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1、(10)申请公布号 CN 102804407 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102804407 A *CN102804407A* (21)申请号 201080026335.0 (22)申请日 2010.05.31 102009025977.5 2009.06.16 DE H01L 31/18(2006.01) H01L 31/0216(2006.01) (71)申请人 Q- 电池公司 地址 德国塔尔海姆 (72)发明人 皮特恩格哈 罗伯特塞甘 威廉颂马蒂杰斯马林凯塞尔斯 基杰斯丁厄曼斯 (74)专利代理机构 北京德恒律师事务所 11306 代理人 陆鑫 房岭梅 (54) 。
2、发明名称 半导体设备和半导体设备的制造方法 (57) 摘要 本发明涉及一种半导体设备 (1) 以及半导体 设备 (1) 的制造方法， 其中， 所述半导体设备 (1) 包括 ： 半导体层 (2) ； 和钝化层 (3)， 其配置在所 述半导体层 (2) 的表面上， 用于使半导体层表面 (20)钝化， 其中， 所述钝化层(3)包括化学钝化用 钝化子层(31)和场效应钝化用钝化子层(33)， 其 中所述化学钝化用钝化子层 (31) 和所述场效应 钝化用钝化子层 (33) 以一个位于另一个之上的 方式配置在所述半导体层表面(20)上。 所述半导 体设备优选是太阳能电池。 (30)优先权数据 (85)PC。
3、T申请进入国家阶段日 2011.12.13 (86)PCT申请的申请数据 PCT/DE2010/075045 2010.05.31 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/145648 DE 2010.12.23 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页 1/2 页 2 1. 一种半导体设备 (1)， 包括 ： 半导体层 (2) ； 以及 钝化层 (3)， 其配置在所述半导体层 (2) 的表面上， 并用于钝化半导体层表面 (20)， 其特征在于， 所。
4、述钝化层(3)包括化学钝化用钝化子层(31)和场效应钝化用钝化子层 (33)， 其中所述化学钝化用钝化子层 (31) 和所述场效应钝化用钝化子层 (33) 以一个位于 另一个之上的方式配置在所述半导体层表面 (20) 上。 2.根据权利要求1所述的半导体设备(1)， 其特征在于， 所述化学钝化用钝化子层(31) 直接邻接所述场效应钝化用钝化子层 (33)。 3. 根据权利要求 1 所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 在所述化学钝化用钝化子层 (31) 和所述场效应钝化用钝化子层 (33) 之间配置有中间层。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于，。
5、 在所述半导体层 表面 (20) 上， 所述化学钝化用钝化子层 (31) 配置在所述半导体层 (2) 和所述场效应钝化 用钝化子层 (33) 之间。 5. 根据权利要求 1 至 4 中任一项所述的半导体设备， 其特征在于， 所述钝化子层 (31， 33) 之一是以无针孔的方式形成的。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体设备， 其特征在于， 所述场效应钝化用钝 化子层 (33) 是通过原子层沉积、 化学汽相沉积、 等离子体增强化学汽相沉积或物理汽相沉 积所沉积的层， 或者所述场效应钝化用钝化子层 (33) 是溶胶 - 凝胶层。 7. 根据权利要求 1 至 6 中任一项所述的半导体设备 (。
