DE102011015283B4 - Production of a Semiconductor Device by Laser-Assisted Bonding and Semiconductor Device Manufactured Therewith - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements (10), insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, mit den Schritten: (a) Bereitstellung eines Substrates (1), auf dem eine Fügeschicht (2, 2.4) gebildet ist, die ein Metall enthält und mit dem Substrat (1) fest verbunden ist, (b) Auflage einer Halbleiterfolie (3) aus einem Halbleitermaterial auf die Fügeschicht (2, 2.4), und (c) Erwärmung der Halbleiterfolie (3) und der Fügeschicht (2, 2.4) auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur einer Zusammensetzung aus dem Metall und dem Halbleitermaterial, wobei eine Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) und über die Fügeschicht (2, 2.4) mit dem Substrat (1) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Erwärmung mittels lokal wirkender Laserbestrahlung erfolgt.Method for producing a semiconductor component (10), in particular a diode or a solar cell, comprising the steps of: (a) providing a substrate (1) on which is formed a bonding layer (2, 2.4) containing a metal and having (b) supporting a semiconductor film (3) made of a semiconductor material on the joining layer (2, 2.4), and (c) heating the semiconductor film (3) and the joining layer (2, 2.4) to one Temperature above the eutectic temperature of a composition of the metal and the semiconductor material, wherein a compound of the semiconductor film (3) with the joining layer (2, 2.4) and the bonding layer (2, 2.4) with the substrate (1) is formed, characterized in that - the heating takes place by means of locally acting laser irradiation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, z. B. auf Si-Basis, wobei eine Halbleiterfolie mindestens eine eutektische Verbindung mit einer Fügeschicht auf einem Substrat bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle, das mit dem genannten Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for producing a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, for. B. based on Si, wherein a semiconductor film forms at least one eutectic compound with a bonding layer on a substrate. Furthermore, the invention relates to a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, which is produced by the said method.

Die Kosten von Photovoltaikmodulen, z. B. mit Si-Solarzellen, können verringert werden, indem die Solarzellen mit möglichst dünnen Schichten aus Silizium (Si) hergestellt werden. Diese konnen z. B. gesägte Si-Wafer sein oder als Halbleiterfolien durch Transfertechniken erhalten werden (siehe z. B. F. Henley et al. ”Kerf-free 20–150 μm c-Si wafering for thin PV manufacturing” in ”Proc. 24th EU PVSEC” Hamburg 2009, S. 886; und R. Brendel et al. ”15.4%-efficient and 25 μm-thin crystalline Si solar cell from layer transfer using porous silicon” in ”Phys. Stat. Solidi (a)” Bd. 197, 2003, S. 497). Dabei ergibt sich das Problem, die dünnen Si-Wafer oder -Folien mit industriellen Prozessen zu Solarzellen weiterzuverarbeiten. Neben der Bruchfestigkeit sind dabei vor allem die Metallkontakte problematisch, die zwecks ausreichender Leitfähigkeit eine gewisse Mindestdicke aufweisen müssen und bei dünnen Wafern zur erheblichen Durchbiegung der Zelle führen.The cost of photovoltaic modules, z. B. with Si solar cells can be reduced by the solar cells are made with the thinnest possible layers of silicon (Si). These can z. B. be sawn Si wafers or be obtained as semiconductor films by transfer techniques (see, for example, Henley, Henley et al., "Kerf-free 20-150 microns c-Si wafering for thin PV manufacturing" in "Proc 24th EU PVSEC" Hamburg 2009 , 886, and R. Brendel et al., "15.4% -efficient and 25 μm-thin crystalline Si solar cell from layer transfer using porous silicon" in Phys. Stat. Solidi (a) "Vol. 197, 2003, P. 497). The problem arises of further processing the thin Si wafers or films with industrial processes into solar cells. In addition to the breaking strength, in particular the metal contacts are problematic, which must have a certain minimum thickness for the purpose of sufficient conductivity and lead to considerable deflection of the cell in the case of thin wafers.

Eine Möglichkeit, aus dünnen Si-Folien Solarzellen herzustellen wird von V. Gazuz et al. mit ”Thin (90 μm) multicrystalline Si solar cell with 15% efficiency by Al-bonding to glass Proc.” in ”23th EU PVSEC” Valencia 2008, S. 1040–1042 beschrieben (siehe auch DE 10 2004 033 553 A1 ). Dabei wird die Si-Folie in einem kombinierten RTP-Verfahren (RTP: ”Rapid Thermal Processing”) auf ein Glas-Substrat gebonded. Nach dem Bonden kann das Substrat ähnlich wie ein Si-Wafer verarbeitet werden.One way of making solar cells from thin Si films is by V. Gazuz et al. with "Thin (90 μm) multicrystalline Si solar cell with 15% efficiency by Al-bonding to glass Proc." in "23th EU PVSEC" Valencia 2008, pp. 1040-1042 (see also DE 10 2004 033 553 A1 ). The Si foil is bonded to a glass substrate in a combined RTP (RTP: Rapid Thermal Processing) process. After bonding, the substrate can be processed similarly to a Si wafer.

Das von V. Gazuz et al. beschriebene Verfahren hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Erstens wird beim RTP-Verfahren das Glas stark aufgeheizt, so dass es in unerwünschter Weise seine Form ändern kann. Hinzu kommt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases oft deutlich größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Silizium ist. Durch flächiges Heizen können somit starke Verspannungen entstehen. Um diese Probleme, die mit der Fläche der verarbeiteten Substrate wachsen, zu vermeiden, müssten Gläser mit hoher Temperaturstabilität und geringer Wärmeausdehnung verwendet werden. Derartige Gläser sind jedoch relativ teuer. Zweitens ist beim RTP-Verfahren nur ein ganzflächiges Heizen des Substrats möglich. Somit können keine lokalisierten Kontakte hergestellt werden, wie sie für Solarzellen mit sehr hohen Wirkungsgraden benötigt werden. Schließlich ist aufgrund der zum Teil vorderseitigen Kontakte (Emitter) und zum Teil rückseitigen Kontakte der Solarzellen eine Modulverschaltung aufwändig.The by V. Gazuz et al. However, the method described has a number of disadvantages. First, in the RTP process, the glass is strongly heated so that it may undesirably change its shape. In addition, the thermal expansion coefficient of the glass is often significantly greater than the thermal expansion coefficient of the silicon. By surface heating can thus create strong tension. In order to avoid these problems, which grow with the surface of the processed substrates, glasses with high temperature stability and low thermal expansion would have to be used. However, such glasses are relatively expensive. Second, in the RTP process, only full surface heating of the substrate is possible. Thus, no localized contacts can be made, as required for solar cells with very high efficiencies. Finally, because of the partly front-side contacts (emitter) and partly back-side contacts of the solar cells, a module connection is complicated.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Metallisierung einer Solarzelle bekannt, wobei unter Einwirkung von Laserstrahlung metallisches Material in eine Oberfläche der Solarzelle eingebracht wird. Beispielsweise wird gemäß DE 11 2005 002 592 T5 metallisches Material, das vorab auf einer Oberfläche der Solarzelle abgeschieden wurde, durch die Laserstrahlung in das Halbleitermaterial der Solarzelle eingebracht. Aus DE 10 2009 053 776 A1 (nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht) und aus DE 10 2006 044 936 B4 ist bekannt, Metall von einer separaten Trägerfolie auf die Oberfläche der Solarzelle zu übertragen. Die Trägerfolie wird in Kontakt mit der Oberfläche oder mit einem Abstand von dieser angeordnet und entsprechend dem gewünschten Muster der Metallisierung, z. B. linienförmig, bestrahlt. Durch die Bestrahlung wird das Metall von der Trägerfolie getrennt und auf der Solarzelle abgeschieden. Nach der Übertragung des Metalls wird die Trägerfolie entfernt.Methods for metallizing a solar cell are known from the prior art, wherein metallic material is introduced into a surface of the solar cell under the action of laser radiation. For example, according to DE 11 2005 002 592 T5 metallic material, which was deposited in advance on a surface of the solar cell, introduced by the laser radiation into the semiconductor material of the solar cell. Out DE 10 2009 053 776 A1 (published after the priority date of the present invention) and DE 10 2006 044 936 B4 It is known to transfer metal from a separate carrier film to the surface of the solar cell. The backing sheet is placed in contact with the surface or at a distance therefrom and in accordance with the desired pattern of metallization, e.g. B. linear, irradiated. As a result of the irradiation, the metal is separated from the carrier film and deposited on the solar cell. After the transfer of the metal, the carrier foil is removed.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Verfahren überwunden werden. Das Verfahren soll insbesondere ermöglichen, dünne Halbleiterfolien mit Schichtdicken im sub-mm-Bereich vereinfacht zu Halbleiter-Bauelementen zu verarbeiten. Die Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, ein verbessertes Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle, bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Halbleiter-Bauelemente überwunden werden. Das Halbleiter-Bauelement soll sich insbesondere durch eine reproduzierbare und genaue Form und/oder eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Bereitstellung von Kontakten und/oder Dotierungen auszeichnen.The object of the invention is to provide an improved method for producing a semiconductor component, in particular a diode or a solar cell, with which disadvantages of conventional methods are overcome. The method should in particular make it possible to process thin semiconductor films with layer thicknesses in the sub-mm range in a simplified manner to form semiconductor components. The object of the invention is furthermore to provide an improved semiconductor component, in particular a diode or a solar cell, with which disadvantages of conventional semiconductor components can be overcome. The semiconductor component is to be characterized in particular by a reproducible and precise shape and / or a high degree of flexibility with regard to the provision of contacts and / or dopings.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren bzw. ein Halbleiter-Bauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 14 sind bekannt aus der DE 10 2004 033 553 A1 .These objects are achieved by a method or a semiconductor component having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims. The features of the preambles of claims 1 and 14 are known from the DE 10 2004 033 553 A1 ,

