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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer zweistufigen Dotierung in einem Halbleitersubstrat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zweistufige Dotierungen kommen bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen zum Einsatz, insbesondere bei der Fertigung von Solarzellen. Solch eine zweistufige Dotierung besteht aus einem oder mehreren vergleichsweise stark dotierten Bereichen und einem oder mehreren in Relation hierzu vergleichsweise schwach dotierten Bereichen. Die hierbei in den schwach und den stark dotierten Bereichen jeweils vorhandenen Dotierstoffkonzentrationen variieren von Anwendungsfall zu Anwendungsfall. Im Bereich der Solarzellenfertigung kommen zweistufige Dotierungen beispielsweise als zweistufige Emitter, welche auch als selektive Emitter bezeichnet werden, oder zweistufige Rückseitenfelder zum Einsatz.
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Es ist bekannt, zweistufige Dotierungen auszubilden, indem zunächst in einen mit der zweistufigen Dotierung zu versehenden Dotierungsbereich mittels einer schwachen Diffusion Dotierstoff in ein Halbleitersubstrat eindiffundiert wird und dabei an der Oberfläche eine schwache Oberflächenkonzentration an Dotierstoff ausgebildet wird. Dies führt zu einer schwachen Dotierung des gesamten Dotierungsbereichs. Um die stark dotierten Bereiche auszubilden, werden die schwach zu dotierenden Bereiche mit einer Maskierungsschicht versehen, welche für Dotierstoff nicht durchdringbar ist. Im Weiteren wird mittels einer weiteren, starken Diffusion Dotierstoff in die stark zu dotierenden Bereiche eindiffundiert, wobei eine Eindiffusion von Dotierstoff in die schwach zu dotierenden Bereiche durch die Maskierung verhindert wird. Da bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen in der Regel sehr feine Strukturen auszubilden sind, wird die Maskierungsschicht mittels photolithografischer Verfahren aufgebracht. Infolgedessen sind derartige Verfahren zur Ausbildung einer zweistufigen Dotierung sehr aufwändig.
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Infolgedessen wurden Alternativverfahren entwickelt. So ist beispielsweise aus der Solarzellenfertigung bekannt, zunächst in den gesamten Dotierungsbereich mittels einer starken Diffusion Dotierstoff in das Halbleitersubstrat einzudiffundieren, sodass sich zunächst ein flächiger stark dotierter Bereich ergibt. Im Weiteren werden die stark zu dotierenden Bereiche der zweistufigen Dotierung mit einer ätzresistenten Maskierung versehen, ehe die unmaskierten Bereiche zurückgeätzt, in dieser Weise die Oberflächenkonzentration des Dotierstoffs verringert und somit schwach dotierte Bereiche ausgebildet werden. Im Bereich der Solarzellenfertigung ist diese Verfahrensweise unter dem Begriff des Emitterrückätzens bekannt. Sie erfordert allerdings wiederum eine aufwändige Maskierung von Teilbereichen.
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Weiterhin ist aus
DE 699 15 317 T2 bekannt, zum Zwecke der Ausbildung einer zweistufigen Dotierung eine Dotierstoffquelle auf dem Dotierungsbereich aufzubringen und mittels einer schwachen Diffusion Dotierstoff aus dieser Dotierstoffquelle heraus in das Halbleitersubstrat einzudiffundieren und in dieser Weise den gesamten Dotierungsbereich schwach zu dotieren. Im Weiteren wird in den stark zu dotierenden Bereichen das Halbleitersubstrat sowie darüberliegende Bereiche der Dotierstoffquelle lokal erwärmt und in dieser Weise lokal zusätzlicher Dotierstoff in das Halbleitersubstrat eindiffundiert, sodass dort stark dotierte Bereiche der zweistufigen Dotierung ausgebildet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich bei dieser Verfahrensweise Einschränkungen hinsichtlich der Dotierungskonzentration in den stark dotierten Bereichen ergeben, da eine für eine schwache Dotierung ausgelegte Dotierstoffquelle zugleich auch als Quelle für die starke Dotierung in den stark dotierten Bereichen zu verwenden ist.
