DE10020412A1

DE10020412A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anbringen einer Metallfolie an einen Halbleiterwafer, Halbleitervorrichtung und Verwendung

Info

Publication number: DE10020412A1
Application number: DE10020412A
Authority: DE
Inventors: Kristian Peter
Original assignee: Universitaet Konstanz
Current assignee: Universitaet Konstanz
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-11-08

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Anbringen zumindest einer Metallfolie (10) an einen Halbleiterwafer (14) mit den Schritten: DOLLAR A Bereitstellen der Metallfolie (10), deren eine Folienseite als Kontaktseite an eine Waferseite des Halbleiterwafers (14) anzubringen ist; DOLLAR A Aufbringen eines feinkörnigen Materials (18) auf eine Materialseite der Metallfolie (10), welche der Kontaktseite gegenüberliegt; DOLLAR A Anordnen der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14), so daß die Kontaktseite der Metallfolie (10) die Waferseite des Halbleiterwafers (14) zumindest bereichsweise berührt; und DOLLAR A Entfernen des feinkörnigen Materials (18) von der Materialseite der Metallfolie (10). DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anbringungsvorrichtung zum Anbringen zumindest einer Metallfolie (10) an einen Halbleiterwafer (14), eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterwafer (14) und zumindest einer Metallfolie (10) sowie eine Verwendung eines feinkörnigen Materials zum Anbringen zumindest einer Metallfolie (10) an einen Halbleiterwafer (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen einer Metallfolie an einen Halbleiterwafer gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 21, eine Halbleitervorrich tung mit einem Halbleiterwafer und einer Metallfolie gemäß Anspruch 23 sowie eine Anbringungsvorrichtung zum Anbringen einer Metallfolie an einen Halbleiterwafer gemäß Anspruch 29.

In verschiedenen Bereichen der Halbleitertechnologie ist es notwendig, Halbleiter wafer zum Teil großflächig elektrisch zu kontaktieren. Beispielsweise ist es bei der Herstellung von Silizium-Solarzellen erforderlich, den Silizium-Wafer zur Ausbildung eines Rückkontakts an seiner Rückseite elektrisch zu kontaktieren. Herkömmlich erfolgt dies durch ein Siebdruckverfahren, wobei eine spezielle organische, alumini umhaltige Paste auf die Rückseite des Silizium-Wafers gedruckt wird. Nach dem Druckvorgang wird die Paste getrocknet und anschließend in einem Gürtelofen bei ca. 800°C eingetempert. Dabei verbrennen die organischen Bestandteile und es bleibt eine gut haftende Aluminiumschicht als Rückkontakt zurück.

Dieses herkömmliche Verfahren weist jedoch erhebliche Nachteile auf. So sind die verwendeten Pasten relativ teuer. Ferner nutzen sich die Siebe, welche für das Siebdruckverfahren verwendet werden, mit der Zeit ab und müssen ausgetauscht werden. Das Verbrennen der organischen Bestandteile der Paste muß in großen und teuren Gürtelöfen bei einer hohen Temperatur erfolgen, wodurch die Herstellungsko sten eines derart hergestellten Rückkontakts einen wesentlichen Kostenanteil der gesamten Silizium-Solarzelle darstellen (derzeit etwa DM 0,90 pro Silizium- Solarzelle). Ferner weisen solche Rückkontakte unbefriedigende optische Refle xionseigenschaften auf, so daß auf die Solarzelle auftreffende Strahlung nur zu ei nem geringen Teil von dem Rückkontakt in Richtung des aktiven Bereichs der Solarzelle zurückreflektiert wird. Der vom Rückkontakt absorbierte Strahlungsanteil der einfallenden Strahlung kann somit nicht zur Energiegewinnung beitragen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Anbringen einer Metallschicht, insbesondere eines großflächigen Kontaktes, an einen Halbleiterwafer anzugeben. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eine ent sprechende kostengünstige Halbleitervorrichtung mit zufriedenstellenden mechani schen und elektrischen Verbindungseigenschaften einer Metallschicht, insbesonde re eines großflächigen Kontakts, bereitzustellen. Es ist schließlich eine Aufgabe der Erfindung, eine Anbringungsvorrichtung anzugeben, mit welcher in einfacher Weise eine Metallschicht an einen Halbleiterwafer angebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 oder Anspruch 21 angegebenen Schritten, eine Halbleitervorrichtung mit den in Anspruch 23 angege benen Merkmalen sowie eine Anbringungsvorrichtung mit den in Anspruch 29 ange gebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Anbringen zumindest einer Metall folie an einen Halbleiter bzw. Halbleiterwafer die Schritte:

- Bereitstellen der Metallfolie, deren eine Folienseite als Kontaktseite an eine Wa ferseite des Halbleiterwafers anzubringen ist;
- Aufbringen eines feinkörnigen Materials auf eine Materialseite der Metallfolie, wel che der Kontaktseite gegenüberliegt;
- Anordnen der Metallfolie an den Halbleiterwafer, so daß die Kontaktseite der Me tallfolie die Waferseite des Halbleiterwafers zumindest bereichsweise berührt; und
- Entfernen des feinkörnigen Materials von der Materialseite der Metallfolie.

Das feinkörnige Material, welches auf die Materialseite der Metallfolie aufgebracht wird, ermöglicht überraschenderweise die Herstellung einer dauerhaften Verbindung der Metallfolie mit dem Halbleiterwafer. So führt das auf die Materialseite der Me tallfolie aufgebrachte feinkörnige Material insbesondere durch sein Eigengewicht zu einem sehr gleichmäßigen Anliegen der Metallfolie an die Waferseite des Halbleiterwafers, wobei eventuelle Unebenheiten, Verunreinigungen oder Ungleichförmigkei ten des Halbleiterwafers oder der Metallfolie die Wirksamkeit des Anbringens der Metallfolie an den Halbleiterwafer nicht reduzieren. Das Aufbringen des feinkörnigen Materials kann sowohl vor als auch nach dem Anordnen der Metallfolie auf den Halbleiterwafer erfolgen.

Zwar ist der zugrundeliegende physikalische Mechanismus, welcher zu den überra schend guten Verbindungseigenschaften von Metallfolie und Halbleiterwafer führt, noch nicht vollständig verstanden. Jedoch scheint sich vorteilhaft auszuwirken, daß das feinkörnige Material feine Kratzer, Einbuchtungen und/oder Löcher in der Me tallfolie erzeugt, wodurch zum einen eine eventuelle Oxidschicht der Metallfolie und des Halbleiterwafters teilweise mechanisch entfernt wird und zum anderen Luft, wel che sich beim Anordnen der Metallfolie an den Halbleiterwafer zwischen dessen Waferseite und der Kontaktseite der Metallfolie befindet, durch die feinen Löcher in der Metallfolie entweichen kann. Das feinkörnige Material, welches beispielsweise eine pulver- oder sandartige Beschaffenheit aufweist, kann vorteilhafterweise nach dem erfolgten Anbringen der Metallfolie entfernt und erneut verwendet werden.