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, bereitgestellt, bei dem mittels Laserstrahlung eine Halbleiterfolie über eine Fügeschicht (Zwischenschicht) mit einem Substrat verbunden wird. Gemäß der Erfindung wird die Halbleiterfolie auf die Fügeschicht, die ein Metall enthält, aufgelegt. Die Halbleiterfolie und die Fügeschicht werden durch die Laserstrahlung auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur einer Zusammensetzung aus dem Metall, das in der Fügeschicht enthalten ist, und dem Halbleitermaterial erwärmt, so dass die Halbleiterfolie und die Fügeschicht verschmelzen. Die Laserstrahlung wird insbesondere auf die Fügeschicht gerichtet, von der Metall, ggf. über weitere Zwischenschichten, in die Halbleiterfolie wandern kann. Gemäß der Erfindung wird durch die Laserstrahlung eine eutektische Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht gebildet. Die eutektische Verbindung, die sich über optional vorgesehene weitere Zwischenschichten erstrecken kann, bildet gleichzeitig eine mechanische Verbindung, einen elektrischen Kontakt und einen Dotierungsbereich in der Halbleiterfolie. Der elektrische Kontakt ist in Abhängigkeit von dem Leitungstyp des Halbleitermaterials und dem Metall ein Kontakt zur Verbindung mit einem p-Dotierungsbereich (p-Kontakt) oder ein Kontakt zur Verbindung mit einem n-Dotierungsbereich (n-Kontakt). Das Verfahren umfasst somit allgemein ein Laser-unterstütztes kombiniertes Bonden, insbesondere Aluminiumbonden, und Eindiffundieren zur Herstellung des Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Si-Solarzelle oder Si-Diode.According to a first aspect of the invention, a method is provided for producing a semiconductor component, in particular a diode or a solar cell, in which a semiconductor film is connected to a substrate by means of laser radiation via a bonding layer (intermediate layer). According to the invention, the Semiconductor film on the joining layer containing a metal, placed. The semiconductor film and the bonding layer are heated by the laser radiation to a temperature above the eutectic temperature of a composition of the metal contained in the bonding layer and the semiconductor material, so that the semiconductor film and the bonding layer merge. The laser radiation is directed in particular to the bonding layer, from which metal, possibly via further intermediate layers, can migrate into the semiconductor film. According to the invention, the laser radiation forms a eutectic connection of the semiconductor film with the bonding layer. The eutectic compound, which may extend over optional further intermediate layers, simultaneously forms a mechanical bond, an electrical contact and a doping region in the semiconductor film. The electrical contact is a contact for connection to a p-type doping region (p-type contact) or a contact for connection to an n-type doped region (n-type contact), depending on the conductivity type of the semiconductor material and the metal. The method thus generally comprises a laser-assisted combined bonding, in particular aluminum bonding, and diffusion for producing the semiconductor component, in particular a Si solar cell or Si diode.

Vorteilhafterweise erfolgt durch die Laserstrahlung eine lokal begrenzte Erwärmung in einem vorbestimmten, durch die Ausdehnung des Strahlungsfeldes der Laserstrahlung begrenzten Bereich (eutektischer Bereich). Die Laserstrahlung wirkt lokal begrenzt, d. h in einem Bereich, der kleiner als die Fläche des Halbleiterfolie ist. Während der Bestrahlung wird im eutektischen Bereich die eutektische Temperatur überschritten, so dass lokal die eutektische Verbindung gebildet wird. In der Umgebung des eutektischen Bereich erfolgt keine oder eine vernachlässigbare Erwärmung. Da die Ausdehnung des eutektischen Bereiches (Durchmesser vorzugsweise kleiner als 1 mm, insbesondere kleiner als 0,1 mm) wesentlich kleiner ist als die praktisch interessierenden Substratgrößen, werden durch die lokale Erwärmung das Substrat oder die Halbleiterfolie nicht verändert. Unerwünschte Deformationen des Substrats und Spannungen durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten werden vermieden. Des weiteren können vorteilhafterweise lokalisierte, über die Fläche der Halbleiterfolie verteilte Kontakte hergestellt werden. Somit vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Solarzellen mit einem Wirkungsgrad oberhalb 20%.Advantageously, the laser radiation causes locally limited heating in a predetermined region (eutectic region) delimited by the extent of the radiation field of the laser radiation. The laser radiation is locally limited, d. h in an area smaller than the area of the semiconductor film. During irradiation, the eutectic temperature is exceeded in the eutectic region, so that the eutectic compound is formed locally. There is no or negligible warming around the eutectic area. Since the expansion of the eutectic region (diameter preferably less than 1 mm, in particular less than 0.1 mm) is substantially smaller than the substrate sizes of practical interest, the local heating does not change the substrate or the semiconductor film. Undesirable deformations of the substrate and stresses due to different coefficients of expansion are avoided. Furthermore, it is advantageously possible to produce localized contacts distributed over the surface of the semiconductor film. Thus, the inventive method simplifies the production of solar cells with an efficiency above 20%.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle bereitgestellt, das ein Substrat, eine Fügeschicht, die ein Metall enthält und auf der Substratoberfläche gebildet ist, und mindestens eine Halbleiterfolie aus einem Halbleitermaterial umfasst, das über mindestens eine eutektische Verbindung mit der Fügeschicht verbunden ist. Gemäß der Erfindung ist die mindestens eine eutektische Verbindung mittels lokaler Laserbestrahlung erzeugt. Des Weiteren ist gemäß der Erfindung das Halbleitermaterial an der mindestens einen eutektischen Verbindung mit dem Metall so dotiert, dass im Halbleitermaterial eine Ladungsträger-Konzentration oberhalb von 1018 cm–3 gebildet ist. Die Kontaktierung des Halbleiter-Bauelements erfolgt über die Fügeschicht oder deren Abschnitte (Fügeschichtabschnitte), die mit Dotierungsbereichen im Halbleitermaterial verbunden sind.According to a second aspect of the invention, there is provided a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, comprising a substrate, a bonding layer containing a metal and formed on the substrate surface, and at least one semiconductor film made of a semiconductor material over at least a eutectic connection is associated with the bonding layer. According to the invention, the at least one eutectic connection is generated by means of local laser irradiation. Furthermore, according to the invention, the semiconductor material is doped at the at least one eutectic compound with the metal such that a charge carrier concentration above 10 18 cm -3 is formed in the semiconductor material. The contacting of the semiconductor component takes place via the bonding layer or its sections (bonding layer sections) which are connected to doping regions in the semiconductor material.

Erfindungsgemäß wird allgemein mindestens eine Halbleiterfolie über eine Fügeschicht mit der Glasoberfläche des Substrats verbunden. Mit dem Begriff ”Halbleiterfolie” wird jedes schichtförmige Halbleitermaterial bezeichnet, das vorzugsweise als freitragender Bogen (Blatt, Platte) bereitgestellt wird und z. B. einen Wafer umfasst. Das schichtförmige, vorzugsweise freitragende Halbleitermaterial kann mit an sich bekannten Verfahren hergestellt sein, wie z. B. durch Sägen, Einbringen einer porösen Opferschicht (siehe R. Brendel et al. in ”Phys. Stat. Solidi (a)” Bd. 197, 2003, S. 497), Protonenbeschuss und/oder thermisches Absprengen von einem Volumenmaterial (siehe F. Henley et al. in ”Proc. 24th EU PVSEC” Hamburg 2009, S. 886). Das Halbleitermaterial kann dotiert oder undotiert sein. Die Halbleiterfolie kann weitere Schichten tragen, die im fertigen Halbleiterbauelement Zwischen- oder Deckschichten, z. B. für Isolations-Dotierungs- oder Passivierungszwecke bilden. Auf einem Substrat können mehrere Halbleiterfolien nebeneinander angeordnet sein.According to the invention, at least one semiconductor film is generally connected to the glass surface of the substrate via a bonding layer. The term "semiconductor film" is any layered semiconductor material referred to, which is preferably provided as a cantilever sheet (sheet, plate) and z. B. comprises a wafer. The layered, preferably self-supporting semiconductor material may be prepared by methods known per se, such as. For example, by sawing, introducing a porous sacrificial layer (see R. Brendel et al., Phys. Stat., Solidi (a), Vol. 197, 2003, pp. 497), proton bombardment, and / or thermal bursting of a bulk material (see F. Henley et al., Proc. 24th EU PVSEC Hamburg 2009, p. The semiconductor material may be doped or undoped. The semiconductor film may carry further layers which in the finished semiconductor component intermediate or outer layers, for. B. for isolation-doping or passivation purposes. On a substrate, a plurality of semiconductor films may be arranged side by side.

