开始，则本领域的普通技术人员可使用本领域技术人员已知的方法计算在此所述的初始组分的百分比，这些方法包括但不限于：电感耦合等离子体发射光谱法(ICPES)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)等。此外，可使用以下示例性技术：X射线荧光光谱法(XRF)；核磁共振光谱法(NMR)；电子顺磁共振波谱法(EPR)；穆斯堡尔光谱法；电子微探针能量分散光谱法(EDS)；电子微探针波长色散光谱法(WDS)；阴极发光法(CL)。
本领域的普通技术人员将认识到，选择原材料可能无意地含有杂质，这些杂质在加工过程中可能被结合到玻璃中。例如，杂质可以在数百至数千ppm的范围内存在。杂质的存在将不改变玻璃、厚膜组合物或烧制的装置的特性。例如，即使厚膜组合物含有杂质，包含该厚膜组合物的太阳能电池也可具有在此所述的效率。
有机介质
厚膜糊料组合物的无机组分与有机介质混合以形成粘性糊料，所述糊料具有用于印刷的合适的稠度和流变性。可将多种惰性粘性材料用作有机介质。有机介质可为一种这样的有机介质，无机组分可在糊料的制造、装运和贮藏期间以足够的稳定度分散于其中，以及可在丝网印刷方法期间分散于印刷丝网上。
合适的有机介质具有流变学特性，这些特性提供固体的稳定分散、用于丝网印刷的适当粘度和触变性、基底和糊料固体的适当可润湿性、良好的干燥速率、以及良好的烧制特性。有机介质可包含增稠剂、稳定剂、表面活性剂和/或其他常见添加剂。有机介质可为一种或多种聚合物在一种或多种溶剂中的溶液。合适的聚合物包括乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香、纤维素酯、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯和乙二醇单乙酸酯的单丁基醚。合适的溶剂包括萜烯例如α-萜品醇或β-萜品醇或它们与其他溶剂例如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和沸点高于150℃的醇以及醇酯的混合物。其他合适的有机介质组分包括：双(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基己二酸酯，二元酯例如DBE、DBE-2、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、DBE-9和DBE 1B，环氧妥尔酸辛酯，异十四烷醇和氢化松香的季戊四醇酯。有机介质也可包含挥发性液体以促进在基底上施用厚膜糊料组合物后快速硬化。
厚膜糊料组合物中的有机介质的最佳量取决于施用糊料的方法和所用的具体有机介质。通常，厚膜糊料组合物含有70至95wt％的无机组分以及5至30wt％的有机介质。
如果有机介质包含聚合物，则该聚合物可以包含8至15wt％的有机介质。
厚膜糊料组合物的制备以及其用途
在一个实施例中，该厚膜糊料组合物可通过以任何顺序混合导电金属粉末、Pb-W-O粉末和有机介质来制备。在一个实施例中，该厚膜糊组合物还可以包括两种Pb-W-O粉末。在一些实施例中，首先混合无机材料，并且然后将它们加入到有机介质中。如有需要，粘度可通过加入一种或多种溶剂来调节。提供高剪切的混合方法可能是有用的。在一个实施例中，该厚膜糊料可以包含基于固体的总重量按重量计0.5至20wt％、0.5至15wt％、0.5至7wt％或1至3wt％的量的铅-钨基氧化物。
本发明的一个方面是一种方法，该方法包括：
(a)提供一种制品，该制品包括设置在半导体基底的至少一个表面上的一个或多个绝缘膜；
(b)将厚膜糊料组合物施用到该一个或多个绝缘膜上以形成层状结构，该厚膜糊料组合物包含：
i)80-99.5wt％的导电金属源；
ii)0.5至20wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
iii)有机介质，
其中该导电金属源和该铅-钨基氧化物分散在该有机介质中，并且其中以上wt％是基于该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，该无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的V2O5和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：0-5wt％B2O3、0-10wt％Bi2O3、0-15SiO2、0-5wt％Al2O3、0-5wt％Li2O、0-5wt％K2O、0-5wt％Rb2O、0-5wt％Na2O、0-5wt％Cs2O、和0-10MoO3，其中该氧化物wt％是基于该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量；并且
