KR20130007582A - 선택적 콘택 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은
a. 반도체 기판의 표면에 도핑된 콘택층을 형성하는 단계; 및
b. 레이저 빔으로 도핑된 콘택층 일부를 어닐링하는 단계를 포함하며, 상기 일부는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴을 갖는 광전지용 선택적 콘택 형성 방법에 있어서,
상기 레이저 빔이 펄스화되고 2D-패턴으로 형상화되는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 방법에 의해 형성된 선택적 콘택을 포함하는 광전지에 관한 것이다.

Description

선택적 콘택 형성 방법{A METHOD FOR FORMING A SELECTIVE CONTACT}
본 발명은 레이저 어닐링을 이용한 광전지의 선택적 콘택 형성 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 방법에 의해 형성된 선택적 콘택을 포함하는 광전지에 관한 것이다.
종래의 광전지 제조에서, 에미터 콘택 형성은 세 개의 주요 단계, 즉 벌크 실리콘 기판 전면에 상대적으로 고농도로 도핑되며 벌크 실리콘 기판의 도펀트 타입과 다른 도펀트 타입을 갖는 에미터층의 형성, 에미터층의 상부에 반사방지 코팅(ARC)의 형성, 및 정렬된 금속화를 포함한다.
당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 바와 같이, 높은 전지 성능을 추구하는 광전지 제조자는 소위 선택적 에미터 기술을 개발하였다. 선택적 에미터 콘택은 특정한 위치에서 도핑 수준과 접합 깊이가 다르게 나타나는 정해진 타입의 에미터층을 포함한다. 이러한 에미터 콘택에서 고농도로 도핑된 위치만이 금속으로 덮이고 외부 회로로 광생성 전하 추출을 수행하는 데 필요한 접촉을 실현할 것이다. 그 결과 광전지의 효율은 광전지의 전면을 모두 덮는 고농도 에미터층을 포함하는 기존의 에미터 콘택과 비교할 때 0.5% 내지 1% 개선 된다.
특정 위치에서 다른 도핑 수준과 접합 깊이를 나타내는 에미터층을 얻기 위한 통상적인 기술은 레이저 어닐링인데, 이는 왜냐하면 이러한 기술이 전체적으로 매우 낮은 열 부담을 유지하면서 가열된 부분에서 조절된 접합 깊이를 가져오는 매우 빠르고 매우 국부적인 열처리를 가능하게 함으로써 기존의 가열 공정에 비하여 중요한 장점을 제공하기 때문이다. 따라서 특히, 레이저 어닐링은 100 마이크로미터 이하 범위의 매우 얇은 태양 전지 공정에 상당히 적합하다.
예를 들어 국제 특허 제WO 2009/128679호에서는 다수의 엑시머 레이저 빔이 구멍을 포함하는 마스크를 통과하고 이후 이로부터 레이저 빔 군이 핑거 전극에 대응되는 에미터층 부분을 동시에 조사하고 레이저 빔이 핑거 전극의 연장 방향으로 움직이게 되는 선택적인 에미터층의 레이저 어닐링을 기술하고 있다.
명백하게, 상기한 기술의 첫 번째 단점은 핑거 전극에 대응되는 에미터층 부분을 동시에 조사하기 위하여 몇 개의 레이저 빔이 필요하다는 것인데, 이는 기술적으로 복잡하고 비용면에서 비효율적이다.
두 번째 단점은 레이저 빔이 연속적인 방식으로 핑거 전극의 전체 연장 방향을 따라 스캔 하기 때문에 이러한 시스템의 처리 효율이 너무 낮다는 것이다.
세 번째 단점은 조사될 에미터층 부분의 형상과 크기를 고려할 때 제한된 유연성을 갖는다는 것이다. 종래 레이저 빔의 직경이 종래의 핑거 전극 선의 넓이보다 작거나 동일한 수준이기 때문에 (i) 마스크의 구멍을 통과하는 레이저 빔 군에서 레이저 빔의 개수를 증가시켜 더 복잡하고 비용이 많이 드는 레이저 시스템으로 하거나 (ii) 핑거 전극의 연장 방향을 따라서 다수 회 어닐링 공정을 반복함으로써 중복 효과를 얻고 적은 처리 효율과 높은 광전지 제조 비용을 가져오는 것 없이는 넓이를 크게 증가시킬 수 없다는 것이다.
