Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur lichtunterstützten Abscheidung
eines Metalls aus einem Elektrolyten auf einem Halbleiter-Bauelement.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Halbleiter-Bauelement.The
The invention relates to a device and a method for light-assisted deposition
a metal of an electrolyte on a semiconductor device.
The invention further relates to a semiconductor device.
Lichtinduzierte
und lichtunterstützte
galvanische Prozesse eignen sich für die Herstellung hocheffizienter
Solarzellen. Im Allgemeinen befindet sich die Lichtquelle bei derartigen
Verfahren gegenüber der
Vorderseite der Solarzelle, wobei sich zwischen der Solarzelle und
der Lichtquelle der Elektrolyt befindet. Beispielsweise offenbart
die DE 23 48 182 C3 ein
Verfahren zur galvanischen Abscheidung einer Metallschicht auf der
Oberfläche
eines Halbleiterkörpers.
Der Halbleiterkörper
taucht mit seiner Oberfläche
in ein galvanisches Bad ein und wird dabei mit Licht durch die lichtdurchlässige Galvanisierwanne bestrahlt.
Aus der DE 10
2007 005 161 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Galvanisieren von Substraten aus elektrisch halbleitenden Werkstoffen bekannt.
Dabei wird eine zu beschichtende Seite von einer Lichtquelle beleuchtet,
die sich auch außerhalb eines
mindestens teilweise transparenten Arbeitsbehälters befinden kann. Nachteilig
hieran ist, dass der Elektrolyt mehr oder weniger von dem Licht
der Lichtquelle absorbiert. Außerdem
beeinträchtigt
eine direkt vor der zu beschichtenden Fläche angeordnete Lichtquelle
zum einen die Konvektion unmittelbar vor der Elektrode und zum anderen
die Stromlinienverteilung, was sich sehr nachteilig auf den galvanischen
Prozess auswirken kann. Schließlich
ist bei einer Anordnung der Lichtquelle im galvanischen Bad der
bauliche und sicherheitstechnische Aufwand erheblich.Light-induced and light-assisted galvanic processes are suitable for the production of highly efficient solar cells. In general, in such methods, the light source is located opposite the front of the solar cell, with the electrolyte between the solar cell and the light source. For example, the DE 23 48 182 C3 a method for the electrodeposition of a metal layer on the surface of a semiconductor body. The semiconductor body immerses with its surface in a galvanic bath and is thereby irradiated with light through the translucent Galvanisierwanne. From the DE 10 2007 005 161 A1 For example, a method and apparatus for electroplating substrates of electrically semiconductive materials is known. In this case, a page to be coated is illuminated by a light source, which may also be located outside of an at least partially transparent working container. The disadvantage of this is that the electrolyte absorbs more or less of the light of the light source. In addition, a light source arranged directly in front of the surface to be coated on the one hand affects the convection immediately in front of the electrode and on the other hand the streamline distribution, which can have a very detrimental effect on the galvanic process. Finally, in an arrangement of the light source in the galvanic bath, the structural and safety expenses are significant.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur lichtunterstützten
Abscheidung eines Metalls aus einem Elektrolyten auf einem Halbleiter-Bauelement
zu verbessern. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde,
ein verbessertes Halbleiter-Bauelement zu
schaffen.Of the
Invention is therefore based on the object, a device and
a method for light-assisted
Deposition of a metal from an electrolyte on a semiconductor device
to improve. The invention is also based on the object
an improved semiconductor device to
create.
Diese
Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 13 gelöst. Der
Kern der Erfindung besteht darin, die Bestrahlungs-Einrichtung zur Bestrahlung
des Halbleiter-Bauelements außerhalb des
Galvanik-Bades anzuordnen.These
Tasks are solved by the features of claims 1, 8 and 13. Of the
The core of the invention is the irradiation device for irradiation
of the semiconductor device outside of the
To arrange galvanic bath.
Vorzugsweise
ist die Bestrahlungs-Einrichtung auf der nicht zu beschichtenden
Seite des Halbleiter-Bauelements angeordnet, das heißt das Halbleiter-Bauelement
wird von der nicht zu beschichtenden Seite beleuchtet.Preferably
the irradiation device is on the non-coating
Side of the semiconductor device arranged, that is, the semiconductor device
is illuminated by the side not to be coated.