Vorteile für praktische Anwendungen der Erfindung ergeben sich, wenn die Halbleiterfolie aus Silizium besteht. Alternativ kann ein anderes Halbleitermaterial vorgesehen sein, wie z. B. Ge oder GaAs. Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die Halbleiterfolie eine Dicke geringer als 200 μm, insbesondere geringer als 100 μm auf.Advantages for practical applications of the invention arise when the semiconductor foil is made of silicon. Alternatively, another semiconductor material may be provided, such. Ge or GaAs. According to a further preferred feature of the invention, the semiconductor film has a thickness of less than 200 μm, in particular less than 100 μm.

Mit dem Begriff ”Substrat” wird jeder Festkörper mit einer Oberfläche bezeichnet, die als Träger des Halbleitermaterials im Halbleiter-Bauelement geeignet ist. Vorzugsweise weist zumindest die Oberfläche des Substrats Glas oder eine Glaskeramik auf, d. h. das Substrat besteht vollständig aus Glas oder Glaskeramik, wie z. B. Borsilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Glaskeramik, insbesondere mit Hauptbestandteilen Lithiumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, oder aus einem anderen Material, wie insbesondere Keramik, z. B. Aluminiumoxid, oder Polymer, z. B. Ethylenvinylacetat (EVA), das auf seiner Oberfläche mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht versehen ist. Es ist zum Beispiel ein Kunststoffsubstrat vorgesehen, auf dessen Oberfläche eine Glas- oder Glaskeramikschicht gebildet ist. Eine auf dem Substrat vorgesehene Glas- oder Glaskeramikschicht hat vorzugsweise eine Dicke von mehr als 0,5 μm, insbesondere mehr als 5 μm.The term "substrate" denotes any solid having a surface which is suitable as a carrier of the semiconductor material in the semiconductor component. Preferably, at least the surface of the substrate glass or a glass ceramic, ie, the substrate is made entirely of glass or glass ceramic, such as. Example, borosilicate glass, soda-lime glass, glass-ceramic, in particular with main components lithium oxide, aluminum oxide and silicon dioxide, or of another material, in particular ceramic, z. For example, alumina, or polymer, z. B. ethylene vinyl acetate (EVA), which is provided on its surface with a glass or glass ceramic layer. It is for example a plastic substrate provided on the surface of a glass or glass ceramic layer is formed. A glass or glass-ceramic layer provided on the substrate preferably has a thickness of more than 0.5 μm, in particular more than 5 μm.

Mit dem Begriff ”Fügeschicht” wird eine mit der Oberfläche des Substrats fest verbundene Metallschicht oder Metall enthaltende Schicht bezeichnet, die mit dem Halbleiter die eutektische Verbindung eingehen kann. Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die Fügeschicht eine Dicke geringer als 30 μm, insbesondere geringer als 10 μm auf, und größer als 0,1 μm, insbesondere größer als 0,5 μm auf. Vorzugsweise besteht die Fügeschicht aus Aluminium (Al). Eine Metall enthaltende Schicht umfasst z. B. eine reine Metallschicht oder alternativ eine Schicht umfassend Aluminiumpartikel und/oder Silberpartikel (jeweils bis zu wenigen μm groß) und organisches Bindemittel. Gemäß weiteren Varianten der Erfindung kann die Fügeschicht mehrere Metalle, z. B. Ag und Ni, enthalten, die auf dem Substrat in Teilschichten nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. Bei Verwendung von mehreren Metallen können sich Vorteile für eine gezielte Dotierung des Halbleiters ergeben.The term "bonding layer" denotes a metal layer or metal-containing layer which is firmly connected to the surface of the substrate and which can form the eutectic connection with the semiconductor. According to a further preferred feature of the invention, the joining layer has a thickness of less than 30 .mu.m, in particular less than 10 .mu.m, and greater than 0.1 .mu.m, in particular greater than 0.5 .mu.m. Preferably, the joining layer consists of aluminum (Al). A metal-containing layer comprises, for. B. a pure metal layer or alternatively a layer comprising aluminum particles and / or silver particles (each up to a few microns in size) and organic binder. According to further variants of the invention, the joining layer may comprise a plurality of metals, e.g. B. Ag and Ni, which are arranged on the substrate in partial layers next to each other or one above the other. When using several metals, there may be advantages for a targeted doping of the semiconductor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Erwärmung der Halbleiterfolie und der Fügeschicht mittels gepulster Laserstrahlung (Pulslaserstrahlung) vorgesehen. Die Verwendung von gepulster Laserstrahlung, z. B. mit ns-, ps- oder fs-Pulsen, hat aufgrund der geringen Pulsdauer Vorteile in Bezug auf die Erzielung extrem hoher Leistungen.According to a preferred embodiment of the invention, a heating of the semiconductor film and the bonding layer by means of pulsed laser radiation (pulsed laser radiation) is provided. The use of pulsed laser radiation, z. B. with ns, ps or fs pulses, has advantages in terms of achieving extremely high performance due to the low pulse duration.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mindestens eine lokal begrenzte eutektische Verbindung gebildet, deren Ausdehnung geringer als die laterale Ausdehnung der Halbleiterfolie und des Substrats mit der Fügeschicht ist. Die lokal begrenzte eutektische Verbindung kann durch eine Bestrahlung an einer einzigen Position oder durch mehrere Bestrahlungen an aneinander angrenzenden Positionen gebildet werden. Sie bildet einen inselförmigen Kontaktabschnitt, in dem die Halbleiterfolie und die Fügeschicht stofflich verbunden sind. In der Umgebung des Kontaktabschnitts berühren sich die Halbleiterfolie, ggf. mit weiteren Zwischenschichten, und die Fügeschicht lose. Der mindestens eine Kontaktabschnitt wird vorteilhafterweise zur Herstellung mindestens eines elektrischen Kontakts und gleichzeitig zur lokal begrenzten Dotierung des Halbleitermaterials verwendet. Vorzugsweise wird die Laserbestrahlung an verschiedenen Positionen wiederholt, so dass mindestens zwei Kontaktabschnitte gebildet werden.According to a further preferred embodiment of the invention, at least one locally limited eutectic compound is formed whose extent is less than the lateral extent of the semiconductor film and the substrate with the joining layer. The localized eutectic compound may be formed by irradiation at a single position or by multiple exposures at adjacent positions. It forms an island-shaped contact section, in which the semiconductor film and the bonding layer are materially connected. In the vicinity of the contact section, the semiconductor film, possibly with further intermediate layers, and the joining layer touch each other loosely. The at least one contact section is advantageously used for producing at least one electrical contact and at the same time for locally limited doping of the semiconductor material. Preferably, the laser irradiation is repeated at different positions, so that at least two contact sections are formed.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können die lokal begrenzten eutektischen Verbindungen so geringe Abstande aufweisen, dass eine flächig ausgedehnte Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht gebildet wird.According to a further variant of the invention, the locally limited eutectic compounds may have such small distances that a surface-extended connection of the semiconductor foil to the bonding layer is formed.

Erfindungsgemäß kann die Fügeschicht flachig das gesamte Substrat bedecken. Alternativ ist eine strukturierte Fügeschicht vorgesehen, die eine Vielzahl von relativ zueinander getrennten Fügeschichtabschnitten umfasst. Die Bereitstellung der Fügeschichtabschnitte kann für die Bildung abgegrenzter Kontaktabschnitte für Kontaktierungs- und/oder Dotierungszwecke von Vorteil sein. Die Fügeschichtabschnitte können sämtlich einheitlich das gleiche Metall oder jeweils verschiedene Metalle enthalten. Die Fügeschichtabschnitte können bei der Abscheidung des mindestens einen Materials der Fügeschicht auf dem Substrat, zum Beispiel durch eine Maskierung, gebildet werden. Alternativ kann nach der Bereitstellung des Substrats mit einer flächig aufgebrachten Fügeschicht diese lokal strukturiert und in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten geteilt werden.According to the invention, the joining layer can flatly cover the entire substrate. Alternatively, a structured joining layer is provided, which comprises a multiplicity of joining layer sections which are separated relative to one another. The provision of the bonding layer sections can be advantageous for the formation of delimited contact sections for contacting and / or doping purposes. The joining layer sections can all uniformly contain the same metal or different metals. The joining layer sections can be formed during the deposition of the at least one material of the bonding layer on the substrate, for example by masking. Alternatively, after the substrate has been provided with a surface-applied bonding layer, it can be locally structured and divided into a plurality of bonding layer sections.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Halbleiterfolie ein- oder beidseitig eine dielektrische Passivierungsschicht aufweisen. Die Passivierungsschicht kann auf der zum Substrat wegweisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet sein und passivierend sowie reflektionsmindernd wirken. Besonders bevorzugt ist die Passivierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet. Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße, laserunterstützte Fügung durch die Passivierungsschicht hindurch erfolgen. Somit kann die Laserbestrahlung vorzugsweise an einzelnen, über die Fläche des Substrats verteilten Positionen erfolgen, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten gebildet werden, die von der Fügeschicht oder den Fügeschichtabschnitten durch die dielektrische Passivierungsschicht zu der Halbleiterfolie ragen, wobei ein überwiegender Flächenanteil des Substrats nicht bestrahlt wird. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer Vielzahl voneinander isolierter Kontakte mit einer lateralen Ausdehnung im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm. Im Unterschied zu der herkömmlichen Technik gemäß V. Gazuz et al. werden die Flächen der Kontakte und somit ggf. störende Effekte der Kontakte, wie z. B. störende Rekombinationseffekte minimiert. Somit können bei der Herstellung von Solarzellen diese mit einem erhöhten Wirkungsgrad hergestellt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the semiconductor film may have on one or both sides a dielectric passivation layer. The passivation layer can be arranged on the side of the semiconductor film facing away from the substrate and have a passivating and reflection-reducing effect. Particularly preferably, the passivation layer is arranged on the side of the semiconductor film facing the substrate. Advantageously, the laser-assisted joining according to the invention can take place through the passivation layer. Thus, the laser irradiation may preferably be performed at discrete positions distributed over the surface of the substrate to form a plurality of contact portions protruding from the bonding layer or bonding layer portions through the dielectric passivation layer to the semiconductor film, wherein a predominant area portion of the substrate is not irradiated becomes. This makes it possible to provide a plurality of mutually insulated contacts with a lateral extent in the range of 0.5 .mu.m to 100 .mu.m. In contrast to the conventional technique according to V. Gazuz et al. Are the areas of the contacts and thus possibly disturbing effects of the contacts, such. B. interfering recombination effects minimized. Thus, in the manufacture of solar cells, they can be manufactured with increased efficiency.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Halbleiterfolie ein- oder beidseitig mindestens eine Dotierungsschicht, die z. B. Bor oder Phosphor enthält, aufweisen. Mittels lokaler Erwärmung, insbesondere mittels Laserbestrahlung kann eine lokale Dotierung der Halbleiterfolie durch Eindiffundieren von Atomen von der Dotierungsschicht in das Halbleitermaterial erhalten werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the semiconductor film on one or both sides at least one doping layer, the z. As boron or phosphorus contains. By local heating, in particular by means of laser irradiation, a local doping of the semiconductor film by diffusion of atoms of the Doping layer can be obtained in the semiconductor material.