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Ferner ist in der
deutschen Patentanmeldung mit Nummer 10 2008 056 456 beschrieben, eine zweistufige Dotierung auszubilden, indem eine dünne Oxidschicht auf den Dotierungsbereich aufgebracht und diese lokal in den stark zu dotierenden Bereichen geöffnet wird. Im Weiteren wird eine starke Diffusion durchgeführt, welche in den geöffneten Bereichen zu einer ungehinderten Eindiffusion von Dotierstoff und damit zur Ausbildung stark dotierter Bereiche führt, während im Übrigen die Eindiffusion von Dotierstoff durch die dünne Oxidschicht abgeschwächt ist und sich dort lediglich schwach dotierte Bereiche ausbilden. Diese Verfahrensweise bedingt eine exakte Verfahrensführung.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein aufwandsgünstiges und zuverlässiges Alternativverfahren zur Ausbildung einer zweistufigen Dotierung in einem Halbleitersubstrat zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einen mit der zweistufigen Dotierung zu versehenden Dotierungsbereich mittels einer starken Diffusion Dotierstoff in das Halbleitersubstrat eindiffundiert und in dieser Weise eine hohe Oberflächenkonzentration an Dotierstoff ausgebildet. Weiterhin wird nach der starken Diffusion in stärker zu dotierenden Bereichen der zweistufigen Dotierung das Halbleitersubstrat lokal erhitzt. Ferner wird auf dem Dotierungsbereich eine Oxidschicht ausgebildet.
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Dabei kann die Oxidschicht grundsätzlich vor oder nach dem lokalen Erhitzen ausgebildet werden. Stärker zu dotierende Bereiche im Sinne der vorliegenden Erfindung sind diejenigen Bereiche der zweistufigen Dotierung, in welchen verglichen mit schwächer zu dotierenden Bereichen der zweistufigen Dotierung eine stärkere Dotierung ausgebildet werden soll. In gleicher Weise sind die Begriffe stark dotierte und schwach dotierte Bereiche der zweistufigen Dotierung zu verstehen. Die Oberflächenkonzentrationen an Dotierstoff, bzw. die Schichtwiderstände, in den stark dotierten Bereichen und den schwach dotierten Bereichen der zweistufigen Dotierung sind, wie eingangs dargelegt wurde, von dem jeweiligen Anwendungsfall abhängig und an diesen anzupassen. Dementsprechend sind ist auch die starke Diffusion und die hieraus resultierende Oberflächenkonzentration an Dotierstoff auszulegen. Beispielsweise hat es sich bei der Ausbildung der zweistufigen Dotierung in einem Solarzellensubstrat in Form eines zweistufigen Emitters bewährt, mittels der starken Diffusion in dem Dotierungsbereich eine Dotierung mit einem Schichtwiderstand von 20 Ω/sq bis 80 Ω/sq auszubilden, vorzugsweise mit einem Schichtwiderstand von 30 Ω/sq bis 50 Ω/sq.
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Es hat sich unerwarteter Weise gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch ein Zusammenwirken des lokalen Erhitzens mit der Ausbildung einer Oxidschicht auf dem Dotierungsbereich die Oberflächenkonzentration des Dotierstoffs in schwach zu dotierenden Bereichen verringert, in stärker zu dotierenden Bereichen hingegen erhöht werden kann. Somit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zweistufige Dotierungen in Halbleitersubstraten ausgebildet werden. Insbesondere hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zweistufige Emitter oder zweistufige Rückseitenfelder in Solarzellensubstraten ausgebildet werden können. Dies ist umso überraschender, als Oxidschichten bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen, insbesondere bei der Fertigung von Solarzellen, häufig auf Halbleitersubstrate aufgebracht werden. Allerdings dienten die Oxidschichten bislang unter anderem der Ausbildung einer dielektrischen Schicht oder der Passivierung von Oberflächenzuständen in Solarzellen.
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Wurde bislang von Oberflächenkonzentrationen an Dotierstoff gesprochen, so wurde auf Konzentrationen an elektrisch aktivem Dotierstoff Bezug genommen. Neben dem elektrisch aktiven Dotierstoff existiert auch elektrisch inaktiver Dotierstoff, welcher im Zuge einer Diffusion in das Halbleitersubstrat gelangt, insbesondere bei der starken Diffusion des erfindungsgemäßen Verfahrens, dort jedoch elektrisch inaktiv ist und die elektrischen Halbleitereigenschaften nicht beeinträchtigt. Die Tatsache, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zweistufige Dotierung ausgebildet werden kann, ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass bei dem lokalen Erhitzen das Verhältnis von elektrisch aktivem Dotierstoff zu elektrisch inaktivem Dotierstoff verändert und möglicherweise auch die Tiefenprofile dieser beiden Dotierstoffarten verändert werden, sodass nach dem lokalen Erhitzen in den stark zu dotierenden Bereichen eine höhere Oberflächenkonzentration an elektrisch aktivem Dotierstoff vorliegt als zuvor.