(c)烧制该半导体基底、该一个或多个绝缘膜和该厚膜糊料，其中该厚膜糊料的该有机介质挥发，从而形成与该一个或多个绝缘层接触并与该半导体基底电接触的电极。
在一个实施例中，半导体装置由包括承载结的半导体基底以及在其主表面上形成的氮化硅绝缘膜的制品制成。该方法包括以下步骤：以预定的形状和厚度并且在预定位置处将具有穿透绝缘层的能力的厚膜糊料组合物施用(例如，涂覆或丝网印刷)到绝缘膜上，然后烧制，使得厚膜糊料组合物与绝缘膜反应并穿透绝缘膜，从而与硅基底产生电接触。
该方法的一个实施例示出于图1A-1F中。
图1A示出了单晶硅或多晶硅p-型基底10。
在图1B中，形成具有相反极性的n型扩散层20以产生p-n结。n型扩散层20可使用三氯氧化磷(POCl3)作为磷源通过磷(P)的离子注入或热扩散形成。在没有任何特定改性的情况下，n型扩散层20在硅p型基底的整个表面上形成。扩散层的深度可通过控制扩散温度和时间而变化，并且通常在约0.3至0.75微米的厚度范围内形成。n-型扩散层可具有几十欧姆每平方直至约120欧姆每平方的薄片电阻率。
如图1C所示，在用抗蚀剂或类似物保护n型扩散层20的一个表面之后，通过蚀刻将n型扩散层20从大多数表面上移除以便其仅保留在一个主表面上。然后使用有机溶剂或类似物将抗蚀剂移除。
接下来，在图1D中，也用作减反射涂层的绝缘层30形成于n型扩散层20上。绝缘层通常为氮化硅，但也可为SiNx:H膜(即，绝缘膜包含在后续烧制处理期间用于钝化的氢)、氧化钛膜、氧化硅膜、或氧化硅/氧化钛膜。厚度为约700至
Figure BDA0001273484530000121
的氮化硅膜适合于约1.9至2.0的折射率。绝缘层30的沉积可通过溅射、化学气相沉积、或其他方法进行。
然后形成电极。如图1E所示，将本发明的厚膜糊料组合物丝网印刷在绝缘膜30上，并且然后干燥。此外，将铝糊料60和背侧面银糊料70丝网印刷到基底的背侧面上并且依次进行干燥。在750至850℃的温度下进行烧制持续从几秒钟至几十分钟的一段时间。
因此，如图1F所示，在烧制过程中，铝在背侧面上从铝糊料扩散到硅基底中，从而形成包含高浓度的铝掺杂剂的p+层40。该层一般被称为背表面场(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转换效率。烧制将干燥的铝糊料60转变为铝背面电极61。同时烧制背侧面银糊料70，使其成为银或银/铝背面电极71。在烧制期间，在背侧面铝与背侧面银之间的边界呈现合金状态，从而实现电连接。铝电极占背面电极的大部分面积，这部分地归因于需要形成p+层40。同时，由于不可能对铝电极进行焊接，因此在背侧面的有限区域上形成银或银/铝背面电极作为用于通过铜带或类似物互连太阳能电池的电极。
在正侧面上，本发明的厚膜糊料组合物500在烧制过程中烧结并穿透绝缘膜30，并且从而实现与n型扩散层20的电接触。此类型的方法通常被称为“烧透”。这种烧透状态，即，糊料熔融并穿过绝缘膜30的程度，取决于绝缘膜30的品质和厚度、糊料的组成，并且取决于烧制条件。当烧制时，糊料500变为电极501，如图1F所示。
在一个实施例中，绝缘膜选自氧化钛、氧化铝、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、以及氧化硅/氧化钛膜。氮化硅膜可通过溅射、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或热CVD方法形成。在一个实施例中，氧化硅膜通过热氧化、溅射或热CVD或等离子体CVD形成。氧化钛膜可通过将包含钛的有机液体材料涂覆到半导体基底上并烧制来形成，或者通过热CVD来形成。
在该方法的实施例中，该半导体基底可为单晶硅或多晶硅。
合适的绝缘膜包含一种或多种选自下列的组分：氧化铝、氧化钛、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、以及氧化硅/氧化钛。在本发明的一个实施例中，绝缘膜为减反射涂层(ARC)。可将绝缘膜施用到半导体基底，或它可自然地形成，例如在氧化硅的情况下。
在一个实施例中，绝缘膜包括氮化硅层。氮化硅可通过CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、溅射或其他方法来沉积。
在一个实施例中，对绝缘层的氮化硅进行处理以移除氮化硅的至少一部分。该处理可为化学处理。移除氮化硅的至少一部分可引起在厚膜糊料组合物的导体与半导体基底之间的改善的电接触。这可引起半导体装置的改善的效率。