Der Halbleiterwafer kann insbesondere ein Siliziumwafer sein, welcher ein- oder beidseitig strukturiert ist. So kann der Halbleiterwafer, bevor eine Metallfolie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens an diesen angebracht wird, einer Reihe von Do tier-, Ätz-, Metallisierungs- und sonstigen Strukturierungsschritten unterworfen wor den sein.

Vorzugsweise enthält die Metallfolie Aluminium, Stahl, Silber und/oder Gold, insbe sondere eine Aluminium-Silber-Legierung. Besonders geeignet hat sich die Verwen dung von (handelsüblichen und kostengünstigen) Aluminiumfolien erwiesen. Alumi nium hat die vorteilhafte Eigenschaft, das natürliche SiO₂ auf Silizium-Wafern zu lö sen und bildet in Verbindung mit den üblichen p-leitenden Silizium-Wafern zuverläs sig ohmsche Kontakte aus.

Vorzugsweise liegt die Folienstärke der Metallfolie in einem Bereich von 5 µm bis 50 µm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 15 µm bis 20 µm. In diesen Folienstärkenbereich fallen vorteilhafterweise eine Vielzahl von handelsüblichen Metall folien, insbesondere preisgünstige handelsübliche Aluminiumfolien.

Das feinkörnige Material weist vorzugsweise eine Korngröße von 10 µm bis 1000 µm, besonders bevorzugt von 30 µm bis 70 µm auf, wobei die Korngröße des fein körnigen Materials nicht einheitlich sein muß. Insbesondere kann das feinkörnige Material ein sand- oder pulverartiges Material aus einem inerten Material sein, wel ches weder mit der Metallfolie noch mit dem Halbleiterwafer bei den vorgegebenen Verfahrensbedingungen chemisch reagiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das feinkörnige Material Alumi niumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂). Al₂O₃- und/oder SiO₂-Körnchen bzw. ein aus Al₂O₃ und/oder SiO₂ bestehender Sand haben sich als ein besonders geeig netes feinkörniges Material zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das feinkörnige Material derart auf die Materialseite der Metallfolie aufgebracht, daß die Materialseite zumin dest bereichsweise vollständig von dem feinkörnigen Material bedeckt ist. Der Halb leiterwafer wird hierbei vorzugsweise derart angeordnet, daß die Waferseite, an wel che die Metallfolie angebracht werden soll, im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, so daß die Metallfolie ebenfalls horizontal ausgerichtet sein wird, wenn sie auf den Halbleiterwafer angebracht wird. Das feinkörnige Material kann bereits auf die Materialseite der Metallfolie aufgebracht werden, bevor die Metallfolie den Halblei terwafer berührt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das feinkörnige Material erst dann auf die Materialseite der Metallfolie aufzubringen, wenn die Kontaktseite der Metall folie bereits bereichsweise die Waferseite des Halbleiterwafers berührt. Eine derarti ge vollständige Bedeckung der Materialseite der Metallfolie durch das feinkörnige Material gestattet eine besonders gleichmäßige und sichere Verbindung der Metall folie an dem Halbleiterwafer.

Vorzugsweise liegt die Temperatur des Halbleiterwafers bei dem Schritt des Anord nens der Metallfolie an den Halbleiterwafer in einem Bereich von 200°C bis 600°C, vorzugsweise 400°C bis 450°C, am bevorzugtesten etwa 420°C beträt. Es hat sich gezeigt, daß bei derartigen, niedrigen Temperaturen, das erfindungsgemäße Verfah ren besonders gute Verbindungseigenschaften der Metallfolie mit dem Halbleiter wafer ergibt. Vorzugsweise wird der Halbleiterwafer durch eine Heizeinrichtung, bei spielsweise einen beheizbarer Graphitblock, auf welchem der Halbleiterwafer wäh rend des gesamten Verfahrens ruht, beheizt. Die Beheizung des Halbleiterwafers erfolgt demgemäß vorzugsweise über eine Waferseite des Halbleiterwafers, welcher der Waferseite gegenüberliegt, an welche die Metallfolie angebracht werden soll. Die angegebenen, vergleichsweise geringen Temperaturen des Halbleiterwafers wäh rend des Schritts des Anordnens der Metallfolie gestatten es vorteilhafterweise, das erfindungsgemäße Verfahren als letzten Strukturierungsschritt bzw. Prozeßschnitt bzw. Herstellungsschritt auf vorstrukturierte Halbleiterwafer anzuwenden, da bei die sen Temperaturen insbesondere keine schädliche Diffusion von Fremdatomen in den Halbleiter erfolgen wird. Auch ist es bei derartigen Temperaturen im allgemeinen nicht notwendig, das Verfahren in einer Schutzgasatmossphäre auszuführen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Schritt des Anordnens der Metallfolie an den Halbleiterwafer den Schritt eines Ver streichens bzw. Bewegens und/oder Andrückens des feinkörnigen Materials auf der bzw. an die Materialseite der Metallfolie mit einer Hilfseinrichtung. Ein derartiges Verstreichen bzw. Bewegen bzw. Verteilen des feinkörnigen Materials auf der Mate rialseite der Metallfolie beugt einer möglichen Faltenbildung der Metallfolie in effizi enter Weise vor und sorgt für einen gleichmäßigen und innigen Kontakt der Metallfo lie mit dem Halbleiterwafer. Ferner fördert das Verstreichen bzw. das Bewegen des feinkörnigen Materials die Bildung von feinen Kratzern bzw. kleinen Löchern auf bzw. in der Metallfolie, was sich positiv auf die Verbindungseigenschaften der Metallfolie mit dem Halbleiterwafer auswirkt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann über die Hilf seinrichtung ein vorbestimmbarer Druck auf die Metallfolie in Richtung des Halblei terwafers ausgeübt werden, wobei der Druck durch das aufgebrachte feinkörnige Material gleichmäßig auf die Metallfolie übertragen wird. Besonders vorteilhaft ist es, das feinkörnige Material auf der Materialseite der Metallfolie mittels der Hilfseinrich tung sowohl zu verstreichen als auch leicht in Richtung des Halbleiterwafers zu drüc ken.