Wenn die Dotierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet und die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten geteilt ist, ermöglicht dies die einseitige Bereitstellung von Dotierungsbereichen auf der Halbleiterfolie. Durch die Laserbestrahlung einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte können auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie erste Dotierungsbereiche mit einem ersten Leitungstyp erzeugt werden. Des Weiteren können durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie zweite Dotierungsbereiche mit einem zweiten, zum ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt werden, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten verbunden sind. Das Halbleiterbauelement zeichnet sich bei dieser Variante der Erfindung entsprechend dadurch aus, dass auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie die ersten Dotierungsbereiche des ersten Leitungstyps mit der ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte die zweiten Dotierungsbereiche des zweiten, entgegengesetzten Leitungstyps mit der zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte verbunden sind.When the doping layer is disposed on the substrate-facing side of the semiconductor film and the bonding layer is divided into a plurality of bonding layer sections, it enables one-side provision of doping regions on the semiconductor film. As a result of the laser irradiation of a first group of the bonding layer sections, first doping regions having a first conductive type can be produced on the side of the semiconductor film facing the substrate. Furthermore, by virtue of the laser irradiation of the doping layer on the side of the semiconductor film facing the substrate, second doping regions having a second conductivity type opposite to the first conductivity type can be produced, which are each connected to joining layer sections of a second group of joining layer sections. The semiconductor component is correspondingly distinguished in this variant of the invention in that, on the side of the semiconductor film facing the substrate, the first doping regions of the first conductivity type are connected to the first group of the bonding layer sections, the second doping regions of the second, opposite conductive type are connected to the second group of bonding layer sections ,

Gemäß einer alternativen Variante kann, wenn die Dotierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet und die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten geteilt ist, die Halbleiterfolie zusätzlich auf der vom Substrat wegweisenden Seite einen ersten Dotierungsbereich mit einem ersten Leitungstyp aufweisen. In diesem Fall werden durch die Laserbestrahlung der ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte Kontaktabschnitte erzeugt, die durch die Halbleiterfolie zu dem ersten Dotierungsbereich ragen. Des Weiteren werden durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht zweite Dotierungsbereiche mit einem zweiten, zum ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten verbunden sind. Das Halbleiterbauelement zeichnet sich bei dieser Variante der Erfindung entsprechend dadurch aus, dass die erste Gruppe der Fügeschichtabschnitte über die Kontaktabschnitte, die durch die Halbleiterfolie ragen, mit dem ersten Dotierungsbereich (3.1) verbunden sind und die zweiten Dotierungsbereiche auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie mit der zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte verbunden sind.According to an alternative variant, if the doping layer is arranged on the side of the semiconductor film facing the substrate and the bonding layer is divided into a plurality of bonding layer sections, the semiconductor film may additionally have a first doping region with a first conductive type on the side facing away from the substrate. In this case, the laser irradiation of the first group of the bonding layer portions generates contact portions which protrude through the semiconductor film to the first doping region. Furthermore, by the laser irradiation of the doping layer second doping regions are generated with a second, opposite to the first conductivity type conductivity type, which are each connected to Fügeschichtabschnitten a second group of Fügeschichtabschnitten. In this variant of the invention, the semiconductor component is accordingly distinguished by the fact that the first group of the bonding layer sections projects over the contact sections which project through the semiconductor film with the first doping region (FIG. 3.1 ) and the second doping regions on the side of the semiconductor film facing the substrate are connected to the second group of the bonding layer sections.

Die Fügeschichtabschnitte der ersten und der zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten können jeweils verschiedene Metalle, z. B. Aluminium und Silber enthalten. Vorteilhafterweise wird dadurch ermöglicht, dass die Kontaktierung sowohl von mit p- als auch von n-Silizium mit einer gleichartigen Alhaltigen Schicht erfolgen kann. Während bei herkömmlichen Techniken p-Silizium oft mit Al kontaktiert wird, ist die Kontaktierung mittels Al von n-Silizium bisher ungebräuchlich. Ein geeigneter elektrischer Kontakt kann vorzugsweise insbesondere dann erzielt werden, wenn lokal eine hohe n-Dotierung (n++) (> 1018 cm–3) erzeugt wird.The joining layer sections of the first and the second group of joining layer sections may each comprise different metals, e.g. As aluminum and silver included. Advantageously, this makes it possible that the contacting of both p- and n-silicon can take place with a similar Al-containing layer. While in conventional techniques p-type silicon is often contacted with Al, contacting by Al of n-type silicon has hitherto been uncommon. A suitable electrical contact can preferably be achieved in particular if a high n-type doping (n ++) (> 10 18 cm -3 ) is generated locally.

Wenn die Halbleiterfolie n-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht oder die Fügeschichtabschnitte Aluminium enthalten, wird durch die Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht oder den Fügeschichtabschnitten ein Aluminium-Dotierungsbereich im Halbleitermaterial zur Erzeugung eines p-leitenden Emitter gebildet wird. Alternativ wird, wenn die Halbleiterfolie p-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht oder die Fügeschichtabschnitte Aluminium enthalten, durch die Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht oder den Fügeschichtabschnitten ein Aluminium-Dotierungsbereich im Halbleitermaterial zur Erzeugung einer Elektronen reflektierenden Schicht (Back Surface Field, BSF) gebildet.If the semiconductor foil comprises n-type silicon and the bonding layer or the bonding layer portions contain aluminum, the connection of the semiconductor foil with the bonding layer or the bonding layer sections forms an aluminum doping region in the semiconductor material for producing a p-type emitter. Alternatively, when the semiconductor film comprises p-type silicon and the bonding layer or the bonding layer portions contain aluminum, bonding of the semiconductor film with the bonding layer or the bonding layer portions causes an aluminum doping region in the semiconductor material to produce an Back Surface Field (BSF). educated.