在一个实施例中，绝缘膜的氮化硅为减反射涂层的一部分。
厚膜糊料组合物能够以图案(例如，具有连接线的母线)印刷在绝缘膜上。该印刷可通过丝网印刷、电镀、挤出、喷墨、成型或多版印刷或色带。
在该电极形成过程中，加热厚膜糊料组合物以除去有机介质并且烧结金属粉末。加热可在空气或含氧气氛中进行。该步骤通常称为“烧制”。烧制温度分布通常设置为使得来自干燥的厚膜糊料组合物的有机粘合剂材料、以及存在的任何其他有机材料烧尽。在一个实施例中，烧制温度是750℃至950℃。烧制可在带式炉中使用高输送速率(例如，100-500cm/min)进行，最其中产生的保持时间为0.05至5分钟。可使用多个温度区域(例如3至11个区域)来控制期望的热分布。
在烧制时，导电金属和Pb-W-O混合物穿透绝缘膜。穿透绝缘膜导致在电极与半导体基底之间的电接触。在烧制后，可在半导体基底与电极之间形成夹层，其中该夹层包含钨、钨化合物、铅、铅化合物、和硅化合物中的一种或多种，其中该硅可来源于硅基底和/或一个或多个绝缘层。在烧制之后，电极包括接触下面的半导体基底的烧结金属，并且还可以接触一个或多个绝缘层。
本发明的另一方面是一种半导体装置，该半导体装置包括由厚膜糊料组合物形成的电极，该厚膜糊料组合物包含：
i)80-99.5wt％的导电金属源；
ii)0.5至20wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
iii)有机介质，
其中该导电金属源和该铅-钨基氧化物分散在该有机介质中，并且其中以上wt％是基于该导电金属源和该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，该无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的V2O5和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：0-5wt％B2O3、0-10wt％Bi2O3、0-15SiO2、0-5wt％Al2O3、0-5wt％Li2O、0-5wt％K2O、0-5wt％Rb2O、0-5wt％Na2O、0-5wt％Cs2O、和0-10MoO3，其中该氧化物wt％是基于该无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，并且其中所述厚膜糊料组合物已经被烧制以除去该有机介质并形成所述电极。
在一个实施例中，该电极为硅太阳能电池上的正侧面电极。在一个实施例中，该装置进一步包括背面电极。
轻掺杂的发射极(LDE)晶片
Si太阳能电池通过将受控杂质(称为掺杂剂)添加到纯化的Si中制成。不同的掺杂剂对Si赋予正(p型)和负(n型)半导体特性。p型与n型Si之间的边界(结)具有向太阳能电池中的电荷载流子提供功率的相关(内建)电压。必须控制掺杂剂浓度以达到最佳的电池性能。高掺杂剂浓度在Si内和在Si表面处(对金属触点)赋予低电阻率，降低电阻损耗。它还引入增加复合损耗的Si晶格中的晶体缺陷或电扰动。
最常见的Si太阳能电池设计由涂覆有0.4微米层n型Si的200微米厚的p型Si晶片组成。p型晶片是基底。n型层是发射极。它通过磷(P)掺杂剂扩散或离子注入到Si晶片内制成。在晶片表面处用低掺杂剂浓度制成的发射极被称为轻(或低)掺杂的发射极。
轻掺杂的发射极(LDE)通过减少在正表面处的电子-空穴复合来改善太阳能电池性能。在Si中高于约1×1020原子/cm3的在正表面处的P掺杂剂的浓度([P表面])导致各种类型的复合。复合的电荷载流子与Si晶格结合并且不能作为电能被收集。太阳能电池的能量损耗起因于Voc(开路电压)和Isc(短路电流)二者的降低。
典型的高度掺杂的Si发射极(HDE)具有范围从9至15×1020原子/cm3的总[P表面]和范围从3至4×1020原子/cm3的活性[P表面]。轻掺杂的发射极具有范围从0.9至2.9×1020原子/cm3的总[P表面]和范围从0.6至2.0×1020原子/cm3的活性[P表面]。超过活性浓度(非活性P)的P掺杂剂导致Shockley-Read-Hall(SRH)复合能量损耗。高于1×1020原子/cm3的活性P掺杂剂导致俄歇复合能量损耗。
总掺杂剂浓度通常使用SIMS(二次离子质谱)深度剖析方法测量。[硅中的扩散(Diffusion in Silicon)，S.W.Jones，IC Knowledge公司，2008第56-62页，参见第61页]。活性掺杂剂浓度通常使用SRP(扩散电阻探测)[硅中的扩散，见上文，第61页]或ECV(电化学电容电压[硅中的扩散，见上文，第57页]方法测量。