6、1)， 其特征在于， 所述场效应钝化 用钝化子层 (33) 的厚度在 0.1nm 和 10nm 之间、 2nm 和 5nm 之间或 10nm 和 15nm 之间的范围 内。 8. 根据权利要求 1 至 7 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述钝化层 (3) 被用作反射层或抗反射层。 9. 根据权利要求 1 至 8 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 场效应钝化材 料或所述场效应钝化用钝化子层 (33) 基本上由表面电荷密度至少为 1012cm-2、 优选至少为 51012cm-2、 优选至少为 1013cm-2的材料构成。 10. 根据权利要求 1 至 9 中任。
7、一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述场效应钝 化用钝化子层 (33) 基本上由具有负表面电荷密度的材料构成。 11. 根据权利要求 1 至 10 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述场效应钝 化用钝化子层(33)包含氧化铝、 氟化铝、 氮化硅、 氮氧化铝和/或某种其它化合物， 其中， 所 述某种其它化合物由氧化铝和一种或多种其它元素构成。 12. 根据权利要求 1 至 11 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述化学钝化 用钝化子层 (31) 包含非晶半导体材料或半导体氧化物。 13. 根据权利要求 1 至 12 中任一项所述的半导体设备 (1)。
8、， 其特征在于， 所述化学钝化 用钝化子层 (31) 由硅与氧的化合物、 硅与氮的化合物和 / 或硅与碳的化合物构成。 14. 根据权利要求 1 至 13 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述钝化层 (3) 几乎延伸在整个所述半导体层表面 (20) 上方。 15. 根据权利要求 1 至 14 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 通过所述钝化 层 (3) 将两个面钝化。 权 利 要 求 书 CN 102804407 A 2 2/2 页 3 16. 根据权利要求 1 至 15 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述钝化层 (3) 在所述半导体层表面 。
9、(20) 处的界面电荷密度至多为 1013cm-2、 至多为 1012cm-2或者至多 为 1011cm-2。 17. 根据权利要求 1 至 16 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述化学钝化 用钝化子层 (31) 的层厚度至少为 1nm、 5nm、 10nm、 50nm 或 100nm。 18. 根据权利要求 1 至 17 中任一项所述的半导体设备 (1)， 其特征在于， 所述化学钝化 用钝化子层 (31) 和 / 或所述场效应钝化用钝化子层 (33) 用作低温层。 19.一种半导体设备(1)的制造方法， 其特征在于， 将化学钝化用钝化子层(31)和场效 应钝化用钝化子层(。
10、33)依次施加在所述半导体设备(1)的半导体层表面上， 以共同形成钝 化层 (3)。 20. 根据权利要求 19 所述的制造方法， 其特征在于， 在施加了所述化学钝化用钝化子 层 (31) 之后施加所述场效应钝化用钝化子层 (33)。 21. 根据权利要求 20 所述的制造方法， 其特征在于， 在施加所述场效应钝化用钝化子 层(33)之前， 使用已施加的所述化学钝化用钝化子层(31)作为扩散工艺中的扩散阻挡层、 蚀刻工艺中的蚀刻阻挡层和 / 或纹理工艺中的纹理阻挡层。 22. 根据权利要求 19 至 21 中任一项所述的制造方法， 其特征在于， 通过将所产生的所 述钝化层 (3) 用作反射层或。
