專(zhuān)利名稱(chēng)：利用蝕刻與沉積工藝制造改進(jìn)式薄膜型太陽(yáng)能電池互連的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種太陽(yáng)光電裝置(photovoltaic device)，尤其關(guān)于一種 于薄膜太陽(yáng)光電裝置中制作改善式互連的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
薄膜太陽(yáng)能模塊可提供合理效能以及低制造成本。這些模塊是由各種 材料所制成，包含非晶珪(amorphous silicon )、非晶石圭4者(amorphous silicon germanium ) 、 4同4因《家石西(copper indium gallium selenide (CIGS)) 與鎘碲(cadmium telluride)。這些太陽(yáng)能模塊的共同特征為沉積作用發(fā) 生在諸如玻璃片的大面積絕緣體上。
另一個(gè)共同特征在于這些模塊使用劃線(scribes)與互連，以將大面 積沉積層切割成數(shù)個(gè)電池(cell)以及/或子電池(sub-cell)。以上述方式 切割的現(xiàn)有模塊顯示于圖1中。如圖1所示，模塊100是切割成數(shù)個(gè)電池 102 (即，長(zhǎng)條)，其通過(guò)互連104而串聯(lián)(例如，在此圖中是以水平方 向電性連接)。通常利用劃線與導(dǎo)體而于模塊上形成互連。然而，需聲明 的是，上述模塊100的長(zhǎng)度L可為一米或更長(zhǎng)。此時(shí)，跨過(guò)整個(gè)模塊長(zhǎng)度 L的互連寬度(相當(dāng)于圖2中的寬度W)通常約為700- 1000微米，以及 電池的寬度(即，長(zhǎng)條)通常約為1公分。如同此領(lǐng)域的技藝人士所知， 圖1顯示簡(jiǎn)化、非實(shí)際大小的現(xiàn)有模塊，且此模塊進(jìn)一步包含其它未顯示 于圖1中的主動(dòng)與被動(dòng)組件，諸如電極、保護(hù)二極管與接頭(terminal)。 此外，此模塊通常亦包含外部接觸以及/或可為環(huán)境包覆(environmentally encapsulated )。
已知互連104是用以提供不易有連續(xù)電阻損耗的高壓、低電流輸出。 例如， 一個(gè)具12%效率的1平方公尺面板可提供120瓦功率。若電池操作 電壓為0.6伏特，那么電流為200安培。因?yàn)闅W姆損耗為^R(其中I表示 電流而R表示電阻)，所以薄導(dǎo)電膜具有相當(dāng)高的電阻，因此大部分功率
5都浪費(fèi)。不過(guò)，若模塊被分成例如三百個(gè)長(zhǎng)條，那么電壓可為180伏特而
電流可為0.56安培。因此，可減少約89000倍的歐姆損耗。
受讓予本案的同 一 專(zhuān)利權(quán)人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案11/245620
(AMAT-10468)中闡述形成薄膜太陽(yáng)光電模塊的互連的方法，在此以參 考方式納入該案的內(nèi)容。該發(fā)明的方面包含使用單一激光劃線以形成包含 階梯結(jié)構(gòu)的切口 ，以使底電極(base electrode)顯露。該發(fā)明的另一個(gè)方 面為其產(chǎn)生的互連比現(xiàn)有的較窄，所以為更有效率的模塊結(jié)構(gòu)。
在該申請(qǐng)案中所述的工藝是顯示于圖2A至圖2E，其與圖1的一部份 互連區(qū)域106有關(guān)。在圖2A的第一步驟中，整個(gè)導(dǎo)體、半導(dǎo)體與接觸堆 棧202 ~ 206沉積在諸如玻璃的基材208上。在另 一個(gè)實(shí)施例中，層202 為諸如鉬(molybdenum)的金屬或i^如氧化鋅(ZnO)的透明導(dǎo)電氧化物
(TCO);層204為諸如銅銦鎵硒的半導(dǎo)體；以及層206是為諸如氧化鋅 的透明導(dǎo)電氧化物。在一些實(shí)施例中，整個(gè)堆棧的厚度是大約2-3微米。 在圖2B所示的下個(gè)步驟中，劃線210是在底部導(dǎo)體202上。如圖2C 所示，第二劃線212是以較小切口構(gòu)成，而顯露出導(dǎo)電突出部(ledge)214。 兩個(gè)劃線210與212是以激光或機(jī)械劃線或由上述二者的組合所構(gòu)成。
