TWI509825B - 於光電裝置中穿透點塗佈介電材的個別指叉式隔離及其製造方法 - Google Patents
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Description
本申請案係關於2011年8月31日申請，代理人登錄號為0044P(ALTA-5044)且名稱為「Device and Method for Individual Finger Isolation In An Optoelectronic Device」之同待審中專利申請案，其整體併入於此。
本發明係關於在光電裝置中穿透點塗佈介電材的個別指叉式隔離。
石化燃料正以持續增加的速率耗盡，使得對替代能源的需求變得越來越殷切。相對於石化燃料(例如煤炭、石油及天然氣)，衍生自風、太陽及流水的能源提供另一種可再生且有益於環境的選擇。因為太陽能幾乎在地球上各處輕易可得，所以某天太陽能可能成為一種可行的選替方案。
為了利用太陽的能量，太陽能電池的接面吸收光子以產生藉由接面之內部電場分開的電子-電洞對而不是產生電壓，藉此將光能轉化成電能。在太陽能面板上可結合一或多個太陽能電池。反相器可耦接數個太陽能面板，而將直流電源轉換成交流電源。
相對於當代裝置的低效率水平，目前製造太陽能電池的高成本使得太陽能電池不能變成主流能源，並限制了太陽能電池可能適合的應用。使問題惡化的原因在於有缺陷的太陽能電池不僅不能獨自使用，尤其是當有嚴重缺陷的時候，更可能使一整組的太陽能電池不能使用。因此，需要能善用昂貴但有缺陷的太陽能電池而非將其摒棄。
本發明實施例一般係關於將電磁輻射(例如太陽能)轉換成電能的裝置及方法，其能將太陽能電池的缺陷部分隔離，使得太陽能電池的其餘活性部分仍可用於產生能量。
於一實施例中，揭露一種光電裝置，其包含太陽能裝置、半導體裝置及電子裝置至少其一。該裝置包含半導體單元。複數金屬指狀物設置在半導體單元的表面上用於導電。各金屬指狀物包含墊區域，用於形成電接觸。光電裝置包含複數墊區域，可用於連接到匯流排線，其中各金屬指狀物連接到對應的墊區域，以形成電接觸。
於一實施例中，包含薄膜堆疊材料的光電裝置組態成用於電連接。薄膜堆疊材料(例如薄膜堆疊等)包含p-n層，使得當p-n層吸收光子時會產生電能。複數金屬指狀物設置在p-n層之表面上用於導電。各金屬指狀物包含用於形成電接觸的墊區域。介電塗層(例如抗反射塗層)設置在複數金屬指狀物及該表面上方。再者，穿過介電塗層的至少一盲介層窗提供通到對應墊區域的通路。薄膜材料堆疊包含電隔離的至少一墊區域，使得沒有盲介層窗提供通到對應隔離墊區域的通路。於另一步驟中，設置匯流排線並連接到所選的墊區域，其透過對應盲介層窗用於電連接。
於另一實施例中，所揭露的裝置包含兩個或更多個光電裝置，例如光伏裝置。所包含的第一光電裝置係包含第一p-n層，使得當第一p-n層吸收光子時會產生電能；第一複數金屬指狀物設置在第一p-n層之表面上用於導電，其中各金屬指狀物包含用於形成電接觸的墊區域；第一介電塗層(例如抗反射塗層)設置在第一複數金屬指狀物及該表面上方；穿過第一抗反射塗層的第一複數盲介層窗，其中各盲介層窗提供通到對應墊區域的通路；以及電隔離的墊區域，使得沒有盲介層窗提供對墊區域的通路。所包含的第二光電裝置覆蓋在第一光電裝置，並包含半導體裝置層、設置在半導體裝置層下方的金屬背層、在金屬背層下方的緩衝層以及以導電材料填充的第二複數盲介層窗，各盲介層窗提供對金屬背層的通路。複數介層窗對準第一複數盲介層窗，以提供第一光電裝置之第一複數金屬指狀物之墊區域與第二光電裝置之金屬背層間的電連接。然而，金屬背層不電連接到電隔離的墊區域。
於又一實施例中，揭露一種製造包含太陽能裝置、半導體裝置及電子裝置至少其一之光電裝置的方法，其包含：提供半導體單元；形成複數金屬指狀物於半導體單元之表面上用於導電；形成複數墊區域，可用於連接到匯流排線，其中該些金屬指狀物各包含用於形成電接觸的對應墊區域；形成介電塗層(例如抗反射塗層)，設置在複數金屬指狀物及該表面上方；執行完整性測試，以判斷光電裝置之複數部分的完整性，而區別出光電裝置的好部分與壞部分，各部分對應複數金屬指狀物其中之一；以及電導通好部分，並使壞部分維持電隔離，其中壞部分對應受損指狀物金屬與受損墊區域。
於另一實施例中，揭露一種光電裝置，其中該裝置包含太陽能裝置、半導體裝置及電子裝置至少其一。該裝置包含半導體單元。複數金屬指狀物設置在半導體單元之表面上用於導電。該些金屬指狀物各對應光電裝置的一部分。複數墊區域可用於連接到匯流排線，其中該些金屬指狀物各連接到對應的墊區域，用於形成電接觸。光電裝置包含壞部分，其中壞部分與受損金屬指狀物及受損墊區域有關。介電材點塗佈設置在受損墊區域上方，以使壞部分電隔離。
於又另一實施例中，揭露一種製造光電裝置的方法，其中光電裝置包含太陽能裝置、半導體裝置及電子裝置至少其一，該方法包含提供光電裝置之第一半導體單元；形成複數金屬指狀物於半導體單元之表面上用於導電；形成複數墊區域，可用於連接到匯流排線，其中該些金屬指狀物各連接到對應的墊區域，用於形成電接觸；執行完整性測試，以找出光電裝置之複數部分的壞部分，其中各部分對應複數金屬指狀物其中之一；以及形成介電材點塗佈，設置在與第一光電裝置之壞部分相關的受損墊區域上方，以使壞部分電隔離。