Gemaß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung der Halbleiterfolie mit dem Substrat in einer inerten oder eine reduzierenden Atmosphäre oder in einem Vakuum. Im Falle der Beaufschlagung des Stapels aus Halbleiterfolie und Substrat mit einem Vakuum wird dieses vorzugsweise lokal selektiv am Ort der Laserbestrahlung erzeugt, so dass die Halbleiterfolie und das Substrat lokal aneinander gedrückt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the connection of the semiconductor film to the substrate takes place in an inert or a reducing atmosphere or in a vacuum. In the case of applying a vacuum to the stack of semiconductor film and substrate, it is preferably produced locally selectively at the location of the laser irradiation, so that the semiconductor film and the substrate are pressed together locally.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Further advantages and features of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1: Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer flächigen eutektischen Verbindung; 1 Embodiments of the inventive production of a semiconductor device with a planar eutectic compound;

2: eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mehreren eutektischen Verbindungen; 2 an embodiment of the inventive production of a semiconductor device with multiple eutectic compounds;

3: Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements; 3 : Embodiments of a semiconductor component according to the invention;

4 und 5: weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mehreren eutektischen Verbindungen; 4 and 5 : further embodiments of the production according to the invention of a semiconductor component having a plurality of eutectic compounds;

6: eine Ausführungsform erfindungsgemäßer Solarzellen mit elektrischer Serienverschaltung; und 6 : An embodiment of solar cells according to the invention with series electrical connection; and

7 und 8: weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mehreren eutektischen Verbindungen. 7 and 8th Further Embodiments of the Production According to the Invention of a Semiconductor Device with Several Eutectic Connections

Gemäß einer bevorzugten Anwendung der Erfindung ist vorgesehen, eine dünne Halbleiterfolie, z. B. einen Si-Wafer oder eine Si-Folie mit einer Dicke geringer als 200 μm, insbesondere geringer als 100 μm, zu einer hocheffizienten Solarzelle (d. h. Solarzelle mit einem Wirkungsgradpotential > 20%) zu verarbeiten, wie im Folgenden beispielhaft erläutert wird. Die Halbleiterfolie wird unter Verwendung von Laserstrahlung auf ein stabiles Substrat, z. B. aus Glas oder mit Glas beschichtetem Polymer, gebonded. Beim Prozess wird eine aluminiumhaltige Fügeschicht lokal geschmolzen. Dabei entstehen gleichzeitig eine stabile mechanische Verbindung, mindestens ein elektrischer Kontakt und mindestens ein hochdotierter Bereich in der Si-Folie, die für die Funktion der Si-Solarzelle benötigt wird. Obwohl die Erfindung im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf die Herstellung einer Si-Solarzelle beschrieben ist, wird betont, dass in gleicher Weise eine Diode oder ein anderes Halbleiter-Bauelement auf der Basis von Si oder einem anderen Halbleiter hergestellt werden kann. Die Wahl anderer Materialien und Dimensionen, insbesondere des Substrats, der Fügeschicht, der Halbleiterfolie und der eutektischen Verbindung, sowie geeigneter Verfahrensparameter, wie z. B. die Leistung der Laserstrahlung, ist dem Fachmann aufgrund seiner Kenntnisse im Bereich der Halbleiterphysik oder durch einfache Versuche moglich.According to a preferred application of the invention is provided, a thin semiconductor film, for. Example, a Si wafer or a Si foil having a thickness of less than 200 microns, in particular less than 100 microns, to process a highly efficient solar cell (i.e., solar cell with an efficiency potential> 20%), as will be exemplified below. The semiconductor film is laser beamed onto a stable substrate, e.g. As glass or glass-coated polymer, gebonded. During the process, an aluminum-containing joining layer is melted locally. At the same time, a stable mechanical connection, at least one electrical contact and at least one heavily doped region in the Si foil, which is required for the function of the Si solar cell, are produced at the same time. Although the invention is described below by way of example with reference to the production of a Si solar cell, it is emphasized that a diode or another semiconductor component based on Si or another semiconductor can likewise be produced. The choice of other materials and dimensions, in particular the substrate, the bonding layer, the semiconductor film and the eutectic compound, and suitable process parameters, such. As the power of the laser radiation, the skilled person is possible due to his knowledge in the field of semiconductor physics or by simple experiments.

Das Halbleiter-Bauelement hat eine flächige Schicht- oder Sandwich-Struktur mit einer ersten Seite, auf der sich das Substrat befindet und die im folgenden als Rückseite des Halbleiter-Bauelements oder insbesondere des Substrats bezeichnet wird, und mit einer zweiten, gegenüberliegenden Seite, auf der sich die Halbleiterfolie befindet und die im folgenden als Vorderseite des Halbleiter-Bauelements oder insbesondere der Halbleiterfolie bezeichnet wird. Die Seiten der Halbleiterfolie und des Substrats, die zueinander weisen, werden auch als Kontaktseiten der Halbleiterfolie bzw. des Substrats bezeichnet. Wenn das Halbleiter-Bauelement eine Solarzelle umfasst, ist die Vorderseite typischerweise die Beleuchtungsseite der Solarzelle, wobei mit transparenten Schichten auch eine Beleuchtung von der Rückseite her erfolgen kann.The semiconductor device has a sheet-like sandwich structure with a first side on which the substrate is located and which is referred to below as the rear side of the semiconductor device or in particular of the substrate, and with a second, opposite side the semiconductor film is located and which is referred to below as the front of the semiconductor device or in particular the semiconductor film. The sides of the semiconductor film and the substrate facing each other are also referred to as contact sides of the semiconductor film and the substrate, respectively. If the semiconductor device comprises a solar cell, the front side is typically the illumination side of the solar cell, with transparent layers also being able to be illuminated from the rear side.

Ausführungsformen der Verbindung eines Substrats 1 mit einer Halbleiterfolie 3 gemäß der Erfindung sind in 1 schematisch dargestellt. Im ersten Schritt (1.) wird das Substrat 1 aus Glas, z. B. Borsilikat-Glas mit einer Dicke von z. B. 1 mm, einseitig mit einer aluminiumhaltigen Fügeschicht 2 versehen. Die Fügeschicht 2 kann z. B. durch Vakuumaufdampfen von Aluminium oder Siebdruck einer Al-haltigen Paste mit einer Dicke von 5 μm auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht werden. Auf die Fügeschicht 2 wird dann eine n-leitende Silizium-Halbleiterfolie 3 mit einer Dicke von 50 μm aufgebracht, z. B. aufgelegt. Optional kann die Halbleiterfolie 3 zuvor auf ihrer Kontaktseite ebenfalls mit Aluminium beschichtet werden. Auf der Vorderseite der Halbleiterfolie 3 ist eine Dotierungsschicht 4 vorgesehen, die Phosphor (P) enthält. Die Dotierungsschicht 4 umfasst z. B. einen dünnen Film einer phosphorhaltigen Lösung oder Paste mit einer Dicke von z. B. 50 nm.Embodiments of the connection of a substrate 1 with a semiconductor foil 3 according to the invention are in 1 shown schematically. In the first step ( 1 .) becomes the substrate 1 made of glass, z. B. borosilicate glass with a thickness of z. B. 1 mm, on one side with an aluminum-containing joining layer 2 Mistake. The marriage story 2 can z. Example by vacuum evaporation of aluminum or screen printing of an Al-containing paste having a thickness of 5 microns on the surface of the substrate 1 be applied. On the marriage story 2 becomes an n-type silicon semiconductor film 3 applied with a thickness of 50 microns, z. B. launched. Optionally, the semiconductor film 3 previously also be coated with aluminum on their contact page. On the front of the semiconductor film 3 is a doping layer 4 provided, which contains phosphorus (P). The doping layer 4 includes z. B. a thin film of a phosphorus-containing solution or paste with a thickness of z. B. 50 nm.

Die Fläche der Halbleiterfolie 3 ist geringer als die Fläche des Substrats 1 mit der Fügeschicht 2, so dass die Fügeschicht 2 am Rand der Halbleiterfolie 3 freiliegt. Im freiliegenden Abschnitt der Fügeschicht 2 wird Platz für eine Kontaktelektrode (siehe 2., 3.) geschaffen.The area of the semiconductor film 3 is less than the area of the substrate 1 with the marriage story 2 , so the marriage story 2 on the edge of the semiconductor film 3 exposed. In the exposed section of the Fügeschicht 2 there is room for a contact electrode (see 2 ., 3 .) created.

Im zweiten Schritt (2.) wird die Anordnung von der Rückseite her mit einem Laser (L1 oder L2) bestrahlt. Dabei wird die Al-Fügeschicht 2 lokal uber die eutektische Temperatur des Al-Si-Systems (577°C) aufgeheizt. Zur Unterdrückung einer Oxidation des Aluminiums kann es dabei zweckmäßig sein, den Prozess in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre oder alternativ im Vakuum durchzuführen. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, nur den Spaltbereich zwischen der Halbleiterfolie 3 und dem Substrat 1 zu evakuieren, so dass durch die Wirkung eines Umgebungsdrucks die flexible Halbleiterfolie 3 gegen die Fügestelle gedrückt wird. Beim Abkühlen erhält man im bestrahlten und aufgeheizten Bereich eine mechanisch stabile Verbindung 2.1 zwischen der Fügeschicht 2 und der Halbleiterfolie 3, einen elektrischen Kontakt und darüber einen Al-dotierten Dotierungsbereich 3.1, der in der fertigen Solarzelle 10 als Emitter-Kontakt dient. Eine flächige Prozessierung entlang der Ausdehnung des Substrats 1 wird durch zeilenweisen Vorschub der Laserbestrahlung erreicht.At the second step ( 2 .) is irradiated from the back with a laser (L1 or L2). This is the Al-Fügeschicht 2 locally heated above the eutectic temperature of the Al-Si system (577 ° C). To suppress oxidation of the aluminum, it may be expedient to carry out the process in an inert or reducing atmosphere or alternatively in a vacuum. In the latter case, it is advantageous to use only the gap region between the semiconductor film 3 and the substrate 1 to evacuate, so that by the action of an ambient pressure, the flexible semiconductor film 3 is pressed against the joint. Upon cooling, a mechanically stable compound is obtained in the irradiated and heated area 2.1 between the fügeschicht 2 and the semiconductor film 3 , an electrical contact and, moreover, an Al-doped impurity region 3.1 who is in the finished solar cell 10 serves as an emitter contact. A planar processing along the extent of the substrate 1 is achieved by line by line advance of the laser irradiation.