Als
Lichtquelle kommt vorteilhafterweise eine Anordnung von Leuchtdioden
und/oder einer oder mehrerer Halogenlampen in Frage. Vorzugsweise
weist die von der Bestrahlungs-Einrichtung erzeugte elektromagnetische
Strahlung ein Intensitäts-Maximum
im roten bis nah-infraroten Bereich auf.When
Light source is advantageously an array of LEDs
and / or one or more halogen lamps in question. Preferably
has the electromagnetic generated by the irradiation device
Radiation an intensity maximum
in the red to near-infrared range.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass das Halbleiter-Substrat mit mindestens
einer ersten Seite in den Elektrolyten eingetaucht wird, während es
von der Bestrahlungs-Einrichtung auf der der ersten Seite gegenüberliegenden
zweiten Seite bestrahlt wird.The
inventive method
is characterized in that the semiconductor substrate with at least
a first side is immersed in the electrolyte while it is
from the irradiation device on the first side opposite
second side is irradiated.
Vorzugsweise
wird das Halbleiter-Substrat nur so weit in den Elektrolyten eingetaucht,
dass die zweite Seite trocken bleibt.Preferably
the semiconductor substrate is immersed in the electrolyte only so far
that the second side stays dry.
Alternativ
hierzu ist ein vollständiges
Eintauchen des Halbleiter-Substrats in den Elektrolyten möglich, so
dass die zweite Seite mit nur wenigen Millimetern Elektrolyt bedeckt
wird.alternative
this is a complete
Immersion of the semiconductor substrate in the electrolyte possible, so
that the second side covered with only a few millimeters of electrolyte
becomes.
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Merkmale
und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer
Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung. Es zeigt:Further
Advantages of the invention will become apparent from the dependent claims. characteristics
and details of the invention will become apparent from the description of several
embodiments
based on the drawing. It shows:
1 zeigt
eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur lichtunterstützten Abscheidung eines
Elektrolyten auf einem Halbleiter-Bauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows a schematic representation of the device for light-assisted deposition of an electrolyte on a semiconductor device according to a first embodiment.
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 ein erstes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Eine Vorrichtung zur lichtunterstützten Abscheidung
eines Elektrolyten auf einem Halbleiter-Bauelement 1 umfasst
ein Galvanik-Bad 2 mit einem Elektrolyten 3, einer
ersten, im Galvanik-Bad 2 angeordneten Elektrode 4 und
einer zweiten, außerhalb
des Galvanik-Bades 2 angeordneten Elektrode 5.
Der Elektrolyt 3 weist zumindest einen Anteil an Kobalt
und/oder Nickel und/oder Silber und/oder Kupfer und/oder Zinn und/oder
einer Verbindung dieser Metalle auf. Die Elektroden 4, 5 sind elektrisch
leitend mit einer Spannungs-Quelle 14 verbunden. Anstelle
der Spannungs-Quelle 14 kann auch lediglich ein elektrischer
Kontakt zur elektrisch leitenden Verbindung der Elektroden 4 und 5 vorgesehen
sein.The following is with reference to the 1 a first embodiment of the invention described. An apparatus for light-assisted deposition of an electrolyte on a semiconductor device 1 includes a galvanic bath 2 with an electrolyte 3 , a first, in the electroplating bath 2 arranged electrode 4 and a second, outside the electroplating bath 2 arranged electrode 5 , The electrolyte 3 has at least a proportion of cobalt and / or nickel and / or silver and / or copper and / or tin and / or a compound of these metals. The electrodes 4 . 5 are electrically conductive with a voltage source 14 connected. Instead of the voltage source 14 may also be only an electrical contact to the electrically conductive connection of the electrodes 4 and 5 be provided.
Bei
dem Halbleiter-Bauelement 1 handelt es sich insbesondere
um eine Solarzelle. Das Halbleiter-Bauelement 1 umfasst
ein flächig
ausgebildetes Halbleiter-Substrat 6 mit einer ersten Seite 7,
einer dieser gegenüberliegenden
zweiten Seite 8 und einer Dicke D in Richtung senkrecht
zu den Seiten 7, 8. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei der ersten Seite 7 des Halbleiter-Substrats 6 um
dessen Rückseite.
Das Halbleiter-Substrat 6 besteht zumindest teilweise aus
Silizium. Andere Halbleiter-Materialien
sind jedoch ebenso denkbar.In the semiconductor device 1 it is in particular a solar cell. The semiconductor device 1 comprises a flat semiconductor substrate 6 with a first page 7 , one of these opposite second page 8th and a thickness D in the direction perpendicular to the sides 7 . 8th , According to the first embodiment, the first side is 7 of the semiconductor substrate 6 around its back. The semiconductor substrate 6 be is at least partially made of silicon. However, other semiconductor materials are also conceivable.
