TW200933654A - Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices: multiple busbars - Google Patents

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200933654 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例係關於一種矽半導體裝置，及一種用於 太陽能電池裝置之正面的導體銀膏。 【先前技術】 * 具有P型基底之習知太陽能電池結構具有一通常位於電 - 池之正面或太陽面的負極及一位於背面之正極。眾所周 知，落在半導體本體之p-n接合上之適當波長的輻射用作 ® 在該本體中產生電洞-電子對之外部能量來源。由於p-n接 合處存在電位差，故電洞及電子以相反方向移動穿過該接 合且藉此引起能夠將電力傳遞至外部電路之電流流動。大 多數太陽能電池係呈矽晶圓之形式，其已經金屬化，亦即 具備導電之金屬接觸點。 儘管存在用於形成太陽能電池之各種方法及組合物，但 需要具有改良之電效能的組合物、結構及裝置及製造方 法。 ® 【發明内容】 本發明之一實施例係關於一種結構，其包含： - (a)厚膜組合物，其包含： . a)導電銀； b) —或多種玻璃粉；分散於 c) 有機介質中； (b) —或多個絕緣膜； 其中該厚膜組合物經印刷以於一或多個基板上形成三個 135567.doc 200933654 或三個以上匯流排。如本文所使用，術語，•匯流排"意謂用 於收集電流之共同連接。 在該實施例之一態樣中，該結構進一步包含一或多個半 導體基板。在另一態樣中，該等絕緣膜係形成於該一或多 個半導體基板上。在另一態樣中，該結構進一步包含一或 . 多組連接線。在一態樣中，第一組連接線接觸一個匯流 • 排，且其中該接觸匯流排之第一組連接線與接觸另一匯流 排之另一組連接線交錯。在一態樣中，一個匯流排由兩組 β 連接線接觸。在本文中連接線亦稱為導線。 本發明之一態樣係關於包含該結構之半導體裝置。另一 態樣係關於一種包含該結構之半導體裝置，其中該組合物 已經燒製’其中該燒製移除有機媒劑且燒結銀及玻璃粉， 且其中導體銀及玻璃料混合物穿透絕緣膜。另一態樣係關 於一種包含該結構之太陽能電池。 在該實施例之一態樣中’該厚膜組合物進一步包含添加 劑。在另一態樣中，該添加劑係選自：（a)金屬，其中該金 馨 屬係選自 Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、 Fe、Cu及 Cr ; (b)選自 Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、 . Sn、Ru、Co、Fe、Cu及Cr之金屬中之一或多者的金屬氧 • 化物；（c)在燒製後可產生（b)之金屬氧化物的任何化合 物；及（d)其混合物。在一實施例中，該添加劑為Zn〇或

MgO。 在該實施例之一態樣中，該玻璃粉包含：Bi2〇3、 B2〇3 ’玻璃粉之8_25重量百分比，且進一步包含一或多種 135567.doc 200933654 選自由下列各物組成之群的組份：Si〇2、P2〇5、Ge〇2及 V2〇5 ° 在該實施例之一態樣中，絕緣膜包含一或多種選自下列 各物之組份：氧化鈦、氮化矽、SiNx:H、氧化矽及氧化石夕/ 氧化欽。 - 在該實施例之一態樣中，該結構適用於製造光電装置β • 在該實施例之一態樣中，該玻璃粉包含選自下列各物之 組份：（a)金屬，其中該金屬係選自zn、Mg、Gd、Ce、 β Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu 及 Cr ; (b)選自 Zn、 Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn ' Ru、c〇、Fe、Cii及 Cr之 金屬中之一或多者的金屬氧化物；（c)在燒製後可產生（b) 之金屬氧化物的任何化合物；及（d)其混合物。 【實施方式】 本發明解決對具有改良之電效能的半導體組合物、半導 體裝置、製造該等半導體裝置之方法及其類似物的需要。 本發明之一實施例係關於厚膜導體組合物。在該實施例 之一態樣中，該厚膜導體組合物可包括：導體粉末、助熔 劑材料及有機介質。該助熔劑材料可為玻璃粉或玻璃粉之 ' 混合物。該等厚膜導體組合物亦可包括添加劑。厚膜導體 、 組合物可包括其他添加劑或組份。 本發明之一實施例係關於結構’其中該等結構包括厚膜 導體組合物。在一態樣中，該結構亦包括一或多個絕緣 膜。在一態樣中’該結構不包括一絕緣膜。在一態樣中， 該結構包括一半導體基板。在一態樣中，厚膜導體組合物 135567.doc -8 - 200933654 了/成於該或多個絕緣膜上。在一態樣中，厚膜導體組 合物可形成於該半導體基板1。在厚膜導體組合物可形成 於半導體基板上之態樣中，該結構可能不含有一經塗覆之 絕緣膜。 在實施例中’厚膜導體組合物可印刷於基板上以形成 ' 旨流排。該等匯流排可為兩個以上匯流排。舉例而言，該 . 等匯流排可為三個或三個以上匯流排。除匯流排外，厚膜 冑餘合物可印刷於基板上以形錢接線。料連接線可 接觸一匯流排《接觸一匯流排之連接線可在接觸第二匯流 排之連接線之間交錯。 在一例不性實施例中，四個匯流排可於一基板上互相平 仃。在另一實施例中，預期為四個以上匯流排。該等匯流 排可呈矩形形狀。中間匯流排之兩側皆可與連接線接觸。 於側匯流排之每一者上，僅矩形之一侧可與連接線接觸。 接觸側匯流排之連接線可與接觸中間匯流排之連接線交 Φ 錯。舉例而言，接觸一個側匯流排之連接線可與在一側接 觸中間匯流排之連接線交錯，且接觸另一個側匯流排之連 接線可與在中間匯流排之另一侧接觸中間匯流排之連接線 交錯。 ' 圖2Α提供存在兩個匯流排之一實施例的例示性圖。第一 匯流排201與第一組連接線2〇3接觸。第二匯流排2〇5與第 二組連接線207接觸。該第一組連接線2〇3與該第二组連接 線207交錯。 圖2Β提供存在三個匯流排之一實施例的例示性圖。存在 135567.doc -9- 200933654 四個匯流排之實施例類似於該圖，同時添加另一個匯流 排。第一匯流排209與第一組連接線211接觸。第二匯流排 213與第二組連接線215及第三組連接線217接觸。該第二 組連接線215接觸該第二匯流排213之一側；該第三組連接 線217接觸該第二匯流排213之相反側。第三匯流排219與 第四組連接線221接觸。第一組連接線211與第二組連接線 215交錯。該第三組連接線217與該第四組連接線^以交 錯。 在一實施例中’形成於基板上之匯流排可由兩個以平行 配置排列之匯流排組成，導線垂直於匯流排而形成且以交 錯平行線模式排列。或者’該等匯流排可為三個或三個以 上匯流排。在三個匯流排之情況下，中心匯流排可用作匯 流排之間的至平行配置中之各側的共同連接。在此實施例 中可將二個匯流排之覆蓋區域調整至大約與使用兩個匯 流排之情況相同。在三個匯流排之情況下，將垂直線調整 至適合於匯流排對之間的間距之較短尺寸。 在一實施例中，厚膜導體組合物之組份為分散於有機介 質中之電功能銀粉、含鋅添加劑及無鉛玻璃粉。其他添加 劑可包括金屬、金屬氧化物或在燒製期間可產生此等金屬 氧化物之任何化合物。該等組份在下文論述。 L 無機組份 本發明之一實施例係關於厚膜導體組合物。在該實施例 之—態樣中’該厚膜導體組合物可包括：導體材料、助熔 劑材料及有機介質。該導體材料可包括銀。在一實施例 135567.d〇, -10- 200933654 中，導體材料可為導體粉末。該助溶劑材料可包括一或多 種玻璃粉。該玻璃粉可無鉛的。厚膜導體組合物亦可包括 添加劑。該添加劑可為選自下列各物之金屬/金屬氧化物 添加劑.⑷金屬’其中該金屬係選自Zn、Mg、Gd、Ce、 Zr Τι Μη、Sn、RU、c〇 ' Fe、〜及。；⑻選自 、

Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、c〇FeCdCa 金屬中之或多者的金屬氧化物；⑷在燒製後可產生⑻ 之金屬氧化物的任何化合物；及（(1)其混合物。厚膜導體組 合物可包括其他組份。 如本文所使用，"匯流排"意謂用於收集電流之共同連 接。在一實施例中，該等匯流排可呈矩形形狀。在一實施 例中，匯流排可平行。 如本文所使用’ ”助熔劑材料"意謂用於促進熔化之物 質，或熔化之物質。在一實施例中，該熔化可在所需加工 溫度或低於該溫度下進行以形成液相。 在一實施例中，本發明之無機組份包含：（1)電功能銀 粉；（2)含鋅添加劑；（3)無鉛玻璃粉；及視情況（4)選自下 列各物之其他金屬/金屬氧化物添加劑：（a)金屬，其中該 金屬係選自 Zn、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、 Fe、Cu及 Cr ; (b)選自 Zn、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、

