通過濕法蝕刻分離III-V多結(jié)太陽(yáng)能電池

大家好，小科來為大家解答以上問題。通過濕法蝕刻分離III-V多結(jié)太陽(yáng)能電池這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、摘要

2、III-V多結(jié)太陽(yáng)能電池的微制造周期包括幾個(gè)技術(shù)步驟，最后使用晶片切割步驟來分離單個(gè)電池。

3、該步驟引入了對(duì)作為電荷俘獲中心的連接側(cè)的損傷，這可能導(dǎo)致性能和可靠性問題，隨著當(dāng)今單元尺寸縮小的趨勢(shì)，這些問題變得越來越重要。

4、在這篇論文中，我們提出了一種濕法微槽蝕刻工藝，它允許單個(gè)太陽(yáng)能電池的電隔離而不損壞側(cè)壁。

5、用溴-甲醇(通常用于非選擇性蝕刻-族化合物的溶液)進(jìn)行蝕刻，會(huì)在半導(dǎo)體表面形成不必要的蝕刻孔。

6、我們研究了空穴形成的起源，并討論了克服這種影響的方法。

7、我們提出了實(shí)現(xiàn)隔離步驟的太陽(yáng)能電池制造工藝流程。

8、這種改進(jìn)的制造工藝為提高模具的強(qiáng)度、成品率和可靠性開辟了道路。

9、介紹

10、對(duì)于CPV制造商來說，在不損失性能和產(chǎn)量的情況下有效分割太陽(yáng)能電池是一個(gè)重要問題。

11、標(biāo)準(zhǔn)切割技術(shù)會(huì)在邊緣產(chǎn)生缺陷，例如不受控制的破碎、碎裂、應(yīng)力引起的裂紋、碎裂和熱引起的損壞。

12、這種對(duì)有源層的損壞可能導(dǎo)致短路或增加圓周復(fù)合。

13、應(yīng)力引起的損傷削弱了模具的機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)完整性失效。

14、另一種避免切割過程中損壞的方法是在第三層至第五層中插入濕蝕刻溝槽，以確定MJSC的周長(zhǎng)。

15、然而，由于多結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的不同III-V層的不同蝕刻選擇性增加了該工藝的復(fù)雜性，因此MJSC的一步濕法蝕刻還沒有報(bào)道。

16、介紹了一種溴基濕法刻蝕分離技術(shù)。

17、首先，我們發(fā)現(xiàn)溴-甲醇溶液會(huì)在介質(zhì)掩膜下的IIIV結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致不必要的空穴，并延伸到pn連接，從而降低太陽(yáng)能電池的性能。

18、在第二步中，我們提出了一個(gè)研究孔的起源和克服這個(gè)問題的方法。

19、后者是通過優(yōu)化電介質(zhì)掩模和增加蝕刻劑的粘度來實(shí)現(xiàn)的。

20、最后，我們演示了如何將這種隔離過程集成到MJSC制造和模具分離過程中。

21、MJSC隔離技術(shù)的發(fā)展

22、溴-甲醇刻蝕過程中-層孔隙的形成：圖3中的掃描電鏡圖像顯示，溶液刻蝕整個(gè)MJSC-結(jié)構(gòu)的平均速率為1 m/min。

23、觀察到具有多個(gè)斜率的橫截面，這表明在這種非選擇性各向同性蝕刻的不同層中存在一些殘余的晶體取向依賴性。

24、通過光學(xué)顯微鏡和截面掃描電鏡的進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)III-V層中隨機(jī)分布的孔隙位于介質(zhì)掩膜下方。

25、基體對(duì)成孔的影響：在實(shí)驗(yàn)的下一部分，將一系列GaAs、磷化銦和-/鍺三結(jié)樣品涂上100納米厚的二氧化硅掩模，然后暴露于溴-羥甲基(1: 100)中，在圖形化的-/鍺太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)上完成臺(tái)面刻蝕。

26、根據(jù)光學(xué)顯微鏡，在二氧化硅掩?；蛏榛壔蛄谆熅袥]有發(fā)現(xiàn)孔。

27、橢圓偏移法測(cè)得的二氧化硅層厚度保持不變。

28、然而，在太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的-層中可以看到空隙。

29、因此，由于通過二氧化硅層上的孔或微孔蝕刻，很可能在顯微鏡下看不到太陽(yáng)能電池晶片的-層上的孔。

30、二氧化硅掩模層厚度對(duì)成孔的影響。

31、省略

32、介質(zhì)應(yīng)力對(duì)成孔的影響。

33、省略

34、利用應(yīng)力補(bǔ)償介質(zhì)掩膜3360最小化穿透掩膜的擴(kuò)散根據(jù)上述結(jié)果，減少溴-甲醇刻蝕工藝中III-V層孔洞的關(guān)鍵是避免介質(zhì)掩膜中的強(qiáng)壓應(yīng)力。