Die
Vorrichtung umfasst außerdem
eine Halte-Einrichtung 9 zur Halterung des Halbleiter-Bauelements 1.
Die Halte-Einrichtung 9 umfasst mindestens 3,
insbesondere mehrere Stützen 10,
mittels welcher die Position des Halb leiter-Bauelements 1 in
der Vorrichtung fixierbar ist. Die Stützen 10 sind im Galvanik-Bad 2 angeordnet.
Sie sind insbesondere an einem Boden 11 des Galvanik-Bads 2 angebracht.
Vorzugsweise sind die Stützen 10 seitlich,
das heißt
in Richtung parallel zum Boden 11 und damit parallel zu den
Seiten 7, 8 des Halbleiter-Substrats 6,
verstellbar. Hierdurch lässt
sich sicherstellen, dass sie bezüglich
des Halbleiter-Bauelements 1 an vorbestimmbaren Punkten,
beispielsweise im Bereich eines Busbars und/oder einem solchen gegenüberliegend,
positioniert sind. Vorteilhafterweise sind die Stützen 10 höhenverstellbar
ausgebildet. Zur Höhenverstellung
ist vorzugsweise eine in der 1 nur schematisch
angedeutete Verstell-Einrichtung 12 vorgesehen.The device also includes a holding device 9 for mounting the semiconductor device 1 , The holding device 9 includes at least 3 , in particular several supports 10 , By means of which the position of the semi-conductor component 1 can be fixed in the device. The pillars 10 are in the electroplating bath 2 arranged. They are in particular on a ground 11 of the electroplating bath 2 appropriate. Preferably, the supports 10 laterally, ie in the direction parallel to the ground 11 and thus parallel to the pages 7 . 8th of the semiconductor substrate 6 , adjustable. This ensures that they are with respect to the semiconductor device 1 are positioned at predeterminable points, for example in the region of a busbar and / or such opposite. Advantageously, the supports 10 designed height adjustable. For height adjustment is preferably in the 1 only schematically indicated adjusting device 12 intended.
Des
Weiteren umfasst die Vorrichtung Kontakt-Elemente 13 zum
elektrischen Kontaktieren des Halbleiter-Bauelements 1.
Die Kontakt-Elemente 13 sind vorzugsweise als federnde
Kontakt-Stifte ausgebildet. Sie sind elektrisch leitend mit der
zweiten Elektrode 5 verbunden. Sie sind außerdem elektrisch
leitend mit der ersten Seite 7 des Halbleiter-Substrats 6 verbindbar.
Die Kontakt-Elemente 13 können als Bestandteil der Halte-Einrichtung 9 ausgebildet
sein. Vorteilhafterweise sind die Kontakt-Elemente 13 jeweils in Verlängerung
einer der Stützen 10 angeordnet.
Sie stehen somit jeweils einer der Stützen 10 bezüglich des
Halbleiter-Substrats 6 gegenüber. Hierdurch
wird ein Durchbiegen des Halbleiter-Substrats 6 vermieden. Die
Kontakt-Elemente 13, insbesondere deren elektrische Verbindung
mit der zweiten Elektrode 5, sind vorzugsweise außerhalb
des Galvanik-Bades 2 angeordnet.Furthermore, the device comprises contact elements 13 for electrically contacting the semiconductor device 1 , The contact elements 13 are preferably designed as resilient contact pins. They are electrically conductive with the second electrode 5 connected. They are also electrically conductive with the first side 7 of the semiconductor substrate 6 connectable. The contact elements 13 can as part of the holding device 9 be educated. Advantageously, the contact elements 13 each in extension of one of the supports 10 arranged. They are thus each one of the supports 10 with respect to the semiconductor substrate 6 across from. This will cause the semiconductor substrate to sag 6 avoided. The contact elements 13 , in particular their electrical connection with the second electrode 5 , are preferably outside the electroplating bath 2 arranged.
Schließlich umfasst
die Vorrichtung eine Bestrahlungs-Einrichtung 15 zur Bestrahlung
des Halbleiter-Bauelements 1 mit elektromagnetischer Strahlung.
Die Bestrahlungs-Einrichtung 15 ist vorteilhafter Weise
außerhalb des
Galvanik-Bades 2 angeordnet. Sie ist somit auf der der
in das Galvanik-Bad 2 einzutauchenden Seite 8 abgewandten
Seite 7 des Halbleiter-Bauelements 1 angeordnet.
