DE102009051347A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterschichten in einer Beschichtungskammer (1) umfasst die Schritte: A) Auf ein Substrat (2) werden zumindest ein erstes Halbleitermaterial (3) und ein zweites Halbleitermaterial (4) aufgebracht, wobei das erste und zweite Halbleitermaterial (3, 4) unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen und das zweite Halbleitermaterial (4) auf dem ersten Halbleitermaterial (3) aufgebracht wird; und B) Nach dem Aufbringen des ersten und zweiten Halbleitermaterials (3, 4) wird das Substrat (2) aus der Beschichtungskammer (1) entfernt und Innenoberflächen (11) der Beschichtungskammer (1) werden vom zweiten Halbleitermaterial (4') mittels eines ersten Reinigungsverfahrens (5) gereinigt, wobei erstes Halbleitermaterial (3') auf den Innenoberflächen (11) verbleibt.

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten in einer Beschichtungskammer angegeben.
  • Zur Herstellung von Solarzellen oder auch anderen elektronischen Halbleiterschichtenfolgen werden verschieden dotierte und/oder undotierte Halbleiterschichten auf dafür bereit gestellten Substraten abgeschieden. Eine Solarzelle weist beispielsweise eine so genannte p-i-n-Schichtenfolge auf. Das bedeutet, dass auf einem Substrat zuerst eine p-dotierte Schicht, auf dieser eine intrinsische, also undotierte Schicht und auf dieser wiederum eine n-dotierte Schicht aufgewachsen werden.
  • Zur Herstellung von derartigen Halbleiterschichtenfolgen wie etwa bei der Produktion von Solarzellen werden auf immer gleiche Substrate oder auch bereits gefertigte Teilschichtenfolgen zeitlich nacheinander Halbleiterschichten abgeschieden. Dabei können in einer Beschichtungskammer beispielsweise auf jedem neu zugeführten Substrat eine undotierte und darauf eine dotierte Schicht abgeschieden werden.
  • Bei der Herstellung einer Halbleiterschicht mittels gängiger Beschichtungsverfahren setzen sich die Schicht bildenden Materialien jedoch nicht nur auf dem zu beschichtenden Substrat ab, sondern bedecken auch große Teile der Innenoberflächen oder sogar die gesamten Innenwände und -oberflächen der Beschichtungskammer. Da das abgelagerte Material während folgender Prozessschritte zu einem gewissen Grad wieder von den Innenwänden desorbieren oder abgesputtert werden kann, kann das auf den Innenwänden abgelagerte Material bei der Abscheidung weiterer Schichten auf dem Substrat zur Verunreinigung dieser führen. Dies kann insbesondere dann unerwünscht sein, wenn auf den Innenwänden beispielsweise von der Beschichtung des vorangegangenen Substrats dotiertes Halbleitermaterial abgelagert ist und auf dem folgenden zu beschichtenden Substrat aber beispielsweise eine intrinsische, also Dotierstoff-freie Schicht abgeschieden werden soll. Der in der Wandablagerung enthaltene und während folgender Aufwachsschritte desorbierende oder abgesputterte Dotierstoff kann dann in die auf dem Substrat abzuscheidende Schicht eingebaut werden und diese damit hinsichtlich ihrer gewünschten Eigenschaften verschlechtern Daher ist es üblicherweise erforderlich, die Kammerwände in einem solchen Fall vorab zu reinigen und die Ablagerungen komplett zu entfernen.
  • Weiterhin ist aber vielmehr auch erwünscht, dass auf den Kammerwänden bereits schon das Material abgelagert ist, das auch während des Schichtwachstums auf dem Substrat aufgebracht wird. Dies kann durch eine so genannte Kammerkonditionierung erreicht werden, bei der in Abwesenheit des im Folgenden zu beschichtenden Substrats die Innenwände der Beschichtungskammer vorab mit dem gewünschten Material gezielt beschichtet werden.