35、這可以通過在前掩模沉積之前在晶片的背面沉積壓應(yīng)力層來實(shí)現(xiàn)。

36、即使本質(zhì)上是壓應(yīng)力，晶圓彎曲應(yīng)力也會(huì)降低前蓋的殘余應(yīng)力。

37、然而，由于后沉積發(fā)生在前蝕刻掩模沉積之前，后蝕刻掩?？赡苡捎谂cPECVD反應(yīng)器中的樣品架接觸而被不必要的顆粒污染。

38、顆粒的存在可能導(dǎo)致未被掩模保護(hù)的區(qū)域，導(dǎo)致蝕刻劑滲透到-層。

39、通過增加蝕刻溶液的粘度略微抑制了通過掩模的擴(kuò)散。

40、模具成型與封裝隔離技術(shù)

41、然而，像生長(zhǎng)在鍺襯底上的-族太陽(yáng)能電池這樣薄而脆的晶片的劃分仍然是一樣的。

42、常用的劃線和斷裂技術(shù)包括兩個(gè)步驟。

43、創(chuàng)建劃線以建立應(yīng)力集中系數(shù)，用于在隨后的斷裂步驟中引發(fā)裂紋。

44、典型的劃片方法利用金剛石劃片、金剛石鋸片鋸切或激光劃片。

45、這些技術(shù)可能對(duì)太陽(yáng)能電池的芯片產(chǎn)量和性能有負(fù)面影響，

由于熱或機(jī)械應(yīng)力集中引入模具。

47、所提出的濕式蝕刻隔離技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。

48、當(dāng)包括在制造過程中，濕蝕刻最大限度地減少微裂紋和裂縫，留下光滑的側(cè)壁，用硬電介質(zhì)涂層鈍化。

49、這提供了額外的保護(hù)由于環(huán)境條件，以及在模具連接步驟中與焊料連接的意外短路。

50、與典型的刻痕技術(shù)相反，所提出的化學(xué)隔離不引入局部應(yīng)力（既不是機(jī)械的，也不是熱的），因此增加了模具的機(jī)械強(qiáng)度。

51、在此過程中不對(duì)表面造成損害，不產(chǎn)生碎片，不排放III-V化合物的V基元素等有害物質(zhì)，因此不需要特殊的切割后處理。

52、這一過程也顯示了“通過襯底細(xì)化切割”的潛力，從而消除鋸切割的必要性。

53、最后，如果由于補(bǔ)充光刻、PECVD沉積和蝕刻而增加的加工成本被更高的產(chǎn)量和潛在的更高的性能和可靠性來補(bǔ)償，那么作為非并行處理的隔離可能會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池晶片的制造產(chǎn)生積極的經(jīng)濟(jì)影響。

結(jié)論

本文報(bào)道了用溴溶液進(jìn)行IIIV/Ge晶圓的單步濕蝕刻分離工藝。

57、MJSC將分離步驟納入其微制備過程。

58、結(jié)果表明，用標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行蝕刻，由于溴-甲醇溶液通過介電掩模的擴(kuò)散，溴-甲醇溶液會(huì)在III-V層中形成空穴。

59、我們已經(jīng)證明了這種擴(kuò)散與IIIV/Ge結(jié)構(gòu)中高壓縮應(yīng)力在等離子體沉積過程中介質(zhì)掩模引起的缺陷有關(guān)。

60、這些缺陷在濕蝕刻過程中作為溴的擴(kuò)散路徑，可以通過應(yīng)力補(bǔ)償薄膜作為蝕刻掩模和高粘度溴-異丙醇溶液來抑制。

61、所演示的隔離技術(shù)為提高單個(gè)太陽(yáng)能電池的性能和可靠性開辟了道路，因?yàn)樗軌虍a(chǎn)生無損傷、光滑的側(cè)壁，以及用介電PECVD薄膜鈍化的可能性。

62、工作正在進(jìn)行中，以量化對(duì)太陽(yáng)能電池性能的提高，用這個(gè)過程制造。

63、審核

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。