11、抗反射层的方式来施加所述化学钝化用钝化子层 (31) 和所述 场效应钝化用钝化子层 (33)。 权 利 要 求 书 CN 102804407 A 3 1/7 页 4 半导体设备和半导体设备的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体设备和半导体设备的制造方法。 背景技术 0002 太阳能电池效率的制约因素之一是在太阳能电池的具有促进复合活性的表面态 的半导体表面处电荷载流子发生复合。然后， 这些复合后的电荷载流子不可能再用于产生 电流。为了减少复合， 必须通过经由表面态降低电荷载流子的复合活性来使太阳能电池表 面钝化。 0003 对于表面钝化， 由于复合活性首先与表面态的数量或密度成比例，。
12、 其次与电荷载 流子浓度、 更准确而言与空穴和电子密度的乘积成比例， 因此原则上有不同的两种方法。 结 果， 对于表面钝化， 首先可以减少表面态的数量。这种所谓的化学钝化是通过自由表面键 ( 所谓的悬键 ) 的化学饱和、 例如在半导体太阳能电池的情况下通过氧化硅层 (SiO2层 ) 的 热生长来实现的。利用密度特别低的上述表面态来辨别这种情况下在半导体和 SiO2层之 间产生的界面。化学钝化通常用于高效率太阳能电池的表面钝化。 0004 第二种表面钝化方法是在半导体表面处通过对其施加适当电位来使一类的电荷 载流子 ( 即， 正电荷载流子或负电荷载流子 ) 远离复合活性态。这样， 使得各自另一类。
13、的电 荷载流子没有足够可利用的复合对方。 这种所谓的场效应钝化的基本原理是例如在由铝构 成的所谓的背表面场 (BSF) 的情况下以及在施加例如由氮化硅 (SiNx) 或氧化铝 (Al2O3) 构 成的电介质层的情况下， 所谓的背表面场及介电层在它们与半导体表面的界面处形成静止 表面电荷。 0005 上述这两种表面钝化方法都存在它们本身通常无法获得充分钝化的缺点。例如， 必须利用氢通过例如所谓的氮氢混合气氛退火 (forming gas anneal) 或退火来附加地使 通过热氧化产生在硅表面上的 SiO2层浓缩。此外， 在表面钝化之后， 太阳能电池还必须经 历制造过程的其它方法步骤。因此， 首。
14、先， 表面钝化在这些方法步骤期间必须保持稳定。其 次， 所施加的钝化层通常还必须具有诸如用作例如扩散阻挡层等的附加功能。对钝化层的 该附加要求经常导致表面钝化次优的折衷方案。 发明内容 0006 因此， 本发明的目的是提供一种半导体设备以及半导体设备的制造方法， 从而有 效地使该半导体设备表面钝化， 并同时增加设计多样性以使制造该半导体设备期间的其它 工艺步骤最优化。 0007 根据本发明， 利用包括权利要求1的特征的半导体设备并利用包括权利要求19的 特征的制造方法来实现该目的。在从属权利要求中阐述本发明的有利的改进。 0008 尽管以下说明主要针对太阳能电池， 且本发明的钝化层特别对于太阳。
15、能电池而言 具有很大的经济意义， 但相同或至少相应的考虑因素还适用于其它半导体设备， 其中良好 的表面钝化十分重要。 说 明 书 CN 102804407 A 4 2/7 页 5 0009 如以下所述， 可以通过本发明来提高钝化层的钝化质量和稳定性。 此外， 对于可调 节的方法参数具有较高的灵活性。本发明基于如下的见解 ： 形成由钝化机制不同的两个钝 化子层构成的钝化层可以提高钝化质量， 从而使得该钝化质量超越了已知的单独作用的简 单累积。 0010 采用化学钝化用钝化子层和场效应钝化用钝化子层的这种命名来表示各个钝化 机制在相关的钝化子层中占主导。换言之， 在将场效应钝化用钝化子层直接配置在。
16、半导体 层表面上的情况下， 如在例如将氮化硅 (SiNx) 配置在硅上的情况下那样， 场效应钝化用钝 化子层完全可以具有化学钝化作用。然而， 场效应钝化作用大得多。这同样适用于化学钝 化用钝化子层， 即化学钝化用钝化子层可以具有表面电荷密度 ( 尽管该表面电荷密度低 )， 但化学钝化作用占主导。 0011 有利地， 与化学钝化用钝化子层相比， 场效应钝化用钝化子层至少具有较高的表 面电荷密度。优选地， 场效应钝化用钝化子层的表面电荷密度与化学钝化用钝化子层的表 面电荷密度相比至少高出约 1 个数量级。 0012 特别地， 在所有情况下， 化学钝化用钝化子层和 / 或场效应钝化用钝化子层均由 电。