  • Zwischen den Abscheidevorgängen für nacheinander zu beschichtende Substrate wird daher üblicherweise eine komplette Reinigung der Innenwände der Beschichtungskammer durchgeführt, die gefolgt ist von einer Konditionierung der Innenwände, bevor wieder ein zu beschichtendes Substrat der Beschichtungskammer zugeführt wird. Dadurch ist jedoch der Durchsatz, also die Anzahl der pro Zeit in der Beschichtungskammer beschichtbaren Substrate, deutlich limitiert.
  • Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten anzugeben, das einen höheren Durchsatz erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten in einer Beschichtungskammer gemäß einer Ausführungsform umfasst insbesondere die Schritte:
    • A) Auf ein Substrat werden zumindest ein erstes Halbleitermaterial und zumindest ein zweites Halbleitermaterial aufgebracht, wobei das erste und zweite Halbleitermaterial unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen und das zweite Halbleitermaterial auf dem ersten Halbleitermaterial aufgebracht wird; und
    • B) Nach dem Aufbringen des ersten und zweiten Halbleitermaterials wird das Substrat aus der Beschichtungskammer entfernt und Innenoberflächen der Beschichtungskammer werden von zweiten Halbleitermaterial mittels eines ersten Reinigungsverfahrens gereinigt, wobei erstes Halbleitermaterial auf den Innenoberflächen verbleibt. Durch das hier beschriebene Verfahren wird mit Vorteil lediglich das zweite Halbleitermaterial von den Innenoberflächen der Beschichtungskammer entfernt, so dass nach dem Verfahrensschritt B die Innenoberflächen der Beschichtungskammer immer noch mit dem ersten Halbleitermaterial bedeckt sind. Wird nun ein weiteres mit dem ersten und danach mit dem zweiten Halbleitermaterial zu beschichtendes Substrat der Beschichtungskammer zugeführt, so befindet sich nur noch erstes Halbleitermaterial auf den Innenoberflächen der Beschichtungskammer, so dass keine Kontamination beim Beschichten des weiteren Substrats mit zweitem Halbleitermaterial stattfinden kann.
  • Da auch lediglich das zweite Halbleitermaterial von den Innenoberflächen entfernt wird, verkürzt sich die Reinigungszeit im Vergleich zu üblichen Reinigungsprozessen enorm, bei denen die Innenoberflächen der Beschichtungskammer komplett gereinigt werden.
  • Weiterhin wurde von den Erfindern erkannt, dass mit besonderem Vorteil das während der Beschichtung des vorangegangenen Substrats auf den Innenoberflächen der Beschichtungskammer abgelagerte, im Verfahrensschritt B nicht entfernte erste Halbleitermaterial als Konditionierung für einen folgenden Verfahrensschritt A für ein weiteres Substrat dienen kann. Dadurch kann bei dem vorliegenden Verfahren mit besonderem Vorteil auch der zwischen den Abscheidevorgängen bisher im Stand der Technik übliche Konditionierungsschritt entfallen, wodurch sich sowohl eine Zeit- als auch eine Materialersparnis und damit eine höhere Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu bekannten Verfahren ergibt.
  • Als Substrat kann hier und im Folgenden insbesondere eine Schicht oder eine Schichtenfolge bezeichnet sein, die für den Verfahrensschritt A bereitgestellt wird und auf der im Verfahrensschritt das erste und zweite Halbleitermaterial aufgebracht werden.
  • Insbesondere kann das hier beschriebene verfahren mit Vorteil zur aufeinander folgenden gleichartigen Beschichtung einer Mehrzahl von Substraten geeignet sein. Dazu können die Verfahrensschritte A und B zumindest zweimal und besonders bevorzugt mehrmals unmittelbar hintereinander ausgeführt werden, wobei jeder der Verfahrensschritte A unmittelbar nach einem vorhergehenden Verfahrensschritt B ausgeführt wird. unmittelbar danach bedeutet insbesondere, dass zwischen einem Verfahrensschritt A und dem vorangegangenen Verfahrensschritt B keine weiterer Reinigungs- oder Konditionierungsschritt in der Beschichtungskammer durchgeführt wird. Bei jedem Verfahrensschritt A wird ein noch nicht mit dem ersten und zweiten Halbleitermaterial beschichtetes Substrat bereitgestellt, das nach dem jeweiligen Aufbringen des ersten und zweiten Halbleitermaterials aus der Beschichtungskammer entfernt wird.