Ru、Co、Fe、Cu及Cr之金屬中之一或多者的金屬氧化 物；（c)在燒製後可產生（b)之金屬氧化物的任何化合物； 及（d)其混合物。 A.導電功能材料 135567.doc -11- 200933654 導電材料可包括Ag、Cu、Pd及其混合物。在一實施例 中’該導電顆粒為Ag。然而，此等實施例意欲為非限制性 的。預期且涵蓋利用其他導體材料之實施例。 該銀可呈提供於膠態懸浮液中之顆粒形式、粉末形式、 薄片形式、球體形式、其混合物等。銀可為例如銀金屬、 銀合金或其混合物。銀可包括氧化銀（Ag2〇)或銀鹽，諸如 AgCl、AgN〇3 或 AgO〇CCH3(乙酸銀）、难酸銀（Ag3p〇4)或 其混合物。可使用與其他厚膜組份相容之任何形式的銀， 且將由熟習此項技術者瞭解。 銀可為厚膜組合物之組成之各種百分比中的任一者。在 一非限制性實施例中，銀可為厚膜組合物之固體組份的約 70%至約99%。在另一實施例中，銀可為厚膜組合物之固 體組份的約70 wt %至約85 wt %。在另一實施例中，銀可 為厚膜組合物之固體組份的約9〇 wt %至約99 wt 0/〇。 在一實施例中，厚膜組合物之固體部分可包括約8〇 wt %至約90 wt %銀顆粒及約i wt %至約1〇 wt %銀薄片。在 一實施例中，厚膜組合物之固體部分可包括約乃wt %至 約90 wt %銀顆粒及約i wt %至約1〇 wt 〇/〇銀薄片。在另一 實施例中，厚膜組合物之固體部分可包括約乃wt %至約 90 wt %銀薄片及約i wt %至約1〇 wt 〇/〇膠態銀在另一實 施例中，厚膜組合物之固體部分可包括約6〇 wt %至約9〇 wt %之銀粉或銀薄片及約0. i wt %至約2〇 wt %之膠態銀。 在一實施例中，厚膜組合物包括賦予該組合物適當電功 能性質之功能相。該功能相可包括分散於充當形成組合物 135567.doc •12· 200933654 之功能相之載劑的有機介質中之電功能粉末。在一實施例 中，組合物可塗覆於一基板上。在另一實施例中可燒製 組合物及基板以燒盡有機相，活化無機黏結相且 能性質。 在一實施例中，組合物之功能相可為導電之經塗佈或未 ㉟塗佈的銀顆粒。在-實施例中’該等銀顆粒可經塗佈。 . 在一實施例中，銀可塗有諸如磷之各種材料。在一實施例 巾，銀顆粒可至少部分塗有界面活性劑。該界面活性劑可 選自（但不限於）硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽及 其混合物。可利用其他界面活性劑，包括月桂酸、標棚 酸、油酸、硬脂酸、癸酸、肉豆蔻酸及亞油酸。抗衡離子 可為（但不限於）氫、銨、鈉、鉀及其混合物。 銀之粒徑不受任何特定限制。在一實施例中，平均粒徑 小於1 〇微米；在另一實施例中，平均粒徑小於5微米。 在實施例中，氧化銀可在玻璃熔化/製造過程期間溶 解於玻璃中。 B.添加劑 本發明之一實施例係關於可含有添加劑之厚膜組合物。 在此實施例之一態樣中，該添加劑可為選自下列各物之金 .屬/金屬氧化物添加劑：（a)金屬，其令該金屬係選自Zn、 Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Μη、Sn、Ru、C〇、Fe、Cu及 Cr ; (b)選自 Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、

Fe、Cu及Cr之金屬中之一或多者的金屬氧化物；（c)在燒 装後可產生（b)之金屬乳化物的任何化合物；及（句其混合 135567.doc -13- 200933654 物。 實tr例中’添加劑之粒徑不受任何特定限制。在— ==，平均純可小㈣㈣；在—實施例中 =ΓΤΓΓ實施例中，平均粒徑可為心 檄乎/香 财千均粒徑可為0.6微米至1<3 撻水在-實施例中，平均粒徑可為7賊至10一 ，在一實施例中’金屬/金屬氧化物添加劑之粒徑可在7太

至125 nm之祀圍内。在一實施例中’金屬/金屬氣 化物添加劑之粒徑可在7奈米（nm)至⑽⑽之範圍内 :實施例中，制2及加2可用於本發明中其平均粒徑 範圍（d50)為7奈米（nm)至125 nm。 在一實施例中，添加劑可為含鋅添加劑。含辞添加劑可 例如選自⑷Zn、（b)Zn之金屬氧化物、⑷在燒製後可產生 Zn之金屬氧化物的任何化合物及（d)其混合物。 在一實施例中，含鋅添加劑為Zn〇,其中Zn〇可具有在 1〇奈米至職米之範圍㈣平均純4另—實施例中， ZnO可具有40奈米至5微米之平均粒徑。在另一實施例 中’ Zn〇可具有60奈米至3微米之平均粒徑。在另一實施 例中，含辞添加劑可具有小於〇.丨μιη之平均粒徑。詳言 之，含鋅添加劑可具有在7奈米至1〇〇奈米以下之範圍内^ 平均粒徑。 在另一實施例中，含鋅添加劑（例如Ζη、樹脂酸辞等）可 以2至16重量百分比之範圍存在於總厚臈組合物中。在另 一實施例中，含鋅添加劑可以總組合物之4至12的重量百 135567.doc -14- 200933654 分比範圍存在。在一實施例中，Zn〇可以總組合物之2至 10重量百分比的範圍存在於組合物中。在一實施例中， Zn〇可以總組合物之4至8重量百分比的範圍存在。在另— 實施例中’ ΖηΟ可以總組合物之5至7重量百分比的範圍存 在。 在一實施例中，添加劑可為含鎂添加劑。該含鎂添加劑 可例如選自（a)Mg、（b)Mg之金屬氧化物、（c)在燒製後可產 生Mg之金屬氧化物的任何化合物及（d)其混合物。 在一實施例中，含鎂添加劑gMg〇，其中Mg〇可具有在 10奈米至1〇微米之範圍内的平均粒徑。在另一實施例中， MgO可具有40奈米至5微米之平均粒徑。在另一實施例 中Mg〇可具有60奈米至3微米之平均粒徑。在另一實施 例t，MgO可具有〇」微米至17微米之平均粒徑。在另一 實施例中，Mg〇可具有〇·3微米至13微米之平均粒徑。在 另一實施例t，含鎂添加劑可具有小於〇〗μιη之平均粒 徑。詳言之，含鎂添加劑可具有在7奈米至1〇〇奈米以下之 範圍内的平均粒徑。

MgO可以總組合物之〇1至1〇重量百分比的範圍存在於 組合物中。在一實施例中，Mg〇可以總組合物之〇 5至5重 量百分比的範圍存在。在另一實施例中，Mg〇可以總組合 物之0.75至3重量百分比的範圍存在。 在另一實施例中，含鎂添加劑（例如Mg、樹脂酸鎂等）可 以〇_1至10重量百分比之範圍存在於總厚膜組合物中。在 另一實施例中’含鎂添加劑可以總組合物之〇 5至5重量百 135567.doc •15· 200933654 分比的範圍存在。在另一實施例中，Mg〇可以總組合物之 0.75至3重量百分比的範圍存在。 在另-實施例中，含鎮添加劑可具有小於〇1叫之平均 粒徑。詳言之，含鎂添加劑可具有在7奈米至1〇〇奈米以下 之範圍内的平均粒裡。 在實施例中，添加劑可含有添加劑之混合&。添加劑 . 可為選自下列各物之金屬/金屬氧化物添加劑的混合物： (a)金屬，其中該金屬係選自Zn、Mg、Gd、Ce、Ζι·、Ή、 ❿ Μη、Sn、RU、Co、Fe、Cu及 Cr ; (b)選自 Ζη、Mg、㈤ '

Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、RU、C〇、Fe、〜及 Cr之金屬中之 -或多者的金屬氧化物；⑷在燒製後可產生（b)之金屬氧 化物的任何化合物；及（d)其混合物。 在燒製後可產生 Zn、Mg、Gd、Ce、ZF、Ti、Mn、Sn、