Vorzugsweise umfaßt die Hilfseinrichtung eine Stempel- und/oder eine Stabeinrich tung. Die Stempeleinrichtung kann derart ausgebildet sein, daß das feinkörnige Ma terial mit Hilfe eines insbesondere vertikal beweglichen Andrückstempels auf die Materialseite der Metallfolie in Richtung des Halbleiterwafers gepreßt wird. Zusätzlich kann die Stempeleinrichtung auch lateral, d. h. in der Ebene des Halbleiterwafers, beweglich sein, um so das feinkörnige Material zusätzlich zu verstreichen bzw. zu bewegen. Gleichermaßen kann eine Stabeinrichtung Verwendung finden, bei wel cher ein Stab mit rundem oder rechteckigem Querschnitt lateral über das feinkörnige Material derart geführt wird, daß das Material verstrichen bzw. bewegt wird, um so eine sichere Verbindung der Metallfolie mit dem Halbleiterwafer zu erzielen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Hilfseinrichtung eine Walzeneinrichtung mit einer Walzenoberfläche und der Schritt des Verstrei chens und/oder Andrückens umfaßt ein Abrollen der Walzenoberfläche über die Materialseite der Metallfolie. Die Walzenoberfläche einer Walze der Walzeneinrich tung wird demgemäß über das feinkörnige Material abgerollt, welches sich auf der Metallfolie befindet, um die gewünschte Verbindung der Metallfolie mit dem Halblei terwafer zu erzeugen.

Vorzugsweise liegt die Temperatur der Hilfseinrichtung in einem Bereich von 0°C bis 600°C, besonders bevorzugt 300°C bis 400°C, wenn die Metallfolie an den Halblei terwafer angeordnet wird. Besonders vorteilhaft ist es, die Temperatur der Hilfsein richtung mit der Temperatur des Halbleiterwafers abzustimmen. Optimale Ergebnis se im Hinblick auf die Verbindungseigenschaften der Metallfolie mit dem Halbleiter wafer ergeben sich dann, wenn die Temperatur der Hilfseinrichtung vergleichbar oder geringfügig geringer als die Temperatur des Halbleiterwafers gewählt wird. Das feinkörnige Material, welches sich auf der Materialseite der Metallfolie befindet, kann zusätzlich durch weitere Heizeinrichtungen, z. B. Heizstrahler, insbesondere von oben beheizt werden.

Vorzugsweise umfaßt die Hilfseinrichtung, insbesondere deren mit dem feinkörnigen Material in Berührung gelangende Teile, ein Keramikmaterial. Keramikmaterialien haben sich als hervorragend temperatur- und abriebsbeständig erwiesen und reagie ren zudem bei den typischen Verfahrensbedingungen weder mit der Metallfolie noch mit dem Halbleiterwafer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Metallfolie aus einem Stapel von zumindest zwei aneinanderliegenden Metallfolien gebildet. Hierbei gelangt die unter ste Metallfolie des Folienstapels mit der Waferseite des Halbleiterwafers in Berüh rung und das feinkörnige Material wird auf die Oberseite der obersten Metallfolie des Folienstapels aufgebracht. Somit ist es vorteilhafterweise möglich, mehrere, eventu ell besonders dünne Metallfolien in einem einzigen Verfahrensschritt an den Halb leiterwafer anzuordnen. Eine der Metallfolien kann als elektrisch leitfähiger Kontakt streifen ausgebildet sein, welcher elektrisch mit der zumindest einen weiteren Me tallfolie verbunden ist. Mit der Metallfolie kann somit gleichzeitig ein entsprechender Kontaktstreifen an den Halbleiter angebracht werden, welcher beispielsweise zur externen elektrischen Kontaktierung verwendet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird im Anschluß an das Anbringen der Metallfolie an den Halbleiterwafer zumindest eine zweite Metallfolie an denselben angebracht, wobei die zweite Metallfolie zumindest bereichsweise überlappend zu der ersten Metallfolie angeordnet wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zwischen der (ersten) Metallfolie und der zweiten Metallfolie zumindest bereichsweise eine insbesondere metallische bzw. elektrisch leitfähige Zwischenschicht angeordnet.

Vorzugsweise umfaßt die Zwischenschicht einen elektrisch leitfähigen Kontaktstrei fen, welcher elektrisch mit der Metallfolie verbunden wird. Hierdurch kann eine elek trische Kontaktierung der Metallfolie gleichzeitig mit dem Anbringen der Metallfolie an den Halbleiterwafer erfolgen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Kontaktstreifen in die (erste und/oder zweite) Metallfolie zumindest bereichsweise eingeschlagen bzw. zumindest teilweise eingewickelt. Hierdurch ergibt sich eine besonders sichere mechanische Verbindung des Kontaktstreifens mit der bzw. den Metallfolien. Der Kon taktstreifen kann an die Materialseite der Metallfolie angelegt werden, wonach bei spielsweise eine dazu ausgebildete Falte der Metallfolie derart über den Kontakt streifen gelegt wird, daß dieser sicher in der Falte der Metallfolie gehalten wird. Zu sätzlich kann die Verbindung des Kontaktstreifens mit der Metallfolie weiter verbes sert werden, indem eine zweite Metallfolie über die erste Metallfolie mittels des erfin dungsgemäßen Verfahrens angebracht wird. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Kontaktstreifen, welcher beispielsweise aus verzinntem Kupfer oder aus Nickel besteht, auf diese Weise elektrisch mit einer Metallfolie, welche beispielsweise aus Aluminium besteht, verbunden wird, weil hierdurch ein aufwendiges und kostenin tensives zusätzliches Verbindungsverfahren zum Verbinden des Kontaktstreifens mit der schwer kontaktierbaren Aluminiumfolie entfällt. Gleichermaßen können auch zu sätzliche elektrische, optische und/oder rein mechanische Bauelemente, beispiels weise Sensoren, durch das beschreibene Einschlagen und/oder ein teilweises Ab bzw. Überdecken mit zumindest einer Metallfolie an dem Halbleiterwafer mechanisch und/oder elektrisch fixiert bzw. kontaktiert werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Halbleiterwafer als Solarzelle strukturiert, wobei die Metallfolie einen Front- oder Rückkontakt der Solar zelle bildet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere ein einfa ches und kostengünstiges Anbringen der Metallfolie als großflächigen und blasenfrei anliegenden Rückkontakt des Halbleiterwafers. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls eingesetzt werden, um einen eventuell vorstrukturierten Frontkontakt auf den als Solarzelle strukturierten Halbleiterwafer aufzubringen. Eine Strukturie rung der Metallfolie in Form eines insbesondere fingerartigen Frontkontakts kann jedoch auch alternativ nach dem Aufbringen der Metallfolie auf den Halbleiterwafer erfolgen, indem geeignete Strukturierungsschritte auf die angebrachte Metallfolie angewendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Anbringen zumindest einer Metallfolie an einen Halbleiter bzw. Halbleiterwafer die Schritte:

- Bereitstellen der Metallfolie, deren eine Folienseite als Kontaktseite an eine Wa ferseite des Halbleiterwafers anzubringen ist;
- Anordnen der Metallfolie an den Halbleiterwafer, so daß die Kontaktseite der Me tallfolie die Waferseite des Halbleiterwafers zumindest bereichsweise berührt;
- Andrücken der Metallfolie an den Halbleiterwafer mittels einer Walzeneinrichtung, welche eine Walze mit strukturierter Walzenoberfläche umfaßt, wobei die Wal zenoberfläche zumindest bereichsweise über eine der Kontaktseite der Metallfolie gegenüberliegende Materialseite gerollt wird.