Die Bestrahlungs-Einrichtung 15 umfasst mindestens eine
als Leuchtdiode (LED) ausgebildete Licht-Quelle 16. Die Licht-Quelle 16 umfasst
insbesondere eine Vielzahl von LEDs. Die LEDs sind in einem flächig ausgeführten Raster
angeordnet.Finally, the device comprises an irradiation device 15 for irradiation of the semiconductor device 1 with electromagnetic radiation. The irradiation facility 15 is advantageously outside the electroplating bath 2 arranged. She is thus on the in the electroplating bath 2 page to be immersed 8th opposite side 7 of the semiconductor device 1 arranged. The irradiation facility 15 comprises at least one designed as a light emitting diode (LED) light source 16 , The light source 16 includes in particular a plurality of LEDs. The LEDs are arranged in a flat grid.
Die
Mittels der Bestrahlungs-Einrichtung 15 erzeugbare elektromagnetische
Strahlung weist zumindest einen Anteil, insbesondere ein Intensitäts-Maximum im Wellenlängenbereich
von 650 nm bis 1200 nm, insbesondere im Bereich von 840 nm bis 1050
nm, insbesondere im Bereich von 940 nm bis 970 nm auf. Es handelt
sich somit um elektromagnetische Strahlung mit einem Anteil im roten
bis nah-infraroten Bereich. Die von der Bestrahlungs-Einrichtung 15 abstrahlbare
Leistung beträgt mindestens
100 mW, insbesondere mindestens 1 W. Die Bestrahlungs-Einrichtung 15 ist
mittels einer in der 1 nur schematisch dargestellten
Steuer-Einrichtung 18 steuerbar.The means of the irradiation device 15 Electromagnetic radiation that can be generated has at least one component, in particular an intensity maximum in the wavelength range from 650 nm to 1200 nm, in particular in the range from 840 nm to 1050 nm, in particular in the range from 940 nm to 970 nm. It is thus electromagnetic radiation with a proportion in the red to near-infrared range. The of the irradiation facility 15 Abstrahlbare power is at least 100 mW, in particular at least 1 W. The irradiation device 15 is by means of a in the 1 only schematically illustrated control device 18 controllable.
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei der ersten Seite 7 des Halbleiter-Substrats 6 um
dessen Rückseite.
Entscheidend für
das erfindungsgemäße Verfahren
ist, dass die der Bestrahlungs-Einrichtung 15 zugewandte
erste Seite 7 derart ausgebildet ist, dass sie zumindest
bereichsweise für
die elektromagnetische Strahlung von der Bestrahlungs-Einrichtung 15 zumindest
teilweise, insbesondere zu mindestens 50% durchlässig ist.According to the first embodiment, the first side is 7 of the semiconductor substrate 6 around its back. Decisive for the method according to the invention is that of the irradiation device 15 facing first page 7 is formed such that it at least partially for the electromagnetic radiation from the irradiation device 15 at least partially, in particular at least 50% permeable.
Das
Halbleiter-Substrat 6 ist somit derart ausgebildet, dass
es zumindest bereichsweise in zumindest einer Richtung für elektromagnetische Strahlung
von der Bestrahlungs-Einrichtung 15 bis zu einer Eindringtiefe
von mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 90%
der Dicke D zu mindestens 50% durchlässig ist.The semiconductor substrate 6 is thus designed such that it at least partially in at least one direction for electromagnetic radiation from the irradiation device 15 up to a penetration depth of at least 50%, in particular at least 75%, in particular at least 90% of the thickness D is at least 50% permeable.
Es
weist hierzu eine Metallisierung 19 auf der ersten Seite 7 des
Halbleiter-Substrats 6 auf,
welche zumindest teilweise transparent ausgeführt ist. Die Metallisierung 19 ist
vorzugsweise als Grid ausgebildet. Alternativ hierzu kann die Metallisierung 19 auch als
transparenter Halbleiter oder als wenige Nanometer dünne und
somit transparente Metallschicht ausgebildet sein. Schließlich kann
das Halbleiter-Bauelement 1 auf der ersten Seite 7 des
Halbleiter-Substrats 6 auch eine flächige Metallisierung mit lasergefeuerten
Kontakten aufweisen, an welchen die Metallisierung 19 punktuell
geöffnet
und somit für die
von der Bestrahlungs-Einrichtung 15 erzeugte elektromagnetische
Strahlung durchlässig
ist.It has a metallization for this purpose 19 on the first page 7 of the semiconductor substrate 6 which is at least partially transparent. The metallization 19 is preferably designed as a grid. Alternatively, the metallization 19 also be formed as a transparent semiconductor or as a few nanometers thin and thus transparent metal layer. Finally, the semiconductor device 1 on the first page 7 of the semiconductor substrate 6 also have a planar metallization with laser-fired contacts, to which the metallization 19 open selectively and thus for the of the irradiation facility 15 generated electromagnetic radiation is permeable.