1 illustriert zwei Varianten fur den zweiten Schritt (2.). Gemäß der ersten Variante (A) ist eine Bestrahlung mit dem Laser L1 derart vorgesehen, dass ausschließlich die eutektische Verbindung 2.1 gebildet wird. Die Leistung des Lasers L1 und dessen Fokussierung werden so eingestellt, dass die lokale Erwärmung über die eutektische Temperatur hinaus auf die Fügeschicht 2 und den angrenzenden Teil der Halbleiterfolie 3 begrenzt ist. Hierzu wird vorzugsweise ein Laser L1 zur Erzeugung von Kurzpuls-Strahlung (Pulsdauer: 100 ns) verwendet. Im Ergebnis wird im Dotierungsbereich 3.1 Al-dotiertes Silizium (p+-Si) erzeugt. Anschließend wird in einem dritten Schritt (3.) auf der Vorderseite der Halbleiterfolie 3 ein P-dotierter Dotierungsbereich 3.2 (n+-Si) erzeugt. Hierzu ist eine weitere Laserbestrahlung mit einem Laser L3 vorgesehen. Der Laser L3 wird vorzugsweise von Vorderseite auf die Dotierungsschicht 4 und die Halbleiterfolie 3 gerichtet. Unter der Wirkung der Laserstrahlung des Lasers L3 erfolgt eine lokale Erwärmung, so dass P-Atome aus der Dotierungsschicht 4 in die Halbleiterfolie 3 diffundieren und den Dotierungsbereich 3.2 bilden. 1 illustrates two variants for the second step ( 2 .). According to the first variant (A), irradiation with the laser L1 is provided such that only the eutectic compound 2.1 is formed. The power of the laser L1 and its focusing are adjusted so that the local heating beyond the eutectic temperature on the bonding layer 2 and the adjacent part of the semiconductor film 3 is limited. For this purpose, a laser L1 is preferably used for generating short-pulse radiation (pulse duration: 100 ns). As a result, in the doping region 3.1 Al-doped silicon (p + -Si) produced. Subsequently, in a third step ( 3 .) on the front side of the semiconductor film 3 a P doped doping region 3.2 (n + -Si) generated. For this purpose, a further laser irradiation with a laser L3 is provided. The laser L3 is preferably applied from the front to the doping layer 4 and the semiconductor film 3 directed. Under the effect of the laser radiation of the laser L3 local heating takes place, so that P atoms from the doping layer 4 in the semiconductor film 3 diffuse and the doping region 3.2 form.

Gemäß der zweiten Variante (B) werden die eutektische Verbindung 2.1 zwischen der Fügeschicht 2 und der Halbleiterfolie 3 mit der Bildung des ersten Dotierungsbereiches 3.1 und die Bildung des zweiten Dotierungsbereiches 3.2 gemeinsam mit einer einzigen Laserbestrahlung hergestellt. Mit dem Laser L2 wird in der Fügeschicht 2 und dem angrenzenden Teil der Halbleiterfolie 3 die eutektische Temperatur überschritten und gleichzeitig in der Dotierungsschicht 4 eine derartige Erwärmung bewirkt, dass lokal die P-Atome aus der Dotierungsschicht 4 in die Halbleiterfolie 3 diffundieren. Hierzu wird vorzugsweise ein Laser L2 zur Erzeugung von Langpuls-Strahlung (Pulsdauer: 10 μs) verwendet.According to the second variant (B) become the eutectic compound 2.1 between the fügeschicht 2 and the semiconductor film 3 with the formation of the first doping region 3.1 and the formation of the second doping region 3.2 produced together with a single laser irradiation. With the laser L2 is in the joining layer 2 and the adjacent part of the semiconductor film 3 exceeded the eutectic temperature and at the same time in the doping layer 4 Such heating causes locally the P atoms from the doping layer 4 in the semiconductor film 3 diffuse. For this purpose, a laser L2 is preferably used for generating long-pulse radiation (pulse duration: 10 μs).

Im Ergebnis liegt das Halbleiter-Bauelement 10 vor, in dessen Halbleiter (Halbleiterfolie 3) mit den ersten und zweiten Dotierungsbereichen 3.1, 3.2 ein p-n-Übergang gebildet ist. Zusätzlich kann der zweite Dotierungsbereich 3.2 Vorteile für eine Herabsetzung einer vorderseitigen Oberflächenrekombination haben. Das Halbleiter-Bauelement 10 kann kontaktiert werden, indem auf dem freiliegenden Abschnitt der Fügeschicht 2, z. B. bei 2.2, und auf dem zweiten Dotierungsbereich 3.2, z. B. bei 3.3, jeweils eine Kontaktelektrode 6.1, 6.2, z. B. aus Silber, aufgebracht wird.As a result, the semiconductor device is located 10 before, in the semiconductor (semiconductor film 3 ) with the first and second doping regions 3.1 . 3.2 a pn junction is formed. In addition, the second doping region 3.2 Have advantages for a reduction in front surface recombination. The semiconductor device 10 can be contacted by clicking on the exposed section of the bonding layer 2 , z. B. at 2.2 , and on the second doping region 3.2 , z. B. at 3.3 , one contact electrode each 6.1 . 6.2 , z. B. of silver, is applied.

Anschließend sind weitere Prozessschritte vorgesehen, wie sie an sich von der Herstellung von Standard-Si-Solarzellen bekannt sind (siehe die oben genannte Publikation von V. Gazuz et al.). Da der Verbund aus dem Substrat 1 und der Halbleiterfolie 3 eine hohe mechanische Stabilität aufweist, ist die Weiterverarbeitung und insbesondere die Aufbringung der Kontaktelektroden mit einer Dicke oberhalb von 10 μm unproblematisch. Die Verwendung von Kontaktelektroden mit einer derartigen Dicke hat den Vorteil, dass bei der Kontaktierung ein niedriger Serienwiderstand erzielt wird. Die Kontaktierung erfolgt vorteilhafterweise ohne eine Erwärmung des Halbleiter-Bauelements 10, z. B. durch Aufdampfen, Drucken mittels eines Aerosol-Druckers oder Metallabscheidung mittels eines galvanischen Prozesses.Subsequently, further process steps are provided, as they are known per se from the production of standard Si solar cells (see the above-mentioned publication by V. Gazuz et al.). Because the composite from the substrate 1 and the semiconductor film 3 has a high mechanical stability, the further processing and in particular the application of the contact electrodes with a thickness above 10 microns is unproblematic. The use of contact electrodes having such a thickness has the advantage that a low series resistance is achieved during the contacting. The contacting is advantageously carried out without heating the semiconductor device 10 , z. B. by vapor deposition, printing by means of an aerosol printer or metal deposition by means of a galvanic process.

Während gemaß 1 eine flächige Bildung der eutektischen Verbindung 2.1 durch eine wiederholte Laserbestrahlung vorgesehen ist, kann gemäß einer abgewandelten Variante der Erfindung die Bildung der eutektischen Verbindung in einzelnen Kontaktabschnitten 2.3 vorgesehen sein, wie in 2 illustriert ist. In diesem Fall wird im ersten Schritt (1.) wie in 1 das Substrat 1 mit einer ersten Fügeschicht 2.4 bereitgestellt. Abweichend von 1 wird jedoch die Halbleiterfolie 3 auf der zum Substrat 1 weisenden Kontaktseite mit einer dielektrischen Passivierungsschicht 5 und einer weiteren Fügeschicht 2.5 bereitgestellt. Auf der Vorderseite ist die Halbleiterfolie 3 mit einer Dotierungsschicht 4 versehen (siehe 1). Die Passivierungsschicht 5 besteht z. B. aus Siliziumnitrid, das mit einer Dicke von z. B. 50 nm mittels PECVD (Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung) auf die Halbleiterfolie 3 aufgebracht wird. Die zweite Fügeschicht 2.4 auf der Passivierungsschicht 5 besteht z. B. aus Aluminium mit einer Dicke von z. B. 1 μm.While moderate 1 a planar formation of the eutectic compound 2.1 is provided by a repeated laser irradiation, according to a modified variant of the invention, the formation of the eutectic compound in individual contact sections 2.3 be provided as in 2 is illustrated. In this case, in the first step ( 1 .) as in 1 the substrate 1 with a first marriage story 2.4 provided. Deviating from 1 However, the semiconductor film is 3 on the to the substrate 1 facing contact side with a dielectric passivation layer 5 and another fügeschicht 2.5 provided. On the front is the semiconductor foil 3 with a doping layer 4 provided (see 1 ). The passivation layer 5 exists z. B. of silicon nitride, with a thickness of z. B. 50 nm by PECVD (plasma-assisted chemical vapor deposition) on the semiconductor film 3 is applied. The second marriage story 2.4 on the passivation layer 5 exists z. B. aluminum with a thickness of z. B. 1 micron.