Die Walzenoberfläche wird durch herkömmliche Strukturierungsmaßnahmen mit ei nem insbesondere scharfkantigen Strukturierungsmuster versehen, so daß beim An liegen der Walze an der Materialseite der Metallfolie die Walzenoberfläche nur teil weise mit der Metallfolie in Kontakt gelangt. Die typischen Strukturgrößen der struk turierten Walzenoberfläche werden in Abhängigkeit von der Metallfolie, insbesondere deren Folienstärke und Material gewählt. Vorzugsweise wird die Walzenoberfläche der Walze derart strukturiert, daß sie die Metallfolie beim Abrollen mit feinen Löchern und/oder Kratzern versieht, welche einerseits eine eventuelle passivierende Oxid schicht der Metallfolie entfernen und andererseits Luft, welche sich zwischen der Metallfolie und dem Halbleiterwafer befindet, Ausgänge zum Entweichen liefern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vor dem Schritt des Andrückens der Metallfolie auf den Halbleiterwafer ein feinkörniges Material auf die Materialseite der Metallfolie aufgebracht, welches nach dem Schritt des Andrückens der Metallfo lie wieder entfernt werden kann. Das feinkörnige Material kann nach dem Schritt des Andrückens der Metallfolie an den Halbleiterwafer abgesaugt werden, um später er neut verwendet zu werden. Die Kombination des feinkörnigen Materials, welches nur in geringen Mengen auf der Materialseite der Metallfolie vorliegen muß, und der Walzeneinrichtung mit der strukturierten Walzenoberfläche ergibt eine besonders zuverlässige Verbindung der Metallfolie mit dem Halbleiterwafer. Alle bevorzugten Ausführungsformen, welche in Zusammenhang mit dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, können auch bei dem vorliegenden Verfahren Verwendung finden.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Halbleitervorrichtung einen Halbleiter bzw. Halb leiterwafer und eine Metallfolie, wobei die Metallfolie zumindest bereichsweise an einer Waferseite des Halbleiterwafers anliegt und in einer Vielzahl von räumlich ge trennten Bereichen durch ohmsche Kontakte elektrisch mit dem Halbleiterwafer ver bunden ist.

Besonders bevorzugt ist die Halbleitervorrichtung eine Solarzelle, deren Front- oder Rückkontakt von der Metallfolie gebildet wird. Die Metallfolie, welche insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgebracht werden kann, wird bei der Ver wendung als Rückkontakt großflächig auf die Rückseite des Halbleiterwafers aufge bracht und bildet einen optischen Spiegel, durch welchen einfallende Strahlung, wel che nicht in dem aktiven Bereich der Solarzelle absorbiert wurde, erneut in Richtung dieses Bereichs reflektiert wird. Es hat sich gezeigt, daß durch eine Vielzahl von räumlich getrennten ohmschen Kontakten, welche insbesondere eine punktkontak tartige Charakteristik aufweisen können, die Effizienz der Solarzelle gesteigert wer den kann.

Vorzugsweise weist die Metallfolie eine Folienstärke von 5 µm bis 50 µm, besonders bevorzugt 15 µm bis 20 µm auf. Als Material kommen alle gängigen Metallfolien, ins besondere Aluminiumfolien, wie sie in jedem Haushalt zu finden sind, zum Einsatz.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Metallfolie eine Vielzahl von Löchern auf, deren Durchmesser kleiner als 100 µm, vorzugsweise kleiner als 30 µm sind. Die Löcher ermöglichen eine besonders innige Anlage der Metallfolie an den Halbleiterwafer, da keine Luftblasen zwischen der Metallfolie und dem Halbleiterwa fer entstehen können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Metallfolie an den Halbleiterwafer angebracht, welche zumindest bereichsweise überlappend zu der ersten Metallfolie angeordnet ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Halbleitervor richtung weiter einen elektrisch leitfähigen Kontaktstreifen, welcher zumindest be reichsweise in die Metallfolie eingeschlagen und mit dieser elektrisch verbunden ist. Der Kontaktstreifen, welcher beispielsweise aus verzinntem Kupfer oder Nickel hergestellt sein kann, kann somit zur elektrischen Kontaktierung der Metallfolie heran gezogen werden.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Anbringungsvorrichtung zum Anbringen zumin dest einer Metallfolie an einen Halbleiterwafer
eine Waferhalteeinrichtung, welche den Halbleiterwafer derart hält, daß zumindest ein Bereich einer Waferseite des Halbleiterwafers, an welche die Metallfolie anzu bringen ist, zugänglich ist;
eine Folienzuführeinrichtung, welche die Metallfolie derart zuführt und anordnet, daß eine Kontaktseite der Metallfolie zumindest bereichsweise die Waferseite des Halbleiterwafers berührt; und
eine Materialzuführeinrichtung, welche ein feinkörniges Material auf eine Material seite der Metallfolie zuführt, welche der Kontaktseite der Metallfolie gegenüber liegt.

Die Folienzuführeinrichtung kann insbesondere ausgelegt sein, die Metallfolie in eine geeignete Größe zu schneiden und an den Halbleiterwafer anzuordnen. Bevor oder nach dem Anordnen der Metallfolie an den Halbleiterwafer führt die Materialzufüh reinrichtung ein feinkörniges Material, insbesondere ein pulver- oder sandartiges Material, auf die Materialseite der Metallfolie zu.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Anbringungsvorrichtung ist die Ma terialzuführeinrichtung ebenfalls zum Entfernen von auf die Materialseite der Metall folie zugeführtem feinkörnigen Material ausgelegt. Auf diese Weise kann das fein körnige Material, welches zum Anbringen der Metallfolie auf dieselbe aufgebracht wurde, wieder entfernt werden, beispielsweise durch eine Saugeinrichtung. Das so rückgewonnene feinkörnige Material kann erneut mittels der Materialzuführeinrich tung auf eine weitere Metallfolie zugeführt werden, so daß sich ein geschlossener Kreislauf für das feinkörnige Material ergibt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Anbringungsvor richtung eine Hilfseinrichtung zum Verstreichen bzw. Verteilen und/oder Andrücken des feinkörnigen Materials auf der bzw. an die Materialseite der Metallfolie.

