DE102009059193B4 - Process for doping semiconductor materials - Google Patents

Process for doping semiconductor materials Download PDF

Info

Publication number
DE102009059193B4
DE102009059193B4 DE102009059193.1A DE102009059193A DE102009059193B4 DE 102009059193 B4 DE102009059193 B4 DE 102009059193B4 DE 102009059193 A DE102009059193 A DE 102009059193A DE 102009059193 B4 DE102009059193 B4 DE 102009059193B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
doping
substrate
substrate surface
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009059193.1A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009059193A1 (en
Inventor
Dr. Böhme Rico
Lars Hartwig
Robby Ebert
Mathias Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innolas Solutions De GmbH
Original Assignee
INNOLAS SOLUTIONS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INNOLAS SOLUTIONS GmbH filed Critical INNOLAS SOLUTIONS GmbH
Priority to DE102009059193.1A priority Critical patent/DE102009059193B4/en
Priority to KR1020127018691A priority patent/KR20120112586A/en
Priority to CN2010800640879A priority patent/CN102763194A/en
Priority to PCT/IB2010/055871 priority patent/WO2011073937A2/en
Priority to TW099144499A priority patent/TW201137952A/en
Publication of DE102009059193A1 publication Critical patent/DE102009059193A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009059193B4 publication Critical patent/DE102009059193B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B23K26/0821Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head using multifaceted mirrors, e.g. polygonal mirror
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/223Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

Verfahren zur Dotierung von Siliziumsubstraten (8), bei welchem ein Faserlaser (1) einen Laserstrahl (2) mit einer Wellenlänge erzeugt, die im Bereich von 750 nm bis 3000 nm liegt und zum anderen die Bedingung erfüllt, dass das Siliziumsubstrat bei der verwendeten Wellenlänge transparent ist, und den Laserstrahl mit rundem Strahlquerschnitt erzeugt, wobei der Laserstrahl mit einer Scannereinheit (3) über die Substratoberfläche (4) geführt wird, bei welchem wenigstens ein Dotierstoff im Kontakt mit der Substratoberfläche (4) ist, bei welchem eine lokale Erwärmung der Substratoberfläche (4) durch den Laserstrahl (2) zur Laserdotierung erfolgt und bei welchem die Laserdotierung unter der Schmelztemperatur des Siliziumsubstrats erfolgt und wobei der Laserstrahl (2) mit einem Strahlteiler (5) in Laserteilstrahlen (9) zerlegt wird und die Laserteilstrahlen (9) gleichzeitig lokal definierte Strukturen in verschiedenen Substratgebieten erzeugen, wobei die Substratoberfläche mit einer Dotierstoffquelle in gasförmigem Aggregatzustand in Kontakt ist, aus der der Dotierstoff bereitgestellt wird.Method for doping silicon substrates (8), in which a fiber laser (1) generates a laser beam (2) with a wavelength that is in the range from 750 nm to 3000 nm and, on the other hand, meets the condition that the silicon substrate is at the wavelength used is transparent, and generates the laser beam with a round beam cross section, the laser beam being guided over the substrate surface (4) with a scanner unit (3), in which at least one dopant is in contact with the substrate surface (4), in which a local heating of the Substrate surface (4) is carried out by the laser beam (2) for laser doping and in which the laser doping takes place below the melting temperature of the silicon substrate and the laser beam (2) is split into partial laser beams (9) using a beam splitter (5) and the partial laser beams (9) simultaneously produce locally defined structures in different substrate regions, the substrate surface being in contact with a dopant source in a gaseous state from which the dopant is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dotierung von Siliziumsubstraten mit Laser, wobei bei dem Verfahren wenigstens ein Dotierstoff in Kontakt mit der Substratoberfläche ist und eine lokale Erwärmung der Substratoberfläche durch einen Laserstahl erfolgt.The invention relates to a method for doping silicon substrates with a laser, wherein in the method at least one dopant is in contact with the substrate surface and the substrate surface is locally heated by a laser beam.

Anlagen der genannten Gattung sind in der industriellen Praxis in der Regel Batchöfen oder Durchlaufdotieranlagen, in welchen die Solarzellensubstrate auf zur Dotanten-Diffusion benötigte Temperaturen von mehr als 800°C aufgeheizt werden. Bei der Dotierung des Emitters von Solarzellen bestehen, wie es beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2007 035 068 A1 beschrieben ist, teilweise konträre Anforderungen an die Dotierung. In den optisch offenen Bereichen darf die Dotierung nicht zu hoch sein, da sehr hohe Dotieratomkonzentrationen die Rekombination von Elektron-Loch-Paaren begünstigen und so einem gewünschten hohen Wirkungsgrad der Solarzellen im Weg stehen. Andererseits ist insbesondere im Kontaktbereich von Anschlusselektroden eine sehr hohe Dotierung für die Herstellung eines benötigten Ohmschen Kontaktes notwendig. Die konträren Anforderungen führten in jüngerer Zeit vor allem in Labormustern zur Realisierung von höher dotierten Gebieten in den Kontaktbereichen und den sogenannten selektiven Emittern. Die Herstellung dieser selektiven Emitter erfordert bei Realisierung mit herkömmlichen Methoden vielfach einen unwirtschaftlich hohen Aufwand.In industrial practice, systems of the type mentioned are usually batch ovens or continuous doping systems in which the solar cell substrates are heated to temperatures of more than 800 ° C required for dopant diffusion. The doping of the emitter of solar cells consists, for example, in the publication DE 10 2007 035 068 A1 described, sometimes contradictory requirements for the doping. In the optically open areas, the doping must not be too high, since very high doping atom concentrations promote the recombination of electron-hole pairs and thus stand in the way of the desired high efficiency of the solar cells. On the other hand, a very high doping is necessary to produce the required ohmic contact, particularly in the contact area of connection electrodes. The conflicting requirements have recently led to the realization of more highly doped areas in the contact areas and the so-called selective emitters, especially in laboratory samples. The production of these selective emitters often requires an uneconomically high level of effort when implemented using conventional methods.

In den letzten Jahren wurden auch Laseranlagen zur Dotierung von Halbleitern entwickelt. In der Druckschrift DE 10 2004 036 220 A1 werden Laserdotierprozesse als Ersatz für herkömmliche Ofendotierprozesse beschrieben, deren Vorteil hauptsächlich darin besteht, dass die Bearbeitungszeit und Prozesslogistik günstiger als in Ofenprozessen sind und dass die Energieeffizienz bei Laserprozessen besser ist. Die in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren weisen jedoch generell das Problem auf, dass die laserdotierten Substrate hohe Versetzungsdichten und eine geringe Qualität besitzen. Weiterer Stand der Technik findet sich in den folgenden Veröffentlichungen: US 2007 / 0 054 443 A1 , US 2005 / 0 181 566 A1 , US 2009 / 0 253 273 A1 , US 2004 / 0 137 731 A1 , WO 81 / 00 789 A1 , EP 2 058 842 A2 , DE 10 2008 047 611 A1 .In recent years, laser systems have also been developed for doping semiconductors. In print DE 10 2004 036 220 A1 Laser doping processes are described as a replacement for conventional oven doping processes, the advantage of which is mainly that the processing time and process logistics are cheaper than in oven processes and that the energy efficiency is better in laser processes. However, the processes described in this publication generally have the problem that the laser-doped substrates have high dislocation densities and low quality. Further state of the art can be found in the following publications: US 2007 / 0 054 443 A1 , US 2005 / 0 181 566 A1 , US 2009 / 0 253 273 A1 , US 2004 / 0 137 731 A1 , WO 81/00 789 A1 , EP 2 058 842 A2 , DE 10 2008 047 611 A1 .

Die Druckschrift löst das Problem der hohen Versetzungsdichte nach Aufschmelzen der Oberfläche und Rekristallisation dadurch, dass der Laserstrahl zu einer Linie mit einer Breite von 10 µm und einer Länge von 100 µm fokussiert wird und dieser Linienfokus die Oberfläche des Substrats abscannt. Als Nachteile dieses Verfahrens sind die geringe Bearbeitungsgeschwindigkeit und der technische Aufwand zur Realisierung eines zuverlässigen Autofokussystems zu nennen. Die angestrebten Charakteristiken für die Dotierung sind an die Charakteristiken der Dotierungen angelehnt, die in Ofenprozessen erzeugt werden. Das heißt, als Tiefe der Dotierung wird ein Bereich bis zu einem Mikrometer angestrebt. Aus der bekannten Eindringtiefe von Licht in Silizium in Abhängigkeit von der Wellenlänge wird so geschlussfolgert, dass Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 600 nm oder weniger eingesetzt werden muss.The publication solves the problem of high dislocation density after melting of the surface and recrystallization by focusing the laser beam into a line with a width of 10 µm and a length of 100 µm and this line focus scans the surface of the substrate. The disadvantages of this process include the low processing speed and the technical effort required to implement a reliable autofocus system. The desired characteristics for the doping are based on the characteristics of the dopings that are generated in oven processes. This means that the desired depth of doping is a range of up to one micrometer. From the known penetration depth of light into silicon depending on the wavelength, it is concluded that laser radiation with a wavelength of 600 nm or less must be used.

Batchanlagen zur Dotierung sind derzeit Standard in der Silizium-Solarzellenproduktion. Nachteile sind eine relativ lange Bearbeitungszeit auf diesen Anlagen und große mechanische Abmessungen. Die beherrschbaren Temperaturen sind auf weniger als 1000°C begrenzt, und durch die Erwärmung der gesamten Substrate besteht das Problem des Eintrags von Kontaminationen über die Substratrückseite. Ein weiteres Problem bei herkömmlichen Dotiermethoden ist, dass die Dotanten zwar in das Siliziumkristall eindiffundieren, aber zu großen Teilen nicht auf Gitterplätze eingebaut und elektrisch aktiviert werden.Batch systems for doping are currently standard in silicon solar cell production. Disadvantages are a relatively long processing time on these systems and large mechanical dimensions. The temperatures that can be controlled are limited to less than 1000°C, and the heating of the entire substrate creates the problem of contamination entering via the back of the substrate. Another problem with conventional doping methods is that the dopants diffuse into the silicon crystal, but are largely not incorporated into lattice sites and electrically activated.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Laserdotierprozess bereit zu stellen, der es erlaubt, Substrate in hoher Geschwindigkeit zu dotieren, dabei eine geringe Versetzungsdichte an der Substratoberfläche zu erzeugen, eine gute elektrische Aktivierung von Dotanten zu erreichen und darüber hinaus die Option zu bieten, bestimmte Bereiche gezielt höher zu dotieren.It is the object of the present invention to provide a laser doping process that allows substrates to be doped at high speed, thereby generating a low dislocation density on the substrate surface, achieving good electrical activation of dopants and, moreover, offering the option to specifically give higher amounts to certain areas.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.This task is solved by the method according to claim 1. The dependent claims indicate advantageous developments of the method according to the invention.