本領域具有通常知識者在閱讀以下於各種圖式中所示之實施例的詳細說明，會瞭解到本發明各種實施例的上述及其他目的與優點。
現在詳細參考本發明之各種實施例，於所附圖式中顯示其實例。雖然以實施例說明，但應瞭解不意欲以實施例限制本發明。相反地，本發明意欲涵蓋所附申請專利範圍所界定之揭露範疇及精神內所包含的選替、修改及均等者。再者，於本發明下文之詳細說明中，為了提供對本發明之通盤瞭解而提出許多特定細節。然而，應瞭解本發明可不以所述特定細節實施。於其他實例中，並未詳細說明熟知的方法、程序、組件及電路，以免不必要地模糊本發明觀點。
因此，本發明實施例說明一種光電裝置(例如光伏裝置)，其包含複數金屬指狀物，可用於連接外部匯流排線，其中該些金屬指狀物其中之一係電隔離，以降低或消除製造缺陷之效應。於此方式中，可電隔離光電裝置的缺陷，藉此透過降低的操作功率恢復先前缺陷裝置的完整性。
本發明實施例以提供光電裝置之金屬指狀物的電隔離背景作為說明。此種光電裝置的實例包含但不限於光伏裝置、太陽能裝置、半導體裝置及任何電子裝置(例如二極體、發光二極體(LEDs)等)。
圖1A-C為光電裝置之圖式，其包含透過本發明為電隔離的潛在嚴重缺陷。光電裝置中的缺陷在嚴重性範圍上可從不重要到非常嚴重，且係由瑕疵的製造技術所造成。不重要的缺陷對於裝置的操作具有非常小的影響或甚至沒有影響。而另一方面，潛在嚴重的缺陷會嚴重地負面影響裝置的操作。舉例而言，嚴重的缺陷可描述為金屬指狀物與裝置中不容許電流流到捕捉電源之外部負載的下方金屬層之間的短路。典型地，裝置中任何可發現的缺陷都會使裝置無法使用，只要缺陷可能是嚴重的就可能使包含多個裝置(包含缺陷裝置)之太陽能面板的整體完整性受損。然而，本發明實施例可組態成將缺陷隔離(不論嚴重性為何)，藉此恢復裝置之操作使用的完整性。
具體而言，圖1A顯示光電裝置100A的平面圖，其顯示連接到複數金屬指狀物110之積體匯流排線105以及潛在的嚴重缺陷120。複數金屬指狀物110相鄰於吸收光子時會產生電能(例如電流)的p-n層115。此外，顯示缺陷120是在金屬指狀物125的鄰近。因為匯流排線105為連續的，所以對金屬指狀物125有不利影響的缺陷120能透過匯流排線105影響所有的複數金屬指狀物110。如此一來，若缺陷很嚴重，例如連接下方p-n接面兩側造成短路，則缺陷將會影響整個裝置100A，藉此會使裝置100A變成缺陷的。
圖1B為根據本發明實施例之光電裝置的平面圖，其顯示可用於連接到匯流排線之複數金屬指狀物150。複數金屬指狀物150相鄰於具有表面157之半導體單元155。例如於一實施例中，半導體單元155包含下方p-n層，其中當p-n層吸收光子時會產生電能(例如電流)。
更具體而言，複數金屬指狀物150各與其他指狀物隔離。舉例而言，複數導電著陸墊135設置成相鄰於可連接匯流排線之複數金屬指狀物150，而不是具有一層連接所有複數金屬指狀物150的連續匯流排線。具體而言，著陸墊設置成相鄰於對應的金屬指狀物。如於後所述，然後複數著陸墊可透過任何適當的裝置(例如介層窗導線)一起連接到外部匯流排線，或如下進一步描述連接到做為相鄰裝置之外部匯流排線的金屬板。
此外，所示缺陷140是在金屬指狀物145的鄰近。因為著陸墊135及其連接到外部匯流排的組態，透過本發明實施例使缺陷140隔離到屬指狀物125。具體而言，藉由選擇不將連接到金屬指狀物145的著陸墊133透過外部匯流排連接到其餘複數著陸墊135而達到隔離。
舉例而言，圖1C為根據本發明一實施例之光電裝置100C的平面圖，其顯示金屬指狀物的隔離。裝置100C採用圖1B之裝置100B中所呈現的缺陷140，並隔離缺陷，以恢復裝置100C的操作完整性。具體而言，再次顯示缺陷140是在金屬指狀物145的鄰近，並不利地影響金屬指狀物145之目標性操作。然而，連接到金屬指狀物145的著陸墊133在圖1C顯示為與其他著陸墊隔離(例如未填入)。著陸墊133的隔離係藉由使設置在半導體層之表面157上方的介電層保持在著陸墊133上方，使得與外部匯流排線沒有電連接而達成，如下文中圖2A-B及圖3之相關說明。再者，與一或多個缺陷相關的一或多個著陸墊可與其餘著陸墊電隔離。於該方式中，複數著陸墊135中未隔離(例如填入)的著陸墊然後可透過任何適當的裝置(例如透過導線)一起連接到外部匯流排線，或如下進一步說明的連接到相鄰裝置做為外部匯流排線之金屬板。
圖2A為根據本發明一實施例之光電裝置200A(例如太陽能/光伏裝置、半導體裝置、電子裝置等)之截面圖，其顯示隔離的金屬指狀物。裝置200A可代表任何半導體裝置，例如太陽能電池、發光二極體(LED)等。舉例而言，圖2A所示之截面圖可代表圖1C沿著線A-A之部分裝置100C。具體而言，圖2A以截面圖顯示於製造期間裝置200A之各種磊晶層。各種磊晶層可利用任何適合用於半導體成長的方法(例如分子束磊晶)或金屬有機化學氣相沉積法形成在基板(未顯示)上。
