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Die Erfindung betrifft Dotierfolien zum Dotieren mindestens eines Bereichs mindestens eines Körpers mit mindestens einem Dotierstoff und eine Verwendung solcher Dotierfolien.
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Als „Dotieren” wird allgemein ein Einbringen oder Implantieren von Fremdatomen in ein Grundmaterial bezeichnet, wobei die Fremdatome in sehr geringer Konzentration implantiert werden. Dadurch werden gezielt die Eigenschaften des Grundmaterials verändert. So kann die Veränderung unter anderem die Leitfähigkeit, die Schmelztemperatur oder die Kristallstruktur des Grundmaterials betreffen. Dabei sind unterschiedliche Dotierverfahren bekannt, bei welchen das Grundmaterial mittels einer Diffusion, einer Sublimation aus der Gasphase oder einem Beschuss mittels hochenergetischen Teilchenkanonen unter Vakuum bzw. einer Ionenimplantation, dotiert wird.
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Um die elektrische Leitfähigkeit eines Grundmaterials aus beispielsweise Silizium oder Germanium zu verändern, werden zur Ausbildung einer p-Dotierung insbesondere Dotierstoffe wie Bor, Indium, Aluminium, Cadmium, Zink oder Gallium eingesetzt und zur Ausbildung einer n-Dotierung Dotierstoffe wie Phosphor, Arsen, Tellur oder Antimon verwendet. Bei der n-Dotierung werden im Kristallgitter des zu dotierenden Grundmaterials freibewegliche negative Ladungen erzeugt, indem Donator-Atome, die so genannten Donatoren, in das Kristallgitter des Grundmaterials eingebracht werden, welchen mehr Elektronen zur Ausbildung einer Atombindung zur Verfügung stehen als den Atomen des Grundmaterials. Bei der p-Dotierung werden im Gegenzug im Kristallgitter des zu dotierenden Grundmaterials freibewegliche positive Ladungen erzeugt, indem Akzeptor-Atome, die so genannten Akzeptoren, in das Kristallgitter des Grundmaterials eingebracht werden, welchen weniger Elektronen zur Ausbildung einer Atombindung zur Verfügung stehen, als den Atomen des Grundmaterials.
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Zur Dotierung von Galliumarsenid (GaAs) werden beispielsweise Dotierstoffe wie Kohlenstoff und Silizium verwendet. Zur Dotierung von Si-Wafern eignen sich Dotierstoffe wie Bor oder Phosphor. Betrachtet man dem Bereich von SiO2, so eignen sich zur Dotierung Dotierstoffe wie Bor oder Phosphor, um beispielsweise ein Bor-Phosphor-Silikat-Glas mit einem deutlich niedrigeren Schmelzpunkt als SiO2 zu erhalten.
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Unter den bekannten Dotierverfahren wird das Eindiffundieren von Fremdatomen bzw. Dotierstoffen in das Grundmaterial häufig angewendet. Der Diffusionsvorgang wird dabei häufig durch Wärmezufuhr, Stromzufuhr, ein magnetisches Feld, Druck usw. unterstützt, um den Zeitbedarf zur Durchführung des Dotierverfahrens zu beeinflussen bzw. zu verringern. Dabei wird das Grundmaterial mit festen, flüssigen oder gasförmigen Substanzen in Kontakt gebracht, die den Dotierstoff oder die Dotierstoffe bereitstellen oder freisetzen, welcher/welche in das Grundmaterial eindiffundiert/eindiffundieren.
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Feste Substanzen werden, wie beispielsweise in
WO 2003/026023 A2 beschrieben, häufig unter hohem Druck gegen das Grundmaterial gepresst, um einen guten Kontakt mit dem Grundmaterial und eine ausreichende hohe Diffusionsgeschwindigkeit des Dotierstoffs sicherzustellen.
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Die
EP 0 156 055 A1 beschreibt ein Dotierverfahren, bei welchem ein geschäumtes inertes Polymermaterial, in welches mindestens ein Dotierstoff eingebettet ist, verwendet wird.
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Die
US 3,923,563 beschreibt ein Dotierverfahren, bei welchem eine Scheibe oder ein Wafer aus Dotiermaterial in Kontakt mit der zu dotierenden Oberfläche gebracht wird.
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Die
US 4,556,437 beschreibt ebenfalls ein Dotierverfahren, bei welchem Scheiben aus Dotiermaterial zwischen zu dotierenden Siliziumscheiben angeordnet werden und die Anordnung anschließend hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
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Auch flüssige Substanzen, wie beispielsweise Lösungen, Tinten oder Pasten, enthaltend den Dotierstoff werden bereits eingesetzt, die auf das Grundmaterial durch Sprühen, Aufschleudern, Tauchen usw. aufgebracht und anschließend meist getrocknet oder verfestigt werden. Verfahrensbedingt sind hierbei unter anderem die Viskosität der flüssigen Substanz, die vorherrschende Temperatur und die äußere Form und räumliche Lage eines Körpers aus dem zu dotierenden Grundmaterial bestimmend dafür, in welcher Schichtdicke die getrocknete Substanz enthaltend den Dotierstoff ausgebildet werden kann. Zudem ist die Verarbeitung flüssiger Substanzen bei einigen Auftragsverfahren im Hinblick auf Umwelt- und Gesundheitsaspekte bedenklich. Ein partieller Auftrag von flüssiger Substanz auf ein zu dotierendes Grundmaterial ist schwierig und erfordert aufwendige weitere Verfahrensschritte.
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Um gasförmige Substanzen zur Dotierung eines Grundmaterials einzusetzen, sind im Allgemeinen kostenintensive Anlagen erforderlich, die einen abgeschlossenen Prozessraum zur Aufnahme und Beaufschlagung des Grundmaterials mit einem oder mehreren Prozessgasen aufweisen.
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Die
DE 38 15 615 A1 erwähnt die Möglichkeit der Verwendung von – nicht näher erläuterten – Dotierfolien beim Dotieren von Halbleiterkörpern.
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In der
DE 32 07 870 A1 ist eine Dotierfolie beschrieben, bei der auf ein von Dotierungsmittel freies flexibles Substrat eine das Dotierungsmittel enthaltende Oberflächenschicht aufgebracht ist, was in der Art geschieht, dass eine das Dotierungsmittel in feinverteiltem Zustand enthaltende pastenartige Substanz auf mindestens eine der Hauptoberflächen des Substrats aufgebracht und dann die pastenartige Substanz getrocknet wird, um so auf dem Substrat eine Oberflächenschicht zu bilden, die das Dotierungsmittel in gleichmäßiger Verteilung enthält. Die aufgedruckten Lacke sollen festhaftende, nicht klebende Schichten von gleichmäßiger Dicke auf dem entsprechenden Substrat ergeben. Bei dieser Folie soll die eigentliche Dotierschicht ein Trennmittel enthalten, um ein Verkleben der Halbleiterkörper und entsprechend der Dotierfolie mit dem Halbleiterkörper zu verhindern.
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In der
US 3,971,870 ist eine Dotierfolie beschrieben, bei deren Herstellung ein entsprechendes Gemisch (von Dotierstoffen) hergestellt und aus diesem Gemisch ein Film produziert wird. Es wird also nicht mit einem Trägerfilm gearbeitet, was dazu führt, dass bei der Aufbringung einer entsprechenden Dotierfolie auf einen zu dotierenden Körper mit erheblichen Schwierigkeiten zu rechnen ist.
