通過濕法蝕刻分離III-V多結太陽能電池

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多結太陽能電池這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、摘要

2、III-V多結太陽能電池的微制造周期包括幾個技術步驟，最后使用晶片切割步驟來分離單個電池。

3、該步驟引入了對作為電荷俘獲中心的連接側的損傷，這可能導致性能和可靠性問題，隨著當今單元尺寸縮小的趨勢，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，它允許單個太陽能電池的電隔離而不損壞側壁。

5、用溴-甲醇(通常用于非選擇性蝕刻-族化合物的溶液)進行蝕刻，會在半導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、我們提出了實現(xiàn)隔離步驟的太陽能電池制造工藝流程。

8、這種改進的制造工藝為提高模具的強度、成品率和可靠性開辟了道路。

9、介紹

10、對于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能電池是一個重要問題。

11、標準切割技術會在邊緣產(chǎn)生缺陷，例如不受控制的破碎、碎裂、應力引起的裂紋、碎裂和熱引起的損壞。

12、這種對有源層的損壞可能導致短路或增加圓周復合。

13、應力引起的損傷削弱了模具的機械強度，導致結構完整性失效。

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。

15、然而，由于多結太陽能電池結構的不同III-V層的不同蝕刻選擇性增加了該工藝的復雜性，因此MJSC的一步濕法蝕刻還沒有報道。

16、介紹了一種溴基濕法刻蝕分離技術。

17、首先，我們發(fā)現(xiàn)溴-甲醇溶液會在介質(zhì)掩膜下的IIIV結構中導致不必要的空穴，并延伸到pn連接，從而降低太陽能電池的性能。

18、在第二步中，我們提出了一個研究孔的起源和克服這個問題的方法。

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MJSC-結構的平均速率為1 m/min。

23、觀察到具有多個斜率的橫截面，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、通過光學顯微鏡和截面掃描電鏡的進一步研究，發(fā)現(xiàn)III-V層中隨機分布的孔隙位于介質(zhì)掩膜下方。

25、基體對成孔的影響：在實驗的下一部分，將一系列GaAs、磷化銦和-/鍺三結樣品涂上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-/鍺太陽能電池結構上完成臺面刻蝕。

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

27、橢圓偏移法測得的二氧化硅層厚度保持不變。

28、然而，在太陽能電池結構的-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能電池晶片的-層上的孔。

30、二氧化硅掩模層厚度對成孔的影響。

31、省略

32、介質(zhì)應力對成孔的影響。

33、省略

34、利用應力補償介質(zhì)掩膜3360最小化穿透掩膜的擴散根據(jù)上述結果，減少溴-甲醇刻蝕工藝中III-V層孔洞的關鍵是避免介質(zhì)掩膜中的強壓應力。

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

36、即使本質(zhì)上是壓應力，晶圓彎曲應力也會降低前蓋的殘余應力。

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、顆粒的存在可能導致未被掩模保護的區(qū)域，導致蝕刻劑滲透到-層。

39、通過增加蝕刻溶液的粘度略微抑制了通過掩模的擴散。

40、模具成型與封裝隔離技術

41、然而，像生長在鍺襯底上的-族太陽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包括兩個步驟。

43、創(chuàng)建劃線以建立應力集中系數(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、這些技術可能對太陽能電池的芯片產(chǎn)量和性能有負面影響，

由于熱或機械應力集中引入模具。

47、所提出的濕式蝕刻隔離技術具有許多優(yōu)點。

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

49、這提供了額外的保護由于環(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、與典型的刻痕技術相反，所提出的化學隔離不引入局部應力（既不是機械的，也不是熱的），因此增加了模具的機械強度。

51、在此過程中不對表面造成損害，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償，那么作為非并行處理的隔離可能會對太陽能電池晶片的制造產(chǎn)生積極的經(jīng)濟影響。

結論

本文報道了用溴溶液進行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、結果表明，用標準品進行蝕刻，由于溴-甲醇溶液通過介電掩模的擴散，溴-甲醇溶液會在III-V層中形成空穴。

59、我們已經(jīng)證明了這種擴散與IIIV/Ge結構中高壓縮應力在等離子體沉積過程中介質(zhì)掩模引起的缺陷有關。

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

61、所演示的隔離技術為提高單個太陽能電池的性能和可靠性開辟了道路，因為它能夠產(chǎn)生無損傷、光滑的側壁，以及用介電PECVD薄膜鈍化的可能性。

62、工作正在進行中，以量化對太陽能電池性能的提高，用這個過程制造。

63、審核

本文到此結束，希望對大家有所幫助。