与到高度掺杂的发射极的触点相比，到轻掺杂的发射极的金属触点具有对电荷载流子隧穿的更大的能量位垒。较大的位垒降低隧穿电流并增加接触电阻率。对LDE的高接触电阻通过增加与改善的界面膜纳米结构的接触面积来降低。
实例
以下描述了无钒、无碲的铅-钨基氧化物和厚膜糊料组合物的说明性制备和评估。
实例1-3
按下列方式制备Pb-W-O。将41.49g的PbO和8.51g的WO3在玻璃罐中滚动15分钟以充分混合。然后将粉末装入具有盖子的Pt坩埚中并加热至900℃持续1小时。将完全熔融的样品倒出到不锈钢淬火块上。冷却后，将此纽扣状物研磨至-100目并在IPA中磨碎至0.39微米的中值粒度。将粉末分离、干燥并过筛至-230目以提供含有82.98wt％PbO和17.02wt％WO3的Pb-W-O。
通过将43.51的银粉放置在玻璃罐中，向该玻璃罐中加入0.50g如上所述制备的Pb-W-O玻璃料粉末，制造实例1的一批50g的银糊料。然后将粉末翻滚混合约15分钟。有机介质通过使用
Figure BDA0001273484530000162
ARE-310行星式离心混合器(美国日新基公司，拉古纳山，加利福尼亚州(THINKY USA,Inc.,Laguna Hills,CA))在塑料罐中将表1中列出的组分混合制备。
表1
有机介质的组成
Figure BDA0001273484530000161
向4.66g的这种有机介质中加入大约三分之一的银和Pb-W-O玻璃料粉末混合物并使用
Figure BDA0001273484530000163
混合器在2000rpm下混合30秒。用第二和第三部分的银和43.51Pb-W-O玻璃料粉末混合物重复该步骤，确保粉末充分分散在介质中。然后将分散的混合物用三辊研磨机(查理斯·罗斯父子公司(Charles Ross&Son Company)，落地式型号，具有4”×8”辊)共混，其中以1密耳间隙在零psi下三次通过和在100psi下三次通过。该糊料包含98.86wt％的Ag和1.14wt％的Pb-W-O，其中wt％是基于Ag和Pb-W-O的总重量。
在使糊料放置过夜后，糊料的粘度使用具有保持在25℃下的恒温的小样品适配器的Brookfield HADV-I Prime粘度计(博勒飞工程实验室公司，米德尔伯勒，马萨诸塞州(Brookfield Engineering Laboratories,Inc.,Middleboro,MA))测量。糊料的粘度用
Figure BDA0001273484530000171
调节以获得可打印的糊料，具有约300Pa-s的10rpm粘度。
以上程序产生名义上含有基于糊料组合物的总重量1wt.％的Pb-W-O玻璃料的实例1的糊料组合物。实例2和3的具有2和3wt.％Pb-W-O玻璃料的糊料分别通过用玻璃料粉末替代一些银粉以类似的方式制备。
用于测试厚膜糊料的性能的太阳能电池使用具有65ohm/sq.磷掺杂的发射极层的175微米厚的多晶硅晶片(Q-Cells公司，比特尔费尔德-沃尔芬，德国(Q-Cells,Bitterfeld-Wolfen,Germany))制成，该多晶硅晶片具有酸蚀刻的纹理化表面和70-80nm厚的PECVD SiNx减反射涂层。使用金刚石切片锯将晶片切为28mm×28mm的电池。
电池的背侧面用商业铝糊料PV381(杜邦公司，威明顿，特拉华州(E.I.du Pont deNemours and Company,Wilmington,DE))的完全接地平面进行丝网印刷用于背侧面接触。印刷后，将铝糊料在机械对流烘箱中在150℃下通风排气30分钟进行干燥，得到25至30微米的干燥的膜厚度。
本发明的糊料使用MSP 485丝网印刷机(Affiliated Manufacturers公司)在硅电池正表面上的氮化硅层上丝网印刷并在150℃下在对流烘箱中干燥30分钟以得到25至30微米厚的指形线和母线。丝网印刷的银糊料具有约110微米宽度的十一条指形线图案，连接到位于电池的一个边缘附近的1.25mm宽度的母线(丝网参数：1.2密耳乳液；325目，0.9密耳线；30°角；100μ指形线宽度标称开口)。
将干燥的电池在四区域炉(马萨诸塞州北比勒利卡的BTU国际公司(BTUInternational,North Billerica,MA)；型号PV309)中在221cm/min的带速度下，使用以下炉设定点温度进行烧制：区域1在610℃下，区域2在610℃下，区域3在585℃下，以及最后区域4设定在从900℃至940℃的五个温度系列下。电池花费约5.2秒通过区域4。对于每种糊料组合物，印刷25个电池。在每个温度下烧制5个电池。所报告的电池数据是从在最佳温度下烧制的5个电池的组中取得的每个测量参数的中值。