Fe Cu或Cr之金屬氧化物的化合物包括（但不限 於）樹脂酸鹽、辛酸鹽、有機官能單元及其類似物。 在一實施例中’添加劑可含有Zn〇與Mg〇之混合物。 C.玻璃粉 如本文所使用，"無鉛"意謂未添加鉛。在一實施例中， 量錯可存在於組合物中’且若未添加錯則該組合物仍可 視為無釔在實施例中，無鉛組合物可含有小於丨000 ppm之③在一實施例巾，無乱L组合物可含有小於则口口以 之錯。熟習此項技術者將認識到，術語無錯涵蓋含有較少 量之釓的組合物。在一實施例中，無鉛組合物可能不僅不 含乳’且亦可能不含其他有毒材料，包括例如cd、犯及致 135567.doc -16 - 200933654 癌有毒材料。在一實施例中，無鉛組合物可含有小於1000 PPm之鉛、小於1000 ppm之Cd及小於1〇〇〇 ppn^Nie在— 實施例中’無鉛組合物可含有微量Cd及/或Ni ;在—實施 】中不將C d、Ni或致癌有毒材料添加至無錯組合物中。 在本發明之一實施例中’厚膜組合物可包括玻璃材料。 在一實施例中，玻璃材料可包括三組組份中之一或多者： 成玻璃材料、兩性氧化物及改質劑。例示性成玻璃材料可 具有间鍵結配位及較小離子尺寸；成玻璃材料在加熱且自 熔體序火時可形成橋接共價鍵。例示性成玻璃材料包括 (但不限於）：Si〇2、b2〇3、p2〇5、v2〇5、Ge〇2等。例示性 兩性氧化物包括（但不限於）：Ti〇2、Ta2〇5、Nb2〇5、 Zr02、Ce〇2、Sn02、Al2〇3、Hf02及其類似物《如熟習此 項技術者所瞭解，兩性氧化物可用於取代成玻璃材料。例 不性改質劑可具有較大離子性質，且可處於鍵末端。改質 劑可能影響特定性質；舉例而言，改質劑可能導致例如玻 璃黏度降低及/或玻璃潤濕性質改變。例示性改質劑包括 (但不限於）：氧化物，諸如鹼金屬氧化物 '鹼土金屬氧化 物、PbO、CuO、CdO、ZnO、Bi203、Ag20、Mo03、W03 及其類似物。 在一實施例中’可由熟習此項技術者選擇玻璃材料以辅 助對氧化物或氮化物絕緣層之至少部分穿透。如本文所 述’此至少部分穿透可導致形成與光電裝置結構之矽表面 的有效電接觸。調配物組份不限於成玻璃材料。 在本發明之一實施例中，提供玻璃粉組合物（玻璃組合 135567.doc •17- 200933654 物）。玻璃粉組合物之非限制性實例列於以下表丨中且在本 文中描述。涵蓋其他玻璃粉組合物。 重要的是應注意，表1中所列之組合物並非限制性的， 因為預期熟習玻璃化學者可進行其他成份之次要取代而不 實質上改變本發明之玻璃組合物的性質。以此方式，諸如 以重量％計卩2〇5 0-3、Ge〇2 〇_3、ν2〇5 〇_3之成玻璃材料的 取代可被個別地使用或組合使用以達成類似效能。亦有可 能用諸如 Ti02、Ta205、Nb2〇5、Zr02、Ce02、Sn02之一或 多種兩性氧化物取代本發明之玻璃組合物中所存在的其他 兩性氧化物（亦即’ Al2〇3、Ce〇2、Sn〇2)。自資料可看 出’通常玻璃之較高Si〇2含量使效能降級。認為Si〇2增加 玻璃黏度且降低玻璃潤濕》儘管未在表1組合物中表示， 但預期具有零Si〇2之玻璃效能良好，因為諸如p2〇5、Ge〇2 等之其他成玻璃材料可用於替代低含量之Si〇2的功能。 CaO，鹼土金屬含量’亦可部分或全部由諸如Sr〇、BaO及 MgO之其他驗土金屬組份替代。

以總玻璃組合物之重量百分比計的例示性玻璃組成展示 在表1中。在一實施例中，實例中所見之玻璃組合物包括 在下列組成範圍内之下列氧化物組份：以總玻璃組合物之 重量百分比計 Si02 0.1_8、Al2〇3 0-4、B2〇3 8-25、CaO Ο-ΐ 、 ZnO 0-42 、 Na20 0-4 、 Li20 0-3.5 、 Bi203 28-85 、 Ag20 0-3、Ce02 0-4.5、Sn02 0-3.5、BiF3 0-15。在另一實施例 中，玻璃組合物包括：以總玻璃組合物之重量百分比計 Si02 4-4.5、Al2〇3 0.5-0.7、B2〇3 9-11、CaO 0.4-0.6、ZnO 135567.doc -18 · 200933654 11-14、Na20 0.7-1.1、Bi203 56-67、BiF3 4-13。在一實施 例中，玻璃粉可能含有少量B2〇3或無B203。 表1中所列之組合物包括作為氟化物組份之BiF3。BiF3意 欲為例示性、非限制性氟化物組份。舉例而言，可使用其 他氟化物化合物作為替代或部分替代。非限制性實例包 括：ZnF2、A1F3及其類似物。舉例而言，可使用氧化物加 氟組合物。

