在有机树脂材料中形成开口的改进方法技术

将有机树脂材料如线型酚醛树脂薄膜（１７）用作蚀刻掩模，并且以预定图案在掩模中形成开口（３２）以允许在由所述开口限定的选择区域中进行加工。通过将腐蚀性蚀刻剂的液滴（７６）图案涂布在将要形成开口的区域中而形成开口（３２），蚀刻剂例如是氢氧化钠（ＮａＯＨ）或氢氧化钾（ＫＯＨ）。使用喷墨打印机（９０）涂布液滴（７６），该喷墨打印机（９０）扫描整个有机树脂表面反复涂布所述液滴。液滴（７６）的尺寸限定开口（３２）的大小并且允许完全移除液滴（７６）下方的有机树脂（１７）。在蚀刻剂已经蚀刻贯穿有机树脂而暴露出下方表面（１２）之后，将蚀刻剂从有机树脂和开口（３２）中洗去。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性涉及用于半导体器件制造领域，具体而言，本专利技术提供一种用于在薄膜半导体器件中形成金属接触和其它结构的方法中的改进加工步骤。还提供一种用于薄膜光电器件的新型器件结构。
技术介绍
薄膜光电(PV)模块相比于传统晶片基模块的主要优点在于低成本生产的潜力。然而，实际上难以实现节省成本，因为成本的主要部分是制造工序所涉及的加工步骤的数量和复杂程度，并且这方面的成本可快速超过所节省的材料成本。具体来说，需要精确校准的步骤数量或用来执行步骤的装置速度可与成本具有很强的关系，工艺稳定性也是如此，在某些情况下这导致需要额外的补救步骤或由于材料劣化导致成品性能下降。因此，降低校准要求、减少步骤数量、减少对设备的损伤或允许步骤更快执行的工艺改进提供明显的优点。
技术实现思路
本专利技术提供一种以预定图案在有机树脂薄膜材料中形成开口从而形成蚀刻掩模的方法，该方法包括a)将腐蚀性蚀刻剂液滴涂布在有机树脂材料薄膜表面上将要打开所述树脂膜的位置处；b)在蚀刻剂已经蚀刻穿过有机树脂而暴露出下方表面之后，将蚀刻剂从有机树脂膜和开口中洗去。在本专利技术的优选实施方案中，将蚀刻剂涂布在有机树脂材料薄膜表面上的步骤包括a)将支撑表面的结构置于工作台上；b)将喷墨打印装置定位在所述表面上方并与所述表面贴近，喷墨装置和工作台相互之间可相对移动；c)将蚀刻剂装入所述喷墨装置中；d)在控制装置的控制下，使所述表面和所述喷墨装置相互之间相对移动；和e)当所述表面和所述喷墨装置相互之间相对移动时，控制所述喷墨装置以将预定量的蚀刻剂以预定图案沉积在所述表面上。优选工作台是X-Y平台并且所述喷墨装置是固定的，从而通过移动所述喷墨装置下的工作台而实现所述表面与打印头的相对移动。在本专利技术的一个实施方案中，所述表面是形成在支撑结构或衬底上方的有机树脂薄层(例如0.1-10μm)，并且蚀刻剂是腐蚀性溶液。所述有机树脂优选是线型酚醛树脂或类似树脂，如常用的光刻胶。腐蚀性溶液优选例如氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)溶液。在根据本专利技术的优选方法中，所述溶液是15％的氢氧化钾溶液。还优选在所述溶液中加入适量甘油，以提供适合于喷墨装置正确粘度，同时加入添加剂以便调整表面张力和蒸发速率。所述喷墨装置例如可以是Ink Jet Technologies Inc.制造的128ID、64ID2或64-30型号的喷墨打印头。所述打印头要求5-20厘泊的溶液粘度。附图说明现在将参照附图(未按比例绘制)通过实施例说明本专利技术的实施方案，其中图1是在玻璃衬底上涂布抗反射涂层和在抗反射涂层上沉积掺杂的半导体膜的初始步骤之后的半导体器件的截面图；图2是图1器件在完成刻线步骤以形成分隔各单元区域的单元隔离槽和在半导体层上涂布绝缘层之后的截面图；图3是采用喷墨技术、具有适合于直接涂布绝缘蚀刻剂的喷墨打印头的X-Y平台的示意图；图4是蚀刻剂图案已经直接沉积在绝缘层上之后的图2器件的截面图(略微向左偏移)，目的是打开绝缘层的需要接触半导体层的下层n+型区的区域；图5是绝缘层已经打开之后图4器件的截面图，其中打开的区域需要接触半导体层的下层n+型区域；图6是进一步的蚀刻步骤完成之后的图5器件的截面图，所述蚀刻步骤的目的是在需要接触半导体层的下层n+型区的区域中除去一些掺杂的半导体膜；图7是回流步骤之后的图6器件的截面图，所述回流步骤是在通过移除需要接触半导体层下层n+型区的区域中一些掺杂半导体膜而形成的孔中流入一些绝缘层，已经将腐蚀性溶液的图案直接沉积在绝缘层上以打开需要接触半导体层上层p+型区的区域中的绝缘层；图8是腐蚀剂已经打开需要接触半导体层上层p+型区的区域中的绝缘层之后的图7器件的截面图；图9是已经进行进一步蚀刻步骤之后的图8器件的截面图，所述蚀刻步骤的目的是清洗需要接触半导体层上层p+型区的区域中所破坏的材料的掺杂半导体膜表面；图10是已经涂覆金属层以接触半导体层的p+和n+型区并且互连相邻单元之后的图9器件的截面图；图11是已经断开金属层从而在每一单元内隔离与p+和n+型区接触之后的图10器件的截面图；图12是图11的部分器件的背视图(硅侧)；和图13是部分已完成的器件的图，说明相邻单元之间的互连。