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Dass durch die Ausbildung der Oxidschicht in darunterliegenden Bereichen des Halbleitersubstrats die Oberflächenkonzentration an elektrisch aktivem Dotierstoff, oder kurz Dotierstoff, verringert wird, ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass Dotierstoff aus der Halbleiteroberfläche in die Oxidschicht eindiffundiert, welche als Dielektrikum elektrisch inaktiv ist. Zwar würde durch diesen Effekt auch in den stärker zu dotierenden Bereichen die Oberflächenkonzentration an Dotierstoff verringert werden, doch vermag dies die Erhöhung der Konzentration an elektrisch aktivem Phosphor in den stärker zu dotierenden Bereichen durch das lokale Erhitzen zumindest nicht in allen Fällen zu kompensieren, sodass im Ergebnis die zweistufige Dotierung verbleibt.
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Zweckmäßigerweise erfolgt das lokale Erhitzen des Halbleitersubstrats in den stärker zu dotierenden Bereichen der zweistufigen Dotierung mittels eines Lasers.
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Wie bereits erwähnt wurde, kann die Oxidschicht grundsätzlich nach dem lokalen Erhitzen oder vor dem lokalen Erhitzen des Halbleitersubstrats ausgebildet werden. In der Praxis hat es sich jedoch bewährt, die Oxidschicht nach dem lokalen Erhitzen des Halbleitersubstrats auszubilden.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Oxidschicht durch Oxidation des Halbleitersubstrats ausgebildet wird, vorzugsweise durch thermische Oxidation des Halbleitersubstrats. Auf diese Weise wird die oberste Halbleiterschicht, in welcher die höchste Oberflächenkonzentration an Dotierstoff vorherrscht, in eine dielektrische und somit elektrisch inaktive Halbleiteroxidschicht umgewandelt. Im Falle eines Siliziumhalbleitersubstrats wird beispielsweise die oberste Schicht des Halbleitersubstrats in eine Siliziumoxidschicht umgewandelt. Zusätzlich kann es zu der oben beschriebenen Eindiffusion von Dotierstoff aus der obersten Halbleitersubstratschicht in die gebildete Halbleiteroxidschicht kommen. Es hat sich gezeigt, dass mit der beschriebenen Weiterbildung die Oberflächenkonzentration an Dotierstoff in dem Halbleitersubstrat stärker verringert werden kann. Eine thermische Oxidation bringt zudem den Vorteil mit sich, dass während dieser der eindiffundierte Dotierstoff tiefer in das Halbleitersubstrat eingetrieben werden kann. Auf diese Weise können aufwandsgünstig vorteilhafte Dotierungsprofile realisiert werden. Insbesondere können bei der Fertigung von Solarzellen vorteilhafte Emitterprofile aufwandsgünstig realisiert werden.
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Die Oxidation des Halbleitersubstrats wird bevorzugt in einer wasserdampfhaltigen Umgebung durchgeführt, da auf diese Weise zum einen ein schnelleres Wachstum der Oxidschicht erreicht werden kann, zum anderen für die Oxidation kleinere Temperaturen benötigt werden, was insbesondere bei multikristallinen Siliziumsolarzellensubstraten von Vorteil ist, da sich dort höhere Prozesstemperaturen nachteilig auf die Qualität des Solarzellensubstrats auswirken können.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich bewährt, Siliziumsubstrate als Halbleitersubstrate zu verwenden, wobei grundsätzlich monokristalline oder multikristalline Siliziumsubstrate eingesetzt werden können.
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Eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zum Zwecke der Realisierung der starken Diffusion eine Dotierstoffquelle auf dem Dotierungsbereich ausgebildet wird. Auf diese Weise kann während der starken Diffusion Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle in das Halbleitersubstrat eindiffundiert werden. Als Dotierstoffquellen haben sich beispielsweise Phosphorsilikatglas oder Borsilikatglas bewährt.