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Weder die Dotierfolie gemäß
DE 32 07 870 A1 noch die aus der
US 3,971,870 bekannte Dotierfolie sind in einem Transferverfahren verwendbar, die Folie gemäß
DE 32 07 870 A1 deswegen nicht, weil die das Dotierungsmittel enthaltende Oberflächenschicht wegen des vorhandenen Trennmittels nicht an einer Oberfläche haften bleibt, die Dotierfolie gemäß
US 3,971,870 deswegen nicht, weil sie nicht die erforderliche mechanische Stabilität aufweisen dürfte.
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In der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2007 027 999 A1 (sh. [0079]) sind Transferfolien beschrieben, mittels derer Gold, Silber, Aluminium und Kupfer zur Herstellung von Leiterbahnen auf eine Oberfläche eines Substrates transferierbar sind. Die beschriebene Vorgehensweise hat keinen Bezug zum Dotieren.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zum Dotieren mindestens eines Bereichs mindestens eines Körpers mit mindestens einem Dotierstoff bereitzustellen und die dazu erforderlichen Mittel anzugeben.
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Die Aufgabe wird von einer Dotierfolie nach Anspruch 1, einer Dotierfolie nach Anspruch 2 und einer Verwendung nach Anspruch 19 gelöst. Unter einer Dotierfolie wird dabei ein biegsames, aus mindestens zwei Schichten, hier Trägerfilm und Dotierstoffschicht, aufgebautes dünnes Foliengebilde mit einer Dicke von maximal 750 μm verstanden. Dabei weist die Dotierschicht für sich alleine gesehen insbesondere eine maximale Dicke von 500 μm auf und der Trägerfilm für sich alleine gesehen insbesondere eine maximale Dicke von 250 μm auf.
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Der Einsatz einer Dotierfolie hat gegenüber den bekannten Dotierverfahren den Vorteil, dass eine einfache und kostengünstige Verarbeitung der Dotierfolie möglich ist und die Dotierung flexibler erfolgen kann. So ist mit einer Dotierfolie eine Dotierstoffschicht mit besonders gleichmäßiger Schichtdicke und eine gezielte, bereichsweise Dotierung des mindestens einen Körpers, auch mit unterschiedlichen Dotierstoffen, und sogar gleichzeitig auf unterschiedlichen Seiten des Körpers möglich, ohne dass kostenintensive Masken oder Anlagen erforderlich wären. Eine Dotierung ist aufgrund der besonders gleichmäßig einstellbaren Schichtdicke der Dotierstoffschicht besonders gleichmäßig und zuverlässig reproduzierbar.
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Die Herstellung der Dotierfolie kann dabei zeitlich und örtlich völlig unabhängig von dem eigentlichen Dotierverfahren erfolgen. Eine Qualitätsprüfung kann direkt an der Dotierfolie erfolgen, so dass etwaig vorhandene Inhomogenitäten, Schichtdickenunterschiede oder Fehlstellen im Bereich der Dotierstoffschicht bereits vor dem Dotiervorgang erkannt und eliminiert werden können.
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Eine Transferfolie umfasst einen Trägerfilm und eine davon ablösbare Übertragungslage, welche die Dotierstoffschicht umfasst, wobei lediglich die Übertragungslage auf einen zu dotierenden Körper aufgebracht wird und der Trägerfilm nach dem Prägen wieder abgezogen wird. Die Übertragungslage kann dabei besonders dünn, insbesondere aus einem oder mehreren Dünnfilmen von jeweils bis zu 10 μm Dicke, ausgebildet sein, da die Übertragungslage keine mechanischen Trageigenschaften aufweisen muss. Bei einer Laminierfolie verbleibt dagegen der komplette Folienaufbau auf dem zu dotierenden Körper. Eine Laminierfolie weist daher im Allgemeinen eine höhere Schichtdicke als eine Übertragungslage auf.
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Ein besonderer Vorteil einer Dotierfolie besteht darin, dass diese lokal auch auf dreidimensionale Objekte oder dreidimensional geformte Oberflächen aufgebracht werden können.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine Dotierfolie eine Prägefolie ist und beim Zusammenfügen der mindestens einen Dotierfolie und des mindestens einen Körpers derart, dass der Trägerfilm dem mindestens einen Körper abgewandt ist, auf den mindestens einen Körper geprägt wird. Es sind hierzu nur einfache, kostengünstige Anlagen erforderlich. Als Prägefolien werden die bereits oben erwähnten und nachfolgend näher beschriebenen Transfer- und Laminierfolien betrachtet.
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Unter einer Transferfolie wird eine solche verstanden, bei der der Trägerfilm von der mindestens einen Dotierstoffschicht ablösbar ist. Dabei ist der Trägerfilm selbsttragend, während die mindestens eine Dotierstoffschicht und gegebenenfalls weitere auf dem Trägerfilm vorhandene Schichten, die zusammen die so genannte Übertragungslage bilden, so dünn sind, dass sie nicht selbsttragend sind. Insbesondere ist dabei die Übertragungslage selbst nicht selbsttragend. Mittels einer Transferfolie lassen sich somit besonders dünne Schichten oder Schichtstapel in Form einer Übertragungslage auf einen Körper gezielt aufbringen.
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Eine Übertragungslage kann dabei auch auf einen Zwischenträger, beispielsweise in form einer Walze oder Folie, geprägt und ausgehend von dieser auf den zu dotierenden Körper appliziert werden. Dadurch ist es möglich, die Abfolge der Schichten der Übertragungslage auf einem Körper im Hinblick auf ein direktes Aufprägen der Übertragungslage umzukehren.
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Unter einer Laminierfolie wird eine solche verstanden, bei der der Trägerfilm permanent mit der mindestens einen Dotierstoffschicht und gegebenenfalls weiteren Schichten verbunden und somit nicht ablösbar ist. Die selbsttragende Laminierfolie bildet somit auf einem Körper üblicherweise eine weitaus dickere Schicht aus, als die Übertragungslage einer Transferfolie.
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Auch die Verwendung von Dotierfolien ist möglich, die einen Trägerfilm aufweisen, der auf beiden Seiten mit einer oder mehreren Dotierstoffschichten bedeckt ist. Eine solche Dotierfolie kann zwischen zwei zu dotierende Körper gelegt werden. Dabei kann der Trägerfilm als Sperrschicht wirken und die Dotierstoffschichten auf beiden Seiten gegebenenfalls unterschiedliche Dotierstoffe aufweisen.
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Es hat sich bewährt, wenn vor dem Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers der Trägerfilm von der mindestens einen Dotierstoffschicht und gegebenenfalls weiteren Schichten entfernt wird. Dafür eignet sich besonders eine Transferfolie, die zwischen dem Trägerfilm und der mindestens einen Dotierstoffschicht eine Ablöseschicht aufweist, die das Ablösen erleichtert. Eine Ablöseschicht wird dabei vorzugsweise durch eine oder mehrere Schichten aus der Gruppe umfassend Wachsschichten, Lackschichten und Silikonschichten gebildet.