如圖2A所示，至少一層220可執行一或多個功能。舉例而言，層220可提供用於保護、機械支撐、電接觸、接觸窗及/或光學反射(僅列出一些)之緩衝。此外，層220可包含在製造程序期間成長及移除的多個層。於此方式中，本發明實施例可藉由執行移除各種層之磊晶剝離(EPO)來製造。
如圖所示，半導體單元233設置在層220上方。半導體單元包含一或多個各執行功能的活性組件。於一實施例中，半導體單元233包含p-n層，其中當p-n層吸收光子時會產生電能(例如電流)。於p-n層中，成長基層225，而發射層230相鄰於基層成長。基層與發射層的組合形成做為用於吸收光子之吸收層或p-n層233之異質接面。於各種實施例中，發射層與基層可以各種組合摻雜成n型摻雜或p+型摻雜。舉例而言，於一實施例中，發射層230為具有表面237之p+摻雜層，且相鄰設置的基層225為n型摻雜。於另一實施例中，發射層230為具有表面237之n型摻雜，而相鄰設置的基層225為p+摻雜。具體而言，當光在p-n層附近被吸收而產生電子-電洞對時，內建電場可迫使電洞到n型摻雜側且迫使電子到p+摻雜側。自由電荷的位移造成p-n層233中這兩層之間的電壓差，使得負載透過端子或耦接這些層之接觸區域(未完整顯示)連接時，電子流可流動。圖2A之裝置200A以及本案其他圖式中多層的各種厚度及相對尺寸並未依比例繪示且各裝置間可變化。
複數金屬指狀物(未顯示)設置在半導體單元233之表面237上用於導電，如上所述。更具體而言，各金屬指狀物包含用於形成電接觸之著陸墊區域。複數墊區域可透過任何適當的裝置(例如外部匯流排線、導線等)一起連接。
層240顯示是設置在半導體單元233之表面237頂上。層240包含形成介電層的材料。於一實施例中，介電材包含抗反射塗層(ARC)，以降低入射到半導體單元223之光子的反射。於半導體單元233包含p-n層之實施中，抗反射塗層有助於增加p-n層所吸收的光子數量。如此一來，金屬指狀物及墊區域由層240部分包圍。
如圖2A所示，墊區域270連接到以導電材料填充的介層窗(盲介層窗)260。介層窗260形成於層240內且透過表面263裸露出。可使用任何用於產生介層窗的適當方式，例如透過雷射或其他類型的消蝕、化學處理形成法等。於該方式中，墊區域270可透過外部匯流排線(未顯示)電連接到裝置200A其他類似可通達的墊區域。
此外，圖2A中亦顯示墊區域250。墊區域250不連接到介層窗或盲介層窗，所以是電隔離的。亦即，墊區域250不會透過外部匯流排線(未顯示)電耦接到其他墊區域。於該方式中，裝置中任何透過連接到墊區域250之金屬指狀物傳播的缺陷不會進一步傳播到裝置的其他金屬指狀物。
圖2B為根據本發明一實施例之光電裝置200B之透視圖，其顯示隔離的金屬指狀物。於一實施例中，光電裝置200B提供圖2A之裝置200A的另一視圖。如圖所示，墊區域270連接到金屬指狀物275，其中金屬指狀物275電耦接半導體單元233的表面237。盲介層窗260顯示在層240內且於頂層263裸露出。於該方式中，可透過對應的介層窗及透過匯流排線(例如外部匯流排線)進一步連接到裝置的其他墊區域。
此外，顯示墊區域250是連接到金屬指狀物255，其中金屬指狀物255電耦接到半導體單元233的表面237。墊區域250的電隔離在於沒有介層窗連接到墊區域250。如此一來，金屬指狀物255及金屬墊250不會電耦接裝置200B的其他墊區域及金屬指狀物。
圖2C為根據本發明一實施例之光電裝置200C(例如太陽能/光伏裝置、半導體裝置、電子裝置等)之截面圖，其顯示隔離的金屬指狀物。舉例而言，圖2C所示之截面圖可代表圖1C沿著線A-A之部分裝置100C。具體而言，圖2C以截面圖顯示於製造期間裝置200B之各種磊晶層。各種磊晶層可利用任何適合用於半導體成長的方法(例如分子束磊晶)或金屬有機化學氣相沉積法形成在基板(未顯示)上。
具體而言，裝置200C詳述圖2A之裝置200A的層220。舉例而言，層220可包含包圍金屬層210之緩衝層205及207。這些層設置在半導體單元p-n層的下方。於一實施例中，金屬層210可電耦接下方光電裝置之複數著陸墊區域。於該方式中，覆蓋墊串聯組態以增進電壓。如此一來，產生光電裝置的構造，其中複數著陸墊區域全部透過對應的金屬層電耦接。
圖3為根據本發明一實施例用於製造光電裝置(例如太陽能/光伏裝置、半導體裝置、電子裝置等)之程序的流程圖300，其容許導電金屬指狀物被電隔離。於該方式中，可電隔離薄膜堆疊材料及/或裝置的缺陷。
於步驟310，提供半導體單元。於一實施例中，半導體單元包含p-n層，使得當p-n層吸收光子時會產生電能。裝置可代表任何光電裝置，例如半導體裝置、光伏裝置或太陽能電池、LED等。
於步驟320，在半導體單元之第一表面上形成複數金屬指狀物用於導電。舉例而言，於半導體單元包含p-n層的案例中，金屬指狀物提供導電，使得可從p-n層的激發收集電能。具體而言，當負載連接到端子或耦接p-n層之該些層的接觸區時，電子流可因應光子能量的吸收透過複數金屬指狀物從p-n層流動。