Im Folgenden wird unter anderem eine Laserdotieranlage beschrieben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist. Die Anlage selbst wird nicht beansprucht.Below, among other things, a laser doping system is described with which the method according to the invention can be carried out. The system itself is not used.

Faserlaser sind eine junge Entwicklung auf dem Gebiet der Lasertechnik. Diese neuartigen Laser zeichnen sich durch eine sehr hohe Leistungsfähigkeit und sehr hohe Strahlgüte bei gleichzeitig niedrigem Preis aus. Durch die hohe Leistungsfähigkeit dieser neuen Laserklasse ist es möglich, neue Wege beim Bau von Laserdotieranlagen zu gehen. Die zur Prozessierung benötigte Energie kann nun nicht mehr nur lokal in einem Brennpunkt bereitgestellt werden, sondern es kann mit einem Laserstrahl gearbeitet werden, dessen runder Strahlquerschnitt Dimensionen von 20 bis 500 µm aufweist und dieser Querschnitt in einem komfortablen Strahllängenbereich von etwa 1 mm zur Verfügung steht. Die Leistung dieser Laser eignet sich zur Bearbeitung vollständiger Substratflächen fotovoltaischer Substrate.Fiber lasers are a recent development in the field of laser technology. These new lasers are characterized by very high performance and very high beam quality combined with a low price. The high performance of this new laser class makes it possible to take new paths in the construction of laser doping systems. The energy required for processing can now no longer only be provided locally in a focal point, but can be worked with a laser beam whose round beam cross section has dimensions of 20 to 500 µm and this cross section is available in a comfortable beam length range of approximately 1 mm . The Leis This laser is suitable for processing entire substrate surfaces of photovoltaic substrates.

Im Vergleich der Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer herkömmlichen Ofendotieranlage ist das erfindungsgemäße Verfahren im Vorteil. In Faserlasern wird der Lichtstrahl mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt, und die Lichtenergie im Laserdotierprozess wird effizient genutzt, da nur die Oberfläche des Substrates und nicht das gesamte Substrat erwärmt wird. Die Verschonung des Substrats vor thermischer Belastung im Dotierprozess eröffnet auch neue Möglichkeiten für die Gesamttechnologie der Solarzellen. So kann die Laserdotierung anders als die Ofendotierung in einem späteren Schritt in der Gesamttechnologie erfolgen, an welchem das Substrat bereits temperaturempfindliche Elemente aufweist. Dieser Vorteil kommt vor allem bei aufwendigeren Technologien und beispielsweise bei bifacialen Zellkonzepten zum Tragen. Mit Laserdotieranlagen können auch mehrere Dotierprozesse in Abfolge und auf beiden Oberflächen der Substrate durchgeführt werden.When comparing the energy efficiency of the method according to the invention with a conventional furnace doping system, the method according to the invention has an advantage. In fiber lasers, the light beam is generated with high efficiency, and the light energy in the laser doping process is used efficiently because only the surface of the substrate and not the entire substrate is heated. Protecting the substrate from thermal stress during the doping process also opens up new possibilities for the overall technology of solar cells. Unlike oven doping, laser doping can take place in a later step in the overall technology, where the substrate already has temperature-sensitive elements. This advantage is particularly important in more complex technologies and, for example, in bifacial cell concepts. Laser doping systems can also be used to carry out several doping processes in sequence and on both surfaces of the substrates.

Im Vergleich zu herkömmlichen Ofendotieranlagen wird nicht nur die Energie effizienter genutzt sondern auch die Dotierstoffe werden effizienter ihrer Aufgabe der Halbleiterdotierung zugeführt. Die Dotierstoffe werden nicht in unerwünschter Weise an Zwischengitterplätzen an der Oberfläche eingebaut, sondern sie werden durch die höheren Temperaturen vorteilhaft und effizient auf Gitterplätzen eingebaut. Wegen der effizienteren Nutzung genügt ein geringerer Dotierstoffauftrag.In comparison to conventional furnace doping systems, not only is the energy used more efficiently, but the dopants are also used more efficiently for their task of semiconductor doping. The dopants are not installed in an undesirable manner at interstitial sites on the surface, but rather they are advantageously and efficiently incorporated into lattice sites due to the higher temperatures. Because of the more efficient use, a smaller application of dopant is sufficient.

Zur Bewegung des Laserstrahls über die Substratoberfläche können erfindungsgemäß zudem geeignete kommerziell zur Verfügung stehende Scannereinheiten genutzt werden, die den Strahl mit der nötigen Präzision und Geschwindigkeit bewegen können. Die Geschwindigkeit der Scanner kann dabei variiert werden, sodass neben einer ganzflächig gleichmäßigen Bearbeitung auch eine lokal differenzierte Bearbeitung möglich ist.According to the invention, suitable commercially available scanner units can also be used to move the laser beam over the substrate surface, which can move the beam with the necessary precision and speed. The speed of the scanner can be varied, so that in addition to uniform processing across the entire surface, locally differentiated processing is also possible.

Der Laserprozess ist sehr flexibel steuerbar, regelbar und optimierbar, da sowohl die Scannereinheit als auch der Faserlaser selbst sehr flexibel betreibbar sind. Durch die Eigenschaften des Systems aus Faserlaser und Scannereinheit ist die Tiefe des dotierten Gebietes im Substrat flexibel kontrollierbar. Dotierprofile und elektrische Widerstände sind präzise einstellbar. Dadurch kann der Einsatz von Laserdotieranlagen zu verbesserten Produkten, zum Beispiel verbesserten Solarzellen, führen.The laser process can be controlled, regulated and optimized very flexibly, as both the scanner unit and the fiber laser itself can be operated very flexibly. Due to the properties of the system consisting of fiber laser and scanner unit, the depth of the doped area in the substrate can be flexibly controlled. Doping profiles and electrical resistances can be precisely adjusted. As a result, the use of laser doping systems can lead to improved products, for example improved solar cells.

Neben den Vorteilen bei dem eigentlichen Dotierprozess führt der Einsatz der Laserdotierung auch zu weiteren Vorteilen am Rande der Prozessierung. Da sich die Substratoberfläche durch den auftreffenden Laserstrahl sehr schnell erwärmt, sind für die Substrate keine Vorwärmphase und keine Abkühlphase notwendig. Dadurch wird ein schnellerer Gesamtprozess möglich. Des Weiteren kann die Laserdotieranlage mit kleineren räumlichen Abmessungen als ein Dotierofen realisiert werden. Die Platzersparnis beim Einsatz von Laserdotieranlagen mündet in einen Kostenvorteil bei der Errichtung von Fertigungseinrichtungen.In addition to the advantages in the actual doping process, the use of laser doping also leads to further advantages at the edge of the processing. Since the substrate surface heats up very quickly due to the incident laser beam, no preheating phase or cooling phase is necessary for the substrates. This makes a faster overall process possible. Furthermore, the laser doping system can be implemented with smaller spatial dimensions than a doping furnace. The space savings when using laser doping systems results in a cost advantage when setting up production facilities.

Gemäß der Erfindung verwendet die Laserdotieranlage, mit der das Verfahren ausgeführt wird, einen Faserlaser, der Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 750 bis 3000 nm emittiert. In diesem Wellenlängenbereich existieren ausgereifte Faserlaser. Für die Bearbeitung von Siliziumsubstraten scheint dieser Wellenlängenbereich jedoch zunächst ungeeignet zu sein, da Silizium in diesem Bereich transparent ist. Durch die hohe Leistungsdichte in einem Faserlaserstrahl wird die Oberfläche des Substrates jedoch schnell erwärmt, wobei der Effekt der thermischen Akkumulation der Volumenanregung auftritt. Durch die Materialerwärmung ändern sich die optischen Eigenschaften des Substrates. Bei Silizium erhöht sich die Absorption. Dadurch sinkt die Eindringtiefe. Die Eindringtiefe ist sogar durch Einstellung geeigneter Parameter wie z. B. der Leistung, der Scannergeschwindigkeit, der Pulsenergie, der Pulsdauer oder der Repetitionsrate auf einen gewünschten Bereich regelbar. Mit einer Laserdotieranlage in diesem Wellenlängenbereich können Siliziumsubstrate tiefer als mit Ofenprozessen dotiert werden. Bei der Herstellung von Solarzellen und speziell der Phosphordotierung des Emitters von Solarzellen können hiermit beispielsweise Dotiertiefen im Bereich von 1 bis 10 µm realisiert werden. Durch die höhere Dotiertiefe bei gleichzeitig homogener Dotierung über die Tiefe können die Kontaktierung und der Gesamtwirkungsgrad der Solarzelle verbessert werden.According to the invention, the laser doping system with which the method is carried out uses a fiber laser which emits light with a wavelength in the range of 750 to 3000 nm. There are sophisticated fiber lasers in this wavelength range. However, this wavelength range initially appears to be unsuitable for processing silicon substrates because silicon is transparent in this range. However, due to the high power density in a fiber laser beam, the surface of the substrate is heated quickly, with the effect of thermal accumulation of the volume excitation occurring. The optical properties of the substrate change as the material heats up. With silicon the absorption increases. This reduces the penetration depth. The penetration depth can even be adjusted by setting suitable parameters such as: B. the power, the scanner speed, the pulse energy, the pulse duration or the repetition rate can be regulated to a desired range. With a laser doping system in this wavelength range, silicon substrates can be doped deeper than with oven processes. When producing solar cells and especially the phosphorus doping of the emitter of solar cells, doping depths in the range of 1 to 10 µm can be achieved. Due to the higher doping depth and at the same time homogeneous doping over the depth, the contacting and the overall efficiency of the solar cell can be improved.

Eine alternative, nicht erfindungsgemäße Laserdotieranlage für Halbleitersubstrate verwendet einen Faserlaser, der Licht in einem Wellenlängenbereich von 500 bis 600 nm emittiert. Faserlaser in diesem Wellenlängenbereich sind erst seit kurzem kommerziell verfügbar. Anlagen, die in diesem kürzeren Wellenlängenbereich arbeiten, sind besonders für Anwendungen interessant, bei denen eine geringe Dotiertiefe gewünscht wird.An alternative laser doping system for semiconductor substrates, not according to the invention, uses a fiber laser that emits light in a wavelength range of 500 to 600 nm. Fiber lasers in this wavelength range have only recently become commercially available. Systems that operate in this shorter wavelength range are particularly interesting for applications where a low doping depth is desired.