  • Mit jedem weiteren Verfahrensschritt A wird erstes und zweites Halbleitermaterial auf die Innenoberflächen der Beschichtungskammer aufgebracht, wobei jedes Mal bei einem darauf folgenden Verfahrensschritt B das zweite Halbleitermaterial wieder entfernt wird, so dass nach dem Verfahrensschritt B und vor der Zuführung eines weiteren Substrats auf den Innenoberflächen der Beschichtungskammer nur erstes Halbleitermaterial abgelagert ist.
  • Nach der Ausführung von zumindest zwei und besonders bevorzugt einer Mehrzahl von Verfahrensschritten A mit dazwischen durchgeführten Verfahrensschritten B kann das erste Halbleitermaterial auf den Innenoberflächen der Beschichtungskammer eine Dicke aufweisen, die beispielsweise dazu führt, dass erstes Halbleitermaterial von den Innenoberflächen abbröckeln kann. Daher kann das Verfahren weiterhin die folgenden Verfahrensschritte aufweisen:
    • C) Mittels eines zweiten Reinigungsverfahrens werden die Innenoberflächen der Beschichtungskammer von allen Halbleitermaterialien gereinigt; und
    • D) Danach wird auf die Innenoberflächen das erste Halbleitermaterial aufgebracht.
  • Die Verfahrensschritte C und D können weiterhin insbesondere nach einer Mehrzahl von durchgeführten Verfahrensschritten A und B mit einem zuletzt ausgeführten Verfahrensschritt A ausgeführt werden.
  • Für das hier beschriebene Verfahren werden Halbleitermaterialien als unterschiedlich in ihrer Zusammensetzung bezeichnet, wenn beispielsweise das eine Halbleitermaterial einen Bestandteil aufweist, der im anderen Halbleitermaterial nicht vorhanden ist.
  • Insbesondere kann das zweite Halbleitermaterial einen Dotierstoff aufweisen, der nicht im ersten Halbleitermaterial vorhanden ist. Dabei kann das erste Halbleitermaterial beispielsweise ein intrinsisches Halbleitermaterial sein, also ein Halbleitermaterial, das keinen Dotierstoff aufweist. Würde im Verfahrensschritt B das zweite Halbleitermaterial nicht von den Innenoberflächen der Beschichtungskammer mittels des ersten Reinigungsverfahrens entfernt, so könnte zweites Halbleitermaterial und damit auch der darin enthaltene Dotierstoff bei einem darauffolgenden Verfahrensschritt A von den Innenoberflächen desorbieren oder abgesputtert werden und das erste, auf ein weiteres Substrat aufzubringende Halbleitermaterial kontaminieren, so dass das auf dem nächsten Substrat aufgebrachte erste Halbleitermaterial ebenfalls eine Dotierung in Form des Dotierstoffs des zweiten Halbleitermaterials aufweisen würde.
  • Weiterhin können das erste und zweite Halbleitermaterial ein gleiches Halbleitermaterial aufweisen und sich in ihrer Zusammensetzung, beispielsweise durch den Dotierstoff, unterscheiden. Das gleiche Halbleitermaterial kann insbesondere Silizium, insbesondere hydriertes Silizium, Siliziumcarbid, (SiC), Siliziumoxid (SiOx) Siliziumoxinitrid (SiOxNy), Siliziumnitrid (SiNx), SiOxCy und/oder Si-Ge-Legierungen und/oder derartige dotierte Materialen sein.