17、介质材料构成。 0013 应当指出， 在这种情况下， 场效应钝化的作用不仅取决于场效应钝化用钝化子层 的表面电荷密度， 还取决于电荷载流子浓度， 因而取决于表面要被钝化的半导体层的掺杂 浓度和掺杂类型。 同样， 化学钝化的作用也不仅取决于化学钝化用钝化子层的材料， 在很大 程度上还部分取决于要被钝化的半导体表面的表面性质， 特别是取决于该半导体表面的缺 陷密度。此外， 化学钝化的作用还可以取决于施加钝化子层的方式。例如， 可以例如通过湿 化学方法或通过汽相沉积法来沉积化学钝化用钝化子层， 或者可以热生长化学钝化用钝化 子层。 0014 因此， 在本情况下， 使用两种不同的钝化作用来进行表面钝化。
18、， 然而， 这两种不同 的钝化作用被划分成不同的钝化子层并因而相互间不关联。除了更加有效的钝化以外， 至 少由化学钝化用钝化子层和场效应钝化用钝化子层构成的钝化层与仅包括一种钝化的钝 化层相比具有稳定性更高的优势。 通常， 在太阳能电池的制造过程中， 太阳能电池在进行了 表面钝化之后还要经过一系列的其它工艺步骤。在这种情况下， 表面钝化的钝化质量可能 受损。 通过两种钝化子层的组合， 可以减轻或完全防止钝化质量受损。 例如， 通过双层钝化， 对于在丝网印刷方法情况下的例如烧制工艺， 可以实现烧制稳定性的提高。 0015 通过以下考虑产生了另一优点 ： 一些化学钝化用钝化子层主要通过所谓的悬键的。
19、 饱和来使半导体层表面钝化。例如在硅上热生长 SiO2层正是这种情况。对于 SiO2层， 特别 地， 已知需要附加工艺步骤来利用附加的氢在半导体和钝化子层之间提供界面， 从而获得 充分好的表面钝化。因此一种典型的工艺步骤是例如所谓的氮氢混合气氛退火或退火， 其 中， 铝与 SiO2在高温下反应并且释放氢。 0016 在这种情况下， 可能由于例如氢的挥发性或者由于无法完全实现退火而出现问 题， 例如利用丝网印刷膏进行标准的镀金属正是这种情况。 对于这里所述的太阳能电池， 通 过对比， 不是仅仅改善了化学钝化用钝化子层的化学钝化， 而且还借助于附加场效应钝化 用钝化子层提高了钝化质量。此外， 如果。
20、通过施加或沉积场效应钝化用钝化子层对半导体 层表面和钝化层之间的界面实施附加的氢钝化， 这是有利的。这发生例如将 SiNx层施加在 说 明 书 CN 102804407 A 5 3/7 页 6 化学钝化的 SiO2层上的情况下。 0017 在太阳能电池的制造过程中， 有利地， 首先将化学钝化用钝化子层直接施加至半 导体层表面， 然后将场效应钝化用钝化子层直接沉积至该化学钝化用钝化子层上。 可选地， 反之也可以， 或者可以在制造工艺的不同阶段在宽的层中进行生长。 此外， 在制造钝化层之 后对钝化层进行热处理 ( 热处理步骤 ) 是有利的。 0018 根据一种有利的结构， 在半导体层表面上， 将化。
21、学钝化用钝化子层配置在半导体 层和场效应钝化用钝化子层之间。 换言之， 在太阳能电池的制造过程中， 在施加了化学钝化 用钝化子层之后施加场效应钝化用钝化子层， 其中， 可以在这两者之间实施其它的工艺步 骤。 对于这种情况， 当使用太阳能电池时， 场效应钝化用钝化子层可以经由化学钝化用钝化 子层影响半导体层表面并排斥半导体层表面处的电荷载流子进入半导体内。 0019 在制造方法的一种有利配置中， 在施加场效应钝化用钝化子层之前， 将所施加的 化学钝化用钝化子层用作扩散工艺中的扩散阻挡层、 蚀刻工艺中的蚀刻阻挡层和 / 或纹理 工艺中的纹理阻挡层。例如， 如果该钝化层是背面钝化， 则在施加背面介电。
22、层期间， 化学钝 化用钝化子层可以用作扩散阻挡层。 0020 除这里所述的功能之外， 化学钝化用钝化子层在适当情况下可以在太阳能电池制 造工艺过程中完成更多的功能任务， 从而例如节省成本并降低否则需要功能上专用的中间 层或牺牲层的复杂性。 对于上述借助两个钝化子层以分离的方式应用场效应钝化和化学钝 化这两种钝化机制， 由于化学钝化用钝化子层意味着促进太阳能电池制造工艺的上述附加 功能的性质， 而场效应钝化用钝化子层通过形成场效应来提高表面钝化， 因此允许选择更 多的参数。 0021 在一个优选实施例中， 化学钝化用钝化子层直接邻接场效应钝化用钝化子层。因 此， 在这种情况下， 在施加了化学钝化。