使用商业电流-电压(JV)测试仪(ST-1000，Telecom-STV公司，莫斯科，俄罗斯)来进行多晶硅光伏电池的效率测量。在每个光伏电池的顶部和底部进行两个电连接，一个用于电压并且一个用于电流。使用瞬态光激发来避免加热硅光伏电池并在标准温度条件(25℃)下获得JV曲线。具有与太阳光谱类似的光谱输出的闪光灯从1m的垂直距离照射光伏电池。灯功率保持恒定持续14毫秒。在这段时间期间，在样品表面处的强度，如针对外部太阳能电池校准的，是1000W/m2(或1Sun)。在14毫秒期间，JV测试仪将样品上的仿真电力负载从短路改变到开路。在负载变化超过规定的负载范围时，JV测试仪记录通过光伏电池的光-诱导电流和跨过光伏电池的电压。功率对电压曲线从该数据通过取电流乘以每个电压水平下的电压的乘积获得。将功率对电压曲线的最大值作为用于计算太阳能电池效率的太阳能电池的特征输出功率。该最大功率除以样品的面积以获得在1Sun强度下的最大功率密度。然后将其除以1000W/m2的输入强度以获得效率，然后将效率乘以100以便以百分比呈现结果。还从这同一个电流-电压曲线获得感兴趣的其他参数。一个这样的参数是填充因数(FF)，填充因数通过取来自太阳能电池的最大功率与开路电压和短路电流的乘积的比率获得。对于合理有效的电池，串联电阻(R串联)的估计值(Ra)从短路点附近的当前电压曲线的局部斜率的倒数获得。
使用上述厚膜糊料制备的太阳能电池的最佳电池效率、填充因数(FF)和串联电阻(Ra)的中值汇总在表2中。
表2
电池性能
Figure BDA0001273484530000181
实例4-11
如实例1-3所述，使用实例4中的PbO和WO3以及表3中所示的量的PbO、WO3和B2O3、Bi2O3和Li2O中的一种或多种(其中重量百分比是基于铅-钨基氧化物的总重量)制备本发明的铅-钨基氧化物(Pb-W-O)组合物。
用于测试厚膜糊料的性能的太阳能电池是使用单晶硅片(台湾昱晶能源公司(Gintech Energy Corp.Taiwan))制成的。在所有这些实例的糊料组合物中使用了2.00wt％的Pb-W-O。
使用上述厚膜糊料制备的太阳能电池的最佳电池效率(Eff.)、填充因数(FF)和串联电阻(Ra)的中值汇总在表3中。
表3
Pb-W-O组成和电池性能
Figure BDA0001273484530000191
实例12-24
如表4、5和6中所示，本发明的铅-钨基氧化物(Pb-W-O)组合物通过将Pb3O4和WO3和一种或多种选自下组的附加氧化物混合并共混来制备，该组由以下各项组成：SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、NaO、Cs2O和MoO3。该列表旨在是说明性而非限制性的。在表4、5和6中，化合物的量示出为基于总玻璃组合物的重量的重量百分比。
将共混的粉末批料装入铂合金或陶瓷坩埚中并且然后插入在900-1100℃下使用含空气或含O2的气氛的炉中。热处理的持续时间为20分钟，随后获得这些成分的完全溶液。然后通过金属辊将从这些成分的熔合产生的所得低粘度液体淬火。然后将经淬火过的玻璃磨碎并过筛以提供具有0.1至3.0微米的D50的粉末。表4中的组分显示为基于总玻璃组合物的重量的重量百分比。
表4
Pb-W-O组成
Figure BDA0001273484530000201
表5
Pb-W-O组成
Figure BDA0001273484530000202
表6
Pb-W-O组成
Figure BDA0001273484530000203
实例25-41
使用以下程序制备对应于实例编号25-41的本发明的糊料组合物。将表7中列出的组分放入塑料罐中制备有机介质。然后将搅拌棒放入罐中并将混合物搅拌1小时，直到所有成分充分共混。
表7
有机介质的组成
组分 Wt.％
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯 5.57
乙基纤维素(50％-52％乙氧基) 0.14
乙基纤维素(48％-50％乙氧基) 0.04
N-牛脂-1,3-二氨基丙烷二油酸酯 1.00
氢化蓖麻油 0.50
全氢化松香酸的季戊四醇四酯 1.25
己二酸二甲酯 3.15
戊二酸二甲酯 0.35