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der eingesetzte Faserlaser ein Dauerstrichlaser oder ein gepulster Laser mit relativ langen Pulslängen im Bereich von 80 ns bis 10 µs. Unter diesen Bedingungen ist eine Dotierung von Substraten möglich, ohne dass deren kristalliner Aufbau oberflächlich geschädigt wird. Des Weiteren werden die Dotanten gut in dem Substratkristall eingebaut und elektrisch aktiviert. Im Dauerstrichbetrieb stehen besonders hohe Leistungen von beispielsweise 5 kW zur Verfügung. Der Einsatz von Dauerstrichlasern ist deshalb besonders für eine schnelle und kostengünstige Bearbeitung von Vorteil. Im gepulsten Betrieb stehen nur geringere Leistungen von beispielsweise 300 W zur Verfügung. Vorteile im Pulsbetrieb sind zusätzliche verfügbare Parameter. So kann beispielsweise über die Pulsform, die Pulsdauer, die Repetitionsrate und die räumliche Puls-zu-Puls-Überlappung ein stärkerer Einfluss auf die Dotierstoffteilung genommen werden.In a preferred embodiment of the present invention, the fiber laser used is a continuous wave laser or a pulsed laser with relatively long pulse lengths in the range from 80 ns to 10 µs. Under these conditions, substrates can be doped without damaging their crystalline structure on the surface. Furthermore, the dopants are well incorporated into the substrate crystal and electrically activated. In continuous wave operation Particularly high outputs of, for example, 5 kW are available. The use of continuous wave lasers is therefore particularly advantageous for fast and cost-effective processing. In pulsed operation, only lower powers of, for example, 300 W are available. Advantages in pulse operation are additional available parameters. For example, the pulse shape, the pulse duration, the repetition rate and the spatial pulse-to-pulse overlap can have a greater influence on the dopant division.

In der Erfindung weist die Anlage wenigstens einen Strahlteiler zur Erzeugung mehrerer Laserteilstrahlen unter Ausbildung einer Multi-Beam-Anordnung auf. Der Einsatz mehrerer Laser, die parallel betrieben werden, kann günstig sein, um den Durchsatz der Anlage zu erhöhen. So kann ein leistungsstarker Laserstrahl, dessen gesamte Leistung nicht in einem Strahl benötigt wird, unter Verwendung des Strahlteilers in mehrere Laserteilstrahlen zerlegt werden, wodurch die zeitgleiche Bearbeitung des Substrates mit mehreren Laserstrahlen oder Laserteilstrahlen und dadurch eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit möglich wird.In the invention, the system has at least one beam splitter for generating several partial laser beams to form a multi-beam arrangement. The use of several lasers that are operated in parallel can be beneficial in order to increase the throughput of the system. A powerful laser beam, the entire power of which is not required in one beam, can be split into several partial laser beams using the beam splitter, which enables simultaneous processing of the substrate with several laser beams or partial laser beams and thereby a higher processing speed.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet die Laserdotieranlage ein diffraktives Element zur holographischen Strahlteilung in 50 bis 400 Laserteilstrahlen. Dieser Strahlteiler ist auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt. Beispielsweise kann mit einem solchen aufgeteilten Strahl auf Solarzellsubtraten eine Vielzahl von selektiven Emitterfingern geschrieben werden. Der Strahlteiler ist dabei vorzugsweise konstruktiv an die Anordnung der Finger angepasst. Die Kontaktelektrode einer Solarzelle umfasst neben den Fingern auch Hauptleitungen, sogenannte „bus bars“, auf denen die Ladungen der einzelnen Finger gesammelt werden. Der selektive Emitter von Solarzellen wird sowohl in den Bereichen der einzelnen Finger als auch in den Bereichen der „bus bars“ ausgebildet. Der Laserdotierprozess wird dabei in mehrere Arbeitsschritte unterteilt, die dem Schreiben der einzelnen Finger und der „bus bars“ dienen. Die Dotiertiefe kann im Laserdotierprozess geändert werden, das kann beispielsweise dazu genutzt werden, in einzelnen Arbeitsschritten bei der Herstellung eines selektiven Emitters eine tiefere Dotierung auszubilden.In a special embodiment of the present invention, the laser doping system uses a diffractive element for holographic beam splitting into 50 to 400 partial laser beams. This beam splitter is tailored to the respective task. For example, a large number of selective emitter fingers can be written on solar cell substrates with such a split beam. The beam splitter is preferably structurally adapted to the arrangement of the fingers. In addition to the fingers, the contact electrode of a solar cell also includes main lines, so-called “bus bars,” on which the charges from the individual fingers are collected. The selective emitter of solar cells is formed both in the areas of the individual fingers and in the areas of the “bus bars”. The laser doping process is divided into several work steps that are used to write the individual fingers and the “bus bars”. The doping depth can be changed in the laser doping process; this can, for example, be used to create a deeper doping in individual work steps when producing a selective emitter.

In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Scannereinheit wenigstens einen schnellen Scanner auf, welcher beispielsweise ein Galvo-Scanner, ein Polygonscanner und/oder ein Resonanzscanner sein kann. Mit einem solchen schnellen Scanner ist eine ausreichend hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit auf großflächigen Substraten möglich, die den Anforderungen aus der Produktion entsprechen. Die Auswahl der Scannerkomponenten erfolgt in Abhängigkeit von dem verwendeten Laser und von den geplanten Laserstrahlbewegungen. Richtwerte für derzeit erreichbare Verfahrensgeschwindigkeiten sind 20 m/s beim Einsatz gepulster Laser mit Repetitionsraten bis 1 MHz und 400 m/s beim Einsatz kontinuierlicher Laser.In a further advantageous variant of the invention, the scanner unit has at least one fast scanner, which can be, for example, a galvo scanner, a polygon scanner and/or a resonance scanner. With such a fast scanner, a sufficiently high processing speed is possible on large-area substrates that meet the production requirements. The selection of the scanner components depends on the laser used and the planned laser beam movements. Guide values for currently achievable process speeds are 20 m/s when using pulsed lasers with repetition rates of up to 1 MHz and 400 m/s when using continuous lasers.

In einer günstigen Ausbildung der Anlage zur Dotierung von Substraten weist die Scannereinheit einen Scanbereich auf, der sich über wenigstens zwei Substrate erstreckt. Wenn in der Anlage kleinere Substrate, wie zum Beispiel Wafer bearbeitet werden und beispielsweise 7 × 8 Wafer auf einem Substratträger bearbeitet werden, ist es besonders günstig, wenn die Scannereinheit einen Scanbereich aufweist, der so groß wie der Substratträger ist, da in diesem Fall nur ein Faserlaser und eine Scannereinheit pro Anlage verbaut werden müssen. Der Bearbeitungsbereich kann aber auch auf zwei oder mehr Laserstrahlen aufgeteilt werden, wobei jeder Laserstrahl dann einen Scanbereich aufweist, der kleiner als der Substratträger ist.In a favorable embodiment of the system for doping substrates, the scanner unit has a scanning area that extends over at least two substrates. If smaller substrates, such as wafers, are processed in the system and, for example, 7 × 8 wafers are processed on a substrate carrier, it is particularly advantageous if the scanner unit has a scanning area that is as large as the substrate carrier, since in this case only a fiber laser and a scanner unit must be installed per system. However, the processing area can also be divided into two or more laser beams, with each laser beam then having a scanning area that is smaller than the substrate carrier.

In einer Weiterbildung weist die Anlage wenigstens eine Positioniereinrichtung für die Substrate im Scanbereich des Lasers und/oder wenigstens eine Kontrolleinrichtung für die Substrate auf. Wenn die Substrate nicht nur ganzflächig bearbeitet werden, sondern lokal definiert eine besondere Bearbeitung erfahren solen, ist es erforderlich, dass eine exakte Positionierung der Substrate relativ zu der Scannereinheit erfolgt. Zur Gewährleistung dieser hohen Positioniergenauigkeit in der Laserdotieranlage kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Positioniereinrichtung entweder im Laserdotiermodul integriert sein, oder die Positioniereinrichtung kann in Transportrichtung vor dem Laserdotiermodul angeordnet sein, wobei dann ein Transportsystem mit exakter Substratpositionsübertragung verwendet werden muss.In a further development, the system has at least one positioning device for the substrates in the scanning area of the laser and/or at least one control device for the substrates. If the substrates are not only to be processed over the entire surface, but are to undergo special processing in a locally defined manner, it is necessary that the substrates are positioned precisely relative to the scanner unit. To ensure this high positioning accuracy in the laser doping system, a positioning device known from the prior art can either be integrated in the laser doping module, or the positioning device can be arranged in front of the laser doping module in the transport direction, in which case a transport system with exact substrate position transfer must be used.

Des Weiteren kann in einer günstigen Weiterbildung eine Kontrolleinrichtung für die erfolgte Dotierung vorgesehen sein. Diese Kontrolleinrichtung kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Messeinrichtung zur optischen oder elektrischen Oberflächencharakterisierung sein. Zur richtigen Zuordnung der Messwerte in ihrer Position ist wieder eine exakte Substratpositionsübertragung notwendig.Furthermore, in a favorable further development, a control device for the doping that has taken place can be provided. This control device can be a measuring device known from the prior art for optical or electrical surface characterization. In order to correctly assign the measured values to their position, an exact substrate position transfer is again necessary.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Dotierung von Siliziumsubstraten gelöst, bei welchem wenigstens ein Dotierstoff in Kontakt mit der Substratoberfläche ist und eine lokale Erwärmung der Substratoberfläche durch einen Laserstrahl erfolgt. Dabei wird ein Faserlaser verwendet, welcher einen runden Strahlquerschnitt erzeugt und der mit einer Scannereinheit über die Substratoberfläche geführt wird, wobei der Laserstrahl mit einem Strahlteiler in Laserteilstrahlen zerlegt wird und die Laserteilstrahlen gleichzeitig lokal definierte Strukturen in verschiedenen Substratgebieten erzeugen, und wobei die Substratoberfläche mit einer Dotierstoffquelle in gasförmigem Aggregatzustand in Kontakt ist, aus der der Dotierstoff bereitgestellt wird.The object is achieved by a method for doping silicon substrates, in which at least one dopant is in contact with the substrate surface and the substrate surface is locally heated by a laser beam. A fiber laser is used, which generates a round beam cross section and which is scanned across the substrate surface using a scanner unit surface is guided, the laser beam being split into partial laser beams using a beam splitter and the laser partial beams simultaneously producing locally defined structures in different substrate regions, and the substrate surface being in contact with a dopant source in a gaseous state from which the dopant is provided.