상술한 결점을 고려할 때 이러한 결점을 극복하기 위한 방법이 필요하다는 것이 명확하다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은 다수의 도핑된 콘택층 부분을 동시에 조사하기 위하여 다수의 레이저 빔을 요구하지 않기 때문에 덜 복잡하고 더 저렴한 레이저 장비를 도출할 수 있는 선택적 콘택 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 종래의 방법과 비교하여 더 높은 처리 효율을 얻을 수 있고 광전지 제조 비용을 감소시킬 수 있는 선택적 콘택 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 세 번째 목적은 중복 효과를 감소시키거나 최소화할 수 있는 선택적 콘택 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 네 번째 목적은 전체 콘택 영역에 대하여 접합 깊이 범위의 국부적인 조절 개선이 가능하여 향상된 광전지 효율을 얻을 수 있는 선택적 콘택 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다섯 번째 목적은 종래의 방법과 비교할 때 도핑되고 어닐링된 콘택층이 더 적은 양의 결함을 나타낼 수 있어 향상된 광전지 효율 또한 얻을 수 있는 선택적 콘택 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
이에 더하여, 본 발명의 목적은 종래의 방법과 비교할 때 전체적인 공정 단계의 수가 감소된 선택적 콘택 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 추가 목적은 감소된 제조 비용과 더 높은 효율을 갖는 광전지를 제공하는 데에 있다.
본 발명에서는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴 형상을 갖는 펄스 레이저 빔을 사용하여 콘택층 부분을 어닐링하는 것에 의해 상술한 목적에 부응하게 된다.
본 발명은,
a. 반도체 기판의 표면에 도핑된 콘택층을 형성하는 단계; 및
b. 레이저 빔으로 도핑된 콘택층 일부를 어닐링하는 단계를 포함하며, 상기 일부는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴을 갖는 광전지용 선택적 콘택 형성 방법에 있어서,
상기 레이저 빔이 펄스화되고 2D-패턴으로 형상화되는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 이러한 방법에 의해 제조된 선택적 콘택을 포함하는 광전지에 관한 것이다.
본 발명의 제일 실시예에 따르면,
a. 반도체 기판의 표면에 도핑된 콘택층을 형성하는 단계; 및
b. 레이저 빔으로 도핑된 콘택층 일부를 어닐링하는 단계를 포함하며, 상기 일부는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴을 갖는 광전지용 선택적 콘택 형성 방법에 있어서,
상기 레이저 빔이 펄스화되고 2D-패턴으로 형상화되는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
펄스화되고 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴으로 형상화된 레이저 빔을 사용하는 것에 의해, 다수의 도핑된 콘택층 부분을 동시에 조사할 수 있도록 하기 위하여 다수의 레이저 빔을 사용할 필요가 더 이상 없게 된다. 명백하게, 이는 덜 복잡하고 더 저렴한 레이저 장비를 필요로 할 것이다.
본 발명의 다른 장점은 하나의 펄스로 도핑된 콘택층의 상당 부분이 어닐링될 것이기 때문에 처리 효율이 산업적 제조 수준으로 증가될 것이며 이에 따라 종래의 방법에 비하여 광전지 제조 비용이 감소된다는 것이다.
이에 더하여, 하나의 펄스로 도핑된 콘택층의 상당 부분이 어닐링되고 2D-패턴의 형상이 제한적이지 않다는 것을 조합할 때 중복 효과는 감소되거나 심지어 최소화될 것이다.