亦形成複數著陸墊區域。各墊區域連接到對應的金屬指狀物，並提供用於形成與金屬指狀物相關的電接觸。於該方式中，可形成連接到墊區域的連接，以將金屬指狀物電耦接在一起。再者，著陸墊區域可用於連接到匯流排線(例如外部或內部匯流排線)。於一實施例中，墊區域與金屬指狀物同時形成。
於步驟330，設置緩衝層或介電塗層於複數金屬指狀物及半導體單元之表面上方。具體而言，介電塗層設置在複數金屬指狀物、其對應的墊區域以及半導體單元之表面上方。於一實施例，介電塗層為抗反射塗層。於該方式中，介電塗層部分包圍金屬指狀物及其對應的墊區域。舉例而言，介電塗層包含抗反射塗層，以助於光子能量的吸收。此外，介電塗層用於使金屬指狀物及連接的墊區域與裝置其他的金屬指狀物及墊區域電隔離，如下文所述。
於步驟340，測試裝置的操作完整性。具體而言，執行完整性測試，以判斷裝置之複數部分的操作完整性。裝置的各部分對應於複數金屬指狀物的其中之一。如此一來，透過測試，於任何部分中的缺陷可透過執行完整性測試而輕易地發現。壞的或缺陷的部分相關聯指狀物金屬及對應墊區域，其識別為受損指狀物金屬及受損墊區域。此外，計算位置上及尺寸上的特性，以辨識出壞部分、缺陷、對應受損墊區域或對應受損指狀物金屬的位置。
可執行各種測試，以檢查裝置的操作完整性。舉例而言，於一實施例中，裝置可暴露於發光操作中，使得含有缺陷的部分會發射出波長不同於不含有缺陷的部分所發射出的波長。於該方式中，透過發光法標記壞部分。於另一實施例中，藉由同時刺激與複數部分有關之複數金屬指狀物的各個，來測試這些部分以識別出壞部分。具體而言，若壞部分中出現短路，藉由刺激與壞部分有關的金屬指狀物，電流會流過壞部分。如此一來，在部分中存在導電就表示其為壞部分。於又另一實施例中，於製造期間可取得裝置的影像。某些缺陷會透過成像呈現可看得見的可辨識特性。於該方式中，一旦發現裝置之特定部分的特性，則該部分與具有缺陷相關聯。
於步驟350，一旦發現壞部分，就電隔離該部分。具體而言，部分包圍受損指狀物金屬及受損墊區域的相應部分介電塗層保持完好。亦即，不移除該部分的介電塗層以提供到下方墊區域的通路，而是保持完好以維持受損墊區域的電隔離。於該方式中，受損指狀物金屬及受損墊區域保持由介電塗層囊包住。
如此一來，於製造程序期間，藉由移除介電塗層的對應部分，而暴露一或多個墊區域，以用於導電。移除的部分形成之後以導電材料填充的複數盲介層窗，以提供到金屬指狀物的導電通路。舉例而言，可透過雷射消蝕產生盲介層窗，其中導引雷射以磨損或移除部分的介電塗層，而通達到對應的墊區域。具體而言，與裝置之好部分相關的墊區域組態成用於導電通路及/或耦接。選替地，藉由跳過移除抗反射塗層的對應部分之步驟，而隔離壞部分。舉例而言，不將雷射導引到暴露受損墊區域的位置，如此一來受損墊區域就維持被抗反射塗層囊包住。
於又另一實施例中，移除受損金屬指狀物及/或受損金屬墊。舉例而言，於雷射移除程序期間，雷射用於移除受損金屬指狀物及受損金屬墊，而不僅是移除介電塗層的對應部分。於該方式中，沒有形成與對應金屬指狀物的電連接。
於又另一實施例中，在形成介電塗層之前執行缺陷部分的識別及該部分的隔離。於該案例中，當發現缺陷部分時，可形成緩衝材料或電隔離材料於受損金屬指狀物及受損墊區域上方，以在p-n層表面上方囊包住這兩者。之後，繼續進行製造步驟，例如形成抗反射塗層等。
於步驟360，匯流排線連接到可用於導電並與裝置好部分有關之裸露的墊區域。於一實施例中，匯流排線為可透過上方裝置之背側通達之上方裝置的金屬層。
圖4A為根據本發明一實施例包含一或多個互連光電裝置之構造400的平面圖，其中一個光電裝置450包含金屬層，其做為連接到下方裝置405之複數金屬指狀物460之匯流排線。根據本發明另一實施例，下方裝置405包含與缺陷相關的隔離金屬指狀物435，其不連接到匯流排線。雖然圖4A顯示兩個串聯互連以增進電壓的裝置405及450，但是可以類似方式互連兩個以上的裝置以產生更大的構造。再者，於其他實施例中，裝置可透過一或多個外部匯流排線並聯互連，而用於增進電流。
如圖4A所示，裝置405包含複數金屬指狀物460，其設置在半導體單元之表面415用於導電。更具體而言，各金屬指狀物連接到對應的著陸墊區域(格狀區域(pixilated))，用於形成電接觸。舉例而言，墊區域465連接到金屬指狀物430。此外，墊區域425連接到金屬指狀物435。
複數墊區域460可用於連接到外部匯流排線，如先前所述。如圖4A所示，外部匯流排線包含在裝置450中，例如裝置450中的金屬層。裝置405中的墊區域可一起電連接及/或耦接。舉例而言，以導電材料填充的盲介層窗從裝置405的表面415向下延伸到對應的墊區域。舉例而言，介層窗420連接著陸墊區域465。藉由連接下方墊區域之個別介層窗，電流會流動而被轉變成能量或電源。