23、用钝化子层之后施加场效应钝化用钝化子层， 而无另 外的中间层配置在二者之间。然而， 应该想到， 在施加场效应钝化用钝化子层之前， 可以对 太阳能电池或者对化学钝化用钝化子层进行例如清洁步骤的其它工艺步骤。 0022 在一个有利的改进中， 在化学钝化用钝化子层和场效应钝化用钝化子层之间配置 中间层。该中间层可以用于影响或者最优化钝化层的电性质、 光学性质和 / 或机械性质或 者两个钝化子层之间的衔接。例如， 在由 SiO2构成的化学钝化用钝化子层和由 Al2O3构成 的场效应钝化用钝化子层之间， 可以制造与上述这两个子层相比不太昂贵的 SiOx中间层， 从而影响该钝化层的反射性质。 0023 附。
24、加地或可选地， 还可以在场效应钝化用钝化子层上设置另一层， 其中， 该另一层 用于将钝化层逐渐调整或修改为抗反射涂层的氮化硅层 ( 抗反射层 -ARC)。 0024 优选地， 以无针孔的方式形成这些钝化子层中的至少一个子层。这在背面接触的 太阳能电池的情况下对于多个镀金属面中的镀金属重叠特别有利， 从而降低了短路的风 险。尽管可能这些钝化子层中仅一个钝化子层无针孔就足够了， 但其有利应用是化学钝化 用钝化子层和场效应钝化用钝化子层均无针孔。 0025 在一个有利的实施例中， 通过原子层沉积 ( 缩写为 ALD)、 优选为热 ALD 来形成场 效应钝化用钝化子层， 通过物理汽相沉积 (PVD) 。
25、或化学汽相沉积 (CVD)、 在适当情况下为等 离子体增强化学汽相沉积 (PECVD) 来形成场效应钝化用钝化子层， 或者通过溶胶凝胶法来 形成场效应钝化用钝化子层。特别地， 通过 ALD， 可以利用氧化铝形成特别均匀且完整的 说 明 书 CN 102804407 A 6 4/7 页 7 层。另外， 可以非常精确地设置层厚度， 在理想情况下将该层厚度精确地设置为一个原子 层。然而， 对于施加化学钝化用钝化子层和对于施加场效应钝化用钝化子层， 这两者可以 彼此独立地使用例如化学沉积法或物理沉积法的其它的已知方法。然而， 化学钝化用钝化 子层的质量不像场效应钝化用钝化子层的质量那样重要， 使得可以。
26、通过诸如 CVD、 湿化学氧 化、 PVD( 例如， 溅射或汽相沉积 ) 等的不太昂贵的方法来制造化学钝化用钝化子层。 0026 在一个有利的实施例中， 场效应钝化用钝化子层的厚度在 0.1 10nm 的范围内， 优选为 2 5nm。厚度为 100nm 以上的更厚的层也是可能的。厚度有时取决于沉积方法的 成本， 其中， 例如， 与在可能为等离子体增强化学汽相沉积 (PECVD) 的其它沉积方法的情况 下相比， 在 ALD 的情况下的成本高得多。在一个优选实施例中， 场效应钝化用钝化子层的厚 度约为 10 15nm。 0027 根据一个优选实施例， 使钝化层作为反射层或抗反射层。尽管钝化层在背对。
27、入射 光的太阳能电池背面上作为反射层、 更具体是针对红外光的反射层的附加功能是有利的， 但期望钝化层在太阳能电池正面上作为抗反射层。为了使钝化层作为反射层或抗反射层， 可以彼此独立地选择两个钝化子层的层厚度和 / 或光学性质。 0028 有利地， 场效应钝化材料或场效应钝化用钝化子层大致由如下的材料构成， 其中， 该材料的表面电荷密度至少为 1012cm-2， 优选至少为 51012cm-2， 更优选至少为 1013cm-2。该 表面电荷密度可以是正表面电荷密度或负表面电荷密度。 0029 在一个有利配置中， 场效应钝化用钝化子层大致由具有负表面电荷密度的材料构 成。适合制造化学钝化用钝化层的。