玻璃I Si〇2 AI2O3 B2O3 4.00 2.50 21.00 CaO ZnO Na20 Li20 Bi203 Ag20 Ce02 Sn02 BiF3 40.00 30.00 2.50 玻璃π 4.00 3.00 24.00 31.00 35.00 3.00 玻璃ΠΙ 4.30 0.67 10.21 0.55 13.35 0.94 57.85 12.12 玻璃IV 4.16 0.65 9.87 0.53 12.90 0.91 66.29 4.69 玻璃V 7.11 2.13 8.38 0.53 12.03 69.82 玻璃VI 5.00 2.00 15.00 0.50 2.00 3.00 70.00 2.50 玻璃VII 4.00 13.00 3.00 1.00 75.00 4.00 玻璃VIII 2.00 18.00 0.50 75.00 2.50 2.00 玻璃IX 1.50 14.90 1.00 1.00 81.50 0.10 玻璃X 1.30 0.11 13.76 0.54 1.03 82.52 0.74 表1 :以總玻璃組合物之重量百分比計的玻璃組成 玻璃ID編號玻璃組份(wt%總玻璃組合物） 適用於本發明之玻璃粉包括ASF1100及ASF1100B，其可 購自Asahi Glass Company。在本發明之一實施例中，玻璃 粉（玻璃組合物）之平均粒徑可在0.5-1.5 μιη之範圍内。在另 一實施例中，平均粒徑可在0.8-1 _2 μιη之範圍内。在一實 施例中，玻璃粉之軟化點（Ts : DTA之第二轉變點）在300-600°C之範圍内。在一實施例中，總組合物中玻璃粉之量 可在總組合物之0.5至4 wt. %的範圍内。在一實施例中， 玻璃組合物以總組合物之1至3重量百分比的量存在。在另 一實施例中，玻璃組合物以總組合物之1.5至2.5重量百分 135567.doc •19- 200933654 比的範圍存在。 本文所述之玻璃係藉由習知玻璃製造技術製造。製備 500-1000公克量之玻璃。可對成份稱重且以所需比例混合 並於底部裝載爐中加熱以在鉑合金坩堝中形成熔體。如此 項技術中所熟知，進行加熱至峰值溫度（1〇〇〇。(3-1200。(：）且 ' 歷時使得熔體完全變為液體且均質之時間。使熔融玻璃在 . 相反旋轉不鏽鋼輥之間淬火以形成10-20 mil厚之玻璃小 板。接著研磨所得玻璃小板以形成50%體積分布設定介於 © 1-3微米之間的粉末。 在一實施例中，玻璃中可含有一或多種本文所述之添加 劑’諸如ZnO、MgO等。含有一或多種添加劑之玻璃粉適 用於本文所述之實施例。 在一實施例中’玻璃粉可包括Bi203、B203，總玻璃組 合物之8-25重量百分比，且進一步包含一或多種選自由下 列各物組成之群的組份：Si02、P205、Ge02及V205。 ©在一實施例中，玻璃粉可包括Al2〇3、Ce02、Sn02及 CaO中之一或多者。在此實施例之一態樣中，以總玻璃組 合物之重量百分比計，Al2〇3、Ce02、Sn02及CaO之量可 ' 小於6。在此實施例之一態樣中，以總玻璃組合物之重量 • 百分比計，Al2〇3、Ce〇2、Sn〇2及CaO之量可小於1.5 » 在一實施例中，玻璃粉可包括BiF3及Bi203中之一或多 者。在此實施例之一態樣中，以總玻璃組合物之重量百分 比計’ BiF3及Bi2〇3之量可小於83。在此實施例之一態樣 中’以總玻璃組合物之重量百分比計，BiF3及Bi203之量可 135567.doc • 20- 200933654 小於72。 在一實施例中，玻璃粉可包括Na2〇、Li2〇及Ag2〇中之 一或多者。在此實施例之一態樣中，以總玻璃組合物之重 量百分比計，Na20、Li20及Ag2〇之量可小於5。在此實施 例之一態樣中，以總玻璃組合物之重量百分比計’ Na2〇、 Li20及Ag20之量可小於2.0。 • 在一實施例中，玻璃粉可包括Al2〇3、Si2〇2及B2〇3中之 一或多者。在此實施例之一態樣中，以總玻璃組合物之重 〇 量百分比計，Si202、Al2〇3及B2〇3之量可小於31。 在一實施例中，玻璃粉可包括Bi203、BiF3、Na20、 Li20及Ag20中之一或多者。在一實施例中，以總玻璃組合 物之重量百分比計，（Bi203+BiF3)/(Na20+Li20+Ag20)之量 可大於14。 助熔劑材料 本發明之一實施例係關於一種厚膜組合物，包括該組合 物之結構及裝置’及製造該等結構及裝置之方法，其中該 〇 厚膜包括助熔劑材料。在一實施例中，該助熔劑材料可具 有類似於玻璃材料之性質，諸如具有較低軟化特徵。舉例 而言’可使用諸如氧化物或函素化合物之化合物。該等化 . 合物可辅助穿透本文所述之結構中的絕緣層。該等化合物 之非限制性實例包括已塗有有機或無機障壁塗層或包裹在 該塗層中以防止與膏介質之有機黏合劑組份的不良反應的 材料。該等助溶劑材料之非限制性實例可包括pbF2、 Bih、V2〇5、鹼金屬氧化物及其類似物。 135567.doc 21 · 200933654 玻璃摻合 在實施例中，一或多種玻璃粉材料可以混雜物形式存 ㈣厚膜組合物中。在—實施例中第—玻璃粉材料可由 熟習此項技術者針對其快速消化絕緣層之能力來選擇；此 外’玻璃粉材料可具有強腐蝕力及低黏度。 在一實施例中，第二玻璃粉材料可設計成緩慢與第一破 璃粉材料摻合’同時延緩化學活性。可導致的會影響絕緣 層之部分移除，但不侵蝕下層發射極擴散區域（可能使裝 置分流）的中止條件為未經抑制地進行之腐蝕作用。該破 璃粉材料可表徵為具有足以提供穩定製造窗之較高黏度以 移除絕緣層而不破壞半導體基板之擴散p-n接合區域。 在一非限制性例示性混雜物中，第一玻璃粉材料可為 Si02 1.7 wt% ' Zr02 0.5 wt% ' B203 12 wt% ' Na20 〇 4 wt%、Li2〇 〇.8 wt%&Bi2〇3 84 6 wt%且第二玻璃粉材料可 為 Si02 27 wt%、Zr02 4.1 wt%、Bi203 68·9 wt%。摻合物 之比例可用於在熟習此項技術者所瞭解之條件下調整摻合 物比率以滿足厚膜導體膏之最佳效能。 分析玻璃測試 若干種測試方法可用於將玻璃材料表徵為應用於光電Ag 導體調配物之候選物，且為熟習此項技術者所瞭解。此等 量測為用於測定Tg及玻璃流動動力學之差示熱分析 (Differential Thermal Analysis，DTA)及熱-機械分析 (Thermo-mechanical Analysis，TMA)。按需要，可利用許 多其他表徵方法，諸如膨脹測定法、熱解重量分析、 135567.doc -22- 200933654 XRD、XRF及 ICP。 惰性氣體燒製 在一實施例中，光電裝置單元之加工利用對所製備單元 之氮或其他惰性氣體燒製。通常設定燒製溫度分布以便使 得可自乾燥厚膜膏燒盡有機黏合劑材料或存在之其他有機 ' 材料。在一實施例中，該溫度可介於攝氏300_525度之 . 間。燒製可於帶式爐中使用高傳輸速率（例如介於40-200吋/ 分鐘之間）來進行。多種溫度區可用於控制所需熱分布。 © 區之數目可在例如3至9個區之間變化。光電電池可於介於 例如650°C與1 000°C之間的設定溫度下進行燒製。燒製不 限於此類型之燒製’且涵蓋熟習此項技術者已知之其他快 速燒製爐設計。 D·有機介質 可藉由機械混合將無機組份與有機介質混合以形成具有 適合於印刷之稠度及流變能力之稱為"膏"的黏性組合物。 φ 各種惰性黏性材料可用作有機介質。有機介質可為無機組 份可以足夠穩定度分散於其中之介質。介質之流變性質必 須使得向組合物提供良好塗覆性質，包括：固體之穩定分 散、用於絲網印刷之適當黏度及觸變性、基板及膏固體之 適當可濕性、良好乾燥速率及良好燒製性質。在本發明之 一實施例中，用於本發明之厚膜組合物的有機媒劑可為非 水性惰性液體。可使用各種有機媒劑之任一者，其可能或 可能不含有增稠劑、穩定劑及/或其他常見添加劑。有機 介質可為聚合物於溶劑中之溶液。另外，諸如界面活性劑 I35567.doc •23- 200933654 之沙量添加劑可為有機介質之一部分。出於此目的，最常 使用之聚合物為乙基纖維素。聚合物之其他實例包括乙基 羥基乙基纖維素、木松香、乙基纖維素與酚系樹脂之混合 物、低級醇之聚甲基丙烯酸酯及乙二醇單乙酸酯之單丁 醚，亦可使用此等聚合物。厚臈組合物令所見之最廣泛使 用的溶劑為酯醇及萜（諸如α_松香醇或松香醇）或其與諸 如煤油、鄰笨二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙 酸酯、己二醇及高沸點醇及醇酯之其他溶劑的混合物。另 外，用於在塗覆於基板上後促進快速硬化之揮發性液體可 包括在媒劑中。調配此等溶劑與其他溶劑之各種組合以獲 得所需之黏度及揮發性要求。 存在於有機介質中之聚合物在總組合物之8以丨^至^ Wt. °/〇之範圍内。可藉由有機介質將本發明之厚膜銀組合 物調整至預定、可絲網印刷之黏度。 厚膜組合物中之有機介質與分散液中之無機組份的比率 視塗覆膏之方法及所用之有機介質種類而定，且其可變 化。通常’分散液將含有70-95 wt %之無機組份及5-30 wt %之有機介質（媒劑）以便獲得良好潤濕。 本發明之一實施例係關於一種厚膜組合物，其中該厚膜 組合物包括： (a) 導電銀粉； (b) —或多種玻璃粉；分散於 (c) 有機介質中； 其中該玻璃粉包括：Bi2〇3、B2〇3，總玻璃粉之8_25重量百 135567.doc • 24- 200933654 λ ’且進一步包括一或多種選自由下列各物組成之群的 組伤’ Sl〇2、P2〇5、Ge02及V205。在此實施例之一態樣 中’玻璃粉可無鉛。在此實施例之一態樣中，玻璃粉包 括.Βι2〇3 28-85、β2〇3 8-25及下列各物中之一或多者： 2 8 Ρ2Ο5 0-3、Ge〇2 0-3、V2O5 〇-3。在此實施例之 一態樣中，坡璃粉包括si〇2 〇1_8。在此實施例之一態樣 ⑩ 中玻璃粉可包括一或多種兩性氧化物。例示性兩性氧化 物包括（但不限於）：Al2〇3、Ce02、Sn〇2、Ti〇2、Ta2〇5、

Nb2〇5&Zr〇2。在此實施例之一態樣中，玻璃粉可包括一 或多種鹼土金屬組份。例示性鹼土金屬組份包括（但不限 於）：CaO、Sr0、Ba〇、Mg〇。在一實施例中玻璃粉可 包括-或多種選自由下列各物組成之群的組份：“Ο、

Na20、Li2〇、Ag〇2及 BiF3。 在此實施例之-態樣中，組合物亦可包括添加劑。例示 性添加劑包括：金屬添加劑或含金屬添加劑，且其中該金 屬添加劑或含金屬添加劑於加工條件 y成氧化物。添加 劑可為金屬氧化物添加劑。舉例而令，

Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、c〇、pe 中之一或多者的金屬氧化物 ° 添加劑可為選自