在一個(gè)同時(shí)制作劃線的實(shí)施例中，使用具有偏斜強(qiáng)度輪廓(skewed intensity profile)的激光束，其在左邊的密度大于在右邊的密度(以附圖 的方位而言)。此造成左邊的切口比右邊的深，而形成突出部(ledge )214。 在另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)激光源是耦接至單一纖維。其中一個(gè)為紅外線激 光源，例如波長(zhǎng)為1064納米的釹雅鉻(Nd:YAG),因?yàn)槠涔庾幽芰康陀?半導(dǎo)體的能帶所以可穿透堆棧。其首先切穿導(dǎo)體202。第二個(gè)為較短波長(zhǎng) 的激光源，例如波長(zhǎng)為532納米的倍頻釹雅鉻(doubled Nd:YAG )，其切 穿半導(dǎo)體204 (諸如，CIGS)但不會(huì)切穿導(dǎo)體202。第二切口的寬度大約 在20至50微米左右，且總寬度W可降至0.01至0.2公分，較現(xiàn)有的更 窄。
如圖2D所示，在劃線之后，絕緣體216沉積在壁上。在一個(gè)較佳實(shí) 施例中，以后續(xù)的自對(duì)準(zhǔn)方法以沉積絕緣體216。利用一些現(xiàn)有方式將諸 如聚亞醯胺或光刻膠的光感聚合物涂敷于整個(gè)模塊上，現(xiàn)有方法例如有噴墨、噴霧或滾輪。由模塊背側(cè)穿透玻璃后而曝光聚合物。此自對(duì)準(zhǔn)曝光是 在凹槽中進(jìn)行(即，除了在凹槽中的部分光刻膠之外，導(dǎo)體層202阻擋所 有光刻膠的曝光)。接著顯影聚合物，僅留下涂布層在左壁上(以圖中的 方位而言)，而左壁因光線穿透凹槽而曝光。
最后，如圖2E所示，導(dǎo)體218沉積在絕緣體216上以連接左電池220 頂部與右電池222底部。此使得電池220與222之間有連續(xù)接觸。接著以 絕緣與導(dǎo)體材料涂敷整個(gè)切口的長(zhǎng)度(例如，在圖1中模塊的切口的長(zhǎng)度 L)以形成互連。
雖然該申請(qǐng)案的方法提供可接受的結(jié)果與更窄的互連，但是其具有一 些缺點(diǎn)。例如，用于圖2B與圖2C步驟中的激光剝離(laser ablation )具 有差的選擇性，所以其具有窄的工藝條件，其中剝離作用在右側(cè)的下層導(dǎo) 體處停止，同時(shí)切穿左側(cè)的玻璃。再者，對(duì)具有大量窄長(zhǎng)條(其中需要數(shù) 百個(gè)切口，每個(gè)為一米長(zhǎng))的面板而言，激光剝離具有低產(chǎn)量。還有，激 光剝離會(huì)造成邊緣受損，特別是進(jìn)行高速率剝離作用時(shí)。
共同受讓予本案專(zhuān)利權(quán)人的申請(qǐng)案(AMAT-10668)中闡述形成棵露 導(dǎo)電階梯的另一種方法，在此是以參考方式納入該案的內(nèi)容。在較佳實(shí)施 例中，其使用單一層光刻膠與二次曝光。此實(shí)施例中的一個(gè)方面為來(lái)自背 側(cè)的曝光反射自位于基材上方的鏡子，以產(chǎn)生自對(duì)準(zhǔn)的曝光區(qū)域，其可被 侵蝕以形成導(dǎo)電階梯。然而， 一旦凹槽形狀的階梯形成，即需要數(shù)個(gè)其它 工藝步驟以絕緣側(cè)壁并沉積導(dǎo)體。還有，美國(guó)專(zhuān)利6300594、 6559441與 6919530中闡述使用激光劃線穿透薄膜太陽(yáng)光電材料的工藝，而因此避免 上述缺點(diǎn)形成。雖然這些參考文件顯示出在隔離凹槽中的絕緣體，但并未 揭露用于完成此絕緣的特定方法，因此不能當(dāng)作可改善該申請(qǐng)案的工藝。
因此，本發(fā)明的目的在克服上述于薄膜太陽(yáng)光電裝置中形成互連方法 所面臨的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在太陽(yáng)光電模塊中形成互連的方法。根據(jù)一方面，本 發(fā)明方法包含類(lèi)似制作現(xiàn)有集成電路的工藝。例如，本方法包含屏蔽與蝕刻步驟以形成電池之間的隔離凹槽，以及包含額外蝕刻步驟以形成鄰接凹 槽的導(dǎo)電階梯，該導(dǎo)電階梯可用于形成電池間的互連。根據(jù)另一方面，本 發(fā)明用以形成導(dǎo)電階梯的方法可為自對(duì)準(zhǔn)，諸如將一鏡子定位于模塊上方 以及由基材下方以一個(gè)角度一次或多次曝光光刻膠，并進(jìn)行蝕刻以使導(dǎo)電