  • Weiterhin können das erste und zweite Halbleitermaterial im Verfahrensschritt A auf dem Substrat als Teil einer Solarzelle aufgebracht werden. Gerade bei Solarzellen, insbesondere Solarellen auf Siliziumbasis, ist es für die spätere Funktionsfähigkeit von erheblicher Bedeutung, dass aufeinander aufgebrachte Schichten, die die sich in ihrer Zusammensetzung wie beispielsweise in ihren Dotierstoffen unterscheiden, keine Verunreinigungen von den zuvor aufgebrachten Schichten aufweisen. Das hier beschriebene Verfahren kann derartige unerwünschte Verunreinigungen mit Vorteil verhindern und gleichzeitig einen hohen Produktionsdurchsatz ermöglichen.
  • Weiterhin können das erste und/oder das zweite Reinigungsverfahren ein Trockenätzverfahren sein, insbesondere Plasmaätzen mit NF3 und/oder F2. Im Verfahrensschritt B können die Dauer des ersten Reinigungsverfahrens und die Reinigungsstärke derart ausgewählt sein, dass zwar erste Halbleitermaterial von den Innenoberflächen der Beschichtungskammer entfernt wird, zweites Halbleitermaterial jedoch auf den Innenoberflächen verbleibt.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 4C beschriebenen Ausführungsformen.
  • Es zeigen:
  • 1A eine schematische Darstellungen einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 1B eine schematische Darstellung einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 2A bis 2C Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel und
  • 3 bis 4C Verfahrensschritte von Verfahren gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
  • In 1A ist ein Beispiel für eine Solarzelle 100 gezeigt, die Schichten aufweist, die mittels des hier beschriebenen Verfahrens herstellbar sind. Das hier beschriebene Verfahren ist jedoch nicht auf die Herstellung von Schichten einer Solarzelle beschränkt, sondern kann zur Herstellung beliebiger Halbleiterschichtenfolgen, insbesondere von Halbleiterschichtenfolge von elektronischen oder optoelektronischen Bauelementen, dienen. Beispielsweise kann das hier gezeigte Verfahren auch bei der Herstellung von Flachbildschirmen, TFT-Displays und anderen großflächigen Halbleiterschichtenfolgen verwendet werden.
  • Die Solarzelle 100 weist ein Glassubstrat 101 auf, auf dem eine transparente Elektrode 102 aus einen transparenten leitfähigen Oxid (TCO) aufgebracht ist. Auf den Elektrode 102 sind zwei optoelektronisch aktive Bereiche 111, 112 angeordnet, die jeweils in der fertig gestellten Solarzelle 100 geeignet sind, Licht, das durch das Glassubstrat 101 und die Elektrode 102 fällt, unter Bildung von Elektron-Loch-Paaren zu absorbieren und dadurch einen elektrischen Strom zu erzeugen.
  • Der optoelektronisch aktive Bereich 111 weist eine Schichtenfolge gebildet aus einer p-dotierten Schicht 103, einer intrinsischen, undotierten Schicht 104 und einer n-dotierten Schicht 105 aus amorphem Silizium auf. Der optoelektronisch aktive Bereich 112 weist eine Schichtenfolge gebildet aus einer p-dotierten Schicht 106, einer intrinsischen Schicht 107 und einer n-dotierten Schicht 108 aus mikrokristallinem Silizium auf. Durch die unterschiedlichen Absorptionsspektren von amorphem und mikrokristallinem Silizium kann in einer derartig ausgebildeten, so genannten Tandemzelle ein breites Absorptionsspektrum und damit eine hohe Quanteneffizienz erreicht werden. Als p-Dotierstoff wird im gezeigten Ausführungsbeispiel Bor verwendet, während als n-Dotierstoff Phosphor verwendet wird. Die Dotierstoffe werden in Form von Trimethylboran beziehungsweise Phosphin bereitgestellt.
  • Auf den optoelektronisch aktiven Bereichen 111, 112 sind eine weitere Elektrode 109 aus einer TCO-Metallschichtenfolge und eine Abdeckung 110 zur Verkapselung der Halbleiterschichten und der Elektroden aufgebracht.