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Es hat sich weiterhin bewährt, wenn beim Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers das Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs unter Wärmezufuhr erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann das Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs aber auch durch ein Aufbringen von Druck und/oder durch eine Laserbestrahlung und/oder durch eine Mikrowellenbestrahlung und/oder durch das Anlegen eines magnetischen Feldes und/oder durch eine Stromzufuhr, usw. unterstützt werden. Im Hinblick auf eine Laserbehandlung ist insbesondere möglich, die Diffusionsrate des Dotierstoffs in den Körper gezielt zu beeinflussen und Dotierstoffgradienten im Körper auszubilden.
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Dabei kann eine mehrstufige Behandlung des mindestens einen Körpers erfolgen, wobei unterschiedliche Temperaturkurven, Druckverläufe, Bestrahlungsstärken usw. eingestellt werden können. So kann eine mehrstufige Wärmebehandlung durchgeführt werden, bei welcher bei einer ersten Temperatur lediglich ein erster Dotierstoff eindiffundiert wird und nachfolgend bei einer, gegenüber der ersten Temperatur erhöhten zweiten Temperatur ein zweiter, dazu unterschiedlicher Dotierstoff eindiffundiert wird. Ein solches Verfahren kann beispielsweise genutzt werden, um ein unterschiedliches Konzentrationsgefälle von erstem und zweitem Dotierstoff im Körper zu generieren und/oder organische Bestandteile der Dotierfolie bereits vor der Durchführung des Eindiffundierens des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers vom Körper zu entfernen.
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Nach dem Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers kann ein Teil der Dotierfolie oder die ganze Dotierfolie auf dem Körper verbleiben, sofern nicht durch das Eindiffundieren bereits eine Auflösung oder Zersetzung der auf den Körper aufgebrachten Schichten erfolgt ist. Die Dotierfolie oder noch vorhandene Reste der Dotierfolie können nach dem Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers aber auch vollständig vom dotierten Körper entfernt werden. Gegebenenfalls kann danach ein weiterer Dotiervorgang an dem bereits dotierten Körper, insbesondere mit Hilfe einer Dotierfolie, und/oder eine physikalische und/oder chemische Bearbeitung des dotierten Körpers vorgenommen werden, insbesondere durch Scheiden, Fräsen, Galvanisieren, Aufdampfen, Sputtern, Oxidieren, Bonden usw.
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Vorzugsweise weist der Trägerfilm der Dotierfolie eine Dicke im Bereich von 4 bis 250 μm auf. Ein Trägerfilm aus einer Kunststofffolie, insbesondere aus PET, PVC, PE, PAN oder PC, hat sich bewährt. Es können aber auch Trägerfilme eingesetzt werden, die aus Metall, Papier oder Glas gebildet sind. Weiterhin sind Laminate umfassend mindestens zwei unterschiedliche Materiallagen aus der Gruppe der Materialien umfassend Kunststoff, Metall, Papier und Glas als Trägerfilme einsetzbar.
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Der Trägerfilm kann opak, semitransparent oder transparent ausgebildet sein und/oder eine Markierung und/oder eine Färbung aufweisen, beispielsweise durch eine vollständige oder musterförmige Einfärbung und/oder ein Dekorelement, das durch eine oder mehrere weitere Schichten gebildet ist. Verbleibt der Trägerfilm auf dem Körper, so kann dieser nach Durchführung des Diffusionsschritts dadurch dekoriert oder besonders gekennzeichnet vorliegen, sofern der Trägerfilm durch den Diffusionsvorgang nicht zerstört, zersetzt oder entfernt wird bzw. die Markierung bzw. Färbung zumindest teilweise oder zumindest in veränderter Form erhalten bleibt.
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Aber auch in dem Fall, dass der Trägerfilm vor dem Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers abgezogen wird, kann eine bestimmte Transparenz, eine Färbung oder ein Dekorelement in bestimmten Bereichen des Trägerfilms oder der Dotierfolie von Vorteil sein. Insbesondere kann dadurch eine Positionierung der Dotierfolie gegenüber dem Körper vereinfacht werden, beispielsweise wenn unterschiedliche und/oder lediglich bereichsweise vorhandene Dotierstoffschichten in vorbestimmten Bereichen des Körpers zu positionieren sind.
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Zum Auftrag von unterschiedlichen Dotierstoffen auf unterschiedliche Bereiche eines Körper können nacheinander mehrere Dotierfolien enthaltend Dotierstoffschichten mit unterschiedlichen Dotierstoffen zum Einsatz kommen und/oder eine Dotierfolie mit einer Dotierstoffschicht zum Einsatz kommen, die bereichsweise unterschiedliche Dotierstoffe aufweist.
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Eine Dotierstoffschicht kann insbesondere auch so zwischen zwei zu dotierenden Körpern angeordnet werden, dass gleichzeitig Oberflächen beider Körper dotiert werden können, beispielsweise durch eine Aneinanderreihung von einem ersten zu dotierenden Körper, einer ersten Dotierstoffschicht, einem zweiten zu dotierenden Körper, einer zweiten Dotierstoffschicht, einem dritten zu dotierenden Körper, einer dritten Dotierstoffschicht usw.
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Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine Dotierstoffschicht eine Schichtdicke im Bereich von 5 nm bis 500 μm aufweist. Mit Hilfe der Dotierfolie lassen sich in einem einzigen Prozessschritt Dotierstoffschichten mit einer weitaus höheren Schichtdicke auf einem Körper realisieren, als es bei der Verwendung flüssiger Substanzen enthaltend Dotierstoffe möglich ist.
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Weiterhin hat es sich bewährt, wenn die mindestens eine Dotierstoffschicht senkrecht zur Ebene des Trägerfilms gesehen lediglich bereichsweise ausgebildet ist. Dadurch lassen sich musterförmige Bereiche des mindestens einen Körpers dotieren, ohne dass bereichsweise eine Diffusionsbarriere zwischen dem Körper und der Dotierfolie vorgesehen werden muss, die lokal ein Eindiffundieren des Dotierstoffs in den Körper verhindert. Ein partielles Dotieren des Körpers ist dadurch in einfacher Weise möglich.
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Vorzugsweise weist die mindestens eine Dotierstoffschicht in einem ersten Musterbereich mindestens einen ersten Dotierstoff auf und in mindestens einem zweiten Musterbereich mindestens einen, dazu unterschiedlichen zweiten Dotierstoff auf. Mit einer derartigen Dotierfolie lassen sich musterförmige Bereiche des mindestens einen Körpers unterschiedlich dotieren, ohne dass bereichsweise eine, die Kosten des Verfahrens erhöhende Diffusionsbarriere zwischen dem Körper und der Dotierfolie vorgesehen werden muss, die lokal ein Eindiffundieren des ersten bzw. zweiten Dotierstoffs in den Körper verhindert.
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Es ist von Vorteil, wenn die Dotierfolie mindestens zwei Dotierstoffschichten aufweist, die unterschiedliche Dotierstoffe und/oder unterschiedliche Dotierstoffkonzentrationen enthalten. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auch Dotierstoffe, die zusammen in einer festen, flüssigen oder gasförmigen Substanz nur eingeschränkt oder gar nicht verarbeitet werden können, in einfacher Weise gemeinsam mit dem mindestens einen Körper in Kontakt bringen.
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Eine partielle Dotierung eines Körpers über eine gasförmige oder flüssige Substanz ist nur über den kostenintensiven Einsatz von Masken möglich, die für den jeweiligen Dotierstoff als Diffusionsbarriere wirken.