将来自实例25-41的P-W-O玻璃组合物之一并在表4、5或6中所示的1-3.5wt.％Pb-W-O玻璃料(基于糊料组合物的总重量)加入到表7的有机混合物中。增量地加入87.35-89.35wt.％Ag粉末以确保良好的润湿性。在所有成分用手或台式混合器充分混合后，将混合物放入在1000rpm下的Thinky混合器中持续1-3分钟。然后将该混合物在从0至250psi的逐渐增加的压力下反复通过三辊研磨机。将这些辊的间隙设置为2密耳。通过研磨细度(FOG)来衡量分散程度。对于第四长的连续刮涂，糊料的典型FOG值小于10微米，并且对于在刮涂50％的糊料的点是小于5微米。
使用具有14号转轴和6号杯的布氏粘度计(布鲁克菲尔德公司，米德尔伯勒，马萨诸塞州(Brookfield Inc.,Middleboro,MA))测量糊料粘度。在室温下12-24小时后测量糊料的粘度。在粘度计中在10RPM下3分钟后测量粘度，并且通过加入溶剂和介质并然后在1000RPM下混合小于一分钟将糊料粘度调节至在270-340Pa.s之间。重复该步骤直至实现所希望的粘度。
用于测试如上所述制备的本发明的厚膜糊料的性能的太阳能电池使用具有65-68Ω/□磷掺杂p型发射极层的200微米厚的多晶硅晶片制造。这些多晶晶片从台湾的昱晶能源公司或德国的DeutscheCell获得。所使用的太阳能电池通过各向同性的酸蚀刻进行纹理化并具有SiNX:H的减反射涂层(ARC)。6平方英寸的晶片用于测量每个样品的效率和填充因数。
使用刮墨刀速度设定为100-250mm/秒的MicroTek印刷机装置通过丝网印刷制造每个样品。用于6平方英寸多晶晶片的丝网具有31条具有40或60μm开口的指形线的图案。所有图案在具有350-360目和16-23μm线材的丝网中的15μm或20μm乳液上具有1.5mm开口的三条母线。将实验的Al糊料印刷在装置的非照射(背面)侧上。
在印刷每一侧之后，将具有印刷图案的装置在具有150℃峰值温度的干燥炉中干燥10-15分钟。然后将基底用CF7214Despatch 6区域红外炉使用560cm/min的带速度进行正面烧制，并将前5个区域设定为500-550-610-700-800℃或550-600-660-750-850℃并且第六区域设定为表8和9中所示的温度。在处理过程中测量部件的实际温度。所估计的每个部件的峰值温度为770-830℃，并且每个部件高于650℃持续4-6秒的总时间。然后将完全处理过的样品使用经校准的Berger I-V测试仪测试PV性能。
测试根据上述方法构造的太阳能电池的转换效率。将太阳能电池放置在用于测量效率的商业I-V测试仪中(BERGER Lichttechnik有限两合公司，具有PCC1011、PSL SCD、PT100和具有手动探测单元的工作站的手动电池测试系统)。该I-V测试仪中的Xe弧灯模拟已知强度AM 1.5的日光，并照射电池正表面。该测试仪使用多点接触方法来测量电流(I)和电压(V)以确定电池的I-V曲线。填充因数(FF)和效率(Eff)二者均由I-V曲线计算。测量每个样品的效率和填充因数。对于每种糊料，就特定Pb-W-O实例编号而言的糊料组合物和所用量连同对于所使用的不同的六个区域炉温度中的每一个的11种糊料样品的效率的平均值示于表8中。对于每种糊料，就特定Pb-W-O而言的糊料组合物和所用量连同所使用的不同的六个区域炉温度中的每一个的11种糊料样品的填充因数的平均值示于表9中。
表8
在多晶太阳能电池上使用选定的玻璃料的糊料的效率
Figure BDA0001273484530000221
Figure BDA0001273484530000231
表9
在多晶太阳能电池上使用选定的玻璃料的糊料的填充因数
Figure BDA0001273484530000232
用于测试如上所述制备的厚膜糊料的性能的太阳能电池使用具有70-75Ω/□磷掺杂p型轻掺杂的发射极(LDE)层的180微米厚的单晶硅晶片制造。这些单晶晶片从(加利福尼亚州森尼韦尔杜邦Innovalight(DuPont Innovalight,Sunnyvale,CA))获得。所使用的太阳能电池通过锥形的酸蚀刻进行纹理化并具有SiNX:H的减反射涂层(ARC)。6平方英寸的晶片用于测量每个样品的效率和填充因数。
使用刮墨刀速度设定为100-250mm/秒的MicroTek印刷机装置通过丝网印刷制造每个样品。用于6英寸伪方形单晶晶片的丝网具有31条具有40或60μm开口的指形线的图案。所有图案在具有350-360目和16-23μm线材的丝网中的15μm或20μm乳液上具有1.5mm开口的三条母线。将实验的Al糊料印刷在装置的非照射(背面)侧上。