Bevorzugt weist die Hilfseinrichtung eine Stempel-, Stab- und/oder Walzeneinrich tung auf. Insbesondere kann die Hilfseinrichtung ausgelegt sein, lateral in der Ebene des Halbleiterwafers bewegt zu werden, so daß durch die Hilfseinrichtung das auf die Metallfolie aufgebrachte feinkörnige Material sowohl verstrichen als auch in Richtung des Halbleiterwafers angedrückt wird. Das gleichzeitige Verstreichen des feinkörnigen Materials und das Andrücken der Metallfolie über das feinkörnige Mate rial auf den Halbleiterwafer sorgt für eine sichere Verbindung der Metallfolie mit der Waferseite des Halbleiterwafers. Zusätzlich kann die Hilfseinrichtung auch in einer vertikalen Richtung, d. h. in der Normalenrichtung des Halbleiterwafers, beweglich ausgebildet sein, so daß auf diese Weise eine zusätzliche Druckkraft über das fein körnige Material auf die Metallfolie ausgeübt werden kann. Die Hilfseinrichtung kann ebenfalls in Form einer Walzeneinrichtung ausgebildet sein, wobei ein runder Wal zenkörper derartig in einer lateralen Richtung über die auf dem Halbleiterwafer an geordneten Metallfolie geführt wird, daß dessen Walzenoberfläche auf dem feinkör nigen Material abrollt. Vorzugsweise ist die Hilfseinrichtung beheizbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Waferhalteeinrich tung einen vorzugsweise beheizbaren Graphitblock mit einer Waferauflagefläche. Betriebsmäßig wird der Halbleiterwafer so auf die Waferauflagefläche aufgelegt, daß die Waferseite, an welche die Metallfolie anzubringen ist, im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und der Waferseite gegenüberliegt, welche mit der Auflagefläche in Berührung ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verwendung eines feinkörni gen Materials zum Anbringen einer Metallfolie an einen Halbleiterwafer vorgeschla gen, wobei das feinkörnige Material auf eine Materialseite der Metallfolie aufgebracht wird, welche der auf den Halbleiterwafer zumindest bereichsweise ausgerichteten Kontaktseite der Metallfolie gegenüberliegt.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug nahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anbrin gungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung, wobei eine Hilfseinrichtung mit einer Stempel-, Stab- und Walzenein richtung dargestellt ist;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, auf dessen Waferseite zwei Metallfolien angeordnet sind;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, auf dessen Waferseite ein Kon taktstreifen und eine Metallfolie in dieser Reihenfolge angeordnet ist;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, auf dessen Waferseite eine Me tallfolie und ein Kontaktstreifen in dieser Reihenfolge angeordnet ist;

Fig. 5 eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung, wobei eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwafers dargestellt ist, auf welchem in dieser Reihenfolge eine Metallfolie, ein Kontaktstreifen und eine weitere Metallfolie angeordnet ist, wobei die Metallfolie eine Falte aufweist, in welche der Kontakt streifen eingeschlagen ist;

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, bei welchem die Waferseite, an welche die Metallfolie anzubringen ist, einen stark dotierten Bereich aufweist;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, dessen Waferseite teilweise metallisiert ist;

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, dessen zu kontaktierende Wa ferseite mit einer passivierenden Oxid- oder Nitridschicht versehen ist, durch deren Lücken die elektrische Kontaktierung erfolgen soll; und

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Halbleiter vorrichtung mit einem Halbleiterwafer, dessen Waferseite durch voran gegangene Strukturierungsschritte eine Sägezahnstruktur aufweist, so daß die Kontaktierung mittels der Metallfolie nur an den Spitzen des Sägezahnprofils erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand eines Verfahrens zum Anbrin gen einer Metallfolie als Rückkontakt einer Solarzelle beschrieben.

In Fig. 1 ist eine Siliziumsolarzelle 12 gezeigt, welche einen geeignet strukturierten Silizium-Wafer 14 umfaßt, auf dessen obere Waferseite eine etwa 20 µm starke, handelsübliche Aluminiumfolie 10 als elektrischer Rückkontakt angebracht werden soll. Der Silizium-Wafer 14 befindet sich während des gesamten Verfahrens auf ei nem (nicht dargestellten) Graphitblock, welcher mit einer Vorderseite des Silizium- Wafers 14, d. h. der Vorderseite der Solarzelle 12, in Berührung ist. Der Graphitblock kann durch eine Heizeinrichtung 16 beheizt werden. Zusätzlich kann der Silizium- Wafer durch eine (nicht dargestellte) Ansaugeinrichtung ortsfest gehalten werden.

Die Aluminiumfolie 10, welche auf die Rückseite des Silizium-Wafers 14 angebracht werden soll, wird durch eine (nicht dargestellte) Folienzuführeinrichtung zugeführt und auf der Rückseite des Silizium-Wafers 14 angeordnet, so daß die Aluminiumfolie zumindest bereichsweise lose auf der Waferseite des Silizium-Wafers aufliegt. Nachfolgend wird durch eine (nicht dargestellte) Materialzuführeinrichtung ein fein körniges Material 18, welches aus Al₂O₃-Körnchen mit einer durchschnittlichen Korn größe von 50 µm besteht, auf die Oberseite der Aluminiumfolie 10, die sogenannte Materialseite, aufgebracht. Die dem Silizium-Wafer 14 im wesentlichen zugewandte Unterseite der Aluminiumfolie 10, die sogenannte Kontaktseite, wird durch das fein körnige Material 18 gleichförmig auf die Waferseite des Silizium-Wafers 14 gedrückt, wobei bevorzugt selbst kleinste Unebenheiten oder Ungleichförmigkeiten des Silizi um-Wafers 14 oder der Aluminiumfolie 10 ausgeglichen werden.

Um eine besonders dauerhafte und sichere Verbindung der Aluminiumfolie 10 mit dem Silizium-Wafer 14 zu erzeugen, wird der Silizium-Wafer 14 mittels der Heizein richtung 16 auf eine Temperatur von etwa 440°C geheizt. Das feinkörnige Material 18, welches von der Materialzuführeinrichtung beispielsweise als kleines Häufchen auf die Materialseite der Aluminiumfolie 10 aufgebracht wurde, wird nunmehr bevor zugt durch eine Hilfseinrichtung 20 auf der Materialseite verteilt und verstrichen, wo bei die Hilfseinrichtung 20 bevorzugt einen gewissen, vertikal nach unten gerichteten Anpreßdruck auf das feinkörnige Material 18 ausübt. Die aufgebrachte Menge des feinkörnigen Materials 18 wird derart gewählt, daß die Materialseite bevorzugt voll ständig und/oder gleichmäßig davon bedeckt werden kann. Im verteilten bzw. ver strichenen Zustand wird die Aluminiumfolie von einer typischerweise einen Millimeter starken Schicht des feinkörnigen Materials 18 bedeckt.

In Fig. 1 sind drei unterschiedliche Hilfseinrichtungen 20 dargestellt, welche alternativ oder auch gemeinsam Verwendung finden können. Insbesondere ist eine Wal zeneinrichtung 22 gezeigt, bei welcher ein (im Schnitt dargestellter) Walzenkörper mit rundem Querschnitt auf dem feinkörnigen Material 18 unter leichtem Druck über die gesamte Fläche der Aluminiumfolie 10 abgerollt wird. Der Abrollvorgang der Walzeneinrichtung 22 kann hierbei mehrfach erfolgen, um eine besonders sichere Verbindung der Aluminiumfolie 10 mit dem Silizium-Wafer 14 zu erzielen.