본 발명의 기재에서, 도핑된 콘택층은 벌크 광전지 기판의 전면 또는 후면에 임의 형태의 도핑된 층으로 이해되는데, 이는 벌크 기판의 도펀트 타입과 다른 도펀트 타입을 갖거나 (예를 들어, 에미터 콘택의 경우) 벌크 기판의 도펀트 농도 보다 크게 높은 도펀트 농도를 갖는다(예를 들어, 배면 전계(BSF)의 경우). 두 가지 경우에 있어서, 도핑된 콘택층은 벌크 기판과 접합을 형성 (또는 그와 같이 거동)하며, 벌크 기판과 콘택 전극 사이에 도전막으로 제공된다.
본 발명의 기재에서, 선택적 콘택은 도핑된 콘택층이 2D-패턴에 따라서 특정 위치에서 다른 도핑 수준과 접합 깊이를 나타내는 광전지 적용에서 임의 형태의 콘택으로 이해되는데, 예를 들면, 전면 콘택 전지의 선택적 에미터 콘택, 보호형 에미터 후면 국부 확산 태양 전지(PERL)의 후면 전계, 후면 콘택 전지(RCC)의, 배면 콘택 전지(BCC)의, 서로 맞물린 배면 콘택 전지(IBC)의, 또는 보호형 에미터 후면 콘택 전지(PERC)의, 후면상 선택적 에미터 콘택으로 이해된다.
2D-패턴은 임의 형태의 광전지의 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부의 레이아웃에 대응되는 임의 형태를 가질 수 있어서, 도핑된 콘택층을 어닐링한 후에 특정 위치에서 다른 도핑 수준 및 접합 깊이를 나타낸다.
특히, 2D-패턴은 다수의 평행한 콘택, 예를 들면 선택적 에미터 콘택 그리드의 핑거 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선택적 콘택 그리드가 다수의 평행 콘택을 포함할 수 있으며, 각 펄스로서 다수의 평행 콘택의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴을 갖는 부분이 조사될 수 있는 방법이 제공된다.
레이저 빔을 2D-패턴의 형상으로 만드는 것은 예를 들어, 2D-패턴에 대응되는 간극을 갖는 마스크와 같이 임의 종류의 빔 형상화 시스템에 의하여 이루어질 수 있다. 이러한 마스크는 간극이 제조된 고체 플레이트일 수 있다. 본질적으로, 이러한 간극은 구멍이나 개구로서 이를 통하여 레이저 빔이 통과하며 이에 의해 빔 스팟의 형태 및/또는 크기가 정의된다.
대안으로서, 빔 형상화 시스템은 2D-패턴에 대응되는 더 높은 투과 영역을 가지며 저투과 영역에 의해 둘러싸인 부분 투과성 코팅을 포함하는 거울 또는 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 빔 형상화 시스템은 미국 특허 제2009231718호에 개시된 바와 같이 단일 연장 영역을 단일 레이저 펄스로 어닐링하도록 구성된 광학 시스템을 포함할 수 있으며, 그에 의해 다수의 연장된 콘택을 포함하는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부를 어닐링하게 된다.
대안으로서, 빔 형상화 시스템은 빔을 다수의 평행선으로 형상화하기 위한 회절성 광학 원소를 포함할 수 있으며, 그에 의해 단일 레이저 펄스로 다수의 평행 콘택을 포함하는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부를 어닐링하게 된다.
레이저는 고체상 레이저, 또는 엑시머 레이저와 같이 파장, 에너지 및 펄스 지속 기간이 공정에 적합한 임의 레이저일 수 있다. 바람직하게, 레이저는 엑시머 레이저일 수 있으며, 더욱 바람직하게 제논 클로라이드 엑시머 레이저일 수 있다.
레이저의 파장은 190 nm 내지 600 nm, 190 nm 내지 550 nm, 190 nm 내지 480 nm 범위일 수 있는데, 이는 상기 파장에서 실리콘이 높은 에너지 흡수성을 갖기 때문이며 바람직하게는 308 nm 이다.
레이저 에너지는 1 줄 내지 25 줄 범위일 수 있다. 이러한 에너지의 달성을 위하여 레이저 방출 부피는 대표적으로 10 cm (전극간 간격) x 7 내지 10 cm (방전 폭) x 100 내지 200 cm (방전 길이)로 최적화된다.