階梯露出。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，工藝可包含在模塊中形成網(wǎng)格線(grid line)的步驟，以改善結(jié)構(gòu)中的電流傳導(dǎo)。
在本發(fā)明的這些與其它目的中， 一種用于在薄膜太陽(yáng)光電模塊中形成 互連的方法包含制備太陽(yáng)光電模塊層的堆棧于基材的頂表面上；形成具 有完全穿透堆棧的第一與第二實(shí)質(zhì)平行邊緣的隔離凹槽；同時(shí)留下鄰接該 凹槽的第一與第二邊緣的光刻膠于堆棧的頂部；曝光鄰接該凹槽的第一邊 緣的光刻膠區(qū)域；以及，通過(guò)該曝光的光刻膠以蝕穿堆棧的一或多層而形 成鄰接該凹槽的第一邊緣的接觸階梯。
在 一 些實(shí)施例中，此方法更包含在鄰接該凹槽第二邊緣的堆棧的頂部 導(dǎo)體與接觸階梯之間的連接體(connector)。在一些其它實(shí)施例中，形成 連接體的步驟包含于形成接觸階梯之后，以一角度沉積導(dǎo)電材料，通過(guò) 沉積而遮蔽鄰接該接觸階梯的堆棧壁。在一些其它實(shí)施例中，形成連接體 的步驟包含在形成接觸階梯之后，提供另一層光刻膠；由下方穿透凹槽 而照射基材，由此使位于凹槽上方且鄰接凹槽的第一與第二邊緣的額外光 刻膠曝光；移除曝光的額外光刻膠，同時(shí)留下未曝光的額外光刻膠；沉積 導(dǎo)電材料于基材上；以及，移除未曝光的額外光刻膠，由此留下包含連接 體的導(dǎo)電材料。


本發(fā)明附圖如下
圖1是以互連分割的現(xiàn)有薄膜太陽(yáng)光電電池模塊的上視圖； 圖2A至圖2E顯示根據(jù)共同申請(qǐng)案的薄膜太陽(yáng)光電電池間的互連形成 工藝；
圖3A至圖3G顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)光電電池間的互 連形成工藝；圖4A至圖41顯示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)較佳實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)光電電池 間的互連形成工藝；以及
圖5A至圖5J顯示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)較佳實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)光電電池 間的互連形成工藝。
主要組件符號(hào)說(shuō)明
202金屬204半導(dǎo)體
206透明導(dǎo)電氧化物208基材
210第一劃線212第二劃線
214導(dǎo)電突出部216絕緣體
218導(dǎo)體220第一電池
222下個(gè)電池300堆棧
302頂部導(dǎo)體層304半導(dǎo)體層
306下墊導(dǎo)體308基材
310屏蔽312光刻膠層
316隙縫318隔離凹槽
320絕緣體322反射體
324接觸階梯326金屬
328清潔薄膜330側(cè)壁
332連接體400堆棧
402頂部導(dǎo)體層404半導(dǎo)體層
406下墊層408基材
410屏蔽412光刻膠層
416隙縫418隔離凹槽
422反射體424接觸階梯
428清潔薄膜430絕緣體
432額外光刻膠層434金屬
500堆棧502半導(dǎo)體層
504下墊導(dǎo)體506基材508頂部導(dǎo)體層510屏蔽
512光刻膠層516隙縫
518隔離凹槽522反射體
524接觸階梯528清潔薄膜
530絕緣體532額外光刻膠層
534金屬536額外光刻膠層
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖是用以使此領(lǐng)域的技藝人士能 了解的范例。需聲明的是，以下附圖與范例并非用以限定本發(fā)明，其它各 種經(jīng)替換本文中所述組件的實(shí)施例亦落入本發(fā)明。再者，本發(fā)明的一些組 件可部分或全部使用已知的組件替代，在本說(shuō)明書(shū)中僅針對(duì)有助于了解本 發(fā)明的組件做說(shuō)明，而省略說(shuō)明其它可能會(huì)模糊本發(fā)明的組件。在本說(shuō)明 書(shū)的實(shí)施例中雖顯示單一個(gè)組件，但其并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明亦包 含使用數(shù)個(gè)組件的等效實(shí)施例，反之亦然，除非有特別聲明組件的數(shù)量。 再者，除非有特別陳述，申請(qǐng)人在說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求中所使用的詞句并非 特意或非普通的意義。還有，本發(fā)明包含現(xiàn)在以及未來(lái)可能使用的均等物。