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Die mindestens zwei Dotierstoffschichten der Dotierfolie sind im Querschnitt der Dotierfolie gesehen zumindest bereichsweise auf gleicher Ebene angeordnet und/oder senkrecht zur Ebene des Trägerfilms gesehen zumindest bereichsweise überlappend angeordnet. Eine derartige Anordnung von genau zwei Dotierstoffschichten ermöglicht insbesondere eine Ausbildung einer Dotierfolie mit bis zu vier unterschiedlichen Bereichen, nämlich einem ersten Dotierbereich mit lediglich dem ersten Dotierstoff, einem zweiten Dotierbereich mit lediglich dem zweiten Dotierstoff, einem dritten Dotierbereich mit erstem und zweitem Dotierstoff und – bei lediglich bereichsweiser Anordnung der Dotierstoffschichten – einem weiteren Bereich ohne Dotierstoffe.
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Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine Dotierstoffschicht eine Art „Lackschicht” ist. Die Dotierstoffschicht kann aber auch als eine Art „Kleberschicht” ausgebildet sein, so dass auf eine weitere Kleberschicht verzichtet werden kann. Es ist vor allem darauf zu achten, dass die Dotierstoffschicht neben dem mindestens einen Dotierstoff keine Bestandteile aufweist, die die Diffusion des Dotierstoffs in Richtung des mindestens einen Körpers wesentlich behindern oder verhindern würden oder die Dotierung des Körpers verunreinigen.
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So sind neben der Auswahl geeigneter Materialien zur Bildung der Dotierfolie weiterhin die Konzentration des Dotierstoffs oder der Dotierstoffe in der Dotierstoffschicht und die Konzentration von Zusatzstoffen und/oder Bindemitteln in der Dotierstoffschicht aufeinander abzustimmen.
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Insbesondere sind die physikalischen oder chemischen Bedingungen, bei welchen eine Zersetzung oder Sublimation von Zusatzstoffen und/oder Bindemitteln auftritt, die entstehenden Zersetzungs- oder Sublimationsprodukte, sowie die Verfahrensparameter zum Eindiffundieren des Dotierstoffs in den zu dotierenden Körper, wie Temperatur, Druck, usw., zu ermitteln und aufeinander abzustimmen.
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Sofern die Dotierstoffschicht durch einen Lack gebildet wird, der zur Ausbildung der Lackschicht getrocknet oder verfestigt wird, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Lackschicht mindestens einen Füllstoff, mindestens einen Dotierstoff, mindestens ein Bindemittel und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive aufweist.
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Insbesondere ist bevorzugt, wenn die Lackschicht
0 bis 15 Gew.-% Füllstoff(e),
0,001 bis 98 Gew.-% Dotierstoff(e),
2 bis 99,999 Gew.-% Bindemittel und
0 bis 2 Gew.-% Additive enthält.
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Der mindestens eine Füllstoff ist dabei insbesondere aus mindestens einem Material der Gruppe umfassend Si, SiO2, Silane, Ti, TiO2, Al2O3 gewählt. Dabei ist ein möglichst hoher Reinheitsgrad des Füllstoffs erwünscht, um eine Verunreinigung des Dotierstoffs auszuschließen oder weitgehend zu verhindern. Die Wahl des Füllstoffs ist in Abhängigkeit vom eingesetzten Dotierstoff vorzunehmen, damit bei den gewählten Verfahrensparametern während des Dotiervorgangs keine unerwünschten Reaktionen zwischen Dotierstoff und Füllstoff auftreten, die die Dotierung verändern oder verhindern könnten.
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Der mindestens eine Dotierstoff ist insbesondere aus einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Materialien gewählt.
- I) Reine Elemente:
Insbesondere eignen sich Elemente der Gruppe umfassend Bor, Indium, Aluminium, Titan, Tantal, Vanadium, Gallium, Phosphor, Arsen, Antimon, Kohlenstoff, Silizium, Zirkon usw. als Dotierstoffe.
- II) Chemische Verbindungen, die als Verbindung in den Körper eindiffundieren oder sich entweder unter Abspaltung eines oder mehrerer Dotierstoffe zersetzen bzw. sublimieren, wie
– Boride, wie Ti2B, NbB usw.;
– Karbide, wie TaC, ZrC usw.;
– Nitride, wie TiN, ZrN usw.;
– Silizide, wie TaSi2, usw.;
– Oxide, wie B2O3 usw.;
– Salze;
– Verbindungen von Übergangsmetallen;
– organische Verbindungen des Bors, Phosphors, Aluminiums, usw.;
– Verbindungen der III. und V. Hauptgruppe des Periodensystems;
– Verbindungen der Nebengruppenelemente des Periodensystems;
– Mischverbindungen von organischen und anorganischen Stoffen;
– Kombination der vorstehend genannten chemischen Verbindungen, usw.
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Die unter I) und II) genannten Dotierstoffe können allein oder in Kombination verwendet werden.
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Dabei ist beim Einsatz von Dotierstoffen, wie hygroskopischen Stoffen, leicht entzündlichen Stoffen oder Stoffen, die bei Lagerung an Luft aufgrund der Luftfeuchte Säuren oder Laugen bildenden, usw., insbesondere eine Verkapselung vorzusehen, da derartige Dotierstoffe ohne eine solche Verkapselung nicht verwendbar wären. Die Verkapselung des Dotierstoffs kann dabei in Form von Hohlkügelchen, insbesondere aus organischem Material, vorliegen, die den Dotierstoff umschließen, oder der Dotierstoff kann, gegebenenfalls mit Trockenmitteln versetzt, in ein organisches Bindemittel eingebettet und somit geschützt vor Umwelteinflüssen vorliegen, um eine ausreichende Lagerbeständigkeit der Dotierfolie zu gewährleisten.
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Ein Dotierstoff kann weiterhin in Form von Nanopartikeln vorliegen, insbesondere in Form von hydrolysestabilisierten Nanopartikeln, deren Oberflächen insbesondere chemisch modifiziert ist, so dass die Nanopartikel stabilisiert und in einer Dotierfolie einsetzbar sind. Zur chemischen Modifikation der Oberflächen anorganischer Nanopartikel hat sich insbesondere eine Silanisierung als vorteilhaft erwiesen.
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Für den Dotierstoff gilt selbstverständlich genauso wie für den Füllstoff, dass dieser in einer möglichst hohen Reinheit vorliegen soll, damit die Dotierung nicht durch Fremdstoffe verunreinigt wird. Generell ist die Wahl eines Dotierstoffs maßgeblich im Hinblick auf die Lagerbeständigkeit und Weiterverarbeitbarkeit einer Dotierfolie.
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Zur n-Dotierung eines Silizium-Wafers werden insbesondere Dotierfolien eingesetzt, die Phosphor in elementarer Form oder in Form von Salzen, in einer organischen Matrix eingebettet, in einer Dotierstoffschicht enthalten.
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Zur p-Dotierung eines Silizium-Wafers werden insbesondere organische Bor- und/oder Aluminiumverbindungen, Bor-Salze oder Aluminium-Salze in einer oder mehreren Dotierstoffschichten eingesetzt, welche Bor und/oder Aluminium als Dotierstoff freisetzen.