본 발명의 일 실시예에서, 레이저는 0,1 내지 10 J/cm2, 바람직하게는 1 내지 10 J/cm2 사이의 에너지 밀도를 갖는 투사된 레이저 빔을 생성하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 레이저는 60 cm2 이상, 80 cm2 이상, 바람직하게 100 cm2의 대면적 출력 빔을 생성하도록 구성되고, 상기 출력 빔이 0,1 내지 10 J/cm2 사이의 에너지 밀도와 함께 일반적으로 적어도 1 cm2, 적어도 5 cm2, 그리고 10 cm2까지의 투사된 빔 스팟을 갖는 엑시머 레이저일 수 있다.
본 발명에 따른 특정 실시예에서, 적어도 1 cm2, 적어도 5 cm2, 적어도 8 cm2, 또는 적어도 10 cm2 의 부분이 각 펄스로 조사되는데, 이는 본 발명이 높은 처리 효율로 광전지를 산업적으로 제조하는 데 적합하게 해준다.
펄스 지속 기간은 도펀트의 확산을 감소시키기 위한 빠른 가열과 결함 형성을 감소시키기 위한 상대적으로 느린 냉각 사이에서 최적값에 대응되며, 100 ns 내지 1000 ns, 또는 100 ns 내지 300 ns, 또는 바람직하게 100 및 200 나노초 범위일 수 있다.
이렇게 긴 펄스를 사용하는 것에 의해, 도핑된 콘택층의 침식은 최소화하면서 물질 내 충분히 깊은 곳에 도핑 원소를 활성화할 수 있다. 더 긴 펄스 지속 기간이 또한 전체 콘택 영역에 대하여 콘택 접합 깊이의 개선된 범위 조절을 가능하게 한다. 이에 더하여, 긴 펄스는 짧은 펄스보다 어닐링된 물질 내에서 결함을 더 적게 생성하며 짧은 펄스의 경우 나타나는 방울 생성이나 물질 손실이 더 적다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 레이저는 308 nm의 파장, 100 내지 200 나노초의 펄스 지속 기간 및 0,5 내지 10 J/cm2 사이의 투사된 빔 에너지 밀도를 가질 수 있다.
반도체 기판 표면은 광전지 적용에 적합한 임의 물질일 수 있으며 예를 들어 결정성 실리콘, 도핑 되지 않은 실리콘 또는 도핑된 실리콘, 다결정 실리콘, 주입된 실리콘, 실리콘 카바이드, 무정형 실리콘, 실리콘 게르마늄, III-V 화합물 반도체(예컨대 갈륨 아르세나이드, 갈륨 알루미늄 아르세나이드, 갈륨 나이트라이드), II-VI 화합물 반도체(예컨대 카드뮴 텔루라이드, 코퍼 인듐 디셀레나이드(CuInSe2) 또는 코퍼 인듐 갈륨 디셀레나이드 (Cu(In,Ga)Se2) 등), 다중 접합 반도체 더미 등이며 이에 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 선택적 콘택의 형성 방법은 반사 방지 코팅 및/또는 도핑된 콘택층 상에 보호 절연막을 형성하는 단계 및 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 통해 도핑된 콘택막을 어닐링하는 단계를 더 포함하도록 제공될 수 있다.
이러한 반사 방지 코팅 또는 보호 절연막은 실리콘 나이트라이드 및/또는 실리콘 옥사이드 및/또는 이들의 조합과 같이 광전지 제조에 사용되는 임의 반사 방지 물질 또는 보호 절연물일 수 있다.
본 발명에 따르면, 도핑된 콘택층 부분에 대응되는 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막의 적어도 일부가 레이저로 침식될 수 있는 선택적 콘택 형성 방법이 제공될 수 있다. 금속 콘택 전극을 형성하기 전에 각 선택적 콘택 그리드에 대응되는 적어도 일부로부터 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 침식하는 것에 의해 침식된 막 하부의 도핑된 콘택층과 이어서 증착되는 금속 전극 사이의 콘택 저항이 감소되어 더 높은 전지 효율을 가져온다.