在印刷每一侧之后，将具有印刷图案的装置在具有150℃峰值温度的干燥炉中干燥10-15分钟。然后将基底用CF7214Despatch 6区域红外炉使用560cm/min的带速度进行正面烧制，并将前5个区域设定为500-550-610-700-800或550-600-660-750-850并且第六区域设定为表10和11中所示的温度。在处理过程中测量部件的实际温度。所估计的每个部件的峰值温度为770-830℃，并且每个部件高于650℃持续4-6秒的总时间。然后将完全处理过的样品使用经校准的Berger I-V测试仪测试PV性能。
测试根据上述方法构造的太阳能电池的转换效率。将太阳能电池放置在用于测量效率的商业I-V测试仪中(BERGER Lichttechnik有限两合公司，包括PCC1011、PSL SCD、PT100和具有手动探测单元的工作站的手动电池测试系统)。该I-V测试仪中的Xe弧灯模拟已知强度AM 1.5的日光，并照射电池正表面。该测试仪使用多点接触方法来测量电流(I)和电压(V)以确定电池的I-V曲线。填充因数(FF)和效率(Eff)二者均由I-V曲线计算。测量每个样品的效率和填充因数。对于每种糊料，就特定Pb-W-O实例编号而言的糊料组合物和所用量连同对于所使用的不同的六个区域炉温度中的每一个的11种糊料样品的效率的平均值示于表10中。对于每种糊料，就特定Pb-W-O而言的糊料组合物和所用量连同所使用的不同的六个区域炉温度中的每一个的11种糊料样品的填充因数的平均值示于表11中。
表10
在单晶轻掺杂的发射极(LDE)太阳能电池上使用选定的玻璃料的糊料的效率
Figure BDA0001273484530000251
表11
在单晶轻掺杂的发射极(LDE)太阳能电池上使用选定的玻璃料的糊料的填充因数
Figure BDA0001273484530000252
粘附性测试
测试由如用于表8和9中所示的数据的200微米厚的多晶6平方英寸硅晶片上的选定糊料制成的母线的粘附性。使用半自动焊接设备Semtek SCB-160进行粘附性测试。将样品在其温度预设为180℃的加热阶段内加载。将加载带压在母线上的加热的针状物阵列预设在180℃的温度。焊料带由0.17mm厚和2mm宽的铜芯层组成，该铜芯层涂覆有16-20μm焊料层，60Sn/40Pb焊料合金。焊料带从卷轴供应并在其附接到热板中的母线上之前浸入Kester952S焊剂中。当焊料带粘合到母线上并且冷却至室温时，将焊料带在MOGRL拉力测试仪中以180°方向拉伸。当将焊料带以120mm/min的速度从每个样品的下面的母线拉脱时，记录以牛顿(N)计的粘附剥离强度。结果示于表12中。
表12
母线粘附性拉力测试结果
Figure BDA0001273484530000253
Figure BDA0001273484530000261

Claims (8)

1.一种厚膜糊料组合物，包含：
a)80-99.5wt％的选自下组的导电金属源，该组由以下各项组成：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al和Ni；
b)0.5至3wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
c)有机介质；
其中所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量为100wt％，所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中以上wt％是基于所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中PbO、WO3和该一种或多种附加氧化物的wt％是基于所述无钒无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
2.如权利要求1所述的厚膜糊料组合物，其中所述一种或多种附加氧化物选自下组，该组由以下各项组成：0-5wt％B2O3、0-10wt％Bi2O3、0-15SiO2、0-5wt％Al2O3、0-5wt％Li2O、0-5wt％K2O、0-5wt％Rb2O、0-5wt％Na2O、0-5wt％Cs2O、以及0-10MoO3，并且其中该氧化物wt％是基于所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
3.如权利要求1所述的厚膜糊料组合物，其中所述导电金属是Ag。
4.一种制备半导体装置的方法，包括：
(a)提供一种制品，该制品包括设置在半导体基底的至少一个表面上的一个或多个绝缘膜；
(b)将厚膜糊料组合物施用到该一个或多个绝缘膜上以形成层状结构，该厚膜糊料组合物包含：
(i)80-99.5wt％的选自下组的导电金属源，该组由以下各项组成：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al和Ni；