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Das mindestens eine Bindemittel ist vorzugsweise aus mindestens einem Material der Gruppe umfassend Cellulose, Cellulosederivate, Stärke, Stärkederivate, Polyacrylat, Polyvinylalkohol, Polyester, Polyurethan, Latex, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polymethacrylat, Epoxydharz, Phenolharz und Polyorganosiloxan gewählt. Hierbei sind insbesondere Mischungen aus unterschiedlichen Bindemitteln bevorzugt. Das oder die gewählten Bindemittel werden beim Dotiervorgang insbesondere leicht und schnell zersetzt und/oder ausgetragen, um das Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den zu dotierenden Körper nicht zu beeinflussen.
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Als Additive werden hier beispielsweise Benetzungsmittel, Entschäumer, Verdickungsmittel, Verlaufsmittel, Entlüfter, Haftvermittler, Dispergierhilfsmittel oder ähnliches bezeichnet.
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Der mindestens eine zu dotierende Körper besteht insbesondere aus einem Grundmaterial in Form reiner Elemente, insbesondere aus Silizium oder Germanium, sowie aus Legierungen, insbesondere aus Silizium und Germanium. Als Körper dient vorzugsweise eine Schicht oder ein Wafer aus dem Grundmaterial, insbesondere aus Silizium.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Dotierfolie mindestens eine Sperrschicht aufweist, die bereichsweise auf einer dem Trägerfilm abgewandten Seite der mindestens einen Dotierstoffschicht angeordnet ist und welche für den mindestens einen Dotierstoff der mindestens einen Dotierstoffschicht als Barriere wirkt und somit für einen Dotierstoff quasi undurchlässig ist. Eine derartige Sperrschicht, die insbesondere mittels eines Druckverfahrens oder lithographischen Verfahrens insbesondere partiell auf dem Körper ausgebildet wird, wirkt als Diffusionsbarriere für den mindestens einen Dotierstoff, so dass dieser die Sperrschicht während des Dotiervorgangs in Richtung des Körpers nicht passieren kann. Dabei können unterschiedliche Sperrschichten für unterschiedliche Dotierstoffe vorgesehen und/oder mindestens eine Sperrschicht als Dekorschicht ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Einfärbung.
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Beim Zusammenfügen der mindestens einen Dotierfolie und des mindestens einen Körpers derart, dass der Trägerfilm dem mindestens einen Körper abgewandt ist, wird die Kleberschicht vorzugsweise mit dem mindestens einen Körper verklebt und auf dem Körper fixiert.
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Der Verbund zwischen dem Körper und der mindestens einen Dotierstoffschicht ist vorzugsweise mindestens so stark ausgebildet, dass der mindestens eine Dotierstoff während des Dotierverfahrens und den erforderlichen Prozessschritten sicher an der gewünschten Stelle des Körpers verbleibt. Dazu ist eine Kleberschicht oft gar nicht erforderlich, sondern eine gute Adhäsion zwischen dem Körper und der Dotierstoffschicht kann bereits genügen.
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Die Dotierfolie kann weitere Schichten umfassen, wie
- – Dekorschichten, die vollflächig oder musterförmig und insbesondere farbig ausgebildet sind,
- – transparente Abstandshalterschichten, beispielsweise aus Lack, Kunststoff, dielektrischen Materialien usw.,
- – unter Diffusionsbedingungen inerte Schichten, wie Oxidschichten, Silizidschichten, Karbidschichten, Nitridschichten usw.,
- – Haftvermittlerschichten,
- – Sperrschichten,
- – elektrisch leitfähige Schichten, und dergleichen.
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Generell können die Schichten einer Dotierfolie, die auf einen Trägerfilm aufgebracht sind, durch ein Verfahren wie Drucken, Sputtern, Aufdampfen, Sprühen, Aufrakeln, galvanische Abscheidung usw. gebildet sein.
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Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Dotierfolie als langgestrecktes Band vorliegt, um eine Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung der Dotierfolie zu ermöglichen.
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Vorzugsweise wird die mindestens eine Dotierfolie dabei beim Bereitstellen mindestens einer Dotierfolie umfassend einen Trägerfilm und mindestens eine Dotierstoffschicht, welche den mindestens einen Dotierstoff enthält, auf mindestens eine erste Rolle aufgewickelt bereitgestellt, von dieser abgewickelt und dem mindestens einen Körper zur Durchführung der Schritte Zusammenfügen der mindestens einen Dotierfolie und des mindestens einen Körpers derart, dass der Trägerfilm dem mindestens einen Körper abgewandt ist, und Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers, zugeführt. Der mindestens eine Körper wird dabei üblicherweise in die gleiche Richtung wie die mindestens eine Dotierfolie transportiert.
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Es ist bevorzugt, wenn zumindest der Trägerfilm, soweit vorhanden, der mindestens einen Dotierfolie nach dem Eindiffundieren des mindestens einen Dotierstoffs in den mindestens einen Bereich des Körpers auf mindestens eine zweite Rolle aufgewickelt wird.
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Dabei kann der mindestens eine Körper auf unterschiedlichen Seiten, beispielsweise seiner Oberseite und seiner Unterseite, mit unterschiedlichen Dotierfolien in Kontakt gebracht werden, so dass eine unterschiedliche Dotierung der Ober- und Unterseite erzeugt wird. Dies erfolgt bevorzugt ebenfalls mit Hilfe eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens.
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Auch ein gleichzeitiges in Kontakt bringen mehrer Körper mit einer oder mehreren Dotierfolien ist, wie bereits oben beschreiben, realisierbar und im Hinblick auf die Verfahrensökonomie von Vorteil.
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Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Dotierfolie zum Dotieren von Wafern, insbesondere von Wafern aus Silizium, vor allem aus kristallinem oder multikristallinem Silizium, wie es bei der Herstellung von photovoltaischen Zellen eingesetzt wird, ist ideal.
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Je nach Ausgestaltung der mindestens einen Dotierstoffschicht einer Dotierfolie kann es generell erforderlich sein, die Dotierfolie bei festgelegten Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Atmosphäre, Luftfeuchte usw. zu lagern, um deren Eigenschaften zumindest über einen gewissen Zeitraum zu konservieren.
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Die 1 bis 10 sollen erfindungsgemäße Dotierfolien und deren Verwendung beispielhaft erläutern. So zeigt
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1 eine erste Dotierfolie mit einer Dotierstoffschicht im Querschnitt;
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2 eine zweite Dotierfolie mit zwei unterschiedlichen Dotierstoffschichten im Querschnitt;
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3 eine dritte Dotierfolie mit einer bereichsweise ausgebildeten Dotierstoffschicht im Querschnitt;
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4 eine vierte Dotierfolie mit zwei bereichsweise ausgebildeten, unterschiedlichen Dotierstoffschichten im Querschnitt;
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5 eine fünfte Dotierfolie mit zwei bereichsweise ausgebildeten, unterschiedlichen Dotierstoffschichten im Querschnitt;
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6a eine sechste Dotierfolie mit einer Dotierstoffschicht und einer bereichsweise ausgebildeten Sperrschicht im Querschnitt;
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6b die sechste Dotierfolie gemäß 6a in der Draufsicht;
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7 eine siebente Dotierfolie mit zwei bereichsweise ausgebildeten, unterschiedlichen Dotierstoffschichten und einer bereichsweise ausgebildeten Sperrschicht im Querschnitt;
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8 eine achte Dotierfolie im Querschnitt; und
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9 und 10 im Querschnitt die Verfahrensschritte a) und b) eines Dotierverfahrens.