28、一系列材料主要具有低的正表面电荷密度。例如， 当将 硅半导体用于非晶硅层 (a-Si 层 ) 和 SiO2层时， 这同样成立。因而， 例如， 热生长的 SiO2层 的表面电荷密度通常约为 1011cm-2。该正表面电荷密度在 p 型掺杂半导体层的情况下可能 产生不利影响。 例如， SiO2层的钝化质量可能取决于光生成的过量电荷载流子的注入浓度， 这反过来可能对太阳能电池的效率产生不利的影响。 0030 通过附加的场效应钝化用钝化子层具有负表面电荷密度， 由于整个钝化层的有效 表面电荷密度定量改变了并且 / 或者甚至发生了极性反转， 因此配置于下方的钝化子层的 极低的正表面电荷密度的作用可能被减。
29、轻或者甚至发生反转。更常见地， 当场效应钝化用 钝化子层的极大的表面电荷密度与化学钝化用钝化子层的可能存在的表面电荷密度具有 不同的正负号时， 可以实现这种效果。 0031 由于场效应钝化用钝化子层的表面电荷密度的作用， 根据用作基底的半导体层的 极性和钝化子层的表面电荷密度而产生另一显著优势 ： 在施加至 p 型掺杂或 p 型的半导体 层的化学钝化层具有低的正表面电荷密度的情况下， 可以根据半导体掺杂和表面电荷密度 之间的比率来在半导体表面上形成反转层。对于在 n 型掺杂或 n 型的半导体层上配置有 具有负表面电荷密度的化学钝化层的情况， 存在对应的情形。对于经由点式接触件连接的 太阳能电池。
30、， 在这些接触件之间形成反转通道， 其中， 上述反转通道表示电荷载流子的已知 源， 因而效率损失。 如这里所述， 可以通过将场效应钝化用钝化子层施加至化学钝化层来避 免该问题。为此， 例如当使用 p 型半导体层时， 可以使用例如 Al2O3层的具有高的负表面电 荷密度的场效应钝化用钝化子层。 0032 根据一个优选配置， 场效应钝化用钝化子层包括氧化铝、 氟化铝、 氮化硅、 氮氧化 铝和 / 或由氧化铝、 氮氧化铝 (AlxOyNz) 及一个或多个其它元素构成的某个其它化合物。氧 说 明 书 CN 102804407 A 7 5/7 页 8 化铝 (AlOx或 Al2O3) 和氟化铝 (AlF。
31、3) 是形成具有负表面电荷密度的场效应钝化用钝化子 层的材料， 而由氮化硅构成的钝化子层具有正表面电荷密度。其它元素可以包括例如金属 ( 更具体是稀土金属 ) 或碳。 0033 优选地， 化学钝化用钝化子层包括非晶半导体材料或半导体氧化物。 例如， 化学钝 化用钝化子层可以是适合进行硅半导体层的化学钝化的由非晶硅构成的层或 SiO2层。可 以通过沉积法或者通过对半导体层表面进行氧化来在该半导体层上产生半导体氧化物。 0034 有利地， 化学钝化用钝化子层由硅与氧、 氮和 / 或碳的化合物构成。特别地， 氮氧 化硅 (SiOxNy) 或氮氧化硅碳化物 (SiOxNyCz) 适合作为化学钝化用钝化。
32、子层的材料。通过适 当选择钝化子层的材料， 可以生成在太阳能电池制造过程执行例如用作蚀刻阻挡层、 纹理 阻挡层和 / 或扩散阻挡层的功能任务的钝化层。可选地或附加地， 在工艺流程中， 也可以由 化学钝化用钝化子层单独执行这种功能。 0035 在一个有利的改进中， 钝化层基本上在整个半导体表面上延伸。 然而， 在这种情况 下， 可以在钝化层中形成太阳能电池互连用的穿孔或通路。此外， 由于技术的必要性， 可以 使太阳能电池的边缘区域暴露。 0036 有利地， 在两个面上利用钝化层提供钝化。在太阳能电池正面的钝化层和在太阳 能电池背面的钝化层可以具有相同的特征和性质。可选地， 这些钝化层还可以以不同。
33、方式 配置以适合于各自的需求。 特别地， 当形成具有附加光学性质的钝化层时， 将正面的钝化层 制成针对相关光谱的抗反射层和 / 或将背面的钝化层制成针对相关光谱的反射层， 这是有 利的。 0037 根据一个优选实施例， 钝化层整体在半导体层表面处的界面电荷密度至多为 1013cm-2， 至多为 1012cm-2或者至多为 1011cm-2。特别地， 对于 n 型半导体层和 p 型半导体层这 两者的钝化， 已证实约为 51011cm-2的界面电荷密度是有利的。 0038 因此， 应当指出， 场效应钝化用钝化子层的高表面电荷密度未必直接反映到钝化 层的表面电荷密度值中。由于场效应钝化用钝化子层与化。