(ii)0.5至3wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
(iii)有机介质；
其中所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量为100wt％，所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中以上wt％是基于所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中PbO、WO3和该一种或多种附加氧化物的wt％是基于所述无钒无碲的铅-钨基氧化物的总重量；并且
(c)烧制所述半导体基底、所述一个或多个绝缘膜和所述厚膜糊料，其中所述厚膜糊料的所述有机介质挥发，从而形成与所述一个或多个绝缘膜接触并与所述半导体基底电接触的电极。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述一种或多种附加氧化物选自下组，该组由以下各项组成：0-5wt％B2O3、0-10wt％Bi2O3、0-15SiO2、0-5wt％Al2O3、0-5wt％Li2O、0-5wt％K2O、0-5wt％Rb2O、0-5wt％Na2O、0-5wt％Cs2O、以及0-10MoO3，并且其中该氧化物wt％是基于所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量并且所述导电金属是Ag。
6.一种半导体装置，该半导体装置包括由厚膜糊料组合物形成的电极，该厚膜糊料组合物包含：
a)80-99.5wt％的选自下组的导电金属源，该组由以下各项组成：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al和Ni；
b)0.5至3wt％的无钒、无碲的铅-钨基氧化物；以及
c)有机介质；
其中所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量为100wt％，所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中以上wt％是基于所述导电金属源和所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量，所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物包含55-88wt％的PbO、12-25wt％的WO3和0-20wt％的一种或多种选自下组的附加氧化物，该组由以下各项组成：B2O3、Bi2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、Rb2O、Na2O、Cs2O和MoO3，其中PbO、WO3和该一种或多种附加氧化物的wt％是基于所述无钒无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
7.如权利要求6所述的半导体装置，其中所述一种或多种附加氧化物选自下组，该组由以下各项组成：0-5wt％B2O3、0-10wt％Bi2O3、0-15SiO2、0-5wt％Al2O3、0-5wt％Li2O、0-5wt％K2O、0-5wt％Rb2O、0-5wt％Na2O、0-5wt％Cs2O、以及0-10MoO3，并且其中该氧化物wt％是基于所述无钒、无碲的铅-钨基氧化物的总重量。
8.如权利要求6所述的半导体装置，其中所述导电金属是Ag。
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Assignee: Jiangsu SOTE Electronic Material Co.,Ltd.

Assignor: Sun paster Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021990000521

Denomination of invention: Thick film paste containing lead tungsten based oxide and its use in semiconductor device manufacturing

Granted publication date: 20200414

License type: Common License

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