Die
in den Elektrolyten 3 einzutauchende, der Bestrahlungs-Einrichtung 15 abgewandte,
zu beschichtende zweite Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6 weist
vorbestimmte Abscheidungs-Bereiche 20 auf, an welchen die
galvanische Abscheidung des Elektrolyten 3 stattfindet.
Die Abscheidungs-Bereiche 20 sind
vorzugsweise als eine im Feinliniendruck auf das Halbleiter-Substrat 6 aufgebrachte
Keimschicht ausgebildet. Alternativ können die Abscheidungs-Bereiche 20 als Öffnungen
in einer auf der zweiten Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6 aufgebrachten
Antireflexionsschicht ausgebildet sein.The in the electrolyte 3 to be immersed, the irradiation facility 15 remote, to be coated second page 8th of the semiconductor substrate 6 has predetermined deposition areas 20 on which the galvanic deposition of the electrolyte 3 takes place. The deposition areas 20 are preferably as one in fine line printing on the semiconductor substrate 6 applied germ layer formed. Alternatively, the deposition areas 20 as openings in one on the second side 8th of the semiconductor substrate 6 be formed applied anti-reflection layer.
Im
Folgenden wird die Funktion der Vorrichtung anhand eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines Halbleiter-Bauelements 1 beschrieben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zunächst
das Galvanik-Bad 2 mit dem Elektrolyten 3 und
den Elektroden 4, 5 sowie der Bestrahlungs-Einrichtung 15 bereitgestellt.
Sodann wird das Halbleiter- Substrat 6 derart
in der Halte-Einrichtung 9 angeordnet, dass die zweite
Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6 dem Elektrolyten 3 zugewandt
ist. Dann wird das Halbleiter-Substrat 6 durch Verstellen der
Stützen 10 mittels
der Verstell-Einrichtung 12 mit seiner zweiten Seite 8 in
den Elektrolyten 3 eingetaucht. Vorzugsweise wird das Halbleiter-Substrat 6 nur
teilweise in den Elektrolyten 3 eingetaucht, insbesondere
höchstens
so weit, dass die erste Seite 7 trocken bleibt. Hierzu
wird das Halbleiter-Substrat 6 nach dem Eintauchen in den
Elektrolyten 3 durch Ausfahren der Stützen 10 wieder so
weit aus dem Elektrolyten 3 herausgehoben, dass sich zwischen der
zweiten Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6 und dem
Elektrolyten 3 ein Oberflächen-Meniskus 17 bildet.
Die zweite Seite 8 steht somit zumindest weitestgehend,
insbesondere vollständig
in direktem Kontakt mit dem Elektrolyten 3. Die erste Seite 7 des Halbleiter-Substrats 6 befindet
sich hingegen oberhalb des Elektrolyten 3 im Galvanik-Bad 2.In the following, the function of the device is based on a method according to the invention for producing a semiconductor device 1 described. According to the method of the invention is first the electroplating bath 2 with the electrolyte 3 and the electrodes 4 . 5 and the irradiation facility 15 provided. Then, the semiconductor substrate 6 such in the holding device 9 arranged that the second side 8th of the semiconductor substrate 6 the electrolyte 3 is facing. Then the semiconductor substrate becomes 6 by adjusting the supports 10 by means of the adjustment device 12 with his second page 8th in the electrolyte 3 immersed. Preferably, the semiconductor substrate becomes 6 only partially in the electrolyte 3 immersed, in particular at most so far that the first page 7 stays dry. For this purpose, the semiconductor substrate 6 after immersion in the electrolyte 3 by extending the supports 10 again so far from the electrolyte 3 highlighted that between the second page 8th of the semiconductor substrate 6 and the electrolyte 3 a surface meniscus 17 forms. The second page 8th is thus at least as far as possible, in particular completely in direct contact with the electrolyte 3 , The first page 7 of the semiconductor substrate 6 is located above the electrolyte 3 in the electroplating bath 2 ,
Alternativ
hierzu wird das Halbleiter-Substrat 6 vollständig in
den Elektrolyten 3 eingetaucht, jedoch höchstens
so weit, dass die erste Seite 7 vom Elektrolyten 3 durch
eine Schicht einer Tiefe von maximal 10 mm, insbesondere maximal
5 mm, insbesondere maximal 2 mm überdeckt
ist. Der Elektrolyt 3 bildet somit zwischen dem Halbleiter-Bauelement 1 und
der Bestrahlungs-Einrichtung 15 eine Schicht mit einer
Schicht-Dicke von höchstens
10 mm, insbesondere höchstens
5 mm, insbesondere höchstens
2 mm. Die Schicht-Dicke beträgt
vorzugsweise 0 mm, das heißt
es befindet sich kein Elektrolyt 3 zwischen dem Halbleiter-Bauelement 1 und