34、学钝化用钝化子层的组合， 因此 可以获得整体具有相对低的表面电荷密度并且钝化质量非常高的钝化层。 这种钝化层既适 合 n 型半导体层也适合 p 型半导体层， 而无需形成反转通道。 0039 可以容许的整体钝化层的最大界面电荷密度的公差可能取决于半导体层表面附 近的半导体层的材料以及掺杂。 以上所指定的优选最大值涉及具有掺杂的Si表面区域(表 面浓度约为 11019 61020cm-2) 的半导体层。 0040 根据一个有利的实施例， 化学钝化用钝化子层的层厚度至少为 1nm、 5nm、 10nm、 50nm 或 100nm。化学钝化用钝化子层越厚， 场效应钝化用钝化子层距离半导体层表面越远， 。
35、使得界面电荷密度变得越低。至少在湿化学沉积化学钝化用钝化子层的情况下， 约为 1 5nm 的层厚度也可以是有利的。 0041 在这些有利的实施例中， 将化学钝化用钝化子层和 / 或场效应钝化用钝化子层作 为低温层进行施加。特别地， 在低于 400的温度下施加这两个层。 附图说明 0042 以下将参考附图基于典型实施例来解释本发明， 其中 ： 0043 图1a1e示出根据一个优选实施例的制造方法的不同阶段中太阳能电池的示意 说 明 书 CN 102804407 A 8 6/7 页 9 截面图。 0044 图 2 示出利用图 1a 1e 所示的方法制造的太阳能电池的示意截面图。 具体实施方式 00。
36、45 以下参考图1a1e说明根据一个可能实施例制造两个面都进行表面钝化的太阳 能电池1。 如本说明书的背景技术部分所述， 这些考虑因素同样适用于除太阳能电池以外的 其它半导体设备。图 1a 示出半导体层 2 的截面， 其中， 半导体层 2 包括 ： 半导体层表面 20， 其形成背光的太阳能电池背面 20 ； 以及另一半导体层表面 22， 其形成对光的太阳能电池正 面 22。半导体层表面 20 优选具有纹理 ( 在附图中示出为锯齿形图案 )， 从而提高效率。 0046 根据图 1b， 将化学钝化用钝化子层 31 施加在半导体层表面 20 上， 其中， 该子层还 可以在对另一半导体层表面 22 进。
37、行掺杂的后续掺杂步骤中用作扩散阻挡层。在该掺杂步 骤之后， 获得图 1c 的配置， 其中， 另一半导体层表面 22 配置有用于与半导体层 2 的其余部 分形成 pn 结的掺杂层 4。随后， 根据图 1d， 利用施加至掺杂层 4 的另一钝化层 5 使另一半 导体层表面 22 钝化。 0047 随后， 在化学钝化用钝化子层31上施加场效应钝化用钝化子层33。 这样产生了图 1e 所示的、 配置在半导体层表面 20 上的钝化层 3， 从而形成太阳能电池的背面。由于该原 因， 通过适当选择钝化子层 31、 33 的物理性质和沉积参数来产生钝化层 3 是有利的， 其中， 该钝化层同时用作针对太阳能电池各。
38、自的相关光谱的背面反射层。为此， 与图 1e 所示的说 明图相对比， 可以在钝化子层 31、 33 之间配置附加中间层。 0048 另一钝化层 5 可以是由单独的化学钝化层或场效应钝化层构成的传统钝化层。可 选地， 另一钝化层 5 还可以与钝化层 3 相对应地由两个钝化子层的组合构成。 0049 最后， 为了使得太阳能电池 1 能够互连， 需要例如通过具有后续的烧制工艺的丝 网印刷法来制造分别通向半导体层 2 和掺杂层 4 的通路并在太阳能电池 1 的背面和正面上 镀金属。为此， 在钝化层 3 和另一钝化层 5 中制造穿孔。结果， 在镀金属步骤之后获得与图 2 相对应的太阳能电池 1。在太阳能。
39、电池背面 20 上， 可以使整个区域镀上金属， 从而产生背 面接触件 7， 而在太阳能电池正面 22 上， 形成优选为手指状的正面接触件 6。 0050 半导体层 2 例如可以是硅晶片形式的由晶体硅构成的层， 其中， 在这种情况下， 化学钝化用钝化子层 31 可以由热生长或通过 PECVD 产生的 SiO2构成， 或者可以由非晶硅 (a-Si) 构成。场效应钝化用钝化子层 33 由例如 Al2O3构成。 0051 这两个钝化子层 31、 33 的沉积或生长可以在制造工艺的不同阶段发生。由此， 在 制造工艺中可以利用化学钝化用钝化子层 31 的功能性。在这种情况下极其重要但并不明 显的一点是， 。
