导电糊料组合物及由其制成的半导体器件制造技术

导电糊料组合物包含导电金属源、基于铅-碲的氧化物、粘合增进元素的离散的氧化物、和有机载体。制品诸如高效光伏电池通过如下方法形成：将糊料组合物沉积在半导体基底上（例如，通过丝网印刷）以及焙烧糊料以除去有机载体并烧结该金属和基于铅-碲的氧化物。

Conductive paste composition and semiconductor device made of the same

The conductive paste composition comprises a conductive metal source, a lead based tellurium oxide, a discrete oxide that promotes the promotion of elements, and an organic carrier. Products such as efficient photovoltaic cell formed by the following methods: the paste composition is deposited over the semiconductor substrate (e.g., by screen printing paste) and roasting to remove organic carrier and sintering of the metal and lead tellurium oxide based on.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电糊料组合物及由其制成的半导体器件相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2011年3月24日提交的美国临时专利申请序列号61/467，003 ；2011年8月11日提交的美国临时专利申请序列号61/522，368 ;和2011年10月20日提交的美国临时专利申请序列号61/549，384的权益。本专利申请的主题还相关于2011年5月4日提交的美国专利申请序列号13/100，540、和2012年2月22日提交的美国专利申请序列号13/401，191的主题。前述专利申请中的每一个均全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
本专利技术涉及一种用于构造多种电装置和电子装置的导电糊料组合物，并且更具体地，本专利技术涉及一种用于产生包括用于光伏器件的前侧面电极在内的导电结构的糊料组合物。
技术介绍
常规光伏电池装配了具有结诸如p-n结的半导体结构，所述p-n结被成形为具有η型半导体和P型半导体。对于典型的P基构型，负极位于电池的旨在暴露于光源的侧面(“前”侧面，其在太阳能电池的情形中为暴露于日光的侧面)上，并且正极位于电池的另一个侧面(“背”侧面)上。落在P-n结上的适当波长的辐射诸如日光用作外部能量源，其产生电子-空穴对电荷载体。这些电子-空穴对电荷载体在由p-n结产生的电场中迁移，并且被半导体的相应表面上的电极收集起来。该电池因此适于向连接到这些电极的电力负荷提供电流，从而提供从入射太阳能转换的电能，所述电能可做有用功。太阳能光伏系统被认为是对环境有益的，因为它们减少了对常规电站中所用的化石燃料的需求。工业光伏电池通常以结构诸如基于掺杂质的结晶硅片的结构的形式提供，所述晶片已被金属化，即设有导电金属触点形式的电极，所生成的电流可通过所述电极流至外部电路负荷。最常见的情况是，这些电极设置在大致平面的电池结构的相对两侧上。常规地，它们通过如下方式来产生:将合适的导电金属糊料施用到半导体主体的相应表面上并且其后焙烧糊料。光伏电池通常被制造成在它们的前侧面上具有绝缘层以提供减反射特性，所述特性最大化对入射光的利用率。然而，在该构型中，通常必须除去绝缘层以允许重叠的前侧面电极与下面的半导体表面接触。前侧面导电金属糊料通常包括玻璃料和承载在用作载体的有机介质中的导电物质(例如，银颗粒)。电极可通过如下方式来形成:以合适的图案(例如，通过丝网印刷)沉积糊料组合物并且其后焙烧糊料组合物和基底以溶解或换句话讲穿透绝缘层并且烧结金属粉末，使得形成与半导体结构的电连接。糊料组合物穿透减反射涂层并在焙烧时形成与基底的强效粘结的能力高度取决于导电糊料的组成和焙烧条件。光伏电池电性能的关键量度诸如效率也受到在焙烧的导电糊料与基底之间制成的电触头品质的影响。虽然用于形成诸如光伏电池的装置的各种方法和组合物是已知的，但仍然需要允许制造出图案化导电结构的组合物，所述导电结构提供改善的总体装置电性能并有利于高效地制造此类装置。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及糊料组合物，其包含以下成分的混合物:(a)导电金属源；[0011 ] (b)基于铅-碲的氧化物；(c)离散的添加剂，其为:(i)选自 Ca、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、和 Al、以及它们的混合的金属元素的氧化物；(ii)在加热时能够形成此类氧化物的化合物；或 (iii)(i)和(ii)的混合物；和(d)有机载体。在某些实施例中，糊料组合物包含0.01至5重量％，或0.01至2.5重量％，或0.01至I重量％的离散的添加剂。另一方面提供了用于在基底上形成导电结构的方法，所述方法包括:(a)提供具有第一主表面的基底；(b)将糊料组合物施用到所述第一主表面的预选部分上，其中所述糊料组合物包含以下成分的混合物:i)导电金属源；ii)基于铅-碲的氧化物；iii)离散的添加剂，其为:(A)选自 Ca、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、和 Al、以及它们的混合的金属元素的氧化物；(B)在加热时能够形成此类氧化物的化合物；或(0其(A)和(B)的混合物；和iV)有机载体；以及(C)焙烷基底和基底上的糊料组合物，从而在基底上形成导电结构。另外，还提供了包括基底和基底上的导电结构的制品，所述制品已通过前述方法形成。该类型的代表性制品包括半导体器件和光伏电池。在一个实施例中，基底包括硅片。