Cu及Cr之金屬 本發明之一實施例係關於一種包括紐 彷、、且合物之半導體裝 置，該組合物包括： (a) 導電銀粉； (b) 一或多種玻璃粉；分散於 (c) 有機介質中； 135567.doc -25· 200933654 其中該玻璃粉包括：Bi2〇3、B203，總玻璃粉之8_25重量百 分t i且進一步包括一或多種選自由下列各物組成之群的 .伤Sl〇2、P2〇5、Ge〇2及V205。此實施例之一態樣係關 於一種包括該半導體裝置之太陽能電池。 本發明之一實施例係關於一種結構，其包括： (a)厚膜組合物，其包括： • 0)導電銀粉； (b) —或多種玻璃粉；分散於 ® (c)有機介質_ ; 其中該玻璃粉包括：Β〖2〇3、B2〇3 ’總玻璃粉之8·25重量百 分比，且進一步包括一或多種選自由下列各物組成之群的 組份：Si〇2、Ρ2〇5、Ge02及V205 ;及 (b) —絕緣膜， 其中該厚膜組合物係形成於該絕緣膜上’且其中在燒製後 厚膜組合物之組份穿透該絕緣膜且移除該有機介質。 結構 〇 本發明之一實施例係關於一種結構，其包括厚膜組合物 及一基板。在一實施例中，該基板可為一或多個絕緣膜。 在一實施例中’該基板可為一半導體基板。在一實施例 • 中，本文所述之結構可適用於製造光電裝置。本發明之一 實施例係關於一種半導體裝置，其含有一或多個本文所述 之結構；本發明之一實施例係關於一種光電裝置，其含有 一或多個本文所述之結構；本發明之一實施例係關於一種 太陽能電池，其含有一或多個本文所述之結構；本發明之 135567.doc -26· 200933654 一實施例係關於一種太陽能電池板，其含有一或多個本文 所述之結構。 本發明之一實施例係關於一種由厚膜組合物形成之電 極。在一實施例中，厚膜組合物已經燒製以移除有機媒劑 且燒結銀及玻璃顆粒。本發明之一實施例係關於一種半導 ‘ ㈣置’其含有-由厚膜組合物形成之電極。在一實施例 • 中’該電極為正面電極。 本發明之一實施例係關於本文所述之結構，其中該等結 ® 構亦包括一背面電極。 本發明之一實施例係關於結構，其中該等結構包括厚膜 導體組合物。在一態樣中，該結構亦包括一或多個絕緣 臈。在一態樣中，該結構不包括一絕緣膜。在一態樣中， 該結構包括一半導體基板。在一態樣中，該厚膜導體組合 物可形成於該一或多個絕緣膜上。在一態樣中，該厚膜導 體組合物可形成於該半導體基板上。在厚膜導體組合物可 ❷ 形成於半導體基板上之態樣中，該結構可能不含有一絕緣 膜。 厚膜導體及絕緣膜結構： 本發明之一態樣係關於一種結構，其包括厚膜導體組合 . 物及一或多個絕緣膜。該厚膜組合物可包括：（a)導電銀 粉；（b)—或多種玻璃粉；分散於c)有機介質中。在一實施 例中，該#玻璃粉可無錯。在一實施例中，_組合物亦 可包括如本文所述之添加劑。該結構亦可包括一半導髖基 板。在本發明之一實施例中，在燒製後可移除有機媒劑且 135567.doc •27· 200933654 :燒結銀及玻璃粉。在此實施例之另一態樣中，在燒製後 導體銀及玻璃料混合物可穿透該絕緣膜。 在燒製後厚膜導體組合物可穿透絕緣膜。該穿透可為部 刀穿透。絕緣膜由厚膜導體組合物穿透可導致厚膜組合物 之導體與半導體基板之間的電接觸0 厚膜導體組合物可以—圖案印刷於絕緣膜上。該印刷可 導致例如如本文所述之匯流排與連接線的形成。

❹ 厚膜之印刷可藉由例如電鍍、擠壓、喷墨、成形或多路 印刷或帶來進行。 -層氮切可存在於絕緣膜上。可用化學方法沈積氮化 石夕。沈積方法可為CVD、PCVD或熟習此項技術者已知之 其他方法。 絕緣膜 在本發明之—實施例中，絕緣膜可包括—或多種選自下 列各物之組份：氧化鈦、氮切、siNX:H、氧切及氧化 秒/氧化鈦。在本發明之-實施例中，絕緣膜可為抗反射 塗層（anti-refiection coating，ARC)。在本發明之一實施例 中’絕緣訪經塗覆；絕賴可㈣於半導體基板上。在 本發明之-實施例中，絕緣臈可天然:形成，諸如在氧化石夕 之情況下。在一實施例中’結構可能不包括—已經塗覆之 絕緣膜’但可能含有諸如氧切之天然形成物質，其可起 絕緣膜之作用。 厚臈導體及半導體基板結構： 本發明之-態樣係關於-種結構，其包括厚膜導體組合 135567.doc -28 - 200933654 物及一半導體基板。在一實施例中，該結構可能不包括一 絕緣膜。在一實施例中，該結構可能不包括一已塗覆於該 半導體基板上之絕緣膜。在一實施例中，半導體基板之表 面可包括天然產生物質，諸如Si〇2。在此實施例之一態樣 中’該天然產生物質（諸如Si〇2)可具有絕緣性質。 厚膜導體組合物可以一圖案印刷於半導體基板上。該印 刷可導致例如如本文所述之匯流排與連接線的形成。電接 觸可在厚膜組合物之導體與半導體基板之間形成。 一層氮化矽可存在於半導體基板上。可用化學方法沈積 氮化矽。沈積方法可為CVD、PC VD或熟習此項技術者已 知之其他方法。 可用化學方法處理氮化矽之結構 本發明之一實施例係關於一種結構，其中絕緣層之氮化 矽可經處理’導致移除氮化矽之至少一部分。該處理可為 化學處理。移除氮化矽之至少一部分可導致厚膜組合物之 導體與半導體基板之間改良的電接觸。該結構可具有改良 之效率。 在此實施例之一態樣中’絕緣膜之氮化矽可為抗反射塗 層（ARC)之部分。氮化矽可天然形成，或例如用化學方法 沈積。該化學沈積可藉由例如CVD或PCVD來進行。 厚膜組合物包括不為玻璃粉之助熔劑材料的結構 本發明之一實施例係關於一種結構，其包括厚膜組合物 及一或多個絕緣膜’其中該厚膜組合物包括導電銀粉、一 或多種助熔劑材料及有機介質，且其中該結構進一步包含 135567.doc -29- 200933654 一或多個絕緣膜。在此實施例之一態樣中，該等助熔劑材 料無鉛。在一態樣中，助溶劑材料不為玻璃粉。在一實施 例中，結構可進一步包括一半導體基板。 在燒製後厚膜導體組合物可穿透絕緣膜❶該穿透可為部 分穿透。舉例而言，絕緣膜之表面的X%、y%、Z%可由厚 膜導體組合物穿透。絕緣膜由厚膜導體組合物穿透可導致 厚膜組合物之導體與半導體基板之間的電接觸。