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Grundsätzlich kann die Dotierstoffquelle vor oder nach dem lokalen Erhitzen entfernt werden oder auch auf dem Halbleitersubstrat belassen werden. In einigen Anwendungsfällen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Dotierstoffquelle auf dem Halbleitersubstrat zu belassen oder erst nach dem lokalen Erhitzen des Halbleitersubstrats zu entfernen. Auf diese Weise kann bei dem lokalen Erhitzen weiterer Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle in die stark zu dotierenden Bereiche eindiffundiert und auf diese Weise die dort vorherrschende Oberflächenkonzentration an Dotierstoff zusätzlich erhöht werden. Da die aufgebrachte Dotierstoffquelle für die starke Diffusion ausgelegt ist, stellt sie für solch eine zusätzliche Eindiffusion von Dotierstoff genügend Dotierstoffreserven zur Verfügung und erlaubt einen vielfältigen Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei der in
DE 699 15 317 T2 beschriebenen Verfahrensweise muss der zusätzliche Dotierstoff hingegen aus einer Dotierstoffquelle heraus eindiffundiert werden, welche für eine schwache Diffusion ausgelegt ist, was die Menge zusätzlich eindiffundierbaren Dotierstoffs deutlich beschränkt.
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In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oxidschicht nach deren Ausbildung wieder entfernt. Dies kann beispielsweise nasschemisch erfolgen. Eine durch Oxidation des Halbleitersubstrats ausgebildete Oxidschicht wird vorteilhafterweise nach dem lokalen Erhitzen des Halbleitersubstrats entfernt. Da bei dem lokalen Erhitzen des Halbleitersubstrats in den stärker zu dotierenden Bereichen das Halbleitersubstrat lokal aufgeschmolzen und nachfolgend wieder abgekühlt wird, kann es durch Segregationseffekte dazu kommen, dass in dem oberflächennächsten Bereich eine geringere Dotierstoffkonzentration vorliegt als in etwas tiefer gelegenen, aber dennoch oberflächennahen Bereichen. Dieser oberflächennächste Bereich mit der etwas verringerten Dotierstoffkonzentration wird dann bei der Ausbildung der Oxidschicht oxidiert und im Zuge der Entfernung der Oxidschicht entfernt, sodass an der Oberfläche die etwas größere Dotierstoffkonzentration vorliegt. Auf die beschriebene Weise kann somit die Erhöhung der Oberflächenkonzentration an elektrisch aktivem Dotierstoff verstärkt werden.
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Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren in allen beschriebenen Ausgestaltungsvarianten vorteilhaft zur Ausbildung eines zweistufigen Emitter oder eines zweistufigen Rückseitenfeldes in einem Solarzellensubstrat verwendet werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und aufwandsgünstig in bestehende Fertigungsprozesse für Halbleiterbauelemente integrierbar, insbesondere in Solarzellenfertigungslinien. Es hat sich gezeigt, dass trotz der starken Diffusion in den schwach zu dotierenden Bereichen hohe Schichtwiderstände realisiert werden können. Weiterhin kann über die Fläche des Dotierungsbereichs hinweg eine homogenere Oberflächenkonzentration an Dotierstoff realisiert werden als bei einer industriellen Anwendung der eingangs beschriebenen Verfahren.
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Durch mehrfache Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mehrstufige Dotierungen mit mehr als zwei Stufen ausgebildet werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Soweit zweckdienlich, sind hierin gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 Schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
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2 Prinzipdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels aus 1
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3 Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung
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4 Schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
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5 Ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung
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6 Integration der Ausführungsbeispiele der 1 bis 5 in einen Fertigungsprozess von Solarzellen mit einem selektiven Emitter
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Die 1 und 2 illustrieren ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem wird zunächst auf einem Halbleitersubstrat, welches vorliegend als Siliziumsubstrat 80 ausgeführt ist, ein Phosphorsilikatglas 82 ausgebildet 10. Das Phosphorsilikatglas 82 dient als Dotierstoffquelle für eine starke Diffusion 10, bei welcher Dotierstoff aus dem Phosphorsilikatglas 82 heraus und in das Siliziumsubstrat 80 eindiffundiert wird, sodass an der Oberfläche des Siliziumsubstrats 80 eine hohe Oberflächenkonzentration 84 an Dotierstoff ausgebildet wird. Das Ausbilden 10 des Phosphorsilikatglases und die starke Diffusion kann beispielsweise mittels einer an sich bekannten Röhrendiffusion erfolgen.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 wird ein Dotierungsbereich 89 gebildet von einer Oberseite des Siliziumsubstrats 80. In stärker zu dotierenden Bereichen 91 wird das Siliziumsubstrat 80 mittels eines Lasers lokal erhitzt. 2 illustriert dies schematisch anhand einer eingestrahlten Laserstrahlung 86.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 wird nach dem lokalen Lasererhitzen 12 das als Dotierstoffquelle dienende Phosphorsilikatglas 82 entfernt 14. Dies kann beispielsweise nasschemisch erfolgen.