der Bestrahlungs-Einrichtung 15.Alternatively, the semiconductor substrate becomes 6 completely in the electrolyte 3 immersed, but at most so far that the first page 7 from the electrolyte 3 is covered by a layer having a maximum depth of 10 mm, in particular a maximum of 5 mm, in particular a maximum of 2 mm. The electrolyte 3 thus forms between the semiconductor device 1 and the irradiation facility 15 a layer with a layer thickness of at most 10 mm, in particular at most 5 mm, in particular at most 2 mm. The layer thickness is preferably 0 mm, that is, there is no electrolyte 3 between the semiconductor device 1 and the irradiation facility 15 ,
Die
erste Seite 7 des Halbleiter-Substrats 6 wird
elektrisch leitend mit der außerhalb
des Galvanik-Bades 2 angeordneten zweiten Elektrode 5 verbunden.
Zur lichtinduzierten oder lichtunterstützten galvanischen Abschei dung
eines Metalls aus dem Elektrolyten 3 auf der zweiten Seite 8 wird
die der zu beschichtenden zweiten Seite 8 gegenüberliegende erste
Seite 7 des Halbleiter-Substrats 6 mittels der Bestrahlungs-Einrichtung 15 bestrahlt.
Aufgrund des geeignet gewählten
Spektralbereichs der Bestrahlungs-Einrichtung 15, insbesondere
im roten bis nah-infraroten Bereich, weist die mittels der Bestrahlungs-Einrichtung 15 erzeugte
elektromagnetische Strahlung eine Eindringtiefe in das Halbleiter-Substrat 6 von
mindestens 100 μm,
insbesondere mindestens 150 μm,
insbesondere mindestens 180 μm
auf. Somit werden durch die mittels der Bestrahlungs-Einrichtung 15 erzeugte
elektromagnetische Strahlung im Halbleiter-Substrat 6 freie
Ladungsträger
nahe dem p/n-Übergang
des Halbleiter-Substrats 6 generiert. Diese freien Ladungsträger führen zu
einem Stromfluß im
durch die Elektroden 4, 5 und das Halbleiter-Bauelement 1 gebildeten
Stromkreises und somit zu einer galvanischen Abscheidung des Elektrolyten 3 in
vorbestimmbaren Bereichen auf der zweiten Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6.The first page 7 of the semiconductor substrate 6 becomes electrically conductive with the exterior of the electroplating bath 2 arranged second electrode 5 connected. For light-induced or light-assisted galvanic deposition of a metal from the electrolyte 3 on the second page 8th becomes the second side to be coated 8th opposite first page 7 of the semiconductor substrate 6 by means of the irradiation device 15 irradiated. Due to the suitably chosen spectral range of the irradiation device 15 , in particular in the red to near-infrared region, that by means of the irradiation device 15 generated electromagnetic radiation penetration into the semiconductor substrate 6 of at least 100 μm, in particular at least 150 μm, in particular at least 180 μm. Thus, by means of the irradiation device 15 generated electromagnetic radiation in the semiconductor substrate 6 free charge carriers near the p / n junction of the semiconductor substrate 6 generated. These free charge carriers lead to a flow of current through the electrodes 4 . 5 and the semiconductor device 1 formed circuit and thus to a galvanic deposition of the electrolyte 3 in predeterminable areas on the second side 8th of the semiconductor substrate 6 ,
In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
umfasst die Bestrahlungs-Einrichtung 15 anstelle
der LEDs mindestens eine Halogenlampe als Licht-Quelle 16. Diese hat ein breites
Spektrum mit einem großen
Anteil im langwelligen Bereich. Hierdurch wird sichergestellt, dass
ein ausreichender Anteil der von der Bestrahlungs-Einrichtung 15 ausgesandten
elektromagnetischen Strahlung, eine Eindringtiefe von mindestens
50%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 90% der
Dicke D des Halbleiter-Substrats 6 aufweist, und somit
die von der Bestrahlungs-Einrichtung 15 im Halbleiter-Substrat 6 erzeugten
freien Ladungsträger
bis zum p/n-Übergang des
Halbleiter-Substrats 6 gelangen.In a second embodiment, the irradiation device comprises 15 at least one halogen lamp as the light source instead of the LEDs 16 , This has a broad spectrum with a large proportion in the long-wave range. This will ensure that a sufficient proportion of that from the irradiation facility 15 emitted electromagnetic radiation, a penetration depth of at least 50%, in particular at least 75%, in particular at least 90% of the thickness D of the semiconductor substrate 6 and thus that of the irradiation device 15 in the semiconductor substrate 6 generated free charge carriers to the p / n junction of the semiconductor substrate 6 reach.
Gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei der zweiten Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6 um
die Rückseite
einer Solarzelle. Die erste Seite 7 bildet somit die Lichteinfallsseite
der Solarzelle. Die zweite Seite 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
vorzugsweise als geöffnete Antireflexionsschicht
ausgeführt,
kann aber auch ganzflächig
beschichtet sein. Die Kontakt-Elemente 13 werden bei diesem
Ausführungsbeispiel
vorzugsweise auf den durch die als Gitter ausgebildeten Metallisierung 19 gebildeten
Leitungsbahnen und/oder Busbaren des Halbleiter-Bauelements 1 angeordnet.According to a third embodiment of the invention, the second side is 8th of the semiconductor substrate 6 around the back of a solar cell. The first page 7 thus forms the light incidence side of the solar cell. The second page 8th In this embodiment, it is preferably designed as an open antireflection coating, but it may also be coated over the entire surface. The contact elements 13 are in this embodiment preferably on the formed by the lattice metallization 19 formed pathways and / or busbars of the semiconductor device 1 arranged.
Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
Erfindung dienen die Stützen 10 zur
Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der zweiten Seite 8 und
der zweiten Elektrode 5. Die Stützen 10 sind hierzu
elektrisch leitend mit der zweiten Elektrode 5 verbunden.
Sie sind vom Elektrolyten 3 isoliert ausgebildet. Dieses
Ausführungsbeispiel
eignet sich besonders zur galvanischen Verdickung der Kontakte auf
der Rückseite
einer Emitter-Wrap-Through-Solarzelle.According to a fourth embodiment of the invention, the supports are used 10 for making an electrical contact between the second side 8th and the second electrode 5 , The pillars 10 For this purpose, they are electrically conductive with the second electrode 5 connected. They are from the electrolyte 3 isolated trained. This embodiment is particularly suitable for the galvanic thickening of the contacts on the back of an emitter-wrap-through solar cell.
Gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist das Galvanikbad 2 zur Anwendung der Fontänengalvanik
als sogenannter Cup-Plater ausgebildet. Ein derartiger Cup-Plater
ist beispielsweise aus der DE 10 2007 020 449 A1 bekannt. Hierbei umfasst
das Galvanik-Bad 2 einen vorzugsweise hohlzylinderförmigen Einsatz,
welcher im Bereich des Bodens 11 eine Öffnung aufweist, aus welcher kontinuierlich
Elektrolyt 3 in dessen Innenraum einströmt. Der Elektrolyt 3 wird
hierzu mittels einer Pumpe durch die Öffnung am Boden 11 in
den Innenraum des Einsatzes gepumpt. Der in den Innenraum eingepumpte
Elektrolyt 3 läuft über einen
oberen Rand dieses Einsatzes über.