在本發明之一實施例中，提供一種方法及結構，其中已 將一導體直接塗覆於半導體基板上。在此實施例之一態樣 中’可將一遮罩以與導體之圖案有關的圖案施用於半導體 基板上。接著可塗覆一絕緣層，隨後移除該遮罩。接著可 將導體組合物以與移除遮罩之區域有關的圖案塗覆於半導 體基板上。 本發明之一實施例係關於一種包括組合物之半導體裝 置’其中在燒製之前該組合物包括·· 導電銀粉； 一或多種玻璃粉，其中該等玻璃粉無鉛；分散於 有機介質中β 在此實施例之一態樣中’組合物可包括添加劑。例示性 添加劑在本文中描述。此實施例之一態樣係關於一種包括 該半導體裝置之太陽能電池。此實施例之一態樣係關於一 種包括該太陽能電池之太陽能電池板。 匯流排 在一實施例中，厚膜導體組合物可印刷於基板上以形成 135567.doc -30- 200933654 匯流排。該等匯流排可為兩個以上匯流排。舉例而言該 等匯流排可為三個或三個以上匯流排。除匯流排外，厚膜 導體組合物可印刷於基板上以形成連接線。該等連接線可 接觸一匯流排。接觸一匯流排之連接線可在接觸第二匯流 排之連接線之間交錯。 在一例不性實施例中，四個匯流排可於一基板上互相平 行。該等匯流排可呈矩形形狀。中間匯流排之較長兩側皆 可與連接線接觸。於側匯流排之每一者上，僅較長矩形之 一側可與連接線接觸。接觸侧匯流排之連接線可與接觸中 間匯流排之連接線交錯，舉例而言，接觸一個側匯流排之 連接線可與在一側接觸中間匯流排之連接線交錯，且接觸 另一個侧匯流排之連接線可與在中間匯流排之另一側接觸 中間匯流排之連接線交錯。 圖2A提供存在兩個匯流排之實施例的例示性圖。第一匯 流排201與第一組連接線2〇3接觸。第二匯流排2〇5與第二 組連接線207接觸《該第一組連接線2〇3與該第二組連接線 207交錯。 圖2B提供存在三個匯流排之實施例的例示性圖。第一匯 流排209與第一組連接線21丨接觸。第二匯流排213與第二 組連接線215及第三組連接線217接觸。該第二組連接線 215接觸該第二匯流排2 13之一側；該第三組連接線2丨7接 觸該第二匯流排213之相反側。第三匯流排219與第四組連 接線221接觸》第一組連接線211與第二組連接線215交 錯。該第二組連接線217與該第四組連接線221交錯。 135567.doc -31 - 200933654 製造半導體裝置之方法的描述 本發明之一實施例係關於一種製造半導體裝置之方法。 此實施例之一態樣包括以下步驟： (a)提供一半導體基板、一或多個絕緣膜及厚膜組合 物，其中該厚膜組合物包含：a)導電銀粉、b)—或多種玻 ' 璃粉、分散於c)有機介質中， • (b)將一或多個絕緣膜塗覆於該半導體基板上， (c)將厚膜組合物塗覆於半導體基板上之該一或多個絕 〇 緣膜上，及 (d)燒製該半導體、一或多個絕緣膜及厚膜組合物， 其中在燒製後移除該有機媒劑’燒結該銀及玻璃粉，且絕 緣膜由厚膜組合物之組份穿透。 在此實施例之一態樣中，該玻璃粉可無鉛。在此實施例 之一態樣中，該一或多個絕緣膜可選自由包括下列各物之 群：氮化矽膜、氧化鈦膜、SiNx:H膜、氧化矽膜及氧化矽/ 氧化鈦膜。 本發明之一實施例係關於藉由本文所述之方法形成的半 導體裝置。本發明之一實施例係關於一種太陽能電池其 包括一藉由本文所述之方法形成的半導體裝置。本發明之 一實施例係關於一種太陽能電池，其包括一電極，該電極 包括銀粉及一或多種玻璃粉，其中該等玻璃粉無錯。 本發明之一實施例提供可用於製造半導體裝置之新穎組 合物。該半導體裝置可藉由以下方法自一結構元件製造， 該結構元件由一帶有接合之半導體基板及一形成於其一主 135567.doc •32· 200933654 要表面上之氮化矽絕緣膜組成。製造半導體裝置之方法包 括以下步驟：以預定形狀且於預定位置處將具有穿透絕緣 膜之能力的本發明之厚膜導體組合物塗覆（例如，塗佈及 印刷）於絕緣膜上，接著燒製以致導電厚膜組合物熔化且 穿過絕緣膜，實現與矽基板之電接觸。在一實施例中該 導電厚膜組合物可為一種厚膜膏組合物，如本文所述，其 • 由銀粉、含鋅添加劑、具有30(TC至600°C之軟化點的玻璃 或玻璃粉末混合物（分散於有機媒劑中）及視情況其他金屬/ © 金屬氧化物添加劑製成。 在實施例中，該組合物可包括小於總組合物之5重量 %的玻璃粉末含量及至多總組合物之6重量％的與可選的其 他金屬/金屬氧化物添加劑組合之含鋅添加劑含量。本發 明之一實施例亦提供一種由該方法製造之半導體裝置。 在本發明之一實施例中，氮化矽膜或氧化矽膜可用作絕 緣膜。該氮化矽膜可藉由電漿化學氣相沈積（chemicai _ vapor deposition，CVD)或熱CVD方法來形成。在一實施 例中，該氧化矽膜可藉由熱氧化、熱CFD或電漿cFD來形 成。 在一實施例中，製造半導體裝置之方法的特徵亦可為自 一結構元件製造一半導體裝置，該結構元件由一帶有接合 之半導邀基板及-形成於其一主要表面上之絕緣膜組成， 其中該絕緣屬係選自氧化欽、氮化石夕、SiNx H、氧化梦及 氧化矽/氧化鈦膜，該方法包括以下步驟：使具有與絕緣 膜反應且穿透絕緣膜之能力的金屬膏材料以預定形狀且於 135567.doc •33· 200933654 預定位置處形成於絕緣膜上，從而形成與矽基板之電接 觸。該氧化欽膜可藉由將含鈦有機液體材料塗佈於該半導 體基板上並燒製，或藉由熱CVD來形成。在一實施例中， 該氮化矽膜可藉由PECVD(電漿增強化學氣相沈積）來形 成。本發明之一實施例亦提供一種由此相同方法製造之半 導體裝置。 在本發明之一實施例中’由本發明之導體厚膜組合物形 成的電極可在由氧與氮之混合氣體組成的氣氛下燒製。此 燒製方法移除有機介質且燒結導體厚膜組合物中之玻璃粉 與Ag粉。該半導體基板可例如為單晶或多晶矽。 圖1 (a)展示提供一具有減少光反射之刻花表面之基板的 步驟。在一實施例中，提供一單晶矽或多晶矽之半導體基 板。在太陽能電池之情況下，可從由牵拉或澆鑄方法形成 之鑄錠切下基板。可藉由使用諸如氫氧化鉀水溶液或氫氧 化鈉水溶液之鹼水溶液或使用氫氟酸與硝酸之混合物蝕刻 掉基板表面之約10 ^瓜至20 來移除由諸如用於切割之鋼 絲鋸之工具引起的基板表面損傷及受晶圓切割步驟之污 染。另外，可添加用鹽酸與過氧化氫之混合物洗滌基板的 步驟以移除黏著於基板表面之重金屬（諸如鐵卜之後有時 使用例如鹼水溶液（諸如氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶 液）形成抗反射刻花表面。此產生基板10。 接著，參看圖1(b)，當所用之基板為一 p型基板時，形 成11型層以產生一 p_n接合。用於形成該n型層之方法可 為使用磷醯氣（POC〗3)之磷（P)擴散。在此情況下擴散層之 135567.doc -34- 200933654 深度可藉由控制擴散溫度及時間來控制，且通常在約〇3 μΓΠ至0_5 μηι之厚度範圍内形成。以此方式形成之η型層在 圖中由參考數字20表示。接著，正面及背面上之分離 可藉由本發明之背景中所述的方法來進行。當藉由諸如旋 塗之方法將諸如磷矽酸鹽玻璃（PSG)之含磷液體塗佈材料 塗覆於基板之僅-個表面上，且藉由合適之條件下的退火 來實現擴散時’此等步驟並不總是必需的。當然，當存在 Μ基板之背面上形成n型層的危險時，可藉由利用本發 ’明之背景中所詳述的步驟來增加完成程度。 接著在圖丨（4)中，一氮化硬膜或其他絕緣膜包括 SiNx:H(亦即，絕緣膜包含用於在隨後燒製加工期間鈍化 之氫）膜、氧化鈦膜及氧化矽膜30，其起一形成於上述 擴散層20上之抗反射塗層之作用。此氮化矽膜3〇降低太陽 能電池對入射光之表面反射率’從而使大大增加所產生之 電流成為可能。氮化矽膜3〇之厚度視其折射率而定，儘管 》 約7〇〇 A至900 A之厚度適合於約丨9至2 〇之折射率。此氮 化矽膜可藉由諸如低壓CVD、電漿CVD或熱CVD之方法來 形成。當使用熱CVD時，起始物質常常為二氣矽烷 (SiChH2)及氨（NH3)氣，且膜形成在至少7〇〇它之溫度下進 订。當使用熱CVD時，起始氣體於高溫下之熱裂解導致氮 化矽膜中大體上不存在氫，產生矽與氮之間的叫队之組 成比率，其大體上為化學計量的。該折射率屬於大體上 1.96至1.98之範圍。因此，此類型之氮化矽膜為極緻密 膜，其特徵（諸如厚度及折射率）甚至在經受隨後步驟中之 135567.doc •35- 200933654 熱處理時仍保持不變。當藉由電漿CVD進行膜形成時，所 用之起始氣體通常為SiH4與NH3之氣體混合物。該起始氣 體由電漿分解，且膜形成在30(rc至55(rCi溫度下進行。 因為藉由該電漿CVD方法之膜形成在比熱CVD低的溫度下 進行’所以起始氣體中之氫亦存在於所得氮化矽膜中。 . 又，因為氣體分解藉由電漿實現，所以此方法之另一區別 . 性特點為大大改變矽與氮之間的組成比率之能力。具體而 言，藉由改變諸如起始氣體之流動速率比率及膜形成期間 ^ <麼力與溫度的條件，可形成碎、氮及氫之間的組成比率 不同且折射率在1.8至2.5之範圍内的氮化矽膜。當在後續 步驟中熱處理具有該等性質之膜時，折射率可由於諸如電 極燒製步驟中之氫消除的效應而在膜形成前後發生改變。 在該等情況下，可藉由在首先考慮將由於後續步驟中之熱 處理而發生之膜品質的變化後選擇成膜條件來獲得太陽能 電池所需之氮化矽膜。 • 在圖1(d)中，氧化鈦膜可形成於11型擴散層2〇上以替代 氣化石夕膜30，其起抗反射塗層之作用。藉由將含欽有機液 體材料塗佈於η型擴散層20上並燒製，或藉由熱cvd來形 成該氧化鈦膜。在圖1(d)中，亦有可能於n型擴散層2〇上形 成氧化矽膜以替代氮化矽膜30，其起抗反射層之作用。藉 由熱氧化、熱CVD或電漿CVD來形成該氧化矽膜。 接著’藉由類似於圖1(e)及（f)中所示之步驟來形成電 極。亦即，如圖1(e)中所示，將銘膏6〇及背面銀膏7〇如圖 1(e)中所示絲網印刷於基板10之背面上且隨後乾燥。另 135567.doc -36 - 200933654 外，以與基板ίο之背面相同的方式，將正面電極形成銀膏 絲網印刷於氮化矽膜30上，隨後在紅外線爐中進行乾燥及 燒製，設定點溫度範圍可為7〇〇它至975°C，歷時一分鐘至 十分鐘以上之時期，同時使氧與氮之混合氣流穿過該爐。 如圖1(f)中所示，在燒製期間，鋁以雜質形式自鋁膏擴 散至矽基板10中，藉此於背面上形成一含有高鋁摻雜劑濃 度之P+層40。燒製將乾燥鋁膏6〇轉化為一鋁背面電極61。 同時燒製背面銀膏70,使其變成一銀背面電極71。在燒製 期間，背面鋁與背面銀之間的邊界採取合金狀態，藉此達 成電連接。背面電極之大多數區域由鋁電極佔據，部分由 於形成一 p +層40之需要。同時，因為不可能焊接至鋁電 極，所以使銀或銀/銘背面電極作為用於經由銅帶或其類 似物使太陽能電池互連之電極形成於背面之有限區域上。 於正面上’本發明之正面電極銀膏5〇〇由銀、含鋅添加 劑、玻璃粉、有機介質及視情況金屬氧化物組成，且能夠 在燒製期間與氮化矽膜30反應且透過氮化矽膜30，以達成 與η型層20之電接觸（燒通）。此燒通狀態，亦即正面電極銀 膏熔化且穿過氮化矽膜30之程度視氮化矽膜30之品質及厚 度、正面電極銀膏之組成及燒製條件而定。太陽能電池之 轉化效率及防潮可靠性明顯地在極大程度上視此燒通狀態 而定。 實例 本發明之厚膜組合物在本文以下表2-6中展示。 膏製備 135567.doc -37- 200933654 一般而言’膏製備用以下程序來完成：對適量溶劑、介 質及界面活性劑稱重’接著在混合罐中混合15分鐘，接著 添加玻璃粉及金屬添加劑並再混合15分鐘。因為Ag為本發 明之固體的主要部分，所以遞增地添加其以確保較好潤 濕。當充分混合時，於0至400 psi之逐漸增加的壓力下使 膏反覆地通過3輥研磨機。將該等輥之間隙調整至1 mil。 藉由磨料細度（fineness of grind，FOG)量測分散程度。對 於導體而言FOG值可等於或小於20/10。 用於下列實例中之ASF1100玻璃粉（可得自Asahi Glass Company)並不按供應原樣使用。在使用之前將其研磨至在 〇.5-0.7微米之範圍内的〇5。。 測試程序-效率 將根據上文所述之方法構造的太陽能電池置於商業〗乂測 試器中以量測效率（ST-1000)。該IV測試器中之Xe弧光燈 模擬具有已知強度之太陽光且照射電池之正面。測試器使 用四接觸點方法來量測約4〇〇負載電阻設定下之電流⑴及 電壓（V)以確定電池之〗_v曲線。填充因數（FF)及效率（Eff) 皆自I-V曲線計算。 將膏效率及填充因數值正規化為用與工業標準PV丨45(E. I· du Pont de Nemours and Company)有關之電池所獲得的 對應值。 測試程序•黏著力 燒製後’將焊帶（塗佈有96.5 Sn/3.5 Ag之銅）焊接至印刷 於電池正面上之匯流排。在一實施例中，於365 °C下達成 135567.doc • 38 - 200933654 回流焊歷時5秒鐘。所用之助炼劑為未活化之Alpha-1 00。 焊接面積為約2 mmx2 mm。藉由以90°之角度將該帶牽拉 至電池表面來獲得黏著強度。計算正規化黏著強度以與 300 g之最小黏著力值作比較。 表2:玻璃組成對厚膜銀膏之影響 玻璃ID編號 玻璃料％ ZnO%填充因數(％)正規化填效率(％)正規化效率 充因數 玻璃I 1.8 6 54.7 74.7 9.8 74.8 玻璃II 1.8 6 59 80.6 10.3 78.6 玻璃III 1.8 6 73.6 膨 13.3 玻璃IV 1.8 6 71.8 98.1 13.1 -100.Q ·. 玻璃V 1.8 6 63.1 86.2 11.2 85.5 玻璃VI 1.8 6 50.7 69.3 8.0 61.1 玻璃VII 1.8 6 56.7 77.5 9.3 71.0 玻璃VIII 1.8 6 67.2 91.8 12.0 91.6 玻璃IX 1.8 6 70.0 100.0 12.8 97.7 玻璃X 1.8 6 65.7 93.9 11.8 90.1 對照組 73.2 100.0 13.1 100.0 KPY145)* 對照組 70.0 100.0 13.1 100.0 II(PV145)* *對照組I及對照組II表示PV145，包含帶有Pb之玻璃粉之 高效能厚膜組合物，可購自E. I. du Pont de Nemours and ^ Company。 表2中所給出之玻璃粉及ZnO的百分比係以總厚膜組合 物的百分比給出。 含有玻璃III、IV、VIII及IX之厚膜達成與太陽能電池尤 其良好之接觸，如由類似於對照組I及對照組II厚膜膏組合 物之良好電池效能所證明。 135567.doc 39- 200933654 II ^ Λ/u *1 *j|» ASF 1100* 11Vu 正規化為PV145 添加 添加％玻璃料％填亦.R1之填充因數 0 ϊ~8 ------ 正規化為 PV145之效率 無 〇 1.8 ΖηΟ 4 1.2 ZnO 4 2.4 ΖηΟ 6 1.8 ΖηΟ 8 1.2 ΖηΟ 8 2.4 PV145對照組 29.6 72.6 71.2 76.3 76.4 75.8 76.2