在本發(fā)明中有關(guān)于薄膜太陽(yáng)光電裝置中形成互連的方法是使用類(lèi)似制
造現(xiàn)有IC的工藝。這樣的工藝不需要或不包含激光剝離，以及因使用激光
剝離所產(chǎn)生的缺點(diǎn)也可因此避免。再者，本發(fā)明平衡自對(duì)準(zhǔn)以及一些因使
用IC制造工藝而存在的優(yōu)點(diǎn)。
圖3A至圖3G顯示用于形成互連的工藝流程的方法可包含在薄膜太陽(yáng) 光電模塊的電池間形成接觸階梯。需說(shuō)明的是，這些附圖并非真實(shí)大小， 在一些工藝步驟中顯示的層與組件的相對(duì)大小是放大或縮小，以凸顯本發(fā) 明的方面。雖然各層與特征的尺寸將在說(shuō)明書(shū)中特定說(shuō)明，但是附圖僅供 說(shuō)明的用而并非用以限定本發(fā)明。
如圖3A所示，在實(shí)施例中的工藝流程是始于沉積堆棧300于基材308 (例如，3毫米厚的玻璃)上。在此實(shí)施例中，堆棧300包含0.1微米厚 的層306,其相當(dāng)于不透光金屬電極一通常為鉬(molybdenum )—與玻璃基材308接觸，以及1微米厚的層302,相當(dāng)于透明電極—通常為摻雜氧 化鋅的鋁一于頂表面上。此工藝亦可與其它種類(lèi)的薄膜模塊一同使用，例 如非晶硅(a:Si)、微晶硅(inC:Si)與微型態(tài)(micromorph ),其中透明 電極可與玻璃接觸且金屬輔助電極(counter-electrode)是在頂部。以此 工藝流程來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體層304是2微米厚的銅銦鎵硒層，其位于0.07微米 厚的硫化鎘(CdS )緩沖層下方，但是其它合適的材料包含硒化銅銦(CIS )、 非晶硅、微晶硅、碲化鎘(CdTe)或多種材料的堆棧亦可當(dāng)作半導(dǎo)體層使 用，且可不必包含緩沖層。
需注意的是，諸如二氧化硅的其它層可加在堆棧的頂部以保護(hù)氧化鋅。 亦可使用其它保護(hù)層材料，諸如底部抗反射層(BARC )或苯環(huán)丁烯(BCB )。
工藝流程中的第 一個(gè)步驟是在玻璃上制造隔離切口 。在一個(gè)較佳實(shí)施 例中，此是以蝕刻工藝完成而不是激光或機(jī)械劃線。例如，在圖3B所示 的實(shí)施例中，使用噴霧、浸泡(dip)或滾輪工藝以涂布光刻膠層312至模 塊上。光刻膠層的厚度可為1至10微米。利用接觸基材或在其上方10微 米(顯示)的具有相對(duì)應(yīng)隙縫316 (aperture)的屏蔽310以在光刻膠中 曝光出30微米寬的線。
圖3C中，使用濕式或干式蝕刻以顯影光刻膠并將隔離切口 318蝕刻 至玻璃上。在范例的階段濕式蝕刻工藝中，以氫氯酸(HCI)或醋酸 (CH3COOH )溶液蝕穿氧化鋅層，接著以硫酸+硝酸(H2S04 + HN03 ) 工藝蝕穿銅銦鎵硒層，接著以磷酸+醋酸+硝酸(H3P04 + CHsCOOH + HN03)(通常稱(chēng)做PAN蝕刻)工藝蝕穿鉬金屬層。需注意的是，銅銦鎵 硒層蝕刻工藝是為獨(dú)特且新穎的，而各種進(jìn)行此工藝的方法范例是闡述于 申請(qǐng)案(AMAT-10936)中，在此是以參考方式納入該案的內(nèi)容。再者， 將于下文中闡述的本發(fā)明的方面是將隔離切口 318當(dāng)作屏蔽的隙縫，以供 后續(xù)的自對(duì)準(zhǔn)工藝使用。在蝕刻玻璃之后，絕緣體320是利用諸如具有碳 或氟氣體的電漿工藝沉積，以產(chǎn)生四氟化碳化合物。雖然蝕刻工藝為較佳 選擇，但是其它實(shí)施例可使用機(jī)械或激光劃線工藝。
下一個(gè)步驟顯示于圖3D中，其根據(jù)一較佳實(shí)施例而開(kāi)始形成一導(dǎo)電 階梯或接觸階梯。根據(jù)闡述在共同受讓的申請(qǐng)案AMAT-10668中的技術(shù)，反射體或鏡子322是非常接近頂表面(例如，50微米)以及光線是以一個(gè) 角度由玻璃基材308的下側(cè)入射。由鏡子反射的光使鄰接已成形的劃線 318的光刻膠區(qū)域曝光。因此，此曝光是自對(duì)準(zhǔn)至存在的劃線上，以及產(chǎn) 生具有一寬度(根據(jù)共同申請(qǐng)案中所闡述的公式)的階梯。