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Im Weiteren wird durch thermische Oxidation 16 eine Oxidschicht 88 auf dem Siliziumsubstrat 80 und somit auch auf dem Dotierungsbereich 89 ausgebildet. Im Zuge der Ausbildung 16 dieser Oxidschicht 88 in Verbindung mit dem Lasererhitzen 12 des Siliziumsubstrats 80 in stärker zu dotierenden Bereichen 91 ergibt sich die in der untersten Teildarstellung der 2 gestrichelt wiedergegebene zweistufige Dotierung, welche einen stark dotierten Bereich 92 sowie im Übrigen schwach dotierte Bereiche 90 aufweist. Die ausgebildete zweistufige Dotierung 90, 92 kann beispielsweise als selektiver Emitter einer Solarzelle verwendet werden. Dadurch, dass die Oxidschicht 88 mittels einer thermischen Oxidation 16 ausgebildet wird, kann während der thermischen Oxidation 16 der bei der starken Diffusion 10 eindiffundierte Dotierstoff tiefer in das Siliziumsubstrat 80 eingetrieben werden. In dieser Weise können Dotierungstiefenprofile ausgebildet werden, welche insbesondere bei der Solarzellenfertigung vorteilhaft sind.
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In den Darstellungen der 2 wurde das Phosphorsilikatglas 82 wie auch die Oxidschicht 88 auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats 80 ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Phosphorsilikatglas nur in dem Dotierungsbereich 89, vorliegend also auf der Oberseite des Siliziumsubstrats 80, auszubilden. In diesem Fall könnte auch die Ausbildung der Oxidschicht 88 auf den Dotierungsbereich beschränkt werden.
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Ergänzend sei erwähnt, dass mit dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 auch ein zweistufiges Rückseitenfeld einer Solarzelle vorteilhaft realisiert werden kann.
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Das in der 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von demjenigen der 1 darin, dass auf das Entfernen 14 des Phosphorsilikatglases zunächst verzichtet wird. Es kann entweder auf dem Siliziumsubstrat 80 belassen werden oder zu einem späteren Zeitpunkt entfernt werden, beispielsweise zusammen mit der während der thermischen Oxidation 16 gebildeten Oxidschicht. Wie bereits oben dargelegt wurde, kann eine solche Entfernung der Oxidschicht zu einer Erhöhung der Dotierstoffkonzentration in dem oberflächennächsten Bereich der stark zu dotierenden Bereiche führen.
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Das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches schematisch in 4 wiedergegeben ist, unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 darin, dass das Phosphorsilikatglas 82 vor dem Lasererhitzen 12 der stärker zu dotierenden Bereiche entfernt wird. Dies verdeutlicht, dass für die Ausbildung einer zweistufigen Dotierung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Dotierstoffeintrag in das Halbleitersubstrat während der starken Diffusion 10 ausreichend ist. Besteht bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 grundsätzlich die Möglichkeit, während des Lasererhitzens 12 der stärker zu dotierende Bereiche zusätzlichen Dotierstoff aus dem Phosphorsilikatglas 82 in die stärker zu dotierenden Bereiche 91 einzudiffundieren, so entfällt diese Möglichkeit bei dem Ausführungsbeispiel der 4. In einzelnen Anwendungsfällen kann daher bei einer Anwendung des Verfahrens gemäß der 4 in stärker zu dotierenden Bereichen eine etwas geringere Oberflächenkonzentration an Dotierstoff vorliegen, als wenn das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 angewandt worden wäre.
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Das Ausführungsbeispiel der 5 illustriert, dass das Lasererhitzen 16 auch erst nach dem Ausbilden der Oxidschicht, was vorliegend mittels einer thermischen Oxidation 12 realisiert wird, erfolgen kann. Dies kann in einzelnen Anwendungsfällen prozesstechnische Vorteile mit sich bringen. Im Übrigen entsprechen die Verfahrensschritte des Ausführungsbeispiels der 5 denjenigen der 4.