38.8 3.3 23.9 95.3 13.0 94.2 93.4 13.3 96.4 ΗΜΒ1ΜΒ H.l 1 —Μ mu 13.7 99.3 99.5 13.9 100.7 100.0 13.8 100.0 Company 八8[1100玻璃粉可購自八83以〇13 表3中所給出之玻璃粉及添加劑的百分比係以總厚膜組 合物百分比給出。 含有ΖηΟ之厚膜銀膏組合物與無Ζη〇之銀膏相比具有優 良電效能。在添加ΖηΟ之情況下，銀膏達到類似於或優於 可構自 Ε· I. dU Pont de Nemours and Company之高效能對 照組膏PV145的電效能。表4 :各種Zn添加對厚膜銀膏之影窨 氺 F)o sloA u 添加 添加％ 無 0 Zn 6 ΖηΟ粉末 5.4 ΖηΟ粉末 6 樹脂酸鋅 12 樹脂酸鋅 16 PV145對照組 % 料 璃 玻 填充因數(％) 正規化為 PV145 之填充因數 正規化為 PV145 之效率 ος.8.2 1Χ ti 1* 1* 11 29.6 74 74.3 72.4 67.9 69.3 73.3 效率(％) 40.4

98.8 92.6 94.5 100.0 3.3 13.2 12.5 12.7 12.1 11.8 12.9 25.6M— 96.9 98.4 93.8 91.5 100.0 表4中所給出之玻璃粉及添加劑的百分比係以總厚膜組 合物百分比給出。 表4中所進行及詳述之實驗說明使用各種類型之含鋅添 135567.doc •40- 200933654 加劑及其對厚膜組合物之影響。含有其他形式及顆粒尺寸 之Zn及ZnO的厚膜銀膏組合物亦達成與Si太陽能電池之優 良電接觸。所用之樹脂酸鋅為22% Zinc Hex-Cem，其獲得 自 OMG(Cleveland，OH)。 表5:混合氧化物添加對厚膜銀膏之影饗 正規化為 正規化為 = PV145 PV145 之填充因數 之效率 添加 添加％玻璃料％填充因數(％) 效率(％) 29.6 42.3 3.3 25.2 63.4 90.6 11.4 87.0 70.8 _ 101.1 13.2 _ 69.6 99.4 12.7 96.9 70.0 100,0 13.1 100.0 0 4/1.5 4.5/2.3 4.5/1.5 ·8·8·8·8 1 11 —1 無