最好使鏡子與基材之間的距離維持固定。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡子具有 軟的間隔物(spacer)，其提供固定距離而不會(huì)損害基材。在另一個(gè)實(shí)施 例中，透明膜328是散布在基材表面的上方，使得曝光光線由膜的頂表面 反射。例如，膜328可為密拉膜(mylar)且頂表面可具有包含諸如鋁的反 射涂層322以增強(qiáng)來(lái)自頂表面的反射。另一個(gè)實(shí)施例為，可利用不具有反 射涂層的干凈密拉膜328當(dāng)作在不同反射物或鏡子322的均勻間隔物。
在曝光與顯影之后，進(jìn)行蝕刻以形成導(dǎo)電階梯324。此蝕刻步驟可為 濕式或干式蝕刻，或二者的組合。如同先前形成凹槽318的蝕刻步驟，可 改變蝕刻化學(xué)品以選擇性地蝕穿每層電池堆棧。在一些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)竭_(dá) 底層導(dǎo)體時(shí)，停止蝕刻(在CIGS例子中，鉬為底層；或在a:Si或)iC:Si 例子中，氧化鋅為底層)。在其它例子中，蝕刻可在半導(dǎo)體層停止。例如， 在非晶硅或微晶硅的例子中，半導(dǎo)體在底部有很多摻雜，且接觸此嚴(yán)重?fù)?雜的底部是可接受的。
在圖3E中，由另一方向入射至凹槽318鄰近區(qū)域左邊(相對(duì)圖中的 方向而言)的清潔光刻膠的光是重復(fù)曝光穿透凹槽318。顯影堆棧300頂 部區(qū)域中的光刻膠并移除該光刻膠之后，可進(jìn)行清潔步驟以確保堆棧300 的表面可提供與互連金屬的良好接觸。
如圖3F所示，金屬326使用諸如蒸發(fā)的方向性工藝以沉積。例如， 使用汽相沉積以大約450角沉積鋁金屬。剩下的光刻膠312是當(dāng)作掩膜 (shadow mask),使得金屬僅沉積在左邊電池的頂部(相對(duì)附圖的方向 而言)，沿左側(cè)壁向下，并沉積在導(dǎo)電階梯324上。由于掩膜，所以右側(cè) 壁330并未覆蓋材料。
移除光刻膠之后的最后結(jié)構(gòu)是顯示于圖3G中。如圖3G所示，金屬互 連332由隔離凹槽318上的電池頂部左側(cè)(相對(duì)附圖而言)延伸至電池右 側(cè)的導(dǎo)電階梯324。留在凹槽318中的絕緣體320可因此進(jìn)一步提供在電
12池之間的絕緣。
需注意的是在圖3E中所示的步驟，亦可能由頂部穿透掩膜以進(jìn)行第 二次曝光而形成網(wǎng)格線。在此范例中，屏蔽可以目視調(diào)整。例如，光線穿 透基材可強(qiáng)調(diào)已有的網(wǎng)格線。在一個(gè)實(shí)施例中，使光通過(guò)屏蔽的穿透最大 化，使屏蔽與網(wǎng)格線對(duì)準(zhǔn)，其中屏蔽具有與凹槽線圖案重疊的開(kāi)口。當(dāng)屏 蔽完全與凹槽圖案重疊時(shí)，可達(dá)成此最大化。在一個(gè)范例中，網(wǎng)格線以實(shí)
質(zhì)垂直凹槽318的方向切穿頂部氧化鋅/透明導(dǎo)電氧化物層，完全由電池一
端至每個(gè)長(zhǎng)條中的另一端，因此降低在電池中的傳導(dǎo)。每條網(wǎng)格線之間大
約分隔3毫米。
第二個(gè)范例工藝實(shí)施例將參照?qǐng)D4A至圖4G加以闡述。 在圖4A與圖4B中形成隔離凹槽于堆棧400中的工藝步驟可與圖3A 與圖3B相關(guān)。在前述的實(shí)施例中，堆棧400包含相當(dāng)于不透光金屬電極 層406 通常為鉬一與玻璃基材408接觸，以及相當(dāng)于透明電極層402 通常為摻雜氧化鋅的金屬鋁—于頂表面上。半導(dǎo)體層404可為任何合適的
材料銅銦鎵硒、硒化銅銦、非晶硅、微晶硅、碲化鎘或多種材料的堆棧。 如同前述的實(shí)施例，另一層二氧化硅層可加至堆棧的頂部以保護(hù)氧化鋅。 亦可能使用其它保護(hù)層材料，諸如底部抗反射層或苯環(huán)丁烯。
然而，相較于前述的實(shí)施例，在圖4B的工藝完成之后并未沉積絕緣 體。反而，使用有角度的微影以形成導(dǎo)電階梯，此部分將在下文中闡述。
更明確而言，在圖4B與圖4C中，通過(guò)具有隙縫416的屏蔽410而 被曝光的光刻膠412部分是被顯影且被蝕刻至基材以形成凹槽418?？墒?用在前述實(shí)施例中所述的多步驟蝕刻工藝，其中此工藝是調(diào)整成每層。然 而，需注意的是，在每個(gè)實(shí)施例中，氧化鋅底切口都是個(gè)問(wèn)題。因此，可 在蝕刻氧化鋅后，進(jìn)行后烘烤(postbake)以使氧化鋅上的光刻膠下陷。