於本發明實施例中，當耦接到裝置450的外部匯流排線時，墊區域425與其餘墊區域電隔離。如圖所示，墊區域425並未繪示為格狀區域以表示為隔離的。具體而言，墊區域425不連接對應的介層窗。如此一來，墊區域425不可透過裝置400A的表面415通達(分割式匯流排線中的其餘墊區域則可)，且因此不會透過裝置450的外部匯流排線連接及/或電耦接到其餘墊區域。
圖4B為根據本發明實施例顯示圖4A之構造400之截面圖，其中一個光電裝置包含用於導電的複數金屬指狀物以及與缺陷相關的隔離金屬指狀物。具體而言，截面圖是沿圖4A之線B-B所得。
如圖4B所示，下方裝置405包含墊區域465，其連接與半導體單元433(例如p-n層)相鄰之金屬指狀物435。於半導體單元433包含p-n層之案例中，當p-n層吸收光子時會產生電能。墊區域465及金屬指狀物由緩衝層490(例如抗反射塗層)所囊包住。盲介層窗477連接墊區域465並裸露於裝置405的表面401。於該方式中，墊區域465透過個別的介層窗及外部匯流排線(例如覆蓋裝置450的金屬層480)與其他墊裝置耦接。
此外，裝置405包含先前顯示於圖4A之電隔離的墊區域(於圖4B中未顯示)。隔離是藉由不形成達到隔離墊區域之盲介層窗所達成。於該方式中，墊區域維持受緩衝層490囊包住而使其電隔離。
再者，顯示裝置450部分重疊裝置405。裝置450組態成類似於裝置405，且為簡明之故並未繪示完全。舉例而言，裝置450包含半導體裝置層490(例如LED、p-n層等)。裝置450亦包含設置在半導體層490下方的金屬背層480。第一緩衝層486設置在金屬背層480及半導體單元490之間。第二緩衝層487設置在金屬層480下方。
再者，複數盲介層窗以導電材料填充，並提供通過裝置450中之緩衝層487到達金屬背層480的通路。複數介層窗與提供到達下方裝置405之複數墊區域的複數盲介層窗對準。再者，金屬層不連接到裝置405中電隔離的墊區域(於圖4B中未顯示)。舉例而言，盲介層窗475從裝置450的底表面483延伸並通過緩衝層487。盲介層窗475連接到金屬層480。金屬層480提供電子從下方裝置405之各耦接墊區域流動的導電路徑。舉例而言，金屬層480透過介層窗475及477電耦接並連接到墊區域465。於該方式中，重疊裝置450之金屬層480透過對應的介層窗組合電連接及/或耦接下方裝置405之複數墊區域的各個及對應的金屬指狀物。再者，裝置405的電隔離指狀物不連接到覆蓋的金屬層480，如此一來與裝置405的其餘墊區域保持電隔離。
圖5A為根據本發明實施例之光電裝置500A的截面圖，顯示隔離的金屬指狀物及設置在與隔離金屬指狀物相關之墊區域上方之點塗佈介電材。裝置500A代表任何的太陽能/光伏裝置、太陽能電池、半導體裝置、二極體、發光二極體、電子裝置等。舉例而言，圖5A所示之截面圖可代表圖1C沿著線A-A之部分裝置100C。具體而言，圖5A以截面圖顯示於製造期間裝置500A之各種磊晶層。各種磊晶層可利用任何適合用於半導體成長的方法(例如分子束磊晶)或金屬有機化學氣相沉積法形成在基板(未顯示)上。
如圖5A所示，至少一層520可執行一或多個功能。舉例而言，層520可提供用於保護、機械支撐、電接觸、接觸窗及/或光學反射(僅列出一些)之緩衝。此外，層520可包含在製造程序期間成長及移除的多個層。於此方式中，本發明實施例可藉由執行移除各種層之磊晶剝離(EPO)來製造。
如圖所示，半導體單元533設置在層520上方。半導體單元包含一或多個各執行功能的活性組件。於一實施例中，半導體單元533包含p-n層，其中當p-n層吸收光子時會產生電能(例如電流)。於p-n層中，成長基層525，而發射層530相鄰於基層成長。基層與發射層的組合形成做為用於吸收光子之吸收層或p-n層533之異質接面。於各種實施例中，發射層與基層可以各種組合摻雜成n型摻雜或p+型摻雜。舉例而言，於一實施例中，發射層530為具有表面537之p+摻雜層，且相鄰設置的基層525為n型摻雜。於另一實施例中，發射層530為具有表面537之n型摻雜，而相鄰設置的基層525為p+摻雜。具體而言，當光或光子能量在p-n層533附近被吸收而產生電子-電洞對時，內建電場可迫使電洞到n型摻雜側且迫使電子到p+摻雜側。自由電荷的位移造成p-n層533中這兩層之間的電壓差，使得負載透過端子或耦接這些層之接觸區域(未完整顯示)連接時，電子流可流動。圖5A之裝置500A以及本案其他圖式中多層的各種厚度及相對尺寸並未依比例繪示且各裝置間可變化。
複數金屬指狀物(未顯示)設置在半導體單元533之表面537上用於導電，如上關於圖2A-C所述。各金屬指狀物對應光電裝置的一部分，更具體而言是對應半導體單元533的一部分。金屬指狀物有助於半導體單元533的導電。舉例而言，於p-n層做為半導體單元533的實施中，各金屬指狀物組態成用於收集p-n層之對應部分受光子激發而產生的電能。
此外，各金屬指狀物包含用於形成電接觸之著陸墊區域。舉例而言，墊區域570電連接設置在半導體單元之表面537上的金屬指狀物。再者，墊區域550電連接設置在表面537上的另一金屬指狀物。再者，複數墊區域可透過任何適當的裝置(例如外部匯流排線、導線等)一起連接。亦即，複數墊區域可用於連接到外部或內部匯流排線。