Der Walzenkörper kann durch herkömmliche Strukturierungsmaßnahmen eine vor zugsweise strukturierte Oberfläche aufweisen. Ferner kann auch ein mit einem fein körnigen Material, beispielsweise Al₂O₃-Körnchen angegebener Korngröße, be schichteter Walzenkörper Verwendung finden. Wenn ein derartiger strukturierter, beispielsweise pulver- oder sandbeschichterer Walzenkörper zum Einsatz kommt, kann das Anbringen vorzugsweise auch gänzlich ohne zusätzliches feinkörniges Material bzw. mit einer geringeren Menge von zusätzlichem feinkörnigen Material durchgeführt werden. Die in Fig. 1 dargestellten Pfeile zeigen schematisch an, wie die Bewegung der Walzeneinrichtung 22 relativ zu der Aluminiumfolie 10 und dem Silizium-Wafer 14 erfolgt.

Die Hilfseinrichtung 20 kann auch als Stabeinrichtung 24 ausgebildet sein, wobei das feinkörnige Material 18 auf der Materialseite der Aluminiumfolie 10 durch einen Stab mit beispielsweise rechteckigem Querschnitt verteilt und verstrichen wird. Der Stab der Stabeinrichtung 24 wird hierbei lateral über die Aluminiumfolie 10 derart geführt, daß das feinkörnige Material 18 gleichmäßig über die Materialseite der Aluminiumfo lie 10 verteilt und bewegt wird, wobei bevorzugt ein leichter, vertikal gerichteter Druck auf das feinkörnige Material 18 ausgeübt wird.

Schließlich kann die Hilfseinrichtung 20 auch als Stempeleinrichtung 26 ausgebildet sein, wobei ein Stempel mit einer ebenen Stempelfläche zum Einsatz kommt, welche das feinkörnige Material 18 an die Materialseite andrückt, um so die Aluminiumfolie 10 gleichförmig an die Waferseite des Silizium-Wafers 14 anzulegen und die ge wünschte Verbindung herzustellen. Die Hilfseinrichtung 20 wird mit einer (nicht dar gestellten) Heizeinrichtung beheizt, wobei die Temperatur der Teile, welche mit dem feinkörnigen Material in Berührung gelangen, etwa 420°C beträgt.

Die Aluminiumfolie 10, welche durch das soeben beschriebene Verfahren an die Rückseite des Silizium-Wafers 14 angebracht wird, bildet in einer Vielzahl von räum lich getrennten Bereichen elektrische Kontakte aus, welche eine näherungsweise ohmsche Kontakt-Charakteristik aufweisen. Der Silizium-Wafer 14 ist an seiner Rückseite, d. h. seiner Waferseite, die der Aluminiumfolie 10 zugewandt ist, p-dotiert. Die Eigenschaft von Aluminium, das natürliche Oxid des Siliziums (SiO₂) zu lösen, macht sich hierbei vorteilhaft bemerkbar, da eine regelmäßig vorliegende, natürliche Oxidschicht auf der Rückseite des Silizium-Wafers 14 einer Bildung von ohmschen Kontakten durch das beschriebene Verfahren nicht entgegensteht.

Die Aluminiumfolie 10 bildet somit einerseits den Rückkontakt der Silizium-Solarzelle 12, wobei die elektrischen Eigenschaften des Rückkontakts aufgrund seiner punkt kontaktartigen Charakteristiken der vielen räumlich getrennten ohmschen Kontaktbe reiche besonders vorteilhaft sind. Andererseits wirkt die an die Rückseite des Silizi um-Wafers 14 angebrachte Aluminiumfolie 10 auch als ein optischer Spiegel, so daß Licht, welches nicht in dem aktiven p-n-Übergang der Solarzelle 12 absorbiert wurde, von der Aluminiumfolie 10 zumindest teilweise derart reflektiert wird, daß es den ak tiven Bereich der Solarzelle 12 erneut durchquert. Hierdurch kann eine Steigerung der Absorptionsausbeute von auf die Solarzelle 12 auftreffendem Licht und damit eine Steigerung des Wirkungsgrades der Solarzelle 12 erzielt werden.

Die Temperatur des Silizium-Wafers 14, welche durch die Heizeinrichtung 16 ge steuert wird, sowie die Temperatur der Hilfseinrichtung 20 sind im Vergleich mit den Temperaturen, wie sie bei den einganges beschriebenen, herkömmlichen Sieb druckverfahren auftreten, sehr niedrig. Fremdatome sowie in den Silizium-Wafer 14 eingebrachte Dotieratome haben bei diesen geringen Temperaturen einen derart kleinen Diffusionskoeffizienten, daß eine Kontaminierung bzw. eine unerwünschte Diffusion im wesentlichen nicht zu befürchten ist. Weiterhin liegt der angegebene Temperaturbereich so niedrig, daß auch bereits vorstrukturierte Siliziumwafer, deren Vorderseite insbesondere bereits eine Antireflexschicht aufweist, dem erfindungs gemäßen Verfahren problemlos unterworfen werden können. Somit kann das erfin dungsgemäße Verfahren als letzter Schritt zur Herstellung einer Silizium-Solarzelle 12 durchgeführt werden. Die angegebenen niedrigen Temperaturen gestatten es ferner, billige und nicht besonders reine Aluminiumfolien 10 zu verwenden, bei spielsweise handelsübliche Aluminiumfolien, wie sie in jedem Haushalt zu finden sind, da eventuelle Verunreinigungen der Aluminiumfolien sich im wesentlichen nicht nachteilig auf die Eigenschaften der Solarzelle 12 auswirken werden. Ferner muß die Temperatur, welche auch unter 400°C liegen kann, nur für eine kurze Zeit in der Größenordnung von Sekunden anliegen, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren auch geeignet ist, in Form eines Durchlaufverfahrens zum Anbringen einer Metallfo lie an einen Halbleiterwafer in einer Massenfertigung eingesetzt werden zu können.

Das feinkörnige Material 18, welches auf die Materialseite der Aluminiumfolie 10 aufgebracht wurde, kann nach dem erfolgten Anbringen der Aluminiumfolie 10 an den Silizium-Wafer 14 entfernt bzw. abgesaugt und bevorzugt wiederverwendet wer den, soweit es nicht aus anderen Gründen auf der Materialseite der Aluminiumfolie 10 verbleiben soll.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung gezeigt, wobei zwei Aluminiumfolien 10, welche stapelartig übereinander angeordnet sind, durch einen einzigen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens an den Silizium-Wafer 14 angebracht wurden. Bei dem Anbringen eines derartigen Folienstapels aus mehreren Aluminiumfolien 10 gelangt die Kontaktseite der unteren Aluminiumfolie in Berührung mit der Waferseite des Silizium-Wafers 14 und die Materialseite der oberen Aluminiumfolie in Berührung mit dem feinkörnigen Material 18. Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung eines solchen Folien stapels aus mehreren, besonders dünnen Aluminiumfolien 10 (Folienstärke im Be reich von 15 µm bis 20 µm) besonders gute Kontakteigenschaften der Rückkontakte erzielt werden konnten. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, mehrere Aluminiumfo lien 10 nacheinander auf den Silizium-Wafer 14 aufzubringen.