  • Eine Solarzelle wie im gezeigten Ausführungsbeispiel kann mit einer Fläche von einem auf einem Meter oder auch von mehreren Quadratmetern herstellbar sein, insbesondere mit einer Fläche von etwa 1,8 Quadratmetern, etwa 6 Quadratmetern oder etwa 10 Quadratmetern.
  • In 1B ist rein beispielhaft der Produktionsabschnitt einer Beschichtungsvorrichtung 200 zum Aufbringen von Halbleiterschichten gezeigt, wobei die Beschichtungsvorrichtung 200 zur Massenproduktion von einer Mehrzahl von Solarzellen wie der vorab gezeigten Solarzelle 100 geeignet sind.
  • Die Beschichtungsvorrichtung 200 weist eine Transportvorrichtung 201, etwa wie gezeigt ein Transportband oder auch Transportrollen oder eine automatisierte robotergestützte Transporteinrichtung, auf, mittels derer zu beschichtende Substrate in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung transportiert werden können, so dass die Beschichtungskammern 10, 1, 10' und 1' nacheinander durchlaufen werden.
  • Rein beispielhaft und ohne beschränkend zu wirken wird im Folgenden die Funktionsweise der Beschichtungsvorrichtung 200 unter Heranziehung der Solarzelle 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 erläutert.
  • Inder Beschichtungskammer 10 wird dabei auf ein vorher bereitgestelltes Substrat, das im gezeigten Ausführungsbeispiel aus dem Glassubstrat 101 und der Elektrode 102 gebildet ist, Silizium als Halbleitermaterial und Bor als p-Dotierstoff zur Bildung der p-dotierten Halbleiterschicht 103 aufgebracht. Das Aufbringen der Halbleiterschicht 103 wie auch der weiteren Halbleiterschichten geschieht dabei mittels eines plasmainduzierten chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (PECVD-Verfahren) mit Silan als Silizium-Precursor und Wasserstoff als Trägergas, wobei für die Halbleiterschicht 103 wie auch für die folgenden Schichten auch andere Verfahren wie etwa Sputtern verwendet werden können. Weiterhin können auch andere Silizium-Precursor und/oder andere Trägergase verwendet werden. Die Prozessparameter sind dabei derart gewählt, dass die Halbleiterschicht 103 amorph aufgewachsen wird.
  • Mittels der Transportvorrichtung 201 wird der Schichtenstapel gebildet aus dem Glassubstrat 101, der Elektrode 102 und der Halbleiterschicht 103 von der Beschichtungskammer 10 in die Beschichtungskammer 1 transportiert und stellt für die Verfahrensschritte, die in der Beschichtungskammer 1 durchgeführt werden, das zu beschichtende Substrat dar. In der Beschichtungskammer 1 werden mittels eines weiteren PECVD-Verfahrens die intrinsische Halbleiterschicht 104 aus amorphem Silizium und die n-dotierte Halbleiterschicht 105 aus amorphem Silizium mit Phosphor als n-Dotierstoff aufgebracht.
  • In der Beschichtungskammern 10' und 1' werden die weitere Halbleiterschicht 106 und die Halbleiterschichten 107, 108 mittels weiteren PECVD-Verfahren aufgebracht, bei denen die Prozessparameter jeweils derart angepasst sind, dass die Halbleiterschichten aus mikrokristallinem Silizium-gebildet werden.
  • In den Beschichtungskammern 10, 1, 10' und 1' können gleichzeitig verschiedene Substrate beschichtet werden, die jeweils nacheinander die Beschichtungskammern 10, 1, 10' und 1' durchlaufen, so dass beispielsweise in den Beschichtungskammern 1 und 1' immer wieder nacheinander eine intrinsische Halbleiterschicht 103, 108 und eine n-dotierte Halbleiterschicht 105, 108 auf jeweils neu bereitgestellte Substrate aufgebracht werden.
  • Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren, das in den Beschichtungskammern 1 und 1' durchgeführt wird, anhand der folgenden Ausführungsbeispiele für die Beschichtungskammer 1 näher erläutert.