이에 더하여, 콘택 전극은 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막에 적어도 일부가 매립되어 있기 때문에 콘택 전극은 더 얇게 제작될 수 있다. 더구나, 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막이 자기 정렬 금속 도금을 위한 패턴으로 기능 할 수 있는 매우 제한적인 폭을 갖는 선의 형태로 레이저 침식될 수 있기 때문에, 콘택 전극은 감소된 폭으로 형성될 수 있다. 더 얇은 및/또는 더 좁은 콘택 전극은 더 적은 음영손 및 더 높은 단락 전류 밀도(Jsc)를 얻도록 해준다.
또한, 콘택 형성이 이제 더 낮은 온도에서 콘택 없이, 즉, 자기 정렬 금속 도금에 의해 수행될 수 있기 때문에 웨이퍼 두께가 감소되는 경향을 고려할 때 웨이퍼 파손의 위험이 감소된다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 도핑된 콘택층의 적어도 일부에 대응되는 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막의 일부는 레이저 어닐링과 동시에 레이저 침식될 수 있다. 도핑된 콘택층을 어닐링함과 동시에 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 침식하는 것으로 종래의 방법과 비교할 때 전체적인 공정 단계의 수가 감소된다.
통상의 지식을 가진 사람이 알고 있는 바와 같이, 고농도로 도핑된 콘택층을 얻기 위하여 종래에는 도핑된 콘택층이 고온의 인 또는 붕소 확산에 의해 형성되거나, 다른 도핑 공정 단계에 이은 고온 퍼니스 어닐링에 의해 형성된다. 그러나 본 발명에 의하면, 그 다음의 선택적 레이저 어닐링 때문에 저농도로 도핑된 콘택층만이 요구된다. 따라서 도핑된 콘택층의 형성은 예를 들어 이온 주입, 플라즈마 도핑, 인 전구체의 저온 확산에 의해 얻어지는 포스포실리케이트 글래스(PSG) 형성, 붕소 전구체의 저온 확산에 의해 얻어지는 보로실리케이트 글래스(BSG) 형성, 도핑된 스핀-온-글래스 형성 및 도핑된 절연막 증착과 같은 도핑 공정 단계로 벌크 반도체 기판의 전면 또는 후면을 처리하는 것에 의해 수행될 수 있다.
대안으로서, 본 발명의 다른 실시예에서는 반도체 기판 표면에 도핑된 콘택층을 형성하는 단계가 반도체 기판상에 도핑된 반사 방지 코팅 및/또는 도핑된 보호 절연막을 형성하는 단계 및 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 레이저 어닐링하는 단계를 포함할 수 있는 선택적 콘택 형성 방법을 제공한다. 바람직하게, 레이저 어닐링과 동시에 도핑된 콘택층 부분에 대응되는 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막의 일부는 레이저 침식될 수 있다.
후자의 경우, 선택적 도핑된 콘택층은 별도로 도핑된 콘택층 형성할 필요 없이 어닐링과 동시에 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 침식하는 것에 의해 형성된다. 이는 선택적 콘택 형성을 위한 전체 공정 단계 수를 명백하게 감소시키며 종래 방법과 비교할 때 더욱 그러하다.
본 발명에 따른 방법은 투사된 레이저 빔을 조사될 부분에 XYZ-방향으로 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 대물 렌즈를 사용하여 조사될 영역에 2D-패턴의 영상의 초점을 맞추는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 2D-패턴의 영상 크기를 조사될 부분의 크기에 부합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 가변 영상 확대 시스템을 사용하여 수행될 수 있다.
더 이상 조절하는 것은 카메라를 사용하여 빔 스팟을 반도체 물질층상에 가시화하고, 크기를 재고 배율을 조절하여 수행될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 패턴 인식을 포함할 수 있다. 이는 반도체 물질을 지지하기 위한 스테이지에 기계적으로 결합되고, 물질층 표면의 상부에 위치된 카메라를 포함하는 패턴 인식 시스템에 의해 달성될 수 있다. 특정 실시예에서, 식각되거나 레이저 침식된 몇 개의 (대표적으로 3) 정렬 마크를 반도체 물질상에 위치시키기 위해 카메라로부터의 영상은 처리될 수 있다. 정렬 마크는 레이저 장비의 좌표 시스템에서 반도체 물질의 정확한 위치를 제공해 준다.