Eine Voraussetzung für die Realisierung des beschriebenen Verfahrens ist, dass die Lasertechnik in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen hat, die unter anderem zu leistungsstarken und preisgünstigen Faserlasern geführt hat. Wesentliche Merkmale, die zu einer Realisierung eines technisch funktionierenden und wirtschaftlich sinnvollen Laserdotierverfahrens führen, sind der geringe Preis des Faserlasers, die gute Strahlqualität mit gaußförmiger Leistungsdichteverteilung im Strahlquerschnitt, ein runder Strahlquerschnitt und die hochentwickelten Scannereinheiten, welche das Abrastern der Substratoberfläche gestatten.A prerequisite for the implementation of the described process is that laser technology has undergone rapid development in recent years, which has led, among other things, to powerful and inexpensive fiber lasers. Essential features that lead to the realization of a technically functioning and economically sensible laser doping process are the low price of the fiber laser, the good beam quality with a Gaussian power density distribution in the beam cross section, a round beam cross section and the highly developed scanner units, which allow scanning of the substrate surface.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren strahlt der Faserlaser Licht mit einer Wellenlänge von 750 nm bis 3000 nm aus. Der Wellenlängenbereich wird so gewählt, dass Silizium für Licht geringer Leistung transparent ist. Bei hohen Leistungsdichten, wie sie in dem Strahl eines Faserlasers auftreten, wird die Substratoberfläche jedoch schnell erwärmt und es kommt zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften. Dadurch wird die Eindringtiefe des Lichtes in das Silizium bis in die Größenordnung von 1 µm reduziert. Die genaue Eindringtiefe kann durch die Wahl von Prozessparametern sogar eingestellt werden.In the method according to the invention, the fiber laser emits light with a wavelength of 750 nm to 3000 nm. The wavelength range is chosen so that silicon is transparent to low-power light. However, at high power densities, such as those found in the beam of a fiber laser, the substrate surface is heated quickly and the optical properties change. This reduces the penetration depth of light into the silicon to the order of 1 µm. The exact penetration depth can even be adjusted by selecting process parameters.

Das Dotierverfahren mit Faserlaser ist jedoch nicht auf den nahen infraroten Spektralbereich beschränkt. In einer alternativen, nicht-erfindungsgemäßen Variante der Erfindung können auch Faserlaser eingesetzt werden, die Licht mit einer Wellenlänge von 500 nm bis 600 nm ausstrahlen. Solche Verfahren kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn eine geringe Eindringtiefe des Lasers in das Substrat oder eine geringe Dotiertiefe gewünscht ist.However, the fiber laser doping process is not limited to the near infrared spectral range. In an alternative, non-inventive variant of the invention, fiber lasers can also be used that emit light with a wavelength of 500 nm to 600 nm. Such methods are used primarily when a low penetration depth of the laser into the substrate or a low doping depth is desired.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Laserdotierverfahrens hat es sich als günstig erwiesen, kontinuierlich arbeitende Dauerstrichlaser oder gepulste Laser mit relativ fangen Pulslängen im Bereich von 80 ns bis 10 µs zu verwenden. Der Einsatz dieser langen Impulse bewirkt eine relativ lange Temperatureinwirkzeit auf die Substratoberfläche, die deshalb nicht aufgeschmolzen werden muss und deshalb nach der Dotierung keine Kristallschäden an der Substratoberfläche zu verzeichnen sind. Eine ausreichende Dotierstoffeinbringung wird trotz der für Laserdotierprozesse relativ niedrigen Temperatur durch die relativ lange Temperaturwirkungszeit erreicht.When carrying out the laser doping method according to the invention, it has proven to be advantageous to use continuously operating continuous wave lasers or pulsed lasers with relatively short pulse lengths in the range from 80 ns to 10 μs. The use of these long pulses causes a relatively long temperature exposure time on the substrate surface, which therefore does not have to be melted and therefore no crystal damage is recorded on the substrate surface after doping. Adequate dopant introduction is achieved despite the relatively low temperature for laser doping processes due to the relatively long temperature effect time.

In einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Pulsform des gepulsten Lasers so ausgebildet, dass sie in einem Zeit-Leistungs-Diagramm eine annähernd rechteckige Form mit wenigstens einer kurzen Anstiegszeit und Pulslängen im Bereich von 80 ns bis 10 µs und ohne nennenswerte Leistungsspitzen erscheint. Im Gegensatz zu anderen gepulsten Lasern, wo die verfügbare Leistung auf sehr kurze Leistungsspitzen konzentriert wird, ist es mit einem Faserlaser möglich, sehr lange Pulse mit gleichmäßiger Pulsleistung zu erzeugen. Diese langen Pulse ermöglichen eine schonende Substratbearbeitung, die zu geringen Kristallschäden und somit zu leistungsfähigen Solarzellprodukten führt. Zur schnellen Bearbeitung der Substrate ist es günstig, wenn die vordere Pulsflanke steil ist, das heißt, dass die Pulsleistung des Lasers schnell erreicht wird. Die abfallende Flanke kann hingegen flacher gestaltet werden, um die Temperatureinwirkzeit zu erhöhen und ein langsameres und stressärmeres Rekristallisieren zu ermöglichen.In a favorable embodiment of the method according to the invention, the pulse shape of the pulsed laser is designed such that it appears in a time-power diagram to have an approximately rectangular shape with at least a short rise time and pulse lengths in the range from 80 ns to 10 µs and without significant power peaks. In contrast to other pulsed lasers, where the available power is concentrated in very short power peaks, with a fiber laser it is possible to generate very long pulses with uniform pulse power. These long pulses enable gentle substrate processing, which results in minimal crystal damage and thus high-performance solar cell products. For rapid processing of the substrates, it is advantageous if the front pulse edge is steep, which means that the pulse power of the laser is reached quickly. The falling edge, however, can be made flatter in order to increase the temperature exposure time and enable slower and less stressful recrystallization.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird so gearbeitet, dass die Substratoberfläche nur soweit erwärmt wird, dass ihr fester Aggregatzustand erhalten bleibt. Die erfindungsgemäße Laserdotierung erfolgt hierbei bei relativ niedriger Temperatur, das heißt unter der Schmelztemperatur des Substrates und im Gegenzug bei relativ langer Dotierzeit; dies ermöglicht eine sehr schonende Bearbeitung der Substrate. Durch die Vermeidung von Aufschmelzung und Rekristallisation werden mit der Rekristallisation verbundene Fehlermechanismen komplett vermieden. Für die Bearbeitung von Solarzellsubstraten, deren Oberfläche zur Erhöhung der Lichtempfindlichkeit strukturiert ist, ist es auch essentiell, dass Dotierverfahren verwendet werden, die die hergestellten Oberflächenstrukturen vollständig erhalten und nicht einschmelzen.In the method according to the invention, the substrate surface is only heated to such an extent that its solid state is retained. The laser doping according to the invention takes place at a relatively low temperature, that is to say below the melting temperature of the substrate and, in return, with a relatively long doping time; This enables very gentle processing of the substrates. By avoiding melting and recrystallization, error mechanisms associated with recrystallization are completely avoided. When processing solar cell substrates whose surface is structured to increase light sensitivity, it is also essential that doping processes are used that completely preserve the surface structures produced and do not melt them.

In einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren zu einer ganzflächigen Dotierung von Substraten eingesetzt. Die schonende Substratbearbeitung mit dem Dauerstrichlaser oder dem mit langen Pulsen gepulsten Faserlaser gestattet sowohl technisch als auch ökonomisch die Dotierung großer Substratflächen wie zum Beispiel der optisch aktiven Bereiche auf Solarzellen.In a favorable embodiment of the method according to the invention, the method is used to dope substrates over the entire surface. The gentle substrate processing with the continuous wave laser or the fiber laser pulsed with long pulses allows the doping of large substrate areas, such as the optically active areas on solar cells, both technically and economically.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nicht alle Bereiche der Substratoberfläche gleich bearbeitet, sondern definierte Substratbereiche werden stärker thermisch belastet und stärker dotiert. Ein wichtiger Verfahrensparameter zur Realisierung einer stärkeren Dotierung ist eine reduzierte Geschwindigkeit der Scannerbewegung. Alternativ oder unterstützend dazu können jedoch auch andere Parameter des Laserdotierverfahrens variiert werden.In an advantageous development of the method according to the invention, not all areas of the substrate surface are processed equally, but rather defined substrate areas are subjected to greater thermal stress and are more heavily doped. An important process parameter for realizing higher doping is a reduced speed of the scanner movement. Alternative or supportive However, other parameters of the laser doping process can also be varied.

In einer Variante, die nicht der Erfindung entspricht, wird so gearbeitet, dass die Substratoberfläche lokal aufgeschmolzen wird. Wenn die Oberflächenmorphologie der Substrate nicht erhalten werden muss, ist auch eine Laserdotierung mit Aufschmelzen und Rekristallisieren der Substratoberfläche möglich. Durch die höhere Temperatur und den flüssigen Aggregatzustand an der Oberfläche ist die Herstellung einer sehr hohen Dotierung möglich. Bei Verwendung sehr hoher Energiedichten, ist es auch möglich auf dem Substrat vorhandene Isolierschichten zu öffnen, bei Bedarf zu entfernen oder in die Substratschmelze einzudiffundieren. Diese nicht-erfindungsgemäße Verfahrensvariante kann zum Beispiel bei Verwendung von Solarzellsubstraten mit bereits vorhandener Emitterdotierung und Antireflexionsbeschichtung dazu verwendet werden, die Antireflexionsbeschichtung in den Bereichen der späteren Kontaktierung zu öffnen und gleichzeitig eine Höherdotierung in diesen selektiven Emitterbereichen vorzunehmen. Da bei diesem Verfahren nur die für die Kontakte vorgesehenen Oberflächenbereiche elektrisch leitfähig sind, ist eine besonders einfache, selbstjustierende galvanische Abscheidung der Kontakte möglich.In a variant that does not correspond to the invention, the substrate surface is melted locally. If the surface morphology of the substrates does not need to be preserved, laser doping with melting and recrystallization of the substrate surface is also possible. The higher temperature and the liquid state of aggregation on the surface make it possible to produce a very high doping. When using very high energy densities, it is also possible to open insulating layers present on the substrate, remove them if necessary or diffuse them into the substrate melt. This process variant not according to the invention can, for example, be used when using solar cell substrates with already existing emitter doping and anti-reflection coating to open the anti-reflection coating in the areas of later contacting and at the same time to carry out higher doping in these selective emitter areas. Since in this process only the surface areas intended for the contacts are electrically conductive, a particularly simple, self-adjusting galvanic deposition of the contacts is possible.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit dadurch erhöht, dass mehrere Laser gleichzeitig verschiedene räumliche Bereiche der Substratoberfläche bestrahlen und durch die parallele Bearbeitung eine Vervielfachung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erreicht wird.In a further exemplary embodiment of the method according to the invention, the processing speed is increased by several lasers simultaneously irradiating different spatial areas of the substrate surface and the parallel processing results in a multiplication of the processing speed.

In einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Laserdotierverfahrens wird der Laserstrahl durch einen Strahlteiler in Laserteilstrahlen zerlegt. Ein solches Verfahren ist vor allem dann interessant, wenn nicht das gesamte Substrat bearbeitet werden soll, sondern nur lokale Gebiete. Beispielsweise kann ein solches Verfahren angewendet werden, wenn auf einem Solarzellensubstrat 50 bis 400 Fingerstrukturen eines selektiven Emitters geschrieben werden sollen. In dem Dotierverfahren kann der Laserstrahl durch ein diffraktives Element zur holografischen Strahlteilung in 50 bis 400 Laserteilstrahlen aufgeteilt werden, welche dann 50 bis 400 Fingerlinien des selektiven Emitters gleichzeitig schreiben können.In a special variant of the laser doping method according to the invention, the laser beam is split into partial laser beams by a beam splitter. Such a process is particularly interesting if the entire substrate is not to be processed, but only local areas. For example, such a method can be used if 50 to 400 finger structures of a selective emitter are to be written on a solar cell substrate. In the doping process, the laser beam can be divided into 50 to 400 partial laser beams by a diffractive element for holographic beam splitting, which can then write 50 to 400 finger lines of the selective emitter at the same time.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bewegt die Scannereinheit den Laserstrahl in wenigstens einer Raumrichtung über wenigstens zwei Substrate. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Laserdotierverfahrens liegt häufig der Fall vor, dass mehrere Substrate in einer Reihe in der Scanrichtung eines Lasers angeordnet sind. Dadurch dass der Laserstrahl gleich über mehrere Substrate bewegt wird, gestaltet sich das Verfahren besonders einfach. Je nach Ausführung der Anlage kann die Laserstrahlbewegung über mehrere Substrate in eine oder in zwei Raumrichtungen erfolgen.In a favorable embodiment of the method according to the invention, the scanner unit moves the laser beam in at least one spatial direction over at least two substrates. When using the laser doping method according to the invention, it is often the case that several substrates are arranged in a row in the scanning direction of a laser. Because the laser beam is moved over several substrates at the same time, the process is particularly simple. Depending on the design of the system, the laser beam can move across several substrates in one or two spatial directions.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei

  • 1 einen nicht erfindungsgemäßen Grundaufbau einer Laserdotieranlage anhand einer Prinzipskizze zeigt;
  • 2 schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher eine Aufteilung eines Laserstrahls mittels eines erfindungsgemäßen Strahlenteilers in Teilstrahlen erfolgt;
  • 3 schematisch eine mögliche Pulsform eines Faserlasers zeigt;
  • 4 eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Anlage als Komponente einer Inline-Substratbearbeitungsanlage skizziert;
  • 5 schematisch darstellt, dass sich die Scanlänge des Lasers über mehrere Substrate erstrecken kann, und
  • 6 schematisch eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Anlage und einen nicht erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zur Laserdotierung skizziert.
The present invention is explained in more detail below with reference to figures, where:
  • 1 shows a basic structure of a laser doping system not according to the invention based on a schematic sketch;
  • 2 schematically shows a further possible embodiment of the present invention, in which a laser beam is divided into partial beams by means of a beam splitter according to the invention;
  • 3 schematically shows a possible pulse shape of a fiber laser;
  • 4 an embodiment of a system not according to the invention is outlined as a component of an inline substrate processing system;
  • 5 schematically shows that the scanning length of the laser can extend over several substrates, and
  • 6 schematically a further embodiment of a system not according to the invention and a process sequence for laser doping not according to the invention are outlined.

1 zeigt schematisch ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Laserdotieranlage. Die einzelnen, in 1 dargestellten Elemente der Laserdotieranlage veranschaulichen lediglich deren Funktionsprinzip und sind daher nicht maßstabs- und detailgetreu gezeichnet, die Anordnung der Elemente in der Zeichnung ist nur der Darstellbarkeit geschuldet. Sie widerspiegelt nicht die konkrete Anordnung der Elemente in der Laserdotieranlage. Ein Faserlaser 1 strahlt einen Laserstrahl 2 aus, der von einer Scannereinheit 3 auf einem definierten Weg D über eine Substratoberfläche 4 eines Substrates 8 geführt wird. Die einzelnen Komponenten der Laserdotieranlage werden nun im Folgenden beschrieben. 1 shows schematically a possible exemplary embodiment of a laser doping system. The individuals, in 1 The elements of the laser doping system shown merely illustrate its functional principle and are therefore not drawn to scale or in detail; the arrangement of the elements in the drawing is only for the sake of representation. It does not reflect the specific arrangement of the elements in the laser doping system. A fiber laser 1 emits a laser beam 2, which is guided by a scanner unit 3 on a defined path D over a substrate surface 4 of a substrate 8. The individual components of the laser doping system are now described below.

Die Laserdotieranlage weist wenigstens einen Faserlaser 1 auf, der in der gezeigten Darstellung ein leistungsstarker Laser ist, dessen Leistung ausreichend hoch ist, um das Substrat 8 in akzeptabler Zeit zu bearbeiten. Die Wellenlänge des in dem Ausführungsbeispiel von 1 verwendeten Faserlasers 1 liegt im nahen infraroten Spektralbereich, in einem Wellenlängenbereich zwischen 750 nm und 3 µm. Der Wellenlängenbereich und die Leistung des Faserlasers 1 bestimmen die Eindringtiefe des Laserstrahles 2 in das Substrat 8. Bei einem Siliziumsubstrat wird die Eindringtiefe des Laserstrahles 2 vorzugsweise auf einen günstigen Tiefenbereich zwischen 1 µm und 10 µm eingestellt.The laser doping system has at least one fiber laser 1, which in the illustration shown is a powerful laser whose power is sufficiently high to process the substrate 8 in an acceptable time. The wavelength of the in the embodiment of 1 The fiber laser 1 used is in the near infrared spectral range, in a wavelength range between 750 nm and 3 µm. The wavelength range and the power of the fiber laser 1 determine the penetration depth of the laser beam 2 into the substrate 8. In the case of silicon substrate, the penetration depth of the laser beam 2 is preferably set to a favorable depth range between 1 μm and 10 μm.

Der konkret verwendete Faserlaser 1 bzw. seine konkret verwendete Wellenlänge hängt von der Art des Substrates 8 und von der gewünschten Eindringtiefe ab. So könnten (nicht-erfindungsgemäß) für flache Dotierungen in Silizium oder für andere Substratmaterialien auch kürzere Wellenlängen als 750 nm angewendet werden. Die Auswahl der verwendeten Laserwellenlänge hängt auch von der Verfügbarkeit von Faserlasern auf dem Markt ab. Derzeit sind neben den Faserlasern, die im nahen Infrarotbereich arbeiten, Faserlaser verfügbar, die aus infrarotem Licht durch Frequenzverdopplung grünes Licht im Spektralbereich von 500 nm bis 600 nm erzeugen. In Ausführungsformen (nicht-erfindungsgemäß), wo eine geringe Dotiertiefe gewünscht ist, werden diese kurzwelligen Laser bevorzugt.The specific fiber laser 1 used or its specific wavelength depends on the type of substrate 8 and the desired penetration depth. Shorter wavelengths than 750 nm could also be used (not according to the invention) for shallow dopings in silicon or for other substrate materials. The choice of laser wavelength used also depends on the availability of fiber lasers on the market. In addition to the fiber lasers that work in the near infrared range, there are currently fiber lasers available that generate green light in the spectral range from 500 nm to 600 nm from infrared light by doubling the frequency. In embodiments (not according to the invention) where a low doping depth is desired, these short-wave lasers are preferred.

In Abhängigkeit von der Laserweiterentwicklung und von neuen Substraten bzw. anderen Anwendungen als der Dotierung von Siliziumsolarzellenemittern könnten (nicht erfindungsgemäß) andere Wellenlängenbereiche zwischen ultraviolettem Licht mit Wellenlängen von 150 nm und infrarotem Licht mit Wellenlängen von 11 µm eingesetzt werden.Depending on further laser development and new substrates or applications other than the doping of silicon solar cell emitters, other wavelength ranges between ultraviolet light with wavelengths of 150 nm and infrared light with wavelengths of 11 μm could be used (not according to the invention).

Für die Anwendung der Laserdotierung von Solarzellsubstraten hat es sich als günstig erwiesen, das thermische Budget in das Substrat 8 in einer relativ langen Zeit einzutragen. Die Substratoberfläche 4 soll durch die Laserbearbeitung möglichst wenig aufgeschmolzen werden, um Versetzungen zu vermeiden. Deshalb ist der in 1 angewendete Faserlaser 1 ein kontinuierlich arbeitender Laser, also ein cw-Laser. In einer anderen, nicht dargestellten Ausführung ist der Faserlaser 1 ein gepulster Laser mit relativ langen Pulslängen zwischen 80 ns und 10 µs. Bei Verwendung von gepulsten Lasern kann über die Pulsform zusätzlich das Dotierprofil eingestellt werden. Als besonders günstig haben sich rechteckförmige Pulse mit steilen Flanken zu Beginn des Pulses erwiesen. Die Pulsform ist jedoch nur ein Parameter der gemeinsam mit weiteren Parametern betrachtet und eingestellt werden muss. So spielen die Laserleistung, der Strahldurchmesser, die Strahlqualität, die Intensitätsverteilung im Strahlquerschnitt, die relative Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls, der Puls-zu-Puls-Überlapp, der Linienüberlapp, das Substratmaterial, dessen Textur, Kristallinität und Qualität, der verwendete Dotierstoff, die Umgebungstemperatur und eine Reihe anderer Parameter eine Rolle.For the application of laser doping of solar cell substrates, it has proven to be advantageous to enter the thermal budget into the substrate 8 in a relatively long time. The substrate surface 4 should be melted as little as possible during laser processing in order to avoid dislocations. That's why the fiber laser 1 used in FIG. 1 is a continuously operating laser, i.e. a cw laser. In another embodiment, not shown, the fiber laser 1 is a pulsed laser with relatively long pulse lengths between 80 ns and 10 μs. When using pulsed lasers, the doping profile can also be adjusted via the pulse shape. Rectangular pulses with steep edges at the beginning of the pulse have proven to be particularly beneficial. However, the pulse shape is only one parameter that must be viewed and adjusted together with other parameters. The laser power, the beam diameter, the beam quality, the intensity distribution in the beam cross section, the relative speed of movement of the laser beam, the pulse-to-pulse overlap, the line overlap, the substrate material, its texture, crystallinity and quality, the dopant used, and the ambient temperature all play a role and a number of other parameters play a role.

Der Laserstrahl 2 hat einen einfachen runden Strahlquerschnitt mit vorzugsweise gaußförmiger Intensitätsverteilung über den Querschnitt. Ein solcher Strahl hat die Vorteile, dass eine einfache Optik zur Strahlformung genügt und dass der Strahl bei einem Fokusdurchmesser in einem bevorzugten Bereich zwischen 20 µm und 500 µm eine große Fokustiefe von etwa 1 mm aufweist. Dieser lange Fokusbereich führt zu einem robusten und unproblematischen Prozess. Auf ein aufwendiges und teures Autofokussystem kann somit im Laserstrahl 2 verzichtet werden.The laser beam 2 has a simple, round beam cross section with a preferably Gaussian intensity distribution across the cross section. Such a beam has the advantages that simple optics are sufficient for beam shaping and that the beam has a large focus depth of approximately 1 mm with a focus diameter in a preferred range between 20 μm and 500 μm. This long range of focus results in a robust and unproblematic process. A complex and expensive autofocus system can therefore be dispensed with in the laser beam 2.