In Fig. 3 ist in Form einer schematischen Schnittansicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung dargestellt. Hierbei wird gleichzeitig mit dem Anbringen der Aluminiumfolie 10 an den Silizium-Wafer 14 ein Kontaktstreifen 28 mitbefestigt, welcher elektrisch mit der Aluminiumfolie 10 ver bunden ist bzw. mit dieser in Kontakt steht. Dieser Kontaktstreifen 28 kann letztend lich dazu dienen, den von der Solarzelle 12 erzeugten elektrischen Strom abzuleiten. Bei einer Serienverschaltung, wie sie bei Solarzellen üblich ist, wird der Kontakt streifen 28 der dargestellten Solarzelle 12 mit dem Frontkontakt einer benachbarten (nicht dargestellten) Solarzelle verbunden. Typischerweise bestehen derartige Kon taktstreifen 28 aus verzinntem Kupfer oder Nickel, was sich mit herkömmlichen Ver fahren nur schwer mit Aluminium verbinden läßt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Anord nung, bei welcher der Kontaktstreifen 28 unter der Aluminiumfolie 10 angeordnet ist, wird der Kontaktstreifen 28 jedoch bereits mechanisch durch die darüberliegende Aluminiumfolie 10 fixiert, so daß sich eine zusätzliche Verbindung des Kontaktstrei fens 28 mit der Aluminiumfolie 10 erübrigt. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, den Kontaktstreifen 28 auf der Aluminiumfolie 10 anzubringen, wie dies in Fig. 4 darge stellt ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleitervor richtung ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Hierbei wird der Kontaktstreifen 28 sandwichartig zwischen zwei Aluminiumfolien 10 angeordnet, wobei er zuvor auch geeignet in eine Aluminiumfolie 10 eingefaltet bzw. eingeschlagen werden kann, wie dies im rechten Teil von Fig. 5 dargestellt ist. Hierzu wird eine Falte in der Alumini umfolie 10 gebildet, unter welcher der Kontaktstreifen 28 angeordnet wird. Eine zweite Aluminiumfolie 10 kann als zusätzliche mechanische Sicherung darüber an geordnet werden.

Um einen Rückkontakt mit einer besonders vorteilhaften elektrischen Charakteristik zu erhalten, kann die Rückseite des Silizium-Wafers 14 einen stark p-dotierten Be reich 30 aufweisen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Ferner ist es möglich, lokale oder flächige Metallisierungen 32 auf die Rückseite des Silizium-Wafers 14 aufzu bringen, bevor der Rückkontakt mittels der Aluminiumfolie 10 hergestellt wird (vgl. Fig. 7).

Der Silizium-Wafer 14 kann an dessen Rückseite eine Oxid- oder Nitritschicht 34 (SiO₂ oder Si₃N₄) oder eine andere passivierende Schicht aufweisen und zusätzlich lokal oder ganzflächig metallisiert sein, bevor der Aluminiumfolien-Rückkontakt her gestellt wird. Die passivierende Schicht 34 kann auch Lücken 36 aufweisen, durch welche die Kontaktierung erfolgen soll, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Ebenfalls kann eine strukturierte Rückseite des Silizium-Wafers 14 zum Einsatz kommen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Hierdurch ergeben sich beim Anbringen der Aluminiumfolie 10 durch das erfindungsgemäße Verfahren lokale Kontakte an den jeweiligen Spit zen des z. B. sägezahnartigen Waferprofils.

Entsprechend den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zur Anbrin gen eines elektrischen Rückkontakts an eine Solarzelle, kann ein erfindungsgemä ßens Verfahren bzw. eine erfindungsgemäße Anbringungsvorrichtung beispielsweise auch zum Anbringen eines Frontkontakts an eine Solarzelle herangezogen werden. Eine beispielsweise fingerartige Strukturierung des Frontkontakts der Solarzelle kann hierbei sowohl vor als auch nach dem Anbringen erfolgen. Bevorzugt kommen als Metallfolien hierbei Silber- bzw. Silberlegierungsfolien zum Einsatz.

Ein weiterer bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung kann darin liegen, einen Halbleiterwafer durch ein Anbringen einer Metallfolie zu schützen bzw. zu isolieren, beispielsweise gegen Gase, Flüssigkeiten oder sonstige chemische und/oder me chanische Einflüsse, wodurch insbesondere eine gegenüber Umwelteinflüssen wi derstandsfähigere bzw. robustere Halbleitervorrichtung hergestellt werden kann.

Bezugszeichenliste

10

Metallfolie (Aluminiumfolie)

12

Halbleitervorrichtung (Silizium-Solarzelle)

14

Halbleiterwafer (Silizium-Wafer)

16

Heizeinrichtung

18

feinkörniges Material (Al₂

O₃

-Sand)

20

Hilfseinrichtung

22

Walzeneinrichtung

24

Stabeinrichtung

26

Stempeleinrichtung

28

Zwischenschicht (Kontaktstreifen)

30

stark dotierter Bereich (p⁺

oder n⁺

)

32

Metallisierung

34

passivierende Schicht

36

Lücke

Claims

1. Verfahren zum Anbringen zumindest einer Metallfolie (10) an einen Halbleiter wafer (14) mit den Schritten:

- Bereitstellen der Metallfolie (10), deren eine Folienseite als Kontaktseite an eine Waferseite des Halbleiterwafers (14) anzubringen ist;
- Aufbringen eines feinkörnigen Materials (18) auf eine Materialseite der Me tallfolie (10), welche der Kontaktseite gegenüberliegt;
- Anordnen der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14), so daß die Kon taktseite der Metallfolie (10) die Waferseite des Halbleiterwafers (14) zumin dest bereichsweise berührt; und
- Entfernen des feinkörnigen Materials (18) von der Materialseite der Metallfo lie (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterwafer (14) ein Siliziumwafer ist, welcher ein- oder beidseitig strukturiert sein kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallfolie (10) Aluminium, Stahl, Silber und/oder Gold enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Metallfolie (10) eine Aluminiumfolie ist.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Metallfolie (10) eine Folienstärke von 5 µm bis 50 µm, vorzugsweise 15 µm bis 20 µm aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das feinkörnige Material (18) eine Korngröße von 10 µm bis 1000 µm, vorzugsweise 30 µm bis 70 µm aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das feinkörnige Material (18) Aluminiumoxid und oder Siliziumoxid enthält.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das feinkörnige Material (18) derart auf die Materialseite der Metallfolie (10) aufgebracht wird, daß die Materialseite zumindest bereichsweise vollständig von dem feinkörni gen Material (18) bedeckt ist.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Temperatur des Halbleiterwafers (14) bei dem Schritt des Anordnens der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) in einem Bereich von 200°C bis 600°C, vorzugsweise 400°C bis 450°C liegt.