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1 zeigt eine erste Dotierfolie 1a mit einer ersten Dotierstoffschicht 2a im Querschnitt. Die erste Dotierfolie 1a weist einen Trägerfilm 10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem vollflächig eine Ablöseschicht 11a in einer Schichtdicke von 1 μm aufgebracht ist. Dabei ist die Ablöseschicht 11a nicht erforderlich, wenn der Trägerfilm 10 sich ohnehin von der Dotierstoffschicht 2a leicht ablösen lässt oder auf der Dotierstoffschicht 2a verbleiben soll, wie dies für eine Laminierfolie zutrifft (siehe beispielsweise 8).
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Die Ablöseschicht
11a der ersten Dotierfolie
1a ist aus der folgenden Lackzusammensetzung gebildet, die auf den Trägerfilm
10 aufgebracht und getrocknet wurde:
| 20 Gew.-% | Polyacrylat |
| 70 Gew.-% | Methylethylketon |
| 10 Gew.-% | Butylacetat |
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Auf der Ablöseschicht
11a ist die erste Dotierstoffschicht
2a in einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm vollflächig aufgebracht, welche durch folgende Zusammensetzung gebildet wurde, die auf die Ablöseschicht
11a aufgebracht und getrocknet wurde:
| 0 bis 3 Gew.-% | Füllstoff (beispielsweise in Form von SiO2) |
| 30 bis 40 Gew.-% | erster Dotierstoff (beispielsweise in Form von Bornitrid) |
| 20 Gew.-% | Bindemittel (beispielsweise in Form von Polyacrylat) |
| 20 bis 30 Gew.-% | Methylethylketon |
| 10 Gew.-% | Hochsieder |
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Hochsieder sind Lösemittel, die einen Flammpunkt von über 100°C besitzen. Sie gelten aufgrund des geringen Dampfdruckes von weniger als 0,01 kPa nicht mehr als leicht flüchtige Lösemittel.
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Auf der ersten Dotierstoffschicht
2a befindet sich eine Kleberschicht
9 in einer Schichtdicke von 0,4 μm, welche durch folgende Zusammensetzung gebildet wurde, die auf die erste Dotierstoffschicht
2a aufgebracht und getrocknet wurde:
| 20 Gew.-% | Polyester |
| 10 Gew.-% | Füllstoff in Form von SiO2 |
| 50 Gew.-% | Methylethylketon |
| 20 Gew.-% | Hochsieder |
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Auf die Kleberschicht 9 kann allerdings verzichtet werden, wenn bereits die erste Dotierstoffschicht 2a am zu dotierenden Körper haftet oder klebt. So wird ein Körper, auf welchen die erste Dotierfolie 1a vollflächig oder bereichsweise mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, vollflächig oder bereichsweise mit dem ersten Dotierstoff dotiert.
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2 zeigt eine zweite Dotierfolie
1b mit einer ersten Dotierstoffschicht
2a und einer dazu unterschiedlichen zweiten Dotierstoffschicht
2b im Querschnitt. Die zweite Dotierfolie
1b weist einen Trägerfilm
10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem vollflächig eine Ablöseschicht
11b in einer Schichtdicke von 0,1 μm aufgebracht ist. Dabei ist die Ablöseschicht
11b nicht erforderlich, wenn der Trägerfilm
10 sich ohnehin von der zweiten Dotierstoffschicht
2b leicht ablösen lässt oder aber darauf verbleiben soll. Die Ablöseschicht
11b der zweiten Dotierfolie
1b ist aus einem Wachs, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylenwachs oder einem Naturwachs gebildet, das auf den Trägerfilm
10 aufgebracht und verfestigt wurde. Auf der Ablöseschicht
11b ist die zweite Dotierstoffschicht
2b in einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm vollflächig aufgebracht, welche durch folgende Zusammensetzung gebildet wurde, die auf die Ablöseschicht
11b aufgebracht und getrocknet wurde:
| 0 bis 3 Gew.-% | Füllstoff (beispielsweise in Form von SiO2) |
| 40 bis 50 Gew.-% | zweiter Dotierstoff (beispielsweise in Form von B2O3) |
| 20 Gew.-% | Bindemittel (beispielsweise in Form von Polyacrylat) |
| 20 bis 30 Gew.-% | Methylethylketon |
| 10 Gew.-% | Hochsieder |
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Auf der zweiten Dotierstoffschicht 2b ist die erste Dotierstoffschicht 2a aufgebracht, die wie zu 1 beschrieben gebildet ist. Auf der ersten Dotierstoffschicht 2a befindet sich eine Kleberschicht 9 in einer Schichtdicke von 0,4 μm, welche wie zu 1 beschrieben gebildet ist. Auf die Kleberschicht 9 kann auch hier verzichtet werden, wenn bereits die erste Dotierstoffschicht 2a am zu dotierenden Körper haftet oder klebt. So wird ein Körper, auf welchen die zweite Dotierfolie 1b vollflächig oder bereichsweise mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, vollflächig oder bereichsweise mit dem ersten und dem zweiten Dotierstoff dotiert.
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3 zeigt eine dritte Dotierfolie 1c mit einer bereichsweise ausgebildeten ersten Dotierstoffschicht 2a im Querschnitt. Die dritte Dotierfolie 1c weist einen Trägerfilm 10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem vollflächig eine Ablöseschicht 11a in einer Schichtdicke von 1 μm aufgebracht ist. Dabei ist die Ablöseschicht 11a nicht erforderlich, wenn der Trägerfilm 10 sich ohnehin von der ersten Dotierstoffschicht 2a leicht ablösen lässt oder darauf verbleiben soll. Die Ablöseschicht 11a ist wie zu 1 beschrieben ausgebildet. Auf der Ablöseschicht 11a ist die erste Dotierstoffschicht 2a in einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm lediglich bereichsweise aufgebracht und wie zu 1 beschrieben ausgebildet. Auf der ersten Dotierstoffschicht 2a befindet sich eine Kleberschicht 9 in einer Schichtdicke von 0,4 μm. So wird ein Körper, auf welchen die dritte Dotierfolie 1a vollflächig mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, bereichsweise mit dem ersten Dotierstoff dotiert.
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4 zeigt eine vierte Dotierfolie 1d mit einer bereichsweise ausgebildeten ersten Dotierstoffschicht 2a und einer dazu unterschiedlichen, ebenfalls bereichsweise ausgebildeten zweiten Dotierstoffschicht 2b im Querschnitt. Die vierte Dotierfolie 1d weist einen Trägerfilm 10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem vollflächig eine Ablöseschicht 11b in einer Schichtdicke von 0,1 μm aufgebracht ist. Dabei ist die Ablöseschicht 11b nicht erforderlich, wenn der Trägerfilm 10 sich ohnehin von der ersten und der zweiten Dotierstoffschicht 2a, 2b leicht ablösen lässt. Die Ablöseschicht 11b der zweiten Dotierfolie 1d ist wie zu 2 beschrieben aus einem Wachs gebildet. Auf der Ablöseschicht 11b sind die erste und die zweite Dotierstoffschicht 2a, 2b jeweils in einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm in gleicher Ebene aufgebracht, wobei die Bildung wie zu den 1 und 2 beschrieben erfolgt ist. Auf der ersten und zweiten Dotierstoffschicht 2a, 2b befindet sich eine Kleberschicht 9 in einer Schichtdicke von 0,4 μm, welche wie zu 1 beschrieben gebildet ist. Auf die Kleberschicht 9 kann auch hier verzichtet werden, wenn bereits die erste und zweite Dotierstoffschicht 2a, 2b am zu dotierenden Körper haften oder kleben.