接著，如圖4D所示，類(lèi)似前述實(shí)施例，以一個(gè)角度穿透凹槽418的 反射光是離開(kāi)鏡子422 (例如，在密拉膜428表面的反射體)以曝光光刻 膠412的鄰接部分。
在圖4E中，移除光刻膠，且進(jìn)行直達(dá)金屬層406的蝕刻，并留下導(dǎo) 電階梯424。如同前述實(shí)施例，可進(jìn)行多階段蝕刻向下至金屬層406。接
13著，提供薄(例如，0.1微米厚)絕緣體430。此可為聚合物膜、諸如二氧 化硅或氮化硅的CVD介電質(zhì)、或數(shù)層其它層。類(lèi)似用以覆蓋MOSFET工 藝的柵極側(cè)之間隔物工藝，使用濕式或干式蝕刻工藝以蝕刻絕緣體。如圖 4F所示，此留下絕緣體殘留物于垂直壁上，進(jìn)而提供絕緣。
再次提供光刻膠層432于結(jié)構(gòu)上，且如圖4G所示，光由背側(cè)穿過(guò)凹 槽418以曝光光刻膠。在此步驟，2微米厚的剝離光刻膠層(例如，ProLift 100，為Brewer Science的商標(biāo)且可于此購(gòu)得)可用于層432，在下文中 將顯而易知。然而，在此范例中，光的入射角度范圍很廣，由此曝光位于 開(kāi)口上的光刻膠與鄰近光刻膠，如圖4G與圖4H所示。當(dāng)基材位于燈上方 的傳送帶軌道上時(shí)，上述曝光可利用來(lái)自下方的非準(zhǔn)直光源(諸如，汞蒸 氣燈)而完成。在一些范例中，較佳地為過(guò)度啄光光刻膠以增加曝光的橫 向范圍。此寬廣的開(kāi)口可達(dá)成清潔光刻膠的效果，該光刻膠的范圍由電池 的頂部延伸至凹槽418的左側(cè)(相對(duì)附圖的方向而言)與導(dǎo)電階梯424的 左邊緣頂部。
接著，如圖4H中所示，諸如0.3微米厚的鋁金屬434是沉積在基材 上，如圖41所示，剩下的光刻膠432是剝除以由光刻膠覆蓋的區(qū)域中剝離。 此留下連接左邊電池頂部至右邊頂部的金屬，如圖4I所示。較佳地為使用 賊鍍以沉積導(dǎo)體，因?yàn)檩^具經(jīng)濟(jì)效益。此迫使使用上述的剝離光刻膠，以 確保在光刻膠臨界處的涂布有破裂，以獲得干凈的剝離。然而，在一些實(shí) 施例中，是使用金屬蒸汽。
最后結(jié)構(gòu)是顯示于圖4I中。如圖4I所示，絕緣體430留在電池的壁 上至凹槽418左側(cè)(相對(duì)附圖中的方向而言)，因此避免在曝光邊緣的金 屬使電池短路。
另一個(gè)實(shí)施例是顯示在圖5A至圖5I中。
在圖5A至圖5C的形成隔離凹槽于堆棧500中的工藝步驟是與圖4A 至圖4C相關(guān)。在此實(shí)施例中，堆棧500包含相當(dāng)于不透光金屬電極層 504—通常為鉬一與玻璃基材506接觸。然而在此實(shí)施例中的階段> 沒(méi)有 層會(huì)相當(dāng)于頂表面上的透明電極。半導(dǎo)體層502可為任何材料銅銦鎵硒、 硒化銅銦、非晶硅、微晶硅、碲化鎘或多種材料的堆棧。在圖5B與圖5C中，通過(guò)具有隙縫516的屏蔽510而曝光的光刻膠 512部分是被顯影且被蝕刻至基材上以形成凹槽518。接著，如圖5D所示， 類(lèi)似前述的實(shí)施例，以一個(gè)角度穿透凹槽518的反射光射離鏡子522 (例 如，涂布或位于干凈密拉膜528頂部的反射體)以曝光光刻膠512的鄰近 部分。
更類(lèi)似前述的實(shí)施例，在圖5E中，移除光刻膠，且進(jìn)行直達(dá)金屬層 502的蝕刻，留下導(dǎo)電階梯524。接著，提供薄絕緣體530。此可為聚合 物膜、諸如二氧化硅或氮化硅的化學(xué)汽相沉積(CVD)介電質(zhì)、或數(shù)層其 它層。類(lèi)似用以覆蓋MOSFET工藝的柵極側(cè)之間隔物工藝，使用濕式或干 式蝕刻工藝以蝕刻絕緣體。如圖5F所示，此留下絕緣體殘留物于垂直壁上， 進(jìn)而提供絕緣。進(jìn)一步顯示于圖5F中，沉積0.7微米的透明導(dǎo)電氧化物層 508 (例如，氧化鋅)。
提供光刻膠層532 (例如，諸如Shipley 3612的正光刻膠)至結(jié)構(gòu)上 并使光以一個(gè)角度由背側(cè)穿過(guò)凹槽518而曝光光刻膠，如圖5G所示。接 著顯影光刻膠且向下蝕刻穿透下層氧化鋅并再向下蝕刻導(dǎo)電階梯524。接 著剝除剩下的光刻膠。需注意的是，此步驟可能需要兩道曝光， 一道用以 清潔凹槽518以用于后續(xù)的有角度曝光。在另一個(gè)工藝(非自對(duì)準(zhǔn))，原 本的屏蔽是偏移且剝除在右上方的氧化鋅，而剩下的氧化鋅是在邊電池與 導(dǎo)電突出之間形成連接(相對(duì)附圖中的方向而言)。