  • In 2A ist ein Ausführungsbeispiel für einen Verfahrensschritt A gezeigt, bei dem in der Beschichtungskammer 1 ein Substrat 2 bereitgestellt wird, das im Hinblick auf die vorherigen Ausführungsbeispiele beispielsweise durch das Glassubstrat 101 mit der Elektrode 102 gebildet sein kann. Auf das Substrat 2 werden ein erstes Halbleitermaterial 3 und darüber ein zweites Halbleitermaterial 4 aufgebracht, die sich in ihrer jeweiligen Zusammensetzung unterscheiden. Im Hinblick auf die vorherigen Ausführungsbeispiele bildet in der Beschichtungskammer 1 das erste Halbleitermaterial 3 die intrinsische Schicht 104, wohingegen das zweite Halbleitermaterial 4 die n-dotierte Halbleiterschicht 105 bilden kann, die als n-Dotierstoff Phosphor enthält. Analog dazu werden in der Beschichtungskammer 1' gemäß 1B als erstes und zweite Halbleitermaterial 3, 4 die intrinsische Halbleiterschicht 107 und die n-dotierte Halbleiterschicht 108 aufgebracht, wobei hier das Substrat 2 durch die Schichten 101 bis 106 der in 1A gezeigten Solarzelle 100 gebildet wird.
  • Zur Durchführung des Aufbringens des ersten und zweiten Halbleitermaterials 3, 4 weist die Beschichtungskammer 1 geeignete Elemente auf wie etwa Substrathalter, Gasein- und auslässe und Vorrichtungen, etwa Elektroden, zur Erzeugung eines Plasmas, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.
  • Während des Aufbringens des ersten und zweiten Halbleitermaterials 3, 4 auf das Substrat 2 lagert sich an Innenoberflächen 11 der Beschichtungskammer 1 erstes Halbleitermaterial 3' und zweites Halbleitermaterial 4' ab. Würde in der Beschichtungskammer 1 ohne zwischengeschalteten Reinigungsschritt ein weiteres Substrat 2 mit dem ersten und zweiten Halbleitermaterial 3 und 4 beschichtet, so könnte durch Desorption eines Teils des zweiten Halbleitermaterials 4' von den Innenoberflächen 11 während des Aufbringens von erstem Halbleitermaterial 3 auf dem weiteren Substrat der Dotierstoff des zweiten Halbleitermaterials 4' in das erste Halbleitermaterial 3 auf dem weiteren Substrat 2 gelangen und dieses kontaminieren.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt B gemäß 2B wird das Substrat 2 nach dem Aufbringen des ersten und zweiten Halbleitermaterials 3, 4 aus der Beschichtungskammer 1 daher entfernt und Innenoberflächen 11 der Beschichtungskammer 1 werden von zweitem Halbleitermaterial 4' mittels eines ersten Reinigungsverfahrens 5 gereinigt. Wie in 2C gezeigt ist, verbleibt nach dem ersten Reinigungsverfahren 5 nur erstes Halbleitermaterial 3' auf den Innenoberflächen 11.
  • Das Reinigungsverfahren 5 umfasst ein Trockenätzverfahren, insbesondere ein Plasmaätzverfahren mit einem oder mehreren der Ätzgase NF3, F2, CF4, SF6 und CH2F4. Die Bestandteile des an den Innenoberflächen 11 der Beschichtungskammer 1 angelagerten Materials, also insbesondere des zweiten Halbleitermaterials 4', werden durch chemische Bindung an Ätzgasradikale, die mittels des Plasmas durch Aufspaltung des oder der Ätzgase erzeugt werden, aus den Innenoberflächenablagerungen herausgelöst und in die Gasphase überführt und können so aus der Beschichtungskammer 1 abgepumpt werden. Das Plasma für das erste Reinigungsverfahren 5 kann dabei in der Beschichtungskammer 1 beispielsweise mit denselben Vorrichtungen erzeugt werden wie das Plasma für den Beschichtungsvorgang gemäß Verfahrensschritt A. Alternativ dazu können eigens für das erste Reinigungsverfahren 5 vorgesehene Elemente zur Erzeugung des Trockenätzplasmas vorgesehen sein. Das Plasma kann dabei in der Beschichtungskammer 1 selbst in-situ erzeugt erden oder als so genanntes Remote-Plasma in einer eigenen Kammer, die mit der Beschichtungskammer 1 verbunden ist. Die Plasmastärke und die zugeführten Ätzgasmengen sowie die Reinigungszeit sind dabei derart gewählt, dass das zweite Halbleitermaterial 4' von den Innenoberflächen 11 zwar entfernt wird, erstes Halbleitermaterial 3' aber auf diesen verbleibt.