具体实施例方式参考附图，图1示出部分半导体结构11，它是下述光电器件制造方法的前体。半导体结构11形成为涂布在玻璃板形式的衬底22上的半导体薄膜，衬底上已涂有氮化硅抗反射薄涂层71。抗反射涂层71厚度为80nm。为了优化性能，该半导体薄膜包含总厚度为1-2μm、优选1.6μm的多晶硅膜12。多晶硅膜12具有60nm厚的上p+型区13和40nm厚的下n+型区以及隔离p+和n+型区的1.5μm厚的本生或轻微掺杂的p型掺杂区14。p+型和n+型层内的薄膜电阻优选为400-2500Ω/□，具有总共不超过2×1014cm-2个硼。对于n+型材料典型值为约750Ω/□，对于p+型材料的典型值为1500Ω/□。p+型和n+型层的典型厚度为20-100nm。所述玻璃表面优选具有纹理结构以促进光捕获，为了简洁，附图中未示出上述纹理结构。划分单元如图2所示，硅膜12被所划的隔离槽16分隔成多个单元。这是通过在需要隔离槽16来限定各光电单元边界的衬底区域上扫描激光而实现的。为了划刻出槽16，将结构11转移至位于激光器下方的X-Y平台(未示出)上，该激光器在1064nm处工作并产生聚焦激光束73从而在硅中切割隔离槽。聚焦激光束以使上述槽的宽度最小，该区域为无效区域。通常，需要0.11mJ的脉冲能量以完全消融硅膜并形成宽度为50μm的隔离槽。为了确保所述槽连续，连续脉冲之间交迭50％。最优单元宽度为5-8mm，典型单元宽度为6mm。如图2所示，优选在硅表面上使用两层绝缘层并在上述激光划刻步骤之后增加上述绝缘层。第一绝缘层是任意薄但坚固的盖氮化物(cap nitride)72。该层沿激光划刻后的单元限定槽16边缘保护暴露的硅并使硅表面钝化。盖氮化物72优选在几分钟内被完全蚀刻，以允许进入n型和p型接触位置的硅，并且其通常包含通过300-320℃温度下的PECVD沉积的60nm氮化硅。在施加盖层72之前，将结构11转移至含5％氢氟酸溶液的容器中持续一分钟。这是为了除去残留的碎屑和可能形成的任何表面氧化物。将所述结构在去离子水中清洗并干燥。第二绝缘层17是有机树脂薄层。绝缘树脂耐氢氟酸(HF)和高锰酸钾(KMnO4)的稀溶液，并且优选在10-6mbar的真空中稳定。最常用的绝缘材料是类似于用于光刻胶(但不含任何光活性化合物)中的线型酚醛树脂(AZ P150)。该线型酚醛树脂优选负载20-30％的白色二氧化钛颜料，用以改善遮盖性并赋予其白色，这改善其光学反射性从而有助于在硅中捕获光。树脂层17用作下述蚀刻步骤的蚀刻掩模，而且覆盖沿单元限定槽16的边缘形成的粗糙表面，该区域易于在盖氮化物层72中形成针孔。有机树脂层17还使金属层和硅之间热绝缘和光学绝缘，从而有利于在下述形成接触的加工步骤中形成金属层激光图案。采用喷涂器在每个模块上涂布4-5μm厚的线型酚醛树脂。涂布结构11之后，使其经加热灯加热至90℃而固化。如图2所示，绝缘层17涂布在盖层72上方并扩展至单元隔离槽16中。打开掩模和蚀刻n型接触开口为了使埋入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以预定图案在有机树脂材料薄膜中形成开口从而形成蚀刻掩模的方法，该方法包括：ａ）将腐蚀性蚀刻剂液滴图案涂布在有机树脂材料薄膜表面上将要打开所述树脂膜的位置处；ｂ）在蚀刻剂已经蚀刻穿过有机树脂而暴露出下方表面之后，将蚀刻剂从 有机树脂膜和开口中洗去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2003-9-9 20039049361.一种以预定图案在有机树脂材料薄膜中形成开口从而形成蚀刻掩模的方法，该方法包括a)将腐蚀性蚀刻剂液滴图案涂布在有机树脂材料薄膜表面上将要打开所述树脂膜的位置处；b)在蚀刻剂已经蚀刻穿过有机树脂而暴露出下方表面之后，将蚀刻剂从有机树脂膜和开口中洗去。2.权利要求1的方法，其中所述有机树脂材料是形成在支撑结构或衬底上方的有机树脂薄层(例如0.1-10μm)。3.权利要求1或2的方法，其中所述有机树脂材料是线型酚醛树脂。4.权利要求1、2或3的方法，其中利用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)溶液形成掩模中的所述开口。5.权利要求1、2、3或4的方法，其中将稀(15％)氢氧化钾液滴分布在希望打开掩模的位置处。6.权利要求1、2、3、4或5的方法，其中将蚀刻剂涂布在有机树脂材料薄膜表面上的方法包括a)将支撑表面的结构置于工作台上；b)将喷墨打...

【专利技术属性】
技术研发人员：特雷沃林赛扬，帕特里克拉斯韦尔，
申请(专利权)人：CSG索拉尔有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]