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So wird ein Körper, auf welchen die vierte Dotierfolie 1d vollflächig mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, bereichsweise mit dem ersten Dotierstoff und bereichsweise mit dem zweiten Dotierstoff dotiert.
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5 zeigt eine fünfte Dotierfolie 1e mit zwei bereichsweise ausgebildeten, unterschiedlichen Dotierstoffschichten 2a, 2b im Querschnitt. Die bereichsweise ausgebildete erste Dotierstoffschicht 2a und die dazu unterschiedliche, ebenfalls bereichsweise ausgebildete zweite Dotierstoffschicht 2b überlappen bereichsweise. Die fünfte Dotierfolie 1e weist einen Trägerfilm 10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem vollflächig eine Ablöseschicht 11a in einer Schichtdicke von 1 μm aufgebracht ist. Die Ablöseschicht 11a ist wie zu 1 beschrieben ausgebildet. Dabei ist die Ablöseschicht 11a nicht erforderlich, wenn der Trägerfilm 10 sich ohnehin von der ersten und der zweiten Dotierstoffschicht 2a, 2b sowie der Kleberschicht 9 (siehe unten) leicht ablösen lässt. Auf der Ablöseschicht 11a sind die erste und die zweite Dotierstoffschicht 2a, 2b jeweils in einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm aufgebracht, wobei die Bildung wie zu den 1 und 2 beschrieben erfolgt ist. Auf der ersten und zweiten Dotierstoffschicht 2a, 2b und davon freien Bereichen des Trägerfilms 10 befindet sich eine Kleberschicht 9 in einer Schichtdicke von 0,4 μm, welche wie zu 1 beschrieben gebildet ist. Auf die Kleberschicht 9 kann auch hier verzichtet werden, wenn bereits die erste und zweite Dotierstoffschicht 2a, 2b am zu dotierenden Körper haften oder kleben. Die fünfte Dotierfolie 1e weist vier unterschiedliche Bereiche I bis IV auf, welche in Kontakt zu einem zu dotierenden Körper lokal unterschiedlich wirken. So wird ein Körper, auf welchen die fünfte Dotierfolie 1e mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, angrenzend zum Bereich I mit dem zweiten Dotierstoff dotiert, angrenzend zum Bereich II mit dem ersten und dem zweiten Dotierstoff dotiert, angrenzend zum Bereich III mit dem ersten Dotierstoff dotiert und angrenzend zum Bereich IV nicht dotiert.
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6a zeigt im Querschnitt eine sechste Dotierfolie 1f mit einer ersten Dotierstoffschicht 2a, welche wie zu 1 beschrieben aufgebaut ist. Zusätzlich weist die sechste Dotierfolie 1f allerdings eine bereichsweise ausgebildete, farbige Sperrschicht 4 zwischen der ersten Dotierstoffschicht 2a und der Kleberschicht 9 auf, welche als Diffusionsbarriere für den ersten Dotierstoff fungiert. Bei der Sperrschicht 4 handelt es sich um eine keramische Schicht oder Glasschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 0,5 bis 10 μm, hier beispielsweise um eine SiO2-Schicht mit einer Schichtdicke von 2,5 μm.
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So wird ein Körper, auf welchen die sechste Dotierfolie 1e vollflächig mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, lediglich angrenzend zum Bereich III mit dem ersten Dotierstoff dotiert und in den übrigen Bereichen, die wie die Bereiche IV der fünften Dotierfolie 1e aus 5 wirken, nicht dotiert.
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6b zeigt die sechste Dotierfolie 1f aus 6a in einer Ansicht von Seiten der Kleberschicht 9, welche transparent ist und somit hier nicht gesondert dargestellt ist. Die farbige Sperrschicht 4 ist von beiden Seiten der Dotierfolie 1f gut zu erkennen, sofern auch der Trägerfilm 10 transparent ist. Die Sperrschicht 4 bildet einen Rahmen und eine Öffnung 4a aus, wobei die Öffnung 4a den Blick auf die erste Dotierstoffschicht 2a freigibt. Der Rahmen kann auf einem zu dotieren Körper optimal ausgerichtet werden, um einen vorbestimmten Bereich des Körpers in Größe der innerhalb des Rahmens gebildeten Öffnung 4a gezielt zu dotieren.
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7 zeigt eine siebente Dotierfolie 1g mit zwei bereichsweise ausgebildeten, unterschiedlichen Dotierstoffschichten 2a, 2b im Querschnitt. Die bereichsweise ausgebildete erste Dotierstoffschicht 2a und die dazu unterschiedliche, ebenfalls bereichsweise ausgebildete zweite Dotierstoffschicht 2b überlappen bereichsweise. Die siebente Dotierfolie 1g weist einen Trägerfilm 10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem vollflächig eine Ablöseschicht 11a in einer Schichtdicke von 1 μm aufgebracht ist. Die Ablöseschicht 11a ist wie zu 1 beschrieben ausgebildet. Dabei ist die Ablöseschicht 11a nicht erforderlich, wenn der Trägerfilm 10 sich ohnehin von der ersten und der zweiten Dotierstoffschicht 2a, 2b leicht ablösen lässt. Auf der Ablöseschicht 11a sind die erste und die zweite Dotierstoffschicht 2a, 2b jeweils in einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm aufgebracht, wobei die Bildung wie zu den 1 und 2 beschrieben erfolgt ist. Auf der ersten Dotierstoffschicht 2a ist bereichsweise eine Sperrschicht 4, wie zu 6 beschrieben, ausgebildet. Auf der ersten und zweiten Dotierstoffschicht 2a, 2b und der Sperrschicht 4 befindet sich eine Kleberschicht 9 in einer Schichtdicke von 0,4 μm, welche wie zu 1 beschrieben gebildet ist. Auf die Kleberschicht 9 kann auch hier verzichtet werden, wenn bereits die erste und zweite Dotierstoffschicht 2a, 2b sowie die Sperrschicht 4 am zu dotierenden Körper haften oder kleben. Die siebente Dotierfolie 1g weist vier unterschiedliche Bereiche I bis IV auf, welche in Kontakt zu einem zu dotierenden Körper lokal unterschiedlich wirken. So wird ein Körper, auf welchen die siebente Dotierfolie 1g mittels der Kleberschicht 9 aufgeklebt ist, angrenzend zum Bereich I mit dem zweiten Dotierstoff dotiert, angrenzend zum Bereich II mit dem ersten und dem zweiten Dotierstoff dotiert, angrenzend zum Bereich III mit dem ersten Dotierstoff dotiert und angrenzend zum Bereich IV nicht dotiert.
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8 zeigt eine achte Dotierfolie 1h, die als Laminierfolie ausgebildet ist.