  • Die Reinigungszeit, die erforderlich ist, um das zweite Halbleitermaterial 4' von den Innenoberflächen 11 abzutragen, kann dabei aus der Abtragungsrate des Trockenätzverfahrens in Kombination mit der Dicke des abgelagerten zweiten Halbleitermaterials 4' bestimmt werden. Die Dicke des abgelagerten zweiten Halbleitermaterials 4' ergibt sich aus der Depositionsrate und der Aufbringzeit im vorangegangenen Verfahrensschritt. Alternativ dazu kann auch das mittels des ersten Reinigungsverfahrens abgetragene Material beispielsweise mit einem Restgasanalysator bestimmt werden, so dass das erste Reinigungsverfahren beendet werden kann, wenn das zweite Halbleitermaterial 4' im Restgasanalysator unter einen vorher bestimmten Grenzwert gefallen ist oder auch nicht mehr nachweisbar ist.
  • Die Verfahrensschritte A und B gemäß der 2A und 2B können mehrmals hintereinander ausgeführt werden. Wie in 3 gezeigt ist, wird dazu ein weiteres Substrat 20 der Beschichtungskammer 1 zugeführt, auf das erstes und zweites Halbleitermaterial 3, 4 aufgebracht wird. Da vom vorherigen Verfahrensschritt A gemäß 2A noch erstes Halbleitermaterial 3' auf den Innenoberflächen 11 vorhanden ist, kann dieses zur Konditionierung für den weiteren Verfahrensschritt A dienen.
  • An den Innenoberflächen 11 lagern sich im weiteren Verfahrensschritt A wiederum erstes Halbleitermaterial 3'' und zweites Halbleitermaterial 4'' ab. In einem weiteren Verfahrensschritt B kann nach Entfernen des beschichteten weiteren Substrats 20 das erste Reinigungsverfahren 5 durchgeführt werden, so dass das zweite Halbleitermaterial 4'' von den Innenoberflächen 11 entfernt wird, während erstes Halbleitermaterial 3' und 3 auf den Innenoberflächen 11 als Kammerkonditionierung für einen weiteren Verfahrensschritt A verbleibt.
  • Werden eine Mehrzahl von Verfahrensschritten A und B hintereinander ausgeführt, ist es jedes Mal ausreichend, lediglich zweites Halbleitermaterial von den Innenoberflächen 11 der Beschichtungskammer 1 mittels des ersten Reinigungsverfahrens 5 zu entfernen. Die dafür erforderliche Reinigungszeit ist erheblich kürzer als die übliche Komplettreinigung der Beschichtungskammer 1 mit anschließender Neu-Konditionierung.
  • Wird die Dicke der Ablagerungen des ersten Halbleitermaterials 3', 3'' zu groß, so dass beispielsweise erstes Halbleitermaterial 3', 3'' von den Innenoberflächen 11 abbröckeln kann oder die Transparent von etwaigen Sichtfenstern zu stark beeinträchtigt ist, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4A in einem weiteren Verfahrensschritt C ein zweites Reinigungsverfahren 6 durchgeführt werden, in dem die Innenoberflächen 11 der Beschichtungskammer 1 komplett von erstem und zweiten Halbleitermaterial 3', 3'', 4'' gereinigt werden (4B). Das zweite Reinigungsverfahren 6 ist dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Trockenätzverfahren.