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Ohne Weiteres kann in den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 auf das Entfernen 14 des Phosphorsilikatglases verzichtet werden oder dieses erst nach dem Lasererhitzen 12 der stärker zu dotierenden Bereiche erfolgen.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 wurde als Halbleitersubstrat ein Siliziumsubstrat verwendet. Offensichtlich können auch andere Halbleitersubstrate Verwendung finden. Des Weiteren kann das Phosphorsilikatglas in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 durch eine andere Dotierstoffquelle, beispielsweise Borsilikatglas, ersetzt werden. Es können somit auch Dotierstoffe unterschiedlichen Dotierungstyps zum Einsatz kommen. Im jeweiligen Anwendungsfall sind etwaige Grunddotierungen des verwendeten Halbleitersubstrats entsprechend anzupassen.
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6 illustriert schematisch und beispielhaft die Einbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einen Solarzellenfertigungsprozess. Hierbei wird zunächst ein verwendetes Solarzellensubstrat, beispielsweise das Siliziumsubstrat 80 aus den 1 bis 5, mit einer Textur versehen und gereinigt 30. Im Weiteren schließen sich die Verfahrensschritte einer der in den 1 bis 5 dargestellten Prozesssequenzen S an, was in 6 schematisch durch eine Ellipse angedeutet wird.
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Im Folgenden kann in einem optionalen Verfahrensschritt Phosphorsilikatglas und/oder eine Oxidschicht entfernt werden 32. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn zuvor die Prozesssequenz der 3 durchlaufen wurde oder bei Anwendung einer der Prozesssequenzen aus den 4 und 5 auf das Entfernen 14 des Phosphorsilikatglases verzichtet wurde.
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Sofern während des Solarzellenfertigungsprozesses entstandene p-n-Übergänge chemisch getrennt werden sollen, schließt sich zweckmäßigerweise eine chemische Kantenisolation 34 an, welche jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Im Weiteren wird Siliziumnitrid auf zumindest einem Teil des Solarzellensubstrats abgeschieden 36, welches zum einen als Antireflexionsbeschichtung, zum anderen der Defektpassivierung dienen kann.
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Im Weiteren werden in an sich bekannter Weise mittels einer Vorder- und Rückseitenmetallisierung Vorder- und Rückkontakte auf das Solarzellensubstrat aufgebracht. Sofern keine chemische Kantenisolation 34 erfolgt ist, kann nachfolgend die Kantenisolation durch Lasertrennen 40 erfolgen. Alternativ können offensichtlich andere an sich bekannte Kantenisolationsverfahren Verwendung finden.
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Das schematisch in 6 wiedergegebene Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Solarzelle mit einem zweistufigen Emitter, welcher üblicherweise als selektiver Emitter bezeichnet wird. Wie bereits im Zusammenhang mit den 1 bis 5 erläutert, können andere Dotierstoffquellen als Phosphorsilikatglas, insbesondere auch Dotierstoffquellen vom p-Typ, Verwendung finden. Die Grunddotierung des Solarzellensubstrats wäre dann entsprechend anzupassen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit die Fertigung sowohl von p-Typ- als auch n-Typ-Solarzellen mit selektivem Emitter. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren für die Ausbildung zweistufiger Rückseitenfelder in Solarzellensubstraten beiden Typs verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ausbilden Phosphorsilikatglas und starke Diffusion
- 12
- Lasererhitzen
- 14
- Entfernen Phosphorsilikatglas
- 16
- Thermische Oxidation
- 30
- Texturierung/Reinigung Solarzellensubstrat
- 32
- Entfernung Phosphorsilikatglas und/oder Oxidschicht
- 34
- Chemische Kantenisolation
- 36
- Siliziumnitridabscheidung
- 38
- Vorder- und Rückseitenmetallisierung
- 40
- Kantenisolation durch Lasertrennen
- 80
- Siliziumsubstrat
- 82
- Phosphorsilikatglas
- 84
- hohe Oberflächenkonzentration an Dotierstoff
- 86
- Laserstrahlung
- 88
- Oxidschicht
- 89
- Dotierungsbereich
- 90
- schwach dotierter Bereich
- 91
- stärker zu dotierender Bereich
- 92
- stark dotierter Bereich
- S
- Prozesssequenz aus einer der 1 bis 5
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69915317 T2 [0005, 0021]
- DE 102008056456 [0006]