光電裝置500A包含壞的或缺陷的部分，其可能造成裝置無法操作，尤其是在壞部分透過匯流排線電耦接到裝置500A的其他操作部分時。舉例而言，壞部分位於半導體層533中且與受損金屬指狀物及受損墊區域有關聯。例如圖5A所示，壞部分593位於受損墊區域550及其對應之受損金屬指狀物(未顯示)的鄰近。
介電材的點塗佈590設置在受損墊區域550的上方。藉由電隔離受損墊區域550以消除與對應的受損壞金屬指狀物的電導通，也使壞部分593電性隔離。於另一實施例中，介電材590亦設置在對應受損金屬指狀物的上方。於該方式中，恢復了裝置500A的完整性。
圖5B為根據本發明實施例包含背板金屬層之光電裝置500B的截面圖，並顯示隔離的金屬指狀物及設置在與隔離金屬指狀物相關之至少一墊區域上方之點塗佈介電材590。在某些實施例中，介電材590亦設置在對應受損金屬指狀物的上方。裝置500B可包含太陽能/光伏裝置、半導體裝置、電子裝置等。
舉例而言，圖5B所示之截面圖可代表圖1C沿著線A-A之部分裝置100C。具體而言，圖5B以截面圖顯示於製造期間裝置500B之各種磊晶層。各種磊晶層可利用任何適合用於半導體成長的方法(例如分子束磊晶)或金屬有機化學氣相沉積法形成在基板(未顯示)上。具體而言，裝置500B提供圖5A之裝置500A上各種層更詳細的細節。
舉例而言，裝置500B包含匯流排線595，其設置在半導體單元533之表面537上方之複數墊區域(包含墊區域570及550)上方並與其連接。於一實施例中，匯流排線595透過例如與複數墊區域相鄰設置的另一層而併入裝置500B，並可有效地包含覆蓋並連接複數墊區域的導電材料。舉例而言，於一實施例中，外部匯流排線595包含覆蓋光電裝置的金屬層，如下所述。於該方式中，並未電性隔離的複數墊區域各透過匯流排線595耦接在一起。依據光電裝置500B的配置，可建構電流或電壓。
如圖5B所示，著陸墊區域550與匯流排線595電性隔離。具體而言，介電材的點塗佈590設置在受損墊區域550的上方，而避免產生通到墊區域550及其對應受損金屬指狀物的通路。在某些實施例中，對應的受損指狀物金屬亦與介電材塗層590電性隔離。
裝置500B亦詳述圖5A之裝置500A的層520。舉例而言，層520可包含包圍金屬層510之緩衝層505及507。這些層設置在半導體單元533(例如p-n層)的下方。於一實施例中，金屬層510可電耦接下方光電裝置之複數著陸墊區域。於該方式中，覆蓋墊串聯組態以增進電壓。如此一來，產生光電裝置的構造，其中複數著陸墊區域全部透過對應的金屬層電耦接。
圖5C為光電裝置500C的透視圖，其顯示隔離且受損的金屬指狀物及設置在受損墊區域上方之點塗佈介電材，且在某些實施例中顯示與隔離金屬指狀物有關的對應受損金屬指狀物。裝置500C可包含太陽能/光伏裝置、半導體裝置、電子裝置等。更具體而言，裝置500C提供圖5B之裝置500B中各種層的額外細節。
如圖所示，墊區域570連接金屬指狀物575，其中金屬指狀物575設置在半導體單533的表面537上。此外，受損墊區域550被介電材的點塗佈590囊包住。墊區域550被塗層590隱藏住而看不見。受損墊區域550電連接受損金屬指狀物。在某些實施例中，對應的受損指狀物金屬也利用介電材塗層590電性隔離。
此外，匯流排線595顯示是設置在複數墊區域(包含墊區域570)上方。受損墊區域550因為介電材的點塗佈590而與匯流排線595電性隔離。在以介電塗層590塗覆受損金屬指狀物的實施中，受損金屬指狀物亦與匯流排線595電性隔離。於該方式中，匯流排線的布局可侵入部分的金屬指狀物，但仍與受損墊區域550及受損金屬指狀物電性隔離。
再者，如圖5C所示，介電層540設置在匯流排線595上方。介電層540可提供半導體單元533在暴露於層540之處的電性隔離。於另一實施例中，層540包含抗反射塗層。如此一來，於太陽能電池中，可透過抗反射塗層的應用而在半導體單元533之p-n層中達到增加光子能量的吸收。
圖6為根據本發明實施例用於製造光電裝置(例如太陽能/光伏裝置、半導體裝置、電子裝置等)的流程圖600，其容許導電的金屬指狀物被電性隔離。於該方式中，可電性隔離薄膜堆疊材料及/或裝置的缺陷。
於步驟610，提供第一半導體單元。於一實施例中，半導體單元包含p-n層，使得當p-n層吸收光子時會產生電能。裝置可代表任何光電裝置，例如半導體裝置、光伏裝置或太陽能電池、LED等。
於步驟620，形成第一複數金屬指狀物於第一半導體單元之第一表面上用於導電。舉例而言，於第一半導體單元包含p-n層的案例中，金屬指狀物提供導電，使得可從p-n層的激發收集電能。具體而言，當負載連接到端子或耦接p-n層之該些層的接觸區時，電子流可因應光子能量的吸收透過複數金屬指狀物從p-n層流動。
於步驟630，形成複數著陸墊區域。各墊區域可連接到對應的金屬指狀物，並提供用於形成與金屬指狀物相關的電接觸。於該方式中，可形成連接到墊區域的連接，以將金屬指狀物電耦接在一起。再者，著陸墊區域可用於連接到匯流排線(例如外部或內部匯流排線)。