【附图说明】当参考本专利技术的以下优选实施例的【具体实施方式】及附图时，将更充分地理解本专利技术并且其它优点将变得显而易见，其中类似的附图标号指示所有若干视图的相似元件，并且其中:图1A-1F示出可用于制造半导体器件的方法的连贯步骤。该器件继而可并入到光伏电池中。如图1A-1F中所用的附图标号包括以下标号:10:p 型基底12:基底10的第一主表面(前侧面)14:基底10的第二主表面(背侧面)20:n型扩散层30:绝缘层40:p+ 层60:在背侧面上形成的铝浆61:铝背面电极(通过焙烧背侧面铝浆获得)70:在背侧面上形成的银浆或银/铝浆71:银或银/铝背面电极(通过焙烧背侧面糊料获得) 500:在根据本专利技术的前侧面上形成的银浆501:根据本专利技术的银前侧面电极(通过焙烧前侧面银浆形成)【具体实施方式】本专利技术解决了对用以制造具有高机械强度的高导电性电极的高性能半导体器件的方法的需求。本文提供的导电糊料组合物有利地用于制造光伏器件的前侧面电极。理想的是，糊料组合物促进前侧面金属化与下面的半导体基底之间的相对低电阻接触的形成。据信合适的糊料组合物有助于蚀刻常用于半导体结构诸如光伏电池中的表面绝缘层以允许导电电极与下面的半导体之间发生接触。在一个方面，本专利技术提供了一种糊料组合物，其包含:功能性导电组分，诸如导电金属源；基于铅-碲的氧化物；离散的添加剂；和有机载体。某些实施例涉及光伏电池，其包括用本专利技术的糊料组合物制成的导电结构。此类电池可提供以下特性中的一个或多个的任何组合:高光伏转换效率、高填充因数、低串联电阻、和导电结构对下面的基底的高机械粘附性。[0041 ] 在各种实施例中，本专利技术的糊料组合物可包含以下成分的混合物:无机固体部分，其包含(a)约85%至约99.5重量％，或约90至约99重量％，或约95至约99重量％的导电金属源；(b)约0.5%至约15重量％，或约0.5%至约8重量％，或约2%至约8重量％，或约0.5至约5重量％，或约I至约3重量％的与金属元素的离散氧化物组合的基于铅-碲的氧化物材料，其中组分(a)和(b)的上述含量是以该组合物的无机固体部分的所有组分的总重量计的，不包括有机介质。如下文进一步描述的，糊料组合物还包含有机载体，其用作分散在其中的无机组分的载体。糊料组合物可包含其它附加组分诸如表面活性剂、增稠剂、触变胶、和粘合剂。通常，电极和其它导电迹线通过将糊料组合物丝网印刷到基底上来提供，虽然也可使用其它印刷形式，诸如电镀、挤出、喷墨、成型印刷或多版印刷、或带式印刷。在沉积之后，在升高的温度下焙烧组合物，所述组合物通常包含有机载体中的导电金属粉末(例如，Ag)。该组合物也可用来形成导电迹线，诸如用于要结合到电装置或电子装置中的半导体模块中的那些。如技术人员将会认识到的那样，本文所述的糊料组合物可被称为“导电的”，这是指该组合物可被成形为某种结构，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
糊料组合物，包含以下成分的混合物：(a)导电金属源；(b)基于铅?碲的氧化物；和(c)离散的添加剂，其为：（i）选自Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、和Al、以及它们的混合的金属元素的氧化物；（ii）在加热时能够形成此类氧化物的化合物；或（iii）其（i）和（ii）的混合物；和(d)有机载体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.24 US 61/467,003;2011.08.11 US 61/522,3681.糊料组合物，包含以下成分的混合物: (a)导电金属源； (b)基于铅-碲的氧化物；和 (c)离散的添加剂，其为:(i)选自Ca、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、和 Al、以及它们的混合的金属元素的氧化物；(ii)在加热时能够形成此类氧化物的化合物其(i)和(ii)的混合物；和 (d)有机载体。2.根据权利要求1所述的糊料组合物，包含以所述总糊料组合物计0.01至5重量％的所述离散的添加剂。3.根据权利要求2所述的糊料组合物，包含以所述总糊料组合物计0.01至2.5重量％的所述离散的添加剂。4.根据权利要求3所述的糊料组合物，包含以所述总糊料组合物计0.01至I重量％的所述离散的添加剂。5.根据权利要求4所述的糊料组合物，其中所述金属元素选自Ca、Al、Cr、Fe、Cu、T1、N1、或它们的混合。6.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述离散的添加剂为有机或无机化合物，所述化合物在加热时能够分解以形成所述粘合增进元素的氧化物。7.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述离散的添加剂为所述金属元素的氧化物。8.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述基于铅-碲的氧化物中铅的阳离子百分比与碲的阳离子百分比的比率的范围为5:95至95:5。9.根据权利要求8所述的糊料组合物，其中所述比率的范围为35:65至65:35。10.根据权利要求1所述的糊料组合物，包含0.5至10重量％的所述基于铅-碲的氧化物。11.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述基于铅-碲的氧化物包含70至95阳离子百分比的铅和碲。12.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述基于铅-碲的氧化物还包含选自以下元素的氧化物的至少一种氧化物:L1、B、S1、Na、K、Rb、Cs、Mg、Sr、Ba、Zr、Nb、Mo、Hf、Ag、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Se、B1、P、Y、La和其它镧系元素、以及它们的混合。13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·杭，K·R·米克斯卡，R·G·瑞简德安，C·托拉迪，P·D·韦尔努伊，Y·王，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：
国别省市：