또한, 본 발명은 상기한 모든 방법에 따라 형성된 선택적 콘택을 포함하는 광전지를 제공한다. 이러한 광전지는 예를 들어 표준 단결정 및 다결정 태양 전지, N-형 및 P-형 태양 전지, 다른 타입의 기판상에 성장된 에피텍셜 실리콘 태양 전지, 이종-접합 태양 전지, 보호 에미터 후면 국부 확산 태양 전지(PERL), 보호 에미터 후면 콘택 전지(PERC), 배면 콘택 또는 후면 콘택 태양 전지(RCC, BCC) 및 서로 맞물린 배면 콘택 전지(IBC)일 수 있다.
종래의 에미터 콘택 형성 공정:
1) 고농도로 도핑된 n-형 에미터층의 형성을 위해 p-형 벌크 실리콘상에 고온에서 POCl3 퍼니스 확산
2) 포스포실리케이트 글래스 식각
3) SiNx ARC/보호막 증착
4) 스크린 인쇄에 의해 정렬된 전면 금속화
예를 들어, 국제 특허 제WO 2009/128679호에 기재된 바와 같은 종래의 선택적 에미터 형성 공정:
1) 저농도로 도핑된 n-형 에미터층의 형성을 위해 p-형 벌크 실리콘상에 저온에서 POCl3 퍼니스 확산
2) 에미터층의 선택적 레이저 어닐링
3) 포스포실리케이트 글래스 식각
4) SiNx ARC/보호막 증착
5) 스크린 인쇄에 의해 정렬된 전면 금속화
본 발명에 따른 선택적 에미터 형성 공정:
1) 저농도로 도핑된 n-형 에미터층의 형성을 위해 p-형 벌크 실리콘상에 저온에서 POCl3 퍼니스 확산
2) 선택적 에미터 콘택 그리드의 2D-패턴으로 형상화된 펄스 레이저 빔에 의한 선택적 레이저 어닐링
3) 포스포실리케이트 글래스 식각
4) SiNx ARC/보호막 증착
5) 스크린 인쇄에 의해 정렬된 전면 금속화
본 발명에 따른 선택적 에미터 형성의 대안적인 공정:
1) 저농도로 도핑된 n-형 에미터층의 형성을 위해 p-형 벌크 실리콘상에 저온에서 POCl3 퍼니스 확산
2) 선택적 에미터 콘택 그리드의 2D-패턴으로 형상화된 펄스 레이저 빔에 의한 선택적 레이저 어닐링;
3) 포스포실리케이트 글래스 식각
4) SiNx ARC/보호막 증착
5) 선택적 에미터 콘택 그리드의 2D-패턴으로 형상화된 펄스 레이저 빔에 의한 레이저 침식;
6) 자기 정렬 금속 도금에 의해 전면 금속화
본 발명에 따른 선택적 에미터 형성 공정의 다른 대안적인 공정:
1) 저농도로 도핑된 n-형 에미터층의 형성을 위해 p-형 벌크 실리콘상에 저온에서 POCl3 퍼니스 확산
2) 포스포실리케이트 글래스 식각
3) SiNx ARC/보호막 증착
4) 선택적 에미터 콘택 그리드의 2D-패턴으로 형상화된 펄스 레이저 빔에 의한 선택적 레이저 어닐링 및 레이저 침식;
5) 자기 정렬 금속 도금에 의해 전면 금속화
본 발명에 따른 선택적 에미터 형성 공정의 다른 대안적인 공정:
1) SiNx ARC/보호막 증착
2) 선택적 에미터 콘택 그리드의 2D-패턴으로 형상화된 펄스 레이저 빔에 의한 선택적 레이저 어닐링 및 레이저 침식;
3) 자기 정렬 금속 도금에 의해 전면 금속화
아래에 6 단계의 사진식각 및 마지막 소결 및 어닐링 공정을 사용한 종래의 서로 맞물린 배면 콘택(IBC) 태양 전지의 제조 공정 흐름이 기술되어 있다(Practical Handbook of Photovoltaics, Fundamentals and Applications, Tom Markvart & Luis Castaner, Elsevier 에 기술된 바와 같음).