ZnO+FeO ZnO+Sn〇2 ZnO+GdO PV145對照組 表5中所給出之玻璃粉及添加劑的百分比係以總厚膜組 合物百分比給出。 包含氧化物玻璃料之混合物的厚膜銀膏組合物亦顯示大 大改良之效能。 表6:其他氧化物添加對厚膜銀膏之影響 添加 添加％ ASF 1100* 玻璃料％填充因數(％) 正規化為 PV145 之填充因數 效率(％) 正規化為 PV145 之效率 無 0 1.8 29.6 41.6 3.3 26.0 Ti〇2 6 1.8 53.4 75.1 9.2 72.4 Cr2〇3 6 1.8 55.5 78.1 10.1 79.5 MnO 6 1.8 26.8 37.7 1.6 12.6 MnO 3 1.8 33.3 46.8 5.1 40.2 Mn〇2 6 1.8 28.7 40.4 2.3 18.1 FeO 6 1.8 59.4 83.5 10.5 82.7 CoO 6 1.8 50.6 71.2 8.9 70.1 Cu20 6 1.8 44.4 62.4 7.6 59.8 ZnO 6 1.8 72 — 12.8 Zr02 6 1.8 30.5 42.9 4.4 34.6 M〇〇3 4 1.8 25.8 36.3 1.4 11.0 Ru〇2 6 1.8 34 47.8 5.8 45.7 Sn〇2 6 1.8 58.4 82.1 9.7 76.4 135567.doc -41 - 200933654 Sn02 W03 Ce〇2 GdO FeCoCrOx CoCrOx CuCrOx CuRu〇3 PV145對照組 94666666 0^80^0^80^0^0^ 11 1 11 11 12 11 11 11 58.9 82.8 52.3 73.6 54 75.9 62 87.2 61.2 86.1 38.2 53.7 59 83.0 54 75.9 71.1 100.0 10.1 79.5 9.0 70.9 9.4 74.0 11.2 88.2 10.7 84.3 5.7 44.9 10.6 83.5 9.5 74.8 12.7 100.0 *ASF1100玻璃粉可購自 Asahi Glass Company 表6中所給出之玻璃粉及添加劑的百分比係以總厚膜組 合物百分比給出。 以上表6中所詳述之對厚膜銀膏的所有氧化物添加均導 致太陽能電池效能改良。 表7 : ZnO添加劑含量對厚膜銀膏與Si之黏著力的影響 ASF 1100玻璃料％ ZnO% 黏著力(g) 正規化黏著力(％) ·2·4·8·2·4 丄 CnJ 1 1 Csj 4 4 6 8 8 8 6 12 2 5 6 4 3 8 5 4 4 3 2 6 5 7 11. 8 5 4 1^ 1 1 1 1 c> *ASF1100 玻璃粉可購自 As ah i Glass Company 表7中所給出之玻璃粉及添加劑的百分比係以總厚膜組 合物之重量百分比給出。 實例 含鎂添加劑 使用來自Q-Cells之6叶200 um晶圓，在一範圍之加工溫 度内評估MgO之影響。Ag含量為82%。 表8 :添加MgO %之電池的效率 加工設定溫度 MgO % 900°C 925〇C 950〇C 樣品1 0 6.51 5.53 6.53 135567.doc -42- 200933654 樣品2 0.25 5.12 7.72 7.78 樣品3 0.5 10.09 13.45 10.06 樣品4 0.75 11.57 13.08 11.95 樣品5 1 14.64 15.86 14.78 樣品6 1.5 15.52 15.62 15.40 樣品7 3 14.61 13.82 13.08 樣品8 4 14.68 13.50 ^ 10.64 表9:經燒製電池之電效果 玻璃料 玻璃料％ [MgO] [ZnO] 第4區 Voc 效率％ 填充因數％ Isc 玻璃A 1.5 1.0 925 595.8 14.24 70.49 8.25 玻璃A 2.0 1.0 925 598.4 15.25 74.67 8.30 玻璃B 1.0 0.75 1.25 925 596.6 15.68 77.88 8.21 玻璃B 1.0 1.0 1.0 925 597.8 15.44 75.00 8.38 玻璃B 1.0 1.25 0.75 925 598.1 13.95 69.28 8.10 【圖式簡單說明】 圖1為說明半導體裝置之製造的加工流程圖。 圖1中所示之參考數字在下文解釋。 10 : p型矽基板 20 : n型擴散層 Ο 30:氮化矽膜、氧化鈦膜或氧化矽膜 40 ·· P+層（背面場，BSF) ‘ 50 :形成於正面上之銀膏 51 .銀正面電極（藉由燒製正面銀膏而獲得） 6〇:形成於背面上之鋁膏 61 .鋁背面電極（藉由燒製背面鋁膏而獲得） :形成於背面上之銀或銀/銘膏 71 .銀或銀/鋁背面電極（藉由燒製背面銀骨而獲得） 135567.doc •43- 200933654 80 :焊接層 5〇〇 :根據本發明形成於正面上之銀膏 5〇1 :根據本發明之銀正面電極(藉由燒製正面銀膏而形 成） 圖2A提供-例示性半導體之頂部側視圖，其中厚膜導體 。物已印刷於基板上以形成兩個匯流排。圖提供一例 . $性半導體之頂部侧視圖’其中厚膜導體組合物已印刷於 基板上以形成三個匯流排。 © 【主要元件符號說明】 10 P型矽基板 20 η型擴散層 30 氮化梦膜、氧化鈦膜或氧化石夕膜 40 Ρ+層（背面場，BSF) 50 形成於正面上之銀膏 51 銀正面電極（藉由燒製正面銀膏而獲得） 60 形成於背面上之鋁膏 61 銘背面電極（藉由燒製背面鋁膏而獲得） 70 形成於背面上之銀或銀/紹膏 71 銀或銀/鋁背面電極（藉由燒製背面銀膏而獲得） 80 焊接層 201 第一匯流排 203 第一組連接線 205 第二匯流排 207 第二組連接線 135567.doc • 44· 200933654 209 211 213 215 217 • 219 . 221 500 ❿ 501 第一匯流排 第一組連接線 第二匯流排 第二組連接線 第三組連接線 第三匯流排 第四組連接線 根據本發明形成於正面上之銀膏 根據本發明之銀正面電極（藉由燒製正面銀膏 而形成） ❹ 135567.doc -45 -

Claims (1)

1. 200933654 十、申請專利範圍： 1. 一種結構，其包含： (a)厚膜組合物，其包含： a)導電銀； b) 一或多種玻璃粉；分散於 c) 有機介質中； (b)—或多個基板； 其中該厚膜組合物經印刷 ❹ ❹ ^ 丨刎以於該一或多個基板上形成四 個或四個以上匯流排。 2.如請求们之結構’其中該基板為—半導體基板。 3求項1之、‘構’其中該基板包含一形成於一半導體 基板上之絕緣膜。 4.如β求項！之結構，其進_步包含―或多組連接線。 5·如請求項4之結構，其中組連接線接觸—個匯流 排’且其中該接觸一匯流排之第一組連接線與接觸另— 匯流排之另一組連接線交錯。 6.如請求項5之結構，其中一個匯流排由兩組連接線接 觸。 7. 如明求項丨之結構，其中該厚膜組合物進一步包含添加 劑。 8. 如请求項7之結構，其中該添加劑為2^〇或1^[§〇。 9. 如明求項1之結構，其中該玻璃粉包含： Βΐ2〇3、Β2〇3 8-25重量百分比，且進一步包含一或多 種選自由下列各物組成之群的組份：si〇2、p2〇5、Ge〇2 135567.doc 200933654 及 v2〇: :::項3之結構其中該絕緣媒包含-或多種選自下 列各物之組份：氧化鈦、氮化矽、 、下 化石夕/氧化鈇。 S1N^、氧化石夕及氧 請求们之結構，其中該組合物適用於製造光電裝 12· 一種半導體裝置，其包含如請求項i之結構，其中組合 物已經燒製，其中該燒製移除有機媒劑且燒結銀及玻璃 粉。 13. —種半導體裝置，其包含如請求項3之結構其中組合 物已經燒製，其中該燒製移除有機媒劑且燒結銀及玻璃 粉’且其中導體銀及玻璃料混合物穿透絕緣膜。 14. 一種太陽能電池，其包含如請求項12之結構。 15. —種太陽能電池，其包含如請求項13之結構。

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