Eine Scannereinheit 3 realisiert die Führung des Laserstrahles 2 über die Substratoberfläche 4. Die Scannereinheit 3 kann, wie in 1 gezeigt, verschiedene Scannerkomponenten 3a, 3b umfassen. Dabei ist in der Regel jede Scannerkomponente 3a, 3b für die Bewegung des Laserstrahles 2 in einer Raumrichtung verantwortlich. Es ist jedoch auch möglich, dass die Scannereinheit 3 nur einen Scanner zur Bewegung des Laserstrahles 2 in eine Raumrichtung aufweist. In diesem hier nicht dargestellten Fall sorgt eine hier nicht dargestellte Substrattransporteinrichtung für eine Relativbewegung zwischen Substrat 8 und Laserstrahl 2 in einer zweiten Raumrichtung.A scanner unit 3 guides the laser beam 2 over the substrate surface 4. The scanner unit 3 can, as in 1 shown include different scanner components 3a, 3b. As a rule, each scanner component 3a, 3b is responsible for the movement of the laser beam 2 in a spatial direction. However, it is also possible for the scanner unit 3 to have only one scanner for moving the laser beam 2 in a spatial direction. In this case, not shown here, a substrate transport device, not shown here, ensures a relative movement between substrate 8 and laser beam 2 in a second spatial direction.

In der Darstellung in 1 ist die Scannerkomponente 3a ein Polygonscanner, der um seine Drehachse A drehbar ist und damit eine Laserstrahlbewegung in x-Richtung auf dem Substrat 8 bewirken kann. Als Scannerkomponente 3b ist ein Galvo-Scanner skizziert. Dieser Scanner ist um eine Drehachse B in beide Richtungen C von seiner Ruhelage aus bewegbar und kann damit eine Laserstrahlbewegung in y-Richtung auf dem Substrat bewirken.In the representation in 1 the scanner component 3a is a polygon scanner that can be rotated about its axis of rotation A and can therefore cause a laser beam movement in the x direction on the substrate 8. A galvo scanner is sketched as scanner component 3b. This scanner can be moved about a rotation axis B in both directions C from its rest position and can thus cause a laser beam movement in the y direction on the substrate.

Die Ansteuerung der Scannerkomponenten 3a, 3b führt zur Bewegung des Laserstrahles 2 auf einer definierten Bahn D über die Substratoberfläche 4. Die Bahn D kann so definiert sein, dass eine gleichmäßige Substratdotierung erfolgt, sie kann aber auch so definiert sein, dass eine lokal höhere Dotierung erreicht wird. Die Auswahl der Scannerkomponenten 3a, 3b erfolgt in Abhängigkeit von dem verwendeten Faserlaser 1 und von der gewünschten Bahn auf dem Substrat 8. Neben den genannten Scannertypen könnten auch Resonanzscanner oder andere Scanner zum Einsatz kommen.The control of the scanner components 3a, 3b leads to the movement of the laser beam 2 on a defined path D over the substrate surface 4. The path D can be defined so that a uniform substrate doping occurs, but it can also be defined so that a locally higher doping is achieved. The scanner components 3a, 3b are selected depending on the fiber laser 1 used and the desired path on the substrate 8. In addition to the scanner types mentioned, resonance scanners or other scanners could also be used.

Die Substratoberfläche 4 ist im Laserdotierprozess in Kontakt mit einer Dotierstoffquelle, welche im festen (nicht erfindungsgemäß), flüssigen (nicht erfindungsgemäß) oder gasförmigen Aggregatzustand vorliegen kann. Die Dotierstoffe können aber auch in Form von Aerosolen vorliegen, und speziell im Zusammenhang mit der Laserdotierung können auch weitere spezielle Formen genutzt werden. So kann ein flüssiger Precursor unter dem Einfluss des Laserstrahles 2 in eine Dampfglocke überführt werden, aus welcher dann die Dotierung erfolgt. Als Dotanden können alle im Stand der Technik bekannten Verbindungen eingesetzt werden. Zur Dotierung von Silizium sind das Verbindungen von Elementen aus der zweiten, der dritten, der fünften oder der sechsten Hauptgruppe, häufig werden beispielsweise Verbindungen von Bor und Phosphor eingesetzt. Besonders bevorzugt für die Dotierung von Silizium sind die Phosphorsäure für eine n-Dotierung und die Borsäure für eine p-Dotierung. Die Dotanden können in einer im Stand der Technik bekannten Art und Weise, zum Beispiel flüssige Dotanden durch Aufsprühen, Aufwalzen oder Aufschleudern, aufgebracht werden.In the laser doping process, the substrate surface 4 is in contact with a dopant source, which can be in the solid (not according to the invention), liquid (not according to the invention) or gaseous state. However, the dopants can also be in the form of aerosols, and other special forms can also be used, especially in connection with laser doping. A liquid precursor can be transferred under the influence of the laser beam 2 into a vapor bell, from which the doping then takes place. As All compounds known in the prior art can be used as dopants. To dope silicon, these are compounds of elements from the second, third, fifth or sixth main groups; for example, compounds of boron and phosphorus are often used. Particularly preferred for doping silicon are phosphoric acid for n-doping and boric acid for p-doping. The dopants can be applied in a manner known in the art, for example liquid dopants by spraying, rolling or spin-coating.

Zur Verarbeitung von flüssigen Dotanden kann eine Verdünnung mit einem organischen oder anorganischen Lösungsmittel günstig sein, besonders häufig wird als Lösungsmittel Wasser eingesetzt. Bei Verwendung von Phosphorsäure werden beispielsweise Konzentrationen zwischen 0,001% und 85% verwendet. Besonders bei der Verwendung von gasförmigen Precursoren kommen auch inerte oder aktive Verdünnungs- oder Spülgase, wie beispielsweise Edelgase, Stickstoff, Wasserstoff oder Sauerstoff, zum Einsatz. Je nach verwendetem Dotierstoff kann es günstig sein, den Dotierstoff oder das Substrat 8 auf Temperaturen bis zu 200°C zu heizen. Dies kann aus verfahrenstechnischen Gründen oder auch wegen einer gewünschten Nebenwirkung wie einer Ätzaktivität erforderlich sein.To process liquid dopants, dilution with an organic or inorganic solvent can be beneficial; water is particularly often used as the solvent. For example, when using phosphoric acid, concentrations between 0.001% and 85% are used. Particularly when using gaseous precursors, inert or active diluent or purge gases, such as noble gases, nitrogen, hydrogen or oxygen, are also used. Depending on the dopant used, it may be advantageous to heat the dopant or the substrate 8 to temperatures of up to 200 ° C. This may be necessary for procedural reasons or because of a desired side effect such as etching activity.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform der Laserdotieranlage gezeigt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist. Dabei sind gleiche Elemente wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Verlauf des Laserstrahles 2 ist ein erfindungsgemäßer Strahlteiler 5 angeordnet, welcher den Laserstrahl 2 in mehrere Teilstrahlen 9 teilt. Der hier verwendete Faserlaser 1 ist ein sehr leistungsfähiger Laser, dessen Leistung auf mehrere Teilstrahlen 9 aufgeteilt werden kann, welche dann eine Multi-Beam-Anordnung bilden und durch eine zeitgleiche Bearbeitung verschiedener Substratgebiete eine schnellere Gesamtbearbeitung ermöglichen. Eine Multi-Beam-Anordnung kann auch durch einen zeitgleichen Einsatz mehrerer Laser ausgebildet werden.In 2 A further embodiment of the laser doping system is shown, with which the method according to the invention can be carried out. The same elements are as in 1 designated with the same reference numerals. In the course of the laser beam 2, a beam splitter 5 according to the invention is arranged, which divides the laser beam 2 into several partial beams 9. The fiber laser 1 used here is a very powerful laser, the power of which can be divided into several partial beams 9, which then form a multi-beam arrangement and enable faster overall processing by simultaneously processing different substrate areas. A multi-beam arrangement can also be formed by using several lasers at the same time.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die jedoch nicht dargestellt ist, weist die Multi-Beam-Anordnung einen Faserlaser 1 und ein diffraktives Element zur holografischen Strahlteilung auf. Mit einem solchen Strahlteiler ist eine Aufspaltung in 50 bis 400 Laserteilstrahlen 9 möglich. Ein derart aufgefächerter Strahl kann beispielsweise auf Solarzellen dazu benutzt werden, um eine selektive Emitterstruktur zu erzeugen.In a particularly preferred embodiment, which is not shown, however, the multi-beam arrangement has a fiber laser 1 and a diffractive element for holographic beam splitting. With such a beam splitter, splitting into 50 to 400 partial laser beams 9 is possible. A beam fanned out in this way can be used on solar cells, for example, to create a selective emitter structure.

Ein selektiver Emitter besteht aus höher dotierten Gebieten der Substratoberfläche 4, auf welchen später Kontaktelektroden ausgebildet werden. Die selektive Emitterstruktur umfasst, wie in 2 schematisch dargestellt, eine Vielzahl von dünnen Fingern 6 und einige senkrecht dazu angeordnete Hauptlinien 7, welche in Anlehnung an den englischen Begriff als „bus bars“ bezeichnet werden. In einer günstigen Ausbildungsform der Laserdotieranlage wird der Laserstrahl 2 des Faserlasers 1 so aufgeteilt, dass die einzelnen Teilstrahlen 9 zum Schreiben der einzelnen Finger 6 der selektiven Emitterstruktur benutzt werden können.A selective emitter consists of more highly doped regions of the substrate surface 4, on which contact electrodes are later formed. The selective emitter structure includes, as in 2 Shown schematically, a large number of thin fingers 6 and some main lines 7 arranged perpendicular to them, which are referred to as “bus bars” based on the English term. In a favorable embodiment of the laser doping system, the laser beam 2 of the fiber laser 1 is divided so that the individual partial beams 9 can be used to write the individual fingers 6 of the selective emitter structure.

Die Herstellung einer selektiven Emitterstruktur kann erfindungsgemäß in einer allgemeinen Dotieranlage, welche sowohl die Ausbildung einer flächigen Grunddotierung als auch einer lokalen selektiven Emitterdotierung vornimmt, erfolgen. Es können aber auch spezialisierte Anlagen gebaut werden, die entweder nur für die Ausbildung von flächigen Grunddotierungen oder nur für die Ausbildung von lokalen bzw. selektiven Dotierungen spezialisiert sind. Eine spezielle Anlage zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur könnte auch mit einem herkömmlichen Ofendotierprozess kombiniert werden. In diesem Falle könnte als Dotierstoffquelle auch eine hochdotierte Oberflächenschicht, wie beispielsweise der sogenannte „dead layer“, verwendet werden, welcher nach einer Ofendotierung als unerwünschte Schicht vorhanden ist.According to the invention, a selective emitter structure can be produced in a general doping system, which carries out both the formation of a flat basic doping and a local selective emitter doping. However, specialized systems can also be built that are specialized either only for the formation of basic area dopings or only for the formation of local or selective dopings. A special system for producing a selective emitter structure could also be combined with a conventional oven doping process. In this case, a highly doped surface layer, such as the so-called “dead layer”, which is present as an undesirable layer after furnace doping could also be used as a dopant source.