Der Einsatz ragt deutlich aus der Oberfläche des Elektrolyten 3 im
Galvanik-Bad 2 heraus. Der Einsatz hat insbesondere im
Bereich seines oberen Randes einen Querschnitt, welcher an die Größe und Form
des Halbleiter-Substrats 6 angepasst ist. Beim Betrieb
der Vor richtung wird das Halbleiter-Substrat 6 so auf dem
als Stützen 10 dienenden
Rand des Einsatzes angeordnet, dass die zweiten Seite 8 dem
Innenraum des Einsatzes zugewandt ist. Der durch die Öffnung in
den Innenraum des Einsatzes einströmende Elektrolyt 3 strömt somit
an der zweiten Seite 8 des Halbleiter-Substrats 6 vorbei. Durch
die mittels der Pumpe erzeugte, kontinuierliche Strömung des
Elektrolyten 3 wird einerseits für eine gute Konvektion in unmittelbarer
Elektrodennähe
gesorgt, andererseits wird das Halbleiter-Substrat 6 durch
Adhäsionskräfte gegen
den als Stützen 10 dienenden
Rand gedrückt
und dadurch gegen Verschieben fixiert. Bei dieser Anordnung wird
insbesondere die erste Seite 7 des Halbleiter-Substrates 6 trocken
gehalten.According to a fifth embodiment of the invention, the electroplating bath 2 for the application of the Fountain Galvanic designed as a so-called Cup Plater. Such a cup plater is for example from the DE 10 2007 020 449 A1 known. This includes the electroplating bath 2 a preferably hollow cylindrical insert, which in the region of the bottom 11 has an opening, from which continuously electrolyte 3 flows into the interior. The electrolyte 3 This is done by means of a pump through the opening at the bottom 11 pumped into the interior of the insert. The electrolyte pumped into the interior 3 runs over an upper edge of the ses use over. The insert clearly protrudes from the surface of the electrolyte 3 in the electroplating bath 2 out. The insert has, in particular in the region of its upper edge, a cross-section which corresponds to the size and shape of the semiconductor substrate 6 is adjusted. During operation of the device, the semiconductor substrate becomes semiconductor 6 so on the as supports 10 Serving edge of the insert arranged that the second side 8th facing the interior of the insert. The electrolyte flowing through the opening into the interior of the insert 3 thus flows on the second side 8th of the semiconductor substrate 6 past. By the generated by the pump, continuous flow of the electrolyte 3 on the one hand ensures good convection in the immediate vicinity of the electrode, on the other hand, the semiconductor substrate 6 by adhesion forces against the as supports 10 pressed edge and thereby fixed against displacement. In this arrangement, in particular, the first page 7 of the semiconductor substrate 6 kept dry.
Selbstverständlich kann
die Vorrichtung auch als in-line Anlage ausgelegt sein. Hierbei
ist das Halbleiter-Bauelement 1 parallel zu den Seiten 7, 8 des
Halbleiter-Substrats 6 mittels einer in der 1 nicht
dargestellten Transport-Einrichtung durch die Vorrichtung transportierbar.
Dabei sind die Stützen 10 als
Rollen ausgelegt, auf denen das Halbleiter-Substrat 6 durch
die Anlage bewegbar ist. Insbesondere sind auch die Kontakt-Elemente 13 dabei
als Rollen ausgelegt.Of course, the device can also be designed as an in-line system. Here is the semiconductor device 1 parallel to the sides 7 . 8th of the semiconductor substrate 6 by means of a in the 1 not shown transport device transported by the device. Here are the supports 10 designed as rollers on which the semiconductor substrate 6 is movable through the system. In particular, the contact elements 13 thereby designed as roles.
In
einer vertikalen Ausführung
wird das Halbleiter-Substrat 6 an einem Stahlgurt befestigt,
durch diesen gleichzeitig kontaktiert und vertikal durch das Galvanik-Bad 2 geführt. Dabei
wird die zu bestrahlende Seite 7, 8 des Halbleiter-Substrats 6 möglichst nahe
an einer transparent ausgeführten
Wandung des Galvanik-Bades 2 vorbeigeführt, auf dessen Rückseite,
das heißt
der zu bestrahlenden Seite 7, 8 bezüglich der
Wandung gegenüberliegend,
die Bestrahlungs-Einrichtung 15 angeordnet ist. Bei der
zu bestrahlenden Seite 7, 8 handelt es sich vorzugsweise
um die Rückseite
des Halbleiter-Bauelements 1.In a vertical embodiment, the semiconductor substrate becomes 6 attached to a steel belt, contacted by this at the same time and vertically through the electroplating bath 2 guided. This is the page to be irradiated 7 . 8th of the semiconductor substrate 6 as close as possible to a transparent wall of the electroplating bath 2 passed, on the back, that is the side to be irradiated 7 . 8th opposite to the wall, the irradiation device 15 is arranged. At the side to be irradiated 7 . 8th it is preferably the back of the semiconductor device 1 ,