1) 높은 수명의 <100> FZ 실리콘 웨이퍼의 초기 산화
2) N+ 에미터 사진식각
3) 산화물 식각 N+ 에미터 영역 개구
4) 인 사전 증착
5) P+ 에미터 사진식각
6) 산화물 식각 P+ 에미터 영역 개구
7) 붕소 사전 증착
8) 웨이퍼의 뒷면(태양전지 전면) 제조
9) 얇은 산화물 또는 절연막 성장
10) 콘택 사진식각
11) 산화물 또는 절연막 식각 콘택 영역 개구
12) 레벨 1 금속화
13) 금속 1 사진식각
14) 금속 1 식각
15) 금속간 절연막 증착
16) 비아 사진식각
17) 금속간 절연막 식각
18) 레벨 2 금속화
19) 금속 2 사진식각
20) 금속 2 식각
21) 반사 방지 코팅 증착
22) 소결 및 어닐링
23) 절단 및 테스트
본 발명에 따른 서로 맞물린 후면 콘택(IBC) 태양 전지 제조 공정 순서에서, 2D-패턴으로 형상화된 펄스 레이저 빔에 의한 선택적 레이저 어닐링은 N+ 에미터 영역 또는 P+ 에미터 영역 또는 둘 다를 형성하기 위한 사진식각 대신에 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. a. 반도체 기판의 표면에 도핑된 콘택층을 형성하는 단계; 및
    b. 레이저 빔으로 도핑된 콘택층 일부를 어닐링하는 단계를 포함하며, 상기 일부는 각 선택적 콘택 그리드의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴을 갖는 광전지용 선택적 콘택 형성 방법에 있어서,
    상기 레이저 빔이 펄스화되고 2D-패턴으로 형상화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 콘택 그리드는 다수의 평행 콘택을 포함하며, 각 펄스로 다수의 평행 콘택의 적어도 일부에 대응되는 2D-패턴을 갖는 부분이 조사되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 펄스로 적어도 1 cm2 부분이 조사되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    0,1 내지 10 J/cm2 사이의 투사된 빔 에너지 밀도로 레이저 어닐링이 수행되는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    펄스화된 레이저 빔이 100 내지 200 나노초 사이의 펄스 지속 기간을 갖는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항에 있어서,
    어닐링은 엑시머 레이저에 의해 수행되는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서,
    반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 도핑된 콘택막 상부에 형성하는 단계 및, 도핑된 콘택층의 일부에 대응되는 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막의 적어도 일부를 레이저 침식하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항에 있어서,
    반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 도핑된 콘택막 상부에 형성하는 단계 및, 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막을 통하여 레이저 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    레이저 어닐링과 동시에, 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막의 일부가 도핑된 콘택층의 일부에 대응되도록 레이저 침식되는 방법.
  10. 제1항 내지 제6항에 있어서,
    반도체 기판의 표면에 도핑된 콘택층을 형성하는 단계는 반도체 기판상에 도핑된 반사 방지 코팅 및/또는 도핑된 보호 절연막을 형성하는 단계 및 반사 방지 코팅 및/또는 도핑된 보호 절연막을 레이저 어닐링하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    레이저 어닐링과 동시에, 반사 방지 코팅 및/또는 보호 절연막의 일부가 도핑된 콘택층의 일부에 대응되도록 레이저 침식되는 방법.
  12. 상술한 모든 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    도핑된 콘택층은 에미터층이고 선택적 콘택층은 선택적 에미터 콘택인 방법.
  13. 상술한 모든 청구항 어느 한 항의 방법에 따라서 형성된 선택적 콘택을 포함하는 광전지.
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