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Die achte Dotierfolie
1h weist einen Trägerfilm
10 aus PET-Folie in einer Schichtdicke von 19 μm auf, auf welchem eine Dotierstoffschicht
2c in einer Dicke im Bereich von 5 bis 8 μm, die sich vom Trägerfilm
10 nicht zerstörungsfrei ablösen lässt, aufgebracht ist. Die Dotierstoffschicht
2c ist vollflächig aufgebracht, wobei folgende Zusammensetzung zu deren Bildung auf den Trägerfilm
10 aufgebracht und getrocknet wurde:
| 0 bis 2 Gew.-% | Füllstoff (beispielsweise in Form von SiO2) |
| 30 bis 40 Gew.-% | Dotierstoffe (beispielsweise in Form von elementarem Phosphor) |
| 10 Gew.-% | Bindemittel, beispielsweise in Form von Polyacrylat |
| 10 Gew.-% | Polyester |
| 30 Gew.-% | Methylethylketon |
| 10 Gew.-% | Hochsieder |
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Die Dotierstoffschicht 2c fungiert gleichzeitig als Kleberschicht und haftet aufgrund des Polyester-Anteils unmittelbar auf einem zu dotierenden Körper. Eine zusätzliche Kleberschicht kann hier somit entfallen.
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So wird ein Körper, auf welchen die achte Dotierfolie 1h vollflächig oder bereichsweise mittels der Dotierstoffschicht 2c aufgeklebt ist, vollflächig oder bereichsweise mit dem in der Dotierstoffschicht 2c enthaltenen Dotierstoff dotiert.
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9 zeigt im Querschnitt gesehen die Verfahrensschritte, mittels derer eine Dotierfolie 1 in Form einer Transferfolie mit einem Trägerfilm und einer Übertragungslage in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren verarbeitet wird. Eine Transporteinrichtung 50 fördert eine Vielzahl von zu dotierenden Körpern 100, insbesondere in Form von Wafern, in Pfeilrichtung nacheinander einem Prägestempel 40 zu, der insbesondere beheizt ist. Der Prägestempel 40 führt eine Hubprägung aus, wobei der Prägestempel 40 auf jeden Körper 100, der den Prägestempel 30 passiert, abgesenkt und anschließend wieder angehoben wird. Die Dotierfolie 1 ist auf eine rotierbar gelagerte, erste Rolle 20a aufgewickelt bereitgestellt und wird von dieser abgezogen, wobei der hier nicht gesondert dargestellte Trägerfilm der Dotierfolie 1 dem Prägestempel 40 zugewandt ist. Die Dotierfolie 1 wird zwischen den Körpern 100 und dem Prägestempel 40 hindurch transportiert, wobei der Prägestempel 40 die jeweils angrenzenden Bereiche der Dotierfolie 1 während des Absenkvorgangs gegen einen der Körper 100 drückt. Dabei wird ein Bereich 1'' der Übertragungslage der Transferfolie im Bereich des Prägestempels 40 auf dem Körper 100 fixiert und beim Anheben des Prägestempels 40 der Trägerfilm von dem jeweiligen Körper 100 abgezogen. Der Trägerfilm und darauf verbliebene Reste der Übertragungslage (insgesamt mit der Bezugsziffer 1' bezeichnet) werden nachfolgend auf eine rotierbar gelagerte, zweite Rolle 30a aufgewickelt. Die mit Übertragungslage 1'' beprägten Körper 100 werden nachfolgend in einem nicht mehr dargestellten Verfahrensschritt in einer Heizvorrichtung erwärmt und das Eindiffundieren des oder der Dotierstoffe aus der/den in der Übertragungslage enthaltenen Dotierstoffschicht(en) in den jeweiligen Körper bewirkt.
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10 zeigt im Querschnitt gesehen die Verfahrensschritte eines weiteren Verfahrens, bei welchem eine erste Dotierfolie 1 und eine zweite Dotierfolie 1a, jeweils in Form einer Transferfolie mit einem Trägerfilm und einer Übertragungslage, in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren verarbeitet werden. Eine Transporteinrichtung 50 fördert eine Vielzahl von zu dotierenden Körpern 100, insbesondere in Form von Wafern, in Pfeilrichtung nacheinander einer Abrollprägeeinheit zu, die eine rotierbar gelagerte erste Prägewalze 60a und eine rotierbar gelagerte zweite Prägewalze 60b umfasst, welche insbesondere beheizt sind. Die Prägewalzen 60a, 60b weisen eine strukturierte Mantelfläche auf und führen eine Abrollprägung aus, wobei die erhöhten Bereiche der Prägewalzen 60a, 60b Bereiche der beiden Dotierfolien 1, 1a gleichzeitig gegen jeweils einen Körper 100 drücken. Die erste Dotierfolie 1 ist auf eine rotierbar gelagerte, erste Rolle 20a aufgewickelt bereitgestellt und wird von dieser abgezogen, wobei der hier nicht gesondert dargestellte Trägerfilm der ersten Dotierfolie 1 der Prägewalze 60a zugewandt ist. Die erste Dotierfolie 1 wird zwischen den Körpern 100 und der Prägewalze 60a hindurch transportiert. Die zweite Dotierfolie 1a ist auf eine rotierbar gelagerte, dritte Rolle 20b aufgewickelt bereitgestellt und wird von dieser abgezogen, wobei der hier nicht gesondert dargestellte Trägerfilm der zweiten Dotierfolie 1a der Prägewalze 60b zugewandt ist. Die zweite Dotierfolie 1a wird zwischen den Körpern 100 und der Prägewalze 60b hindurch transportiert. Dabei wird ein Bereich 1'' der Übertragungslage der ersten Dotierfolie 1 im Bereich der Prägewalze 60a auf einem Körper 100 fixiert und beim Weitertransport des Körpers 100 der Trägerfilm abgezogen. Der Trägerfilm und darauf verbliebene Reste der Übertragungslage (insgesamt mit der Bezugsziffer 1' bezeichnet) werden nachfolgend auf eine rotierbar gelagerte, zweite Rolle 30a aufgewickelt. Gleichzeitig wird ein Bereich 1a'' der Übertragungslage der zweiten Dotierfolie 1a im Bereich der Prägewalze 60b auf einem Körper 100 fixiert und beim Weitertransport des Körpers 100 der Trägerfilm abgezogen. Der Trägerfilm und darauf verbliebene Reste der Übertragungslage (insgesamt mit der Bezugsziffer 1a' bezeichnet) werden nachfolgend auf eine rotierbar gelagerte, vierte Rolle 30b aufgewickelt.
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Die auf ihrer Oberseite mit Übertragungslage 1'' der ersten Dotierfolie 1 und auf ihrer Unterseite mit Übertragungslage 1a'' der zweiten Dotierfolie 1a beprägten Körper 100 werden nachfolgend in einem nicht mehr dargestellten Verfahrensschritt in einer Heizvorrichtung erwärmt und das Eindiffundieren des oder der Dotierstoffe aus der/den in der Übertragungslage enthaltenen Dotierstoffschicht(en) in den jeweiligen Körper bewirkt.
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Es ist für den Fachmann aus den obigen Ausführungen offensichtlich, dass eine Vielzahl weiterer Anlagen zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind und dass bei einer Verwendung von mehr als zwei Dotierstoffschichten und/oder Sperrschichten, einer Verwendung von weiteren Schichten, wie unter anderem Dekorschichten oder Hilfsschichten, beispielsweise zur Verbesserung der Zwischenschichthaftung usw., eine Vielzahl weiterer Dotierfolien gebildet werden können, ohne die Erfindung zu verlassen.