Die selektiven Emitterstrukturen, die mit dem erfindungsgemäßen Laserdotierverfahren hergestellt wurden, zeichnen sich durch besonders günstige Eigenschaften aus. Die mit dem erfindungsgemäßen Laserdotierverfahren herstellbare höhere Dotiertiefe wurde bereits genannt. Eine weitere positive Kenngröße, die sich aus einem tiefen und homogen dotierten Emitter ergibt, ist eine bessere Barrierewirkung gegen die Diffusion von Kontaktmaterialien, wie z. B. Kupfer in das Substratmaterial. Eine weitere hervorzuhebende Eigenschaft der im erfindungsgemäßen Laserdotierverfahren hergestellten selektiven Emitterstruktur ist die scharfe laterale Abgrenzung der höher dotierten Gebiete gegenüber benachbarten Gebieten. Zudem erfahren benachbarte Gebiete durch die selektive Emitterdotierung keine Schädigungen.The selective emitter structures that were produced using the laser doping process according to the invention are characterized by particularly favorable properties. The higher doping depth that can be produced with the laser doping method according to the invention has already been mentioned. Another positive characteristic that results from a deep and homogeneously doped emitter is a better barrier effect against the diffusion of contact materials, such as. B. copper in the substrate material. Another characteristic worth emphasizing of the selective emitter structure produced in the laser doping process according to the invention is the sharp lateral demarcation of the more highly doped regions from neighboring regions. In addition, neighboring areas do not experience any damage due to the selective emitter doping.

3 zeigt schematisch eine bevorzugte im Wesentlichen rechteckförmige Pulsform des erfindungsgemäßen Faserlasers. Der Faserlaserstrahl erreicht nach einer im Vergleich zur Pulslänge kurzen Anstiegszeit schnell seine hohe maximale Leistung. Dadurch wird eine schnelle Substraterwärmung erreicht. Die hohe Leistung wird dann für eine verhältnismäßig lange Zeit, die zwischen 80 ns und 10 µs liegen kann, aufrechterhalten. Dabei weist der Laserpuls keine nennenswerten Leistungsspitzen, auch nicht zu Beginn des Laserpulses, auf. Durch den Energieeintrag innerhalb einer relativ langen Zeitperiode werden ein gutes Eindiffundieren der Dotanten und eine schonende Substratbearbeitung erreicht. Grundsätzlich ist es hierbei möglich, dass es zu einem zumindest partiellen Aufschmelzen der Substratoberfläche 4 kommen kann. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jedoch die Substratoberfläche 4 durch den Faserlaser 1 nur soweit erwärmt, dass ihr fester Aggregatzustand erhalten bleibt. So können ungewünschte Aufschmelzungs- und Rekristallisationseffekte vermieden und dennoch sehr gute Dotierungsergebnisse erreicht werden. 3 shows schematically a preferred essentially rectangular pulse shape of the fiber laser according to the invention. The fiber laser beam quickly reaches its high maximum power after a short rise time compared to the pulse length. This achieves rapid heating of the substrate. The high performance is then maintained for a relatively long time, which can be between 80 ns and 10 µs. The laser pulse does not have any significant power peaks, not even at the beginning of the laser pulse. Due to the energy input within a relatively long period Good diffusion of the dopants and gentle substrate processing are achieved over a period of time. In principle, it is possible that at least partial melting of the substrate surface 4 can occur. In a preferred embodiment of the invention, however, the substrate surface 4 is only heated by the fiber laser 1 to such an extent that its solid state is retained. In this way, undesirable melting and recrystallization effects can be avoided and very good doping results can still be achieved.

4 zeigt ausschnittsweise eine mögliche Inline-Anlage, welche als Komponente eine Laserdotieranlage in Form eines Laserdotiermoduls aufweist. Die Inline-Anlage weist weitere Komponenten, wie beispielsweise Schleusenkammern auf, die weiteren Komponenten sind jedoch nicht dargestellt. Die Laserdotieranlage 10 umfasst die Prozesskammer 11 und Komponenten außerhalb der Prozesskammer 11. Ein Faserlaser 1 erzeugt einen Laserstrahl 2, der durch ein Fenster 12 in die Prozesskammer 11 einstrahlt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Laserdotieranlage 10 nur einen Scanner, welcher konkret der Polygonscanner 3a ist, auf. Der Scanner kann den Laserstrahl 2 in einer Raumrichtung bewegen; zur Einstellung der Position der Laserbearbeitung auf der flächigen Substratoberfläche 4 in einer zweiten Raumrichtung wird das Substrat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Substrattransporteinrichtung 15 bewegt. In anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen von Laserdotiermodulen werden diskontinuierliche Transporteinrichtungen und zweidimensionale Scannereinheiten verwendet. Die Laserdotieranlage umfasst ferner eine Medienversorgung 13, welche flüssige und gasförmige Medien kontrolliert bereitstellen kann, und eine Medienentsorgungseinheit 14, welche der Abführung von verbrauchten Flüssigkeiten, Gasen und Hilfsgasen dient. 4 shows a section of a possible inline system, which has a laser doping system as a component in the form of a laser doping module. The inline system has further components, such as lock chambers, but the other components are not shown. The laser doping system 10 includes the process chamber 11 and components outside the process chamber 11. A fiber laser 1 generates a laser beam 2 which radiates into the process chamber 11 through a window 12. In the exemplary embodiment shown, the laser doping system 10 has only one scanner, which is specifically the polygon scanner 3a. The scanner can move the laser beam 2 in a spatial direction; To adjust the position of the laser processing on the flat substrate surface 4 in a second spatial direction, the substrate is moved in the illustrated embodiment with the substrate transport device 15. In other embodiments of laser doping modules, not shown, discontinuous transport devices and two-dimensional scanner units are used. The laser doping system also includes a media supply 13, which can provide liquid and gaseous media in a controlled manner, and a media disposal unit 14, which serves to remove used liquids, gases and auxiliary gases.

5 stellt ergänzend zu den vorhergehenden Figuren schematisch dar, dass die Scannereinheit 3 den Laserstrahl 2 auf einem Weg E über mehrere Substrate 8 bewegen kann. In dem dargestellten Beispiel wird der Laserstrahl 2 in y-Richtung bewegt. Zur Steuerung des Laserweges in einer zweiten Raumrichtung x auf den Substraten 8 ist kein Bewegungsmittel dargestellt. Zur Bewegung kann der Strahl oder der Wafer bewegt werden oder es können sowohl der Wafer als auch der Strahl bewegt werden. 5 In addition to the previous figures, schematically shows that the scanner unit 3 can move the laser beam 2 on a path E over several substrates 8. In the example shown, the laser beam 2 is moved in the y direction. No movement means is shown for controlling the laser path in a second spatial direction x on the substrates 8. For movement, the beam or the wafer can be moved, or both the wafer and the beam can be moved.

6 skizziert eine weitere mögliche Ausführungsform einer Laserdotieranlage und einen Verfahrensablauf zur Laserdotierung. Ein oder mehrere Substrate 8 werden in einem ersten Schritt durch ein Transportsystem 15, das beispielsweise ein Bandtransportsystem, ein Luftkissentransportsystem oder ein fahrendes Chuck-Transportsystem sein kann, in einer Transportrichtung T in die Anlage bewegt. In einem ersten Verfahrensschritt E erfolgt ein Auftrag eines Dotierstoffes, welcher beispielsweise eine Flüssigkeit sein kann, welche beispielsweise durch eine Sprüh- oder Walzentechnik auf die Substrate 8 aufgebracht wird. In einem nächsten Verfahrensschritt F erfolgt ein Weitertransport der Substrate 8 bis zu einem Positionserkennungssystem 17, wo die Substrate 8 von einem Chuck 16 aufgenommen werden, die genaue Substratposition erkannt wird und die Substrate 8 anschließend auf dem Chuck 16 mit einer hohen räumlichen Positionsgenauigkeit in den Scanbereich eines in den obigen Ausführungsbeispielen erläuterten Faserlasers transportiert werden. 6 outlines another possible embodiment of a laser doping system and a process sequence for laser doping. In a first step, one or more substrates 8 are moved into the system in a transport direction T by a transport system 15, which can be, for example, a belt transport system, an air cushion transport system or a moving chuck transport system. In a first method step E, a dopant is applied, which can be, for example, a liquid, which is applied to the substrates 8, for example, using a spray or roller technique. In a next method step F, the substrates 8 are transported further to a position detection system 17, where the substrates 8 are picked up by a chuck 16, the exact substrate position is recognized and the substrates 8 are then placed on the chuck 16 with a high spatial positioning accuracy into the scanning area of a fiber laser explained in the above exemplary embodiments.

In einem nächsten Verfahrensschritt G erfolgt die Laserdotierung der Substrates mit dem hier schematisch dargestellten Laserstrahl 2 des Faserlasers, wobei durch die hohe Positioniergenauigkeit auch eine lokal definierte Dotierung der Substrate 8 möglich ist. In einem weiteren Verfahrensschritt H erfolgt ein Weitertransport der Substrate 8 unter ebenfalls hoher Positioniergenauigkeit bis unter eine Kontrolleinrichtung 18, wo das Ergebnis der Laserdotierung kontrolliert werden kann. Nach erfolgter Kontrolle erfolgt der Weitertransport der Substrate 8 mit einem normalen Transportsystem 15. In einem nächsten Verfahrensschritt K werden die Substrate 8, beispielsweise durch Aufbringen einer Spülflüssigkeit, gereinigt.In a next process step G, the substrate is laser doped with the laser beam 2 of the fiber laser shown schematically here, with locally defined doping of the substrates 8 also being possible due to the high positioning accuracy. In a further method step H, the substrates 8 are further transported, also with high positioning accuracy, to a control device 18, where the result of the laser doping can be checked. After the check has been carried out, the substrates 8 are transported further using a normal transport system 15. In a next process step K, the substrates 8 are cleaned, for example by applying a rinsing liquid.