於步驟640，測試裝置的操作完整性。具體而言，執行完整性測試，以判斷裝置之複數部分的操作完整性。具體而言，區別出裝置的壞部分與裝置的好部分，其中裝置的各部分對應於複數金屬指狀物的其中之一。如此一來，透過測試，於任何部分中的缺陷可透過執行完整性測試而輕易地發現。壞的或缺陷的部分相關聯指狀物金屬及受損墊區域，其識別為受損指狀物金屬及受損墊區域。此外，計算位置上及尺寸上的特性，以辨識出壞部分、缺陷、對應受損墊區域或對應受損指狀物金屬的位置。
如前所述，可執行各種測試，以檢查裝置的操作完整性。舉例而言，於某些實施例中，裝置可暴露於發光操作中來發現壞部分；或可藉由電刺激與複數部分有關的複數金屬指狀物的各個來識別出壞部分；或藉由成像裝置來發現壞部分。
於步驟650，設置介電材點塗佈於與第一光電裝置之壞部分有關的受損墊區域上方。具體而言，點塗佈囊包住受損墊區域的裸露區域。在某些實施例中，對應的受損指狀物金屬也以介電材點塗佈進行電性隔離。點塗佈電性隔離壞部分，因為沒有產生通到受損墊區域及對應受損金屬指狀物的電通路。於該方式中，達到壞部分、受損墊區域及受損金屬指狀物與其他墊區域及金屬指狀物的隔離。
於一實施例中，複數墊區域被匯流排線覆蓋，使得匯流排線與墊區域連接。因為介電材點塗佈的應用，使得受損墊區域與匯流排線保持電性隔離。於一實施例中，匯流排線在裝置內部。於另一實施例中，匯流排線在裝置外部。
於一實施例中，所包含的外部匯流排線為其他或第二光電裝置的金屬層。於一實施例中，第二光電裝置組態成類似於第一光電裝置。舉例而言，第二光電裝置覆蓋第一光電裝置。第二光電裝置包含第二半導體單元。此外，第二光電裝置包含金屬背層，其設置在第二半導體單元下方並與其電性隔離。金屬背層電連接時用做為通到第一光電裝置之墊區域的匯流排線。此外，緩衝層設置在金屬背層下方。複數盲介層窗以導電材料填充並提供通路通到做為匯流排線之該金屬背層，其中複數盲介層窗對準第一複數墊區域，且其中金屬層與受損墊區域電性隔離。
於步驟660，匯流排線電連接到可用於導電的裸露墊區域。如此一來，受損墊區域及對應金屬指狀物與匯流排線電性隔離。
因此，根據本發明實施例，說明用於將電磁輻射(例如太陽能)轉變成電能且能隔離太陽能電池之缺陷部分的裝置及方法，使得太陽能電池的其餘活性部分仍可用於產生能量。
雖然前述揭露提出各種利用特定方塊圖、流程圖及實例之實施例，於此所述及/或所示之各方塊圖組件、流程圖步驟、操作及/或組件可獨立及/或組合地實施。此外，有關其他組件內所含組件的揭露應視為範例，因為可實施許多其他特徵而達到相同的功能性。
於此所述及/或所示之製程參數及步驟順序係僅為例舉且可依需要變化。舉例而言，雖然於此所述及/或所示之步驟可能以特定順序顯示及討論，但是這些步驟不一定需要以所示或所討論的順序來執行。於此所述及/或所示之各種範例方法也可能省略於此所述及/或所示之一或多個步驟，或除了所揭露的步驟更包含額外的步驟。
針對說明目的已參考特定實施例說明描述前述說明。然而，上述例示討論不意欲窮盡或限制本發明於所揭露的確切形式。在上述教示下可有許多修改及變化。所選及所述之實施例係為了解釋本發明原理及其實際應用，藉此使熟此技藝者能最佳了解本發明且明白具有各種修改之各種實施例可能適合特定的使用。
因此說明根據本發明之實施例。雖然本發明已說明於特定實施例中，但應了解本發明不應解釋成受限於此類實施例，而是應根據所附申請專利範圍來闡釋。
100A、100B、100C．．．裝置
105．．．積體匯流排線
110．．．金屬指狀物
115．．．p-n層
120．．．缺陷
125．．．金屬指狀物
133．．．著陸墊
135．．．著陸墊
140．．．缺陷
145．．．金屬指狀物
150．．．金屬指狀物
155．．．半導體單元
157．．．表面
200A、200B．．．光電裝置
205．．．緩衝層
207．．．緩衝層
210．．．金屬層
220．．．層
225．．．基層
230．．．發射層
233．．．p-n層
237．．．表面
240．．．層
250．．．墊區域
255．．．金屬指狀物
260．．．介層窗
263．．．表面
270．．．墊區域
275．．．金屬指狀物
400．．．構造
401．．．表面
405．．．下方裝置
415．．．表面
420．．．介層窗
425．．．墊區域
430．．．金屬指狀物
433．．．半導體單元
435．．．金屬指狀物
450．．．光電裝置
460．．．金屬指狀物
465．．．墊區域
475．．．盲介層窗
477．．．介層窗
480．．．金屬層
483．．．底表面
486．．．緩衝層
487．．．緩衝層
490．．．半導體單元
500A、500B、500C．．．光電裝置
505．．．緩衝層
507．．．緩衝層
510．．．金屬層
520．．．層
525．．．基層
530．．．發射層
533．．．半導體單元
537．．．表面
540．．．介電層
550．．．墊區域
570．．．墊區域
575．．．金屬指狀物
590．．．介電材點塗佈