Die Halbleiterfolie 3 mit der Passivierungsschicht 5, der Fügeschicht 2 und der Dotierungsschicht 4 wird auf das Substrat 1 aufgelegt, so dass sich die ersten und zweiten Fügeschichten 2.4, 2.5 berühren. Im zweiten Schritt (2.) wird die Anordnung dann von der Rückseite her mit einem Laser L1 bestrahlt. Das lokal geschmolzene Aluminium der ersten und zweiten Fügeschichten 2.4, 2.5 durchdringt die Passivierungsschicht 5, so dass die Kontaktabschnitte 2.3 gebildet werden. In den Kontaktabschnitten 2.3 bilden sich die mechanische Fügung und der elektrische Kontakt zwischen den Fügeschichten 2.4, 2.5 und der Halbleiterfolie 3 und die lokale Aluminium-Dotierung (erste Dotierungsbereiche 3.1) der Halbleiterfolie 3. In den ersten Dotierungsbereichen 3.1 wird durch die Al-Dotierung p-leitendes Silizium (p+-Si) gebildet.The semiconductor foil 3 with the passivation layer 5 , the marriage story 2 and the doping layer 4 gets on the substrate 1 hung up, so that the first and second marriage stories 2.4 . 2.5 touch. At the second step ( 2 .) The arrangement is then irradiated from the back with a laser L1. The locally molten aluminum of the first and second joining stories 2.4 . 2.5 penetrates the passivation layer 5 so that the contact sections 2.3 be formed. In the contact sections 2.3 form the mechanical joining and the electrical contact between the bonding stories 2.4 . 2.5 and the semiconductor film 3 and the local aluminum doping (first doping regions 3.1 ) of the semiconductor film 3 , In the first doping areas 3.1 is formed by the Al doping p-type silicon (p + -Si).

Schließlich erfolgt im dritten Schritt (3.) eine lokale P-Dotierung der zum Substrat 1 entgegengesetzten Vorderseite der Halbleiterfolie 3. Wie in 1 dargestellt, ist eine Laserbestrahlung mit einem Laser L2 von der Vorderseite her vorgesehen, unter deren Wirkung P-Atome aus der Dotierungsschicht 4 in die Halbleiterfolie 3 diffundieren und die zweiten, n-leitenden Dotierungsbereiche 3.2 (n+-Si) bilden. Im Unterschied zu der flächigen Dotierung gemäß 1 werden gemäß 2 jedoch lokal begrenzte Dotierungsbereiche 3.2 erzeugt.Finally, in the third step ( 3 .) A local P-doping of the substrate 1 opposite front side of the semiconductor film 3 , As in 1 is shown, a laser irradiation with a laser L2 is provided from the front, under their effect P atoms from the doping layer 4 in the semiconductor film 3 diffuse and the second, n-type doping regions 3.2 form (n + -Si). In contrast to the planar doping according to 1 be according to 2 however, localized doping regions 3.2 generated.

Im Ergebnis wird ein Halbleiter-Bauelement 10 bereitgestellt, das einen strukturierten p-n-Übergang aufweist. Die Kontaktierung des Halbleiter-Bauelements erfolgt durch die Aufbringung von Kontaktelektroden (nicht dargestellt), wie oben unter Bezug auf 1 beschrieben ist.The result is a semiconductor device 10 provided having a structured pn junction. The contacting of the semiconductor device is carried out by the application of contact electrodes (not shown), as described above with reference to 1 is described.

In 3 sind beispielhaft Ausführungsformen erfindungsgemäßer Solarzellen 10 gezeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können. Gemäß 3A umfasst die Solarzelle 10 das Substrat 1 mit der Fügeschicht 2, die Halbleiterfolie 3 mit dem ersten Dotierungsbereich 3.1 und dem zweiten Dotierungsbereich 3.2 und die Kontaktelektroden 6.1, 6.2. Zusätzlich ist auf der Vorderseite der Solarzelle 10 eine Antireflex-Schicht 7 (AR-Schicht 7), z. B. aus Siliziumnitrid mit einer Dicke von z. B. 70 nm, vorgesehen. Die Antireflex-Schicht 7 hat eine reflektionsmindernde Wirkung und dient gleichzeitig als Passivierungsschicht einer vorderseitigen Oberflächenpassivierung. Sie kann daher wie die o. g. Passivierungsschicht 5 gebildet sein. Die Halbleiterfolie 3 ist bei dieser Variante der Erfindung eine n-leitende Si-Folie. Der erste Dotierungsbereich 3.1 umfasst Al-dotiertes Si, so dass ein p-leitender Emitter der Solarzelle 10 gebildet wird. Der zweite Dotierungsbereich 3.2 ist n-dotiert, so dass n+-Si gebildet wird. Der zweite Dotierungsbereich 3.2 dient einer Herabsetzung der vorderseitigen Oberflächenrekombination und einer Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der vorderseitigen Kontaktelektroden 6.2. Die rückseitigen Kontaktelektroden 6.1 werden z. B. auf freistehenden Abschnitten der Fügeschicht 2 gebildet.In 3 are exemplary embodiments of solar cells according to the invention 10 shown, which can be produced by the method according to the invention. According to 3A includes the solar cell 10 the substrate 1 with the marriage story 2 , the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2 and the contact electrodes 6.1 . 6.2 , In addition, on the front of the solar cell 10 an antireflective layer 7 (AR-layer 7 ), z. B. of silicon nitride with a thickness of z. B. 70 nm, provided. The antireflection layer 7 has a reflection-reducing effect and at the same time serves as a passivation layer of a front surface passivation. It can therefore be like the above-mentioned passivation layer 5 be formed. The semiconductor foil 3 is in this variant of the invention, an n-type Si foil. The first doping region 3.1 includes Al-doped Si, such that a p-type emitter of the solar cell 10 is formed. The second doping region 3.2 is n-doped, so that n + -Si is formed. The second doping region 3.2 serves to reduce the front surface recombination and improve the electrical properties of the front-side contact electrodes 6.2 , The back contact electrodes 6.1 be z. B. on freestanding sections of the joining layer 2 educated.

3B illustriert eine Solarzelle 10, die als Halbleiterfolie 3 eine p-dotierte Si-Folie enthält. Wie in 3A umfasst die Solarzelle 10 das Substrat 1 aus Glas mit der Fügeschicht 2 aus Aluminium, die Halbleiterfolie 3 mit dem ersten Dotierungsbereich 3.1 und dem zweiten Dotierungsbereich 3.2 und die Kontakte 6.1, 6.2 in Verbindung mit der Fügeschicht 2 bzw. dem zweiten Dotierungsbereich 3.2. Bei dieser Variante der Erfindung dient die rückseitig vorgesehene Al-Dotierung (erster Dotierungsbereich 3.1) der Erzeugung eines sogenannten ”Back-Surface-Field” (BSF) zur Herabsetzung einer rückseitigen Oberflächenrekombination. Die vorderseitige P-Dotierung (zweiter Dotierungsbereich 3.2, n+-Si) dient als n-leitender Emitter der Solarzelle 10. 3B illustrates a solar cell 10 as semiconductor foil 3 contains a p-doped Si foil. As in 3A includes the solar cell 10 the substrate 1 made of glass with the bonding layer 2 made of aluminum, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2 and the contacts 6.1 . 6.2 in connection with the marriage history 2 or the second doping region 3.2 , In this variant of the invention, the rear side provided Al doping (first doping region 3.1 ) the production of a so-called "back-surface-field" (BSF) for reducing a back surface recombination. The front P-doping (second doping region 3.2 , n + -Si) serves as the n-type emitter of the solar cell 10 ,

3C zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarzelle 10, die gemäß dem Verfahren in 2 herstellt sein kann. Auf das Substrat 1 aus Glas mit der ersten Fügeschicht 2.4 ist die Halbleiterfolie 3 mit der Passivierungsschicht 5 und der zweiten Fügeschicht 2.5 aufgebondet. Durch eine lokal begrenzte Laserbestrahlung sind die Kontaktabschnitte 2.3 gebildet, an denen durch die Al-Dotierung p-leitende Emitter (Dotierungsbereiche 3.1) in der Halbleiterfolie 3 bereitgestellt werden. Auf der freien Oberseite der Solarzelle 10 (Vorder- oder Beleuchtungsseite) sind wie in 3A eine Antireflex-Schicht 7 und Kontaktelektroden 6.2 vorgesehen. 3C shows a further embodiment of the solar cell according to the invention 10 , which according to the method in 2 can be made. On the substrate 1 made of glass with the first joining layer 2.4 is the semiconductor foil 3 with the passivation layer 5 and the second marriage story 2.5 bonded on. By a localized laser irradiation are the contact sections 2.3 formed at which by the Al doping p-type emitter (doping regions 3.1 ) in the semiconductor film 3 to be provided. On the free top of the solar cell 10 (Front or lighting side) are as in 3A an antireflective layer 7 and contact electrodes 6.2 intended.

In 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiter-Bauelements 10 mit einer strukturierten eutektischen Verbindung zwischen einer Halbleiterfolie und einem Substrat schematisch illustriert. Bei dieser Ausführungsform wird als Halbleiter-Bauelement eine Rückkontakt-Solarzelle mit selektiver Emitterstruktur hergestellt.In 4 is another embodiment of the inventive production of a semiconductor device 10 schematically illustrated with a structured eutectic connection between a semiconductor foil and a substrate. In this embodiment, a back contact solar cell having a selective emitter structure is manufactured as a semiconductor device.