如圖5H所示，下一個(gè)步驟包含提供新的光刻膠層536 (例如，位于 剝離光刻膠層(諸如ProLift 100 )頂部的正光刻膠(諸如Shipley 3612 )) 并進(jìn)行穿透凹槽518的額外曝光。在此例子中，光是以廣范圍角度入射， 例如上述利用非準(zhǔn)直光源的照射，由此曝光位于開(kāi)口與鄰接光刻膠上方的 光刻膠，如圖5H與圖5I所示。在一些范例中，是較佳地過(guò)度曝光光刻膠 以增加曝光的橫向范圍。此寬廣開(kāi)口可達(dá)成的效果為清潔由電池頂部至凹 槽518左邊的光刻膠(相對(duì)附圖的方向而言)以及導(dǎo)電階梯524的左邊緣 頂部。
最后，如圖5I中所示，是沉積諸如0.3微米厚的鋁金屬層534在基材 上，且接著如圖5J所示，光刻膠536是剝除以由光刻膠覆蓋的區(qū)域中剝離。此留下連接左邊電池的頂部至右邊底部的金屬，如圖5J所示。較佳地 是使用濺鍍以沉積導(dǎo)體，因?yàn)榇溯^具經(jīng)濟(jì)效益。此使得利用上述的剝離光 刻膠，以確保在光刻膠臨界處的涂布有破裂，以獲得干凈的剝離。然而， 在一些實(shí)施例中，是使用金屬蒸汽。
最后結(jié)構(gòu)是顯示于圖5J中。如圖5J所示，絕緣體530留在電池側(cè)壁 上至凹槽518左側(cè)(相對(duì)附圖中的方向而言)，因此避免導(dǎo)體使電池短路。 在側(cè)壁上的絕緣體亦可保護(hù)曝光的接面邊緣并使曝光的邊緣平坦化。
本發(fā)明是以上述的較佳實(shí)施例揭露，可了解的是現(xiàn)有此技藝者可輕易 以其它等效實(shí)施例或組件取代而仍不會(huì)悖離本發(fā)明的精神。此外，許多修 飾與變更仍不會(huì)脫離本發(fā)明所教示的范圍。因此，本發(fā)明并不限定上述揭 露的最佳實(shí)施例，而應(yīng)以后附的權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1. 一種在薄膜太陽(yáng)光電模塊中形成互連的方法，包含制備太陽(yáng)光電模塊層的堆棧于基材的頂表面上；形成隔離凹槽，其具有完全穿透該堆棧的第一與第二實(shí)質(zhì)平行的邊緣，同時(shí)在鄰接該凹槽的該第一與該第二邊緣處留下光刻膠于該堆棧的頂部；曝光鄰接該凹槽的該第一邊緣的光刻膠區(qū)域；以及利用該曝光的光刻膠來(lái)蝕穿該堆棧的一或多層，以形成鄰接該凹槽的該第一邊緣的接觸階梯。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該曝光步驟包含 設(shè)置反射體于該堆棧上；以及由下方以角度穿過(guò)該凹槽以照射該基材，由此使光反射離開(kāi)該反射體 并曝光鄰接該第 一 邊緣的該光刻膠。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，更包含沉積絕緣體于該凹槽中。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該隔離凹槽的步驟包含 提供該光刻膠于該堆棧的頂部；利用光微影技術(shù)曝光并顯影該光刻膠部分；以及 利用該未顯影光刻膠當(dāng)作屏蔽層以蝕穿該堆棧。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，更包含由下方以第二角度穿透該凹槽以第二次照射該基材，由此使光反射離 開(kāi)該反射體并曝光鄰接該第二邊緣的該光刻膠；以及移除該曝光的光刻膠以于該堆棧頂部上形成鄰接該凹槽的該第二邊緣 的接觸區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該堆棧包含導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層具有底表面鄰接該基材，以及其中該蝕刻步驟在該導(dǎo)體層的頂表面停止。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該堆棧包含導(dǎo)體層與半導(dǎo)體材料層， 該導(dǎo)體層具有底表面鄰接該基材，該半導(dǎo)體材料層位于該導(dǎo)體層的頂表面 上方，以及其中該蝕刻步驟于到達(dá)該下層導(dǎo)體的頂表面前即于該半導(dǎo)體材 料層中停止。