593．．．壞部分
595．．．匯流排線
伴隨圖式併入做為本說明書的一部分，其中類似標號表示類似元件，用於說明本發明實施例，且與說明本文一起用於解釋本發明原理。
圖1A為光電裝置的平面圖，顯示連接到複數金屬指狀物之積體式匯流排線及潛在的嚴重缺陷。
圖1B為根據本發明實施例之光電裝置的平面圖，顯示連接到複數金屬指狀物之分割式匯流排線及缺陷。
圖1C為根據本發明實施例之光電裝置的平面圖，顯示連接到複數金屬指狀物之分割式匯流排線及與缺陷有關的隔離金屬指狀物。
圖2A為根據本發明實施例之光電裝置的截面圖，顯示隔離的金屬指狀物。
圖2B為根據本發明實施例包含背板金屬層之光電裝置的截面圖，並顯示隔離的金屬指狀物。
圖2C為根據本發明實施例圖2A之光電裝置的透視圖，並顯示隔離的金屬指狀物。
圖3為根據本發明實施例製造光電裝置之方法的流程圖，其包含連接到複數金屬指狀物的複數著陸墊區域及與缺陷相關的隔離金屬指狀物。
圖4A為根據本發明實施例包含一或多個互連光電裝置之構造的平面圖，其中一個光電裝置包含連接到複數金屬指狀物之分割式匯流排線及與缺陷相關的隔離金屬指狀物。
圖4B為根據本發明實施例顯示圖4A之一或多個互連光電裝置之構造之截面圖，其中一個光電裝置包含連接到複數金屬指狀物之分割式匯流排線及與缺陷相關的隔離金屬指狀物。
圖5A為根據本發明實施例之光電裝置的截面圖，顯示隔離的金屬指狀物及設置在與隔離金屬指狀物相關之墊區域上方之點塗佈介電材。
圖5B為根據本發明實施例包含背板金屬層之光電裝置的截面圖，並顯示隔離的金屬指狀物及設置在與隔離金屬指狀物相關之墊區域上方之點塗佈介電材。
圖5C為根據本發明實施例之圖5B之光電裝置的透視圖，其顯示隔離的金屬指狀物及設置在與隔離金屬指狀物相關之墊區域上方之點塗佈介電材。
圖6為根據本發明實施例製造包含連接複數金屬指狀物之分割式匯流排線及與缺陷相關的隔離金屬指狀物之裝置的流程圖。
500C．．．光電裝置
533．．．半導體單元
537．．．表面
540．．．介電層
570．．．墊區域
575．．．金屬指狀物
590．．．介電材點塗佈
595．．．匯流排線
Claims (10)
- 一種光電裝置，包含：一半導體單元；複數金屬指狀物，設置在該半導體單元之一表面上用於導電，其中該些金屬指狀物各對應該光電裝置的一部分；複數墊區域，可用於連接到一匯流排線，其中該些金屬指狀物各連接到一對應的墊區域，用於形成一電接觸；該光電裝置之一壞部分，其中該壞部分與一受損金屬指狀物及一受損墊區域有關；以及一介電材點塗佈，設置在該受損墊區域上方，以使該壞部分電性隔離，其中該匯流排線設置在該複數墊區域上方並連接該複數墊區域，其中該受損墊區域與該匯流排線電性隔離。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電裝置，更包含：一介電塗層，設置在該受損金屬指狀物上方並在該匯流排線下方。
- 如申請專利範圍第2項所述之光電裝置，其中該介電塗層包含一抗反射塗層。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電裝置，其中該半導體單元包含一p-n層，當該p-n層吸收光子時，產生電能。
- 如申請專利範圍第4項所述之光電裝置，更包含：一金屬背層，設置在該p-n層下方並與該p-n層電性隔離，可用於電耦接另一下方光電裝置。
- 一種光電裝置的製造方法，包含：提供一第一光電裝置之一第一半導體單元；形成第一複數金屬指狀物於該第一半導體單元之一表面上用於導電；形成第一複數墊區域，可用於連接到一匯流排線，其中該些金屬指狀物各連接到一對應的墊區域，用於形成一電接觸；以該匯流排線覆蓋該第一複數墊區域，使該匯流排線連接該第一複數墊區域，且其中該受損墊區域與該匯流排線電性隔離；執行一完整性測試，以找出該第一光電裝置之第一複數部分的一壞部分，各部分對應該第一複數金屬指狀物其中之一；以及形成一介電材點塗佈，設置在與該第一光電裝置之該壞部分相關的一受損墊區域上方，以使該壞部分電性隔離。
- 如申請專利範圍第6項所述光電裝置的製造方法，更包含：以一第二光電裝置覆蓋該第一光電裝置，其中該第二光電裝置包含：一第二半導體單元；一金屬背層，設置在該第二半導體單元下方並與該第二半導體單元電性隔離；一緩衝層，設置在該金屬背層下方；以及複數盲介層窗，係以導電材料填充，並提供對做為該匯流排線之該金屬背層的電通路，其中該複數盲介層窗對準該第一複數墊區域，且其中該金屬背層與該受損墊區域電性隔 離。
- 如申請專利範圍第6項所述光電裝置的製造方法，其中執行該完整性測試包含：執行一發光操作於該複數部分，以識別出該壞部分。
- 如申請專利範圍第6項所述光電裝置的製造方法，其中執行該完整性測試包含：電刺激該複數部分之該複數金屬指狀物之每一個，以識別出該壞部分。
- 如申請專利範圍第6項所述光電裝置的製造方法，其中執行該完整性測試包含：成像該複數部分，以識別出該壞部分。
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