Im ersten Schritt (1.) werden das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 bereitgestellt. Das Substrat 1 umfasst z. B. Borsilikat-Glas, auf dessen Oberfläche die Fügeschicht 2 gebildet ist. Die Fügeschicht 2 besteht z. B. aus Aluminium mit einer Dicke von z. B. 10 μm.In the first step ( 1 .) become the substrate 1 and the semiconductor film 3 provided. The substrate 1 includes z. B. borosilicate glass, on the surface of the joining layer 2 is formed. The marriage story 2 exists z. B. aluminum with a thickness of z. B. 10 microns.

Die Halbleiterfolie 3 besteht aus n-leitendem Silizium, das z. B. eine Phosphor-Konzentration im Bereich von 0,5·1016 cm–3 bis 5·1016 cm–3 aufweist. Beidseitig trägt die Halbleiterfolie 3 eine dielektrische Passivierungsschicht 5 bzw. eine Antireflex-Schicht 7, die beide passivierend wirken. Die Antireflex-Schicht 7 wirkt gleichzeitig reflektionsmindernd. Die Schichten 5, 7 bestehen z. B. aus SiN, SiO2, Al2O3, SiC oder einer Kombination davon. Die Dicke der Schichten 5, 7 beträgt z. B. jeweils 70 nm. Des Weiteren ist auf der zum Substrat 1 weisenden Kontakteite der Halbleiterfolie 3 eine Dotierungsschicht 4 vorgesehen. Die Dotierungsschicht 4 bildet eine Dotierstoffquelle, sie besteht z. B. aus Phosphor-haltigem Glas.The semiconductor foil 3 consists of n-type silicon z. B. has a phosphorus concentration in the range of 0.5 · 10 16 cm -3 to 5 · 10 16 cm -3 . On both sides carries the semiconductor film 3 a dielectric passivation layer 5 or an antireflection layer 7 that both have a passivating effect. The antireflection layer 7 simultaneously reduces reflection. The layers 5 . 7 exist z. As SiN, SiO 2 , Al 2 O 3 , SiC or a combination thereof. The thickness of the layers 5 . 7 is z. B. each 70 nm. Furthermore, is on the substrate 1 pointing contact side of the semiconductor film 3 a doping layer 4 intended. The doping layer 4 forms a dopant source, it consists for. B. of phosphorus-containing glass.

Im zweiten Schritt (2.) werden das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 bearbeitet, während sie noch nicht miteinander verbunden sind. Die Bearbeitung in Schritt 2. dient der Bildung der n-leitenden Dotierungsbereiche 3.2 auf der zum Substrat 1 weisenden Kontaktseite der Halbleiterfolie 3 und der Strukturierung der Fügeschicht 2 in elektrisch voneinander getrennte Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7.At the second step ( 2 .) become the substrate 1 and the semiconductor film 3 edited while they are not yet connected. The processing in step 2 , serves to form the n-type doping regions 3.2 on the to the substrate 1 facing contact side of the semiconductor film 3 and the structuring of the marriage history 2 in electrically separate joining layer sections 2.6 . 2.7 ,

Die Dotierung der Halbleiterfolie 3 erfolgt in Schritt 2., indem die Dotierungsschicht 4 durch Bestrahlung mit einem Laser L1 lokal erhitzt wird. Durch die Erwärmung der Dotierungsschicht 4 diffundieren Dotierungsatome durch die Passivierungsschicht 5 in die Halbleiterfolie 3. Es wird beispielsweise ein stark dotiertes Silizium (n+ +-Si) mit einer P-Konzentration von 1020 cm–3 oder höher gebildet.The doping of the semiconductor film 3 takes place in step 2 ., By the doping layer 4 is locally heated by irradiation with a laser L1. By heating the doping layer 4 Doping atoms diffuse through the passivation layer 5 in the semiconductor film 3 , For example, a heavily doped silicon (n + + -Si) having a P concentration of 10 20 cm -3 or higher is formed.

Die Strukturierung der Fügeschicht 2 zur Bildung der ersten und zweiten Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 erfolgt durch eine Ablation durch Bestrahlung mit einem zweiten Laser L2. Der Laser L2 umfasst vorzugsweise einen Kurzpuls-Laser mit einer Pulsdauer geringer als 100 ns. In 4 (3.) sind beispielhaft schematisch drei Fügeschichtabschnitte 2.6 und zwei Fügeschichtabschnitte 2.7 illustriert. In der Praxis wird die Zahl, Größe und Anordnung der ersten bzw. zweiten Fügeschichtabschnitte 2.6 in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung gewählt, wobei in jedem Fall eine erste Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.6) zur Verbindung mit dem Halbleitermaterial der Halbleiterfolie 3 außerhalb der Dotierungsbereiche 3.2 und eine zweite Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.7) zur Verbindung mit den Dotierungsbereichen 3.2 im Halbleitermaterial der Halbleiterfolie 3 vorgesehen sind. Die Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 erstrecken sich z. B. streifenförmig entlang der Oberfläche des Substrats 1 (siehe 6).The structuring of the bonding layer 2 for forming the first and second joining layer sections 2.6 . 2.7 is done by ablation by irradiation with a second laser L2. The laser L2 preferably comprises a short-pulse laser with a pulse duration of less than 100 ns. In 4 ( 3 .) Are exemplary schematically three joining layer sections 2.6 and two joining layer sections 2.7 illustrated. In practice, the number, size and arrangement of the first and second joining layer sections will be 2.6 depending on the specific application, in each case a first group of joining layer sections ( 2.6 ) for connection to the semiconductor material of the semiconductor film 3 outside the doping regions 3.2 and a second group of joining layer sections ( 2.7 ) for connection to the doping regions 3.2 in the semiconductor material of the semiconductor film 3 are provided. The Add layer sections 2.6 . 2.7 extend z. B. strip-shaped along the surface of the substrate 1 (please refer 6 ).

Schließlich werden in Schritt 3. zur Herstellung der Rückkontakt-Solarzelle 10 das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 miteinander verbunden. Die Halbleiterfolie 3 wird mit den zum Substrat 1 weisenden Dotierungsbereichen 3.2 auf das Substrat 1 aufgelegt und einer lokalen Laserbestrahlung unterzogen. Dabei werden Kontaktabschnitte 2.3 mit zwei verschiedenen Kontaktarten (p-Kontakt, n-Kontakt) gebildet. Durch eine Bestrahlung mit einem ersten Laser L4, die vorzugsweise von der Rückseite des Substrats 1 her erfolgt, wird die Fügeschicht im ersten Fügeschichtabschnitt 2.6 lokal geschmolzen und so stark erwärmt, dass die Zwischenschichten (Dotierungsschicht 4, Passivierungsschicht 5) lokal zerstört werden und die eutektische Verbindung (erste Kontaktabschnitte 2.3) mit dem Halbleitermaterial der Halbleiterfolie 3 gebildet wird. Gleichzeitig werden erste Dotierungsbereiche 3.1 in der Halbleiterfolie 3 gebildet. Vorteilhafterweise stört das in der Umgebung der ersten Kontaktabschnitte 2.3 vorhandene Phosphorglas die Bildung der ersten Dotierungsbereiche 3.1 nicht, da die P-Atome erheblich langsamer diffundieren als die Al-Atome aus der Fügeschicht 2. Im Ergebnis werden an den ersten Fügeschichtabschnitten 2.6 p-Kontakte gebildet.Finally, in step 3 , for the production of the back contact solar cell 10 the substrate 1 and the semiconductor film 3 connected with each other. The semiconductor foil 3 becomes with the substrate 1 pointing doping regions 3.2 on the substrate 1 applied and subjected to a local laser irradiation. This will be contact sections 2.3 formed with two different types of contact (p-contact, n-contact). By irradiation with a first laser L4, preferably from the back of the substrate 1 The joining layer is in the first joining layer section 2.6 locally melted and heated so much that the intermediate layers (doping layer 4 , Passivation layer 5 ) are locally destroyed and the eutectic connection (first contact sections 2.3 ) with the semiconductor material of the semiconductor film 3 is formed. At the same time first doping areas 3.1 in the semiconductor film 3 educated. Advantageously, this interferes with the environment of the first contact sections 2.3 existing phosphorus glass the formation of the first doping regions 3.1 not because the P atoms diffuse much more slowly than the Al atoms from the bonding layer 2 , As a result, at the first joining layer sections 2.6 p contacts formed.

Anschließend werden durch Laserbestrahlung mit dem Laser L3, vorzugsweise von der Vorderseite der Halbleiterfolie 3 her, zweite Kontaktabschnitte 2.3 zwischen den Dotierungsbereichen 3.2 und den Fügeschichtabschnitten 2.7 hergestellt. Die Kontaktierung des n-leitenden Siliziums mit Aluminium stellt ein besonderes Merkmal der Erfindung dar, das von herkömmlichen Kontaktierungstypen im Stand der Technik abweicht. Die Erfinder haben festgestellt, dass insbesondere durch die Hochdotierung des Dotierungsbereiches 3.2 in Schritt 2. in Verbindung mit dem Metall, insbesondere Aluminium der Fügeschichtabschnitte 2.7 ohmsche elektrische n-Kontakte erhalten werden.Subsequently, by laser irradiation with the laser L3, preferably from the front of the semiconductor film 3 forth, second contact sections 2.3 between the doping regions 3.2 and the joining layer sections 2.7 produced. Contacting the n-type silicon with aluminum is a particular feature of the invention that differs from conventional types of contacting in the prior art. The inventors have found that in particular by the high doping of the doping region