Claims (7)

Verfahren zur Dotierung von Siliziumsubstraten (8), bei welchem ein Faserlaser (1) einen Laserstrahl (2) mit einer Wellenlänge erzeugt, die im Bereich von 750 nm bis 3000 nm liegt und zum anderen die Bedingung erfüllt, dass das Siliziumsubstrat bei der verwendeten Wellenlänge transparent ist, und den Laserstrahl mit rundem Strahlquerschnitt erzeugt, wobei der Laserstrahl mit einer Scannereinheit (3) über die Substratoberfläche (4) geführt wird, bei welchem wenigstens ein Dotierstoff im Kontakt mit der Substratoberfläche (4) ist, bei welchem eine lokale Erwärmung der Substratoberfläche (4) durch den Laserstrahl (2) zur Laserdotierung erfolgt und bei welchem die Laserdotierung unter der Schmelztemperatur des Siliziumsubstrats erfolgt und wobei der Laserstrahl (2) mit einem Strahlteiler (5) in Laserteilstrahlen (9) zerlegt wird und die Laserteilstrahlen (9) gleichzeitig lokal definierte Strukturen in verschiedenen Substratgebieten erzeugen, wobei die Substratoberfläche mit einer Dotierstoffquelle in gasförmigem Aggregatzustand in Kontakt ist, aus der der Dotierstoff bereitgestellt wird.Method for doping silicon substrates (8), in which a fiber laser (1) generates a laser beam (2) with a wavelength that is in the range from 750 nm to 3000 nm and, on the other hand, meets the condition that the silicon substrate is at the wavelength used is transparent, and generates the laser beam with a round beam cross section, the laser beam being guided over the substrate surface (4) with a scanner unit (3), in which at least one dopant is in contact with the substrate surface (4), in which a local heating of the Substrate surface (4) is carried out by the laser beam (2) for laser doping and in which the laser doping takes place below the melting temperature of the silicon substrate and the laser beam (2) is split into partial laser beams (9) using a beam splitter (5) and the partial laser beams (9) simultaneously produce locally defined structures in different substrate regions, the substrate surface being in contact with a dopant source in a gaseous state from which the dopant is provided. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserlaser (1) als Dauerstrich-Laser kontinuierlich oder als gepulster Laser mit Pulslängen im Bereich von 80 ns bis 10 µs strahlt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the fiber laser (1) emits continuously as a continuous wave laser or as a pulsed laser with pulse lengths in the range from 80 ns to 10 µs. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsung des Faserlasers (1) in einem Zeit-Leistungs-Diagramm mit einer rechteckförmigen Pulsform ohne Leistungsspitzen ausgeführt wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the pulsing of the fiber laser (1) is carried out in a time-power diagram with a rectangular pulse shape without power peaks. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zu einer ganzflächigen Dotierung von Siliziumsubstraten (8) eingesetzt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the method is used for doping the entire surface of silicon substrates (8). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in lokal begrenzten Bereichen der Substratoberfläche (4) die Geschwindigkeit der Bewegung der Scannereinheit (3) verringert wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the speed of movement of the scanner unit (3) is reduced in locally limited areas of the substrate surface (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Laser (1) gleichzeitig verschiedene räumliche Bereiche der Substratoberfläche (4) bestrahlen.Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that several lasers (1) simultaneously irradiate different spatial areas of the substrate surface (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scannereinheit (3) den Laserstrahl (2) in wenigstens einer Raumrichtung über wenigstens zwei Siliziumsubstrate (8) bewegt.Procedure according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the scanner unit (3) moves the laser beam (2) in at least one spatial direction over at least two silicon substrates (8).
DE102009059193.1A 2009-12-17 2009-12-17 Process for doping semiconductor materials Active DE102009059193B4 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009059193.1A DE102009059193B4 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Process for doping semiconductor materials
KR1020127018691A KR20120112586A (en) 2009-12-17 2010-12-16 System and method for doping semiconductor materials
CN2010800640879A CN102763194A (en) 2009-12-17 2010-12-16 System and method for doping semiconductor materials
PCT/IB2010/055871 WO2011073937A2 (en) 2009-12-17 2010-12-16 System and method for doping semiconductor materials
TW099144499A TW201137952A (en) 2009-12-17 2010-12-17 Device and method for doping of semiconductor materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009059193.1A DE102009059193B4 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Process for doping semiconductor materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009059193A1 DE102009059193A1 (en) 2011-06-22
DE102009059193B4 true DE102009059193B4 (en) 2024-02-15

Family

ID=44167778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009059193.1A Active DE102009059193B4 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Process for doping semiconductor materials

Country Status (5)

Country Link
KR (1) KR20120112586A (en)
CN (1) CN102763194A (en)
DE (1) DE102009059193B4 (en)
TW (1) TW201137952A (en)
WO (1) WO2011073937A2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011107605A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Iai Industrial Systems B.V. Manufacture of monocrystalline or polycrystalline n-silicon-based solar cell involves applying boron-containing compound on silicon wafer, doping in presence of pulsed laser having specified wavelength, and forming boron-doped emitter
US9691619B2 (en) 2013-03-07 2017-06-27 Mitsubishi Electric Corporation Laser annealing device with multiple lasers
CN103219421B (en) * 2013-03-27 2015-05-13 中国科学院上海光学精密机械研究所 Method for manufacturing vertical multi-junction solar cell piece by laser
DE102016121462A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-09 Aixtron Se Structured germ layer
CN111029648B (en) * 2019-12-26 2021-07-02 中国科学院过程工程研究所 Surface-doped all-solid-state electrolyte membrane, and preparation method and application thereof

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981000789A1 (en) 1979-09-13 1981-03-19 Massachusetts Inst Technology Improved method of crystallizing amorphous material with a moving energy beam
US20040137731A1 (en) 2002-10-28 2004-07-15 Orbotech Ltd Selectable area laser assisted processing of substrates
US20050181566A1 (en) 2004-02-12 2005-08-18 Sony Corporation Method for doping impurities, methods for producing semiconductor device and applied electronic apparatus
DE102004036220A1 (en) 2004-07-26 2006-03-23 Jürgen H. Werner Laser doping of solids with a line-focused laser beam and based on this production of solar cell emitters
US20070054443A1 (en) 2005-09-02 2007-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
DE102007035068A1 (en) 2007-07-26 2009-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for manufacturing silicon solar cell with selective emitter, involves producing laminar emitter at emitter surface of solar cell substrate and applying corroding barrier on sub ranges of emitter surface
EP2058842A2 (en) 2007-11-08 2009-05-13 Applied Materials, Inc. Pulse train annealing method and apparatus
DE102008047611A1 (en) 2008-01-07 2009-07-09 Ihi Corporation Method and apparatus for laser annealing
US20090253273A1 (en) 2006-06-21 2009-10-08 Hightec Systems Corporation Method of heat-treating semiconductor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10046170A1 (en) * 2000-09-19 2002-04-04 Fraunhofer Ges Forschung Method for producing a semiconductor-metal contact through a dielectric layer
KR20070043028A (en) * 2004-08-06 2007-04-24 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element
WO2007046290A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8198566B2 (en) * 2006-05-24 2012-06-12 Electro Scientific Industries, Inc. Laser processing of workpieces containing low-k dielectric material

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981000789A1 (en) 1979-09-13 1981-03-19 Massachusetts Inst Technology Improved method of crystallizing amorphous material with a moving energy beam
US20040137731A1 (en) 2002-10-28 2004-07-15 Orbotech Ltd Selectable area laser assisted processing of substrates
US20050181566A1 (en) 2004-02-12 2005-08-18 Sony Corporation Method for doping impurities, methods for producing semiconductor device and applied electronic apparatus
DE102004036220A1 (en) 2004-07-26 2006-03-23 Jürgen H. Werner Laser doping of solids with a line-focused laser beam and based on this production of solar cell emitters
US20070054443A1 (en) 2005-09-02 2007-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US20090253273A1 (en) 2006-06-21 2009-10-08 Hightec Systems Corporation Method of heat-treating semiconductor
DE102007035068A1 (en) 2007-07-26 2009-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for manufacturing silicon solar cell with selective emitter, involves producing laminar emitter at emitter surface of solar cell substrate and applying corroding barrier on sub ranges of emitter surface
EP2058842A2 (en) 2007-11-08 2009-05-13 Applied Materials, Inc. Pulse train annealing method and apparatus
DE102008047611A1 (en) 2008-01-07 2009-07-09 Ihi Corporation Method and apparatus for laser annealing

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009059193A1 (en) 2011-06-22
CN102763194A (en) 2012-10-31
WO2011073937A9 (en) 2012-10-11
TW201137952A (en) 2011-11-01
WO2011073937A2 (en) 2011-06-23
WO2011073937A3 (en) 2012-01-05
KR20120112586A (en) 2012-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004036220B4 (en) Method for laser doping of solids with a line-focused laser beam
DE4229399C2 (en) Method and device for producing a functional structure of a semiconductor component
DE102009033417B4 (en) Process and installation for producing a coated article by means of tempering
DE4324318C1 (en) Method for series connection of an integrated thin-film solar cell arrangement
DE102009059193B4 (en) Process for doping semiconductor materials
WO2000060668A1 (en) Device and method for removing thin layers on a support material
DE102007009924A1 (en) Continuous coating apparatus comprises vacuum chamber containing PVD unit for coating surface of substrate and laser crystallization system which illuminates section being coated
DE112009003752B4 (en) Method for producing a photovoltaic device
EP2513982B1 (en) Fabrication method for a thin-film component
EP2101354A2 (en) Device and method for forming dividing lines of a photovoltaic module with monolithically series connected cells
DE102011103481B4 (en) Selective removal of thin layers by means of pulsed laser radiation for thin-film structuring
DE102009018653B4 (en) Method for the production of semiconductor devices using doping techniques
DE10326505A1 (en) Process for removing material in the structuring of a thin layer semiconductor component used for photovoltaic cells comprises directing laser beam having selected pulse duration and wavelength on the layer side of the component
DE112010004503T5 (en) METHOD AND DEVICE FOR REMOVING THIN FINISHES FROM ONE SUBSTRATE
EP2559514B1 (en) Method for manufacturing a domestic appliance and domestic appliance
EP3341973B1 (en) Method for stabilising a photovoltaic silicon solar cell
WO2023041177A1 (en) Doping of a silicon substrate by laser doping with a subsequent high-temperature step
WO2012041314A2 (en) Method and device for producing a thin-film solar cell
DE102013107799B4 (en) Method for producing a structured, transparent and conductive oxide layer and a thin-film component
WO2016023780A1 (en) Method for producing doping regions in a semiconductor layer of a semiconductor component
DE102016118383A1 (en) Method and device for processing a semiconductor component with at least one semiconductor layer
WO2010097064A2 (en) Laser crystallisation by irradiation
WO2023072543A1 (en) Device and method for producing a graphene layer
DE102015114240A1 (en) Apparatus and method for processing a semiconductor substrate by means of laser radiation
DE202009008343U1 (en) Device for creating a circumferential isolation trench between functional and edge zone in thin-film solar cells and for simultaneous removal of the conductive layers in the edge zones by means of laser

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, 01067 DRESDEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INNOLAS SOLUTIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ROTH & RAU AG, 09337 HOHENSTEIN-ERNSTTHAL, DE

Effective date: 20120620

R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

Effective date: 20111214

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

Effective date: 20120620

Representative=s name: PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE

Effective date: 20111214

Representative=s name: PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE

Effective date: 20120620

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INNOLAS SOLUTIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: INNOLAS SYSTEMS GMBH, 82152 KRAILLING, DE

Effective date: 20140319

R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

Effective date: 20140319

Representative=s name: PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE

Effective date: 20140319

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division