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，更包舍以實(shí)質(zhì)垂直該凹槽的方向形成網(wǎng) 格線于該堆棧的頂部導(dǎo)體層中。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該蝕刻步驟包含濕式蝕刻。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，更包含 于形成該接觸階梯之后，沉積覆蓋層絕緣體；進(jìn)行頂部蝕刻，由此留下對(duì)應(yīng)該凹槽與該接觸階梯的絕緣體部分于該 堆棧的壁上。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，更包含 于進(jìn)行該頂部蝕刻之后，沉積頂部導(dǎo)體層；以及圖案化該頂部導(dǎo)體層，以移除該凹槽與該接觸階梯上方的部分。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，更包含形成連接體于鄰接該凹槽的該第二邊緣的該堆棧的頂部導(dǎo)體與該接觸 階梯之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中形成連接體的步驟包含于形成 該接觸階梯之后，以角度沉積導(dǎo)電材料，由此通過(guò)沉積以遮蔽鄰接該接觸 階梯的堆棧壁。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中是利用蒸發(fā)方式以沉積該導(dǎo)電材料。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中是利用濺鍍方式以沉積該導(dǎo)電 材料。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該導(dǎo)電材料為一金屬。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中形成該連接體的步驟包含 于形成該接觸階梯之后，提供一層的額外光刻膠；由下方穿透該凹槽以照射該基材，由此曝光位于該凹槽上方且鄰接該 凹槽的該第一與第二邊緣的該額外光刻膠；移除該曝光的額外光刻膠，同時(shí)留下未曝光的額外光刻膠； 沉積導(dǎo)電材料于該基材上；以及移除該未啄光的額外光刻膠，由此留下包含該連接體的導(dǎo)電材料。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中該額外光刻膠包含至少兩層， 以及其中移除該未曝光額外光刻膠的步驟包含剝離工藝。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中該照射步驟包含過(guò)度曝光該額 外光刻膠。
20. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該頂部導(dǎo)體層包含透明導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在太陽(yáng)光電模塊內(nèi)形成互連的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該方法包含類(lèi)似制作現(xiàn)有集成電路的工藝步驟。例如，該方法可包含屏蔽與蝕刻以在電池之間形成隔離凹槽，以及額外的蝕刻以形成鄰接該凹槽的導(dǎo)電階梯，其中該導(dǎo)電階梯可形成電池之間的互連。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用以形成導(dǎo)電階梯的方法可為自對(duì)準(zhǔn)，諸如將一鏡子定位于模塊上方以及由基材下方以一角度曝光光刻膠一或多次，并蝕刻以顯露出該導(dǎo)電階梯。根據(jù)另一個(gè)方面，該工藝可包含于模塊中形成網(wǎng)格線的步驟，以改善在結(jié)構(gòu)中的電流傳導(dǎo)。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101438207SQ200780012119
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者P·G·伯登 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司