40、在沉积场效应钝化用钝化子层33的过程中， 场效应钝化用钝化子层33的表面 电荷也形成在作为电介质体的化学钝化用钝化子层 31 上。特别地， Al2O3层形成在 SiO2层 上正是这种情况。由于当前 Al2O3钝化层的最佳结果是通过 ALD 获得的， 因此 ALD 是优选的 沉积方法。 0052 然而， 完全可以使用例如 PECVD 的其它沉积法， 特别是对于利用两个钝化子层的 本制造方法来说， 其它沉积法产生了与 ALD 同样好的结果。由于成本原因， 甚至优选通过 PECVD 来进行沉积。 0053 另外， 这种由两个钝化子层 31、 33 构成的层组合对工业应用提供了显著优势。当 说 明 书。
41、 CN 102804407 A 9 7/7 页 10 前高效率太阳能电池的实验室研发中的大多数制造方法使用热产生的 SiO2层， 但已证实难 以将这种制造方法转移至工业上， 通过丝网印刷制造太阳能电池。这首先是由于 SiO2层对 于丝网印刷过程所需的烧制工艺的稳定性低， 其次是由于在 SiO2层中实现非常好的钝化需 要氢这一事实。对于在实验室中制造太阳能电池， 通过物理汽相沉积 (PVD) 所施加的铝层 用作氢供体。然而， 在工业制造时， 丝网印刷相比 PVD 法在复杂性和成本方面具有优势。 0054 由于两种钝化作用的组合， 表面态的密度对于钝化质量而言不再是唯一至关重要 的。因此， 尽管在。
42、数量上增加了表面态， 这种钝化层在烧制工艺之后仍为充分钝化， 。此外， 由于利用所施加的 Al2O3层来进一步提增加在任何情况下均有非常好的钝化质量的热生长 SiO2层， 因此， 对于在制造过程中不实施烧制工艺的那些高效率太阳能电池而言， 这种配置 也会受到关注。 0055 用以形成钝化层 3 的化学钝化用钝化子层 31 和场效应钝化用钝化子层 33 的任一 种组合的另一重要优势在于， 对化学钝化的质量要求不太严格， 特别是在热生长半导体氧 化物的情况下。 这是由表面态的数量对于钝化质量而言不再是唯一至关重要这一事实造成 的。因此， 对于非常好的钝化， 不再要求干法生长的氧化物， 并且甚至通过。
43、 PECVD 产生氧化 层的重要性也升高。这样的优势在于利用 PECVD 沉积的低温步骤来替换热氧化的高温步 骤， 尤其是使得对太阳能电池 1 的材料的要求不太严格。 0056 最后， 利用具有不同作用的钝化子层 31、 33 可以达成制造工艺中的灵活性。例如， 可以在制造工艺的不同阶段形成钝化子层 31、 33， 并且钝化子层 31、 33 在适当情况下执行 附加功能 ； 例如， SiO2层可以用作例如磷扩散的扩散阻挡层。 0057 这里所示的实施例中的太阳能电池1均仅在一面上具有双层的钝化层3。 可选地， 可以将包括例如由湿化学或热生长的氧化硅构成的化学钝化用钝化子层 31 和例如由氧化 。
44、铝构成的场效应钝化用钝化子层 33 的钝化层 3 施加在半导体层表面 20、 22 这两者上。换 言之， 另一钝化层 5 同样可以是双层的钝化层 3。同样， 太阳能电池的两个面上可以承载有 可能施加在钝化层 3 上的例如由氮化硅 (SiNx) 构成的覆盖层。 0058 附图标记说明 ： 0059 1 半导体设备 ( 太阳能电池 ) 0060 2 半导体层 0061 20 半导体层表面、 太阳能电池背面 0062 22 另一半导体层表面、 太阳能电池正面 0063 3 钝化层 0064 31 化学钝化用钝化子层 0065 33 场效应钝化用钝化子层 0066 4 掺杂层 0067 5 另一钝化层 0068 6 正面接触件 0069 7 背面接触件 说 明 书 CN 102804407 A 10 1/2 页 11 图 1A 图 1B 图 1C 说 明 书 附 图 CN 102804407 A 11 2/2 页 12 图 1D 图 1E 图 2 说 明 书 附 图 CN 102804407 A 12 。