  • Anschließend kann in einem weiteren Verfahrensschritt wie in 4C gezeigt erstes Halbleitermaterial 3''' als Kammerkonditionierung auf die Innenoberflächen 11 der Beschichtungskammer 1 aufgebracht werden.
  • Das zweite Reinigungsverfahren 6 wird dabei erst nach zwei und besonders bevorzugt nach einer Mehrzahl von Verfahrensschritten A mit dazwischen durchgeführten Verfahrensschritten B durchgeführt.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1'
    Beschichtungskammer
    2
    Substrat
    3, 3', 3'', 3'''
    erstes Halbleitermaterial
    4, 4', 4''
    zweites Halbleitermaterial
    5
    erstes Reinigungsverfahren
    6
    zweites Reinigungsverfahren
    10, 10'
    Beschichtungskammer
    11
    Innenoberfläche
    20
    Substrat
    100
    Solarzelle
    101
    Glassubstrat
    102
    Elektrode
    103
    p-dotierte Halbleiterschicht
    104
    intrinsische Halbleiterschicht
    105
    n-dotierte Halbleiterschicht
    106
    p-dotierte Halbleiterschicht
    107
    intrinsische Halbleiterschicht
    108
    n-dotierte Halbleiterschicht
    109
    Elektrode
    110
    Abdeckung
    111
    optoelektronisch aktiver Bereich
    112
    optoelektronisch aktiver Bereich
    200
    Beschichtungsvorrichtung
    201
    Transportvorrichtung

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterschichten in einer Beschichtungskammer (1) mit den Schritten: A) Auf ein Substrat (2) werden zumindest ein erstes Halbleitermaterial (3) und zumindest ein zweites Halbleitermaterial (4) aufgebracht, wobei das erste und zweite Halbleitermaterial (3, 4) unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen und das zweite Halbleitermaterial (4) auf dem ersten Halbleitermaterial (3) aufgebracht wird; und B) Nachdem Aufbringen des ersten und zweiten Halbleitermaterials (3, 4) wird das Substrat (2) aus der Beschichtungskammer (1) entfernt und Innenoberflächen (11) der Beschichtungskammer (1) werden von zweitem Halbleitermaterial (4') mittels eines ersten Reinigungsverfahrens (5) gereinigt, wobei erstes Halbleitermaterial (3') auf den Innenoberflächen (11) verbleibt.
  2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem – die Verfahrensschritte A und B mehrmals hintereinander ausgeführt werden und – jeder der Verfahrensschritte A unmittelbar nach einem vorhergehenden Verfahrensschritt B ausgeführt wird, – wobei bei jedem Verfahrensschritt A ein noch nicht mit dem ersten und zweiten Halbleitermaterial (3, 4) beschichtetes Substrat (20) bereitgestellt wird, das nach dem Aufbringen des ersten und zweiten Halbleitermaterials (3, 4) aus der Beschichtungskammer (1) entfernt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den weiteren Schritten: C) Mittels eines zweiten Reinigungsverfahrens (6) werden die Innenoberflächen (11) der Beschichtungskammer (1) von allen Halbleitermaterialien (3', 3'', 4'') gereinigt; und D) Danach wird auf die Innenoberflächen (11) das erste Halbleitermaterial (3''') aufgebracht.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – das zweite Halbleitermaterial (4) einen Dotierstoff aufweist, der nicht im ersten Halbleitermaterial (3) vorhanden ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem – das erste Halbleitermaterial (3) ein intrinsisches Halbleitermaterial ist.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – die auf dem Substrat (2) aufgebrachten Halbleitermaterialien (3, 4) Silizium, Siliziumcarbid und/oder Siliziumoxid (SiOx) umfassen.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – das erste und zweite Halbleitermaterial (3, 4) auf dem Substrat (2) als Teil einer Solarzelle (100) aufgebracht werden.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – das erste Reinigungsverfahren (5) ein Trockenätzverfahren ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem – das erste Reinigungsverfahren (5) Plasmaätzen mit NF3 – und/oder F2 ist.
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