10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schritt des Anordnens der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) den Schritt eines Verstreichens und/oder Andrückens des feinkörnigen Materials (18) auf der bzw. an die Materialseite der Metallfolie (10) mit einer Hilfseinrichtung (20) umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Hilfseinrichtung (20) eine Stempel- und/oder Stabeinrichtung (26, 24) aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Hilfseinrichtung (20) eine Walzenein richtung (22) mit einer Walzenoberfläche aufweist und der Schritt des Verstrei chens und/oder Andrückens ein Rollen der Walzenoberfläche über die Materi alseite der Metallfolie (10) umfaßt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei zumindest bei dem Schritt des Anordnens der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) die Tem peratur der Hilfseinrichtung (20) in einem Bereich von 0°C bis 600°C, vorzugs weise 300°C bis 400°C liegt, am bevorzugtesten etwa 420°C beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Hilfseinrichtung (20) ein Keramikmaterial umfaßt.

15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schritt des Bereitstellen der Metallfolie (10) den Schritt des Bereitstellens eines Stapels von zumindest zwei aneinanderliegenden Metallfolien umfaßt, vorzugsweise ei nes Stapels von zumindest einer Metallfolie (10) und einem Kontaktstreifen (28).

16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Anschluß an das Anbringen der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) zumindest eine zweite Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) angebracht wird, welche zu mindest bereichsweise überlappend zu der ersten Metallfolie (10) angeordnet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei zwischen der Metallfolie (10) und der zweiten Metallfolie (10) zumindest bereichsweise eine insbesondere metalli sche Zwischenschicht (28) angeordnet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Zwischenschicht (28) einen elektrisch leitfähigen Kontaktstreifen (28) umfaßt, welcher elektrisch mit der Metallfolie (10) verbunden wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kontaktstreifen (28) in die Metallfolie (10) zumindest bereichsweise eingeschlagen oder zumindest teilweise einge wickelt wird.

20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Halbleiter wafer (14) eine Solarzelle (12) und die Metallfolie (10) ein Front- oder Rück kontakt der Solarzelle (12) ist.

21. Verfahren zum Anbringen zumindest einer Metallfolie (10) an einen Halbleiterwafer (14) mit den Schritten:

- Bereitstellen der Metallfolie (10), deren eine Folienseite als Kontaktseite an eine Waferseite des Halbleiterwafers (14) anzubringen ist;
- Anordnen der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14), so daß die Kon taktseite der Metallfolie (10) die Waferseite des Halbleiterwafers (14) zumin dest bereichsweise berührt;
- Andrücken der Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) mittels einer Wal zeneinrichtung (22), welche eine Walze mit strukturierter Walzenoberfläche umfaßt, wobei die Walzenoberfläche zumindest bereichsweise über eine der Kontaktseite der Metallfolie (10) gegenüberliegende Materialseite gerollt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei vor dem Schritt des Andrückens der Me tallfolie (10) auf den Halbleiterwafer (14) ein feinkörniges Material (18) auf die Materialseite der Metallfolie (10) aufgebracht wird, welches nach dem Schritt des Andrückens der Metallfolie (10) wieder entfernt wird.

23. Halbleitervorrichtung (12) mit einem Halbleiterwafer (14) und einer Metallfolie (10), wobei die Metallfolie (10) zumindest bereichsweise an einer Waferseite des Halbleiterwafers (14) anliegt und in einer Vielzahl von räumlich getrennten Bereichen durch ohmsche Kontakte elektrisch mit dem Halbleiterwafer (14) verbunden ist.

24. Halbleitervorrichtung (12) nach Anspruch 23, wobei die Halbleitervorrichtung (12) eine Solarzelle (12) ist und die Metallfolie (10) deren Front- oder Rück kontakt bildet.

25. Halbleitervorrichtung (12) nach Anspruch 23 oder 24, wobei die Metallfolie (10) eine Folienstärke von 5 µm bis 50 µm, vorzugsweise 15 µm bis 20 µm aufweist.

26. Halbleitervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Me tallfolie (10) eine Vielzahl von Löchern aufweist, deren Durchmesser kleiner 100 µm, vorzugsweise kleiner 30 µm sind.

27. Halbleitervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei zumin dest eine zweite Metallfolie (10) an den Halbleiterwafer (14) angebracht ist, welche zumindest bereichsweise überlappend zu der ersten Metallfolie (10) an geordnet ist.

28. Halbleitervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei ein elek trisch leitfähiger Kontaktstreifen (28) zumindest bereichsweise in die Metallfolie (10) eingeschlagen und elektrisch mit dieser verbunden ist.

29. Anbringungsvorrichtung zum Anbringen zumindest einer Metallfolie (10) an ei nen Halbleiterwafer (14) mit
einer Waferhalteeinrichtung, welche den Halbleiterwafer (14) derart hält, daß zumindest ein Bereich einer Waferseite des Halbleiterwafers (14), an welche die Metallfolie (10) anzubringen ist, zugänglich ist;
einer Folienzuführeinrichtung, welche die Metallfolie (10) derart zuführt und an ordnet, daß eine Kontaktseite der Metallfolie (10) zumindest bereichsweise die Waferseite des Halbleiterwafers (14) berührt; und
einer Materialzuführeinrichtung, welche ein feinkörniges Material (18) auf eine Materialseite der Metallfolie (10) zuführt, welche der Kontaktseite der Metallfolie (10) gegenüberliegt.

30. Anbringungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Materialzuführeinrichtung ebenfalls zum Entfernen von auf die Materialseite der Metallfolie (10) zuge führtem feinkörnigen Material (18) ausgelegt ist.

31. Anbringungsvorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Anbringungsvor richtung eine Hilfseinrichtung (20) zum Verstreichen und/oder Andrücken des feinkörnigen Materials (18) auf der bzw. an die Materialseite der Metallfolie (10) umfaßt.

32. Anbringungsvorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Hilfseinrichtung (20) eine Stempel-, Stab- und/oder Walzeneinrichtung (22) aufweist.

33. Anbringungsvorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Hilfseinrichtung (20) beheizbar ist.

34. Anbringungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei die Wa ferhalteeinrichtung einen insbesondere beheizbaren Graphitblock mit einer Waferauflagefläche umfaßt.

35. Verwendung eines feinkörnigen Materials (18) zum Anbringen einer Metallfolie (10) an einen Halbleiterwafer (14), wobei das feinkörnige Material (18) auf eine Materialseite der Metallfolie (10) aufgebracht wird, welche der auf den Halblei terwafer (14) zumindest bereichsweise ausgerichteten Kontaktseite der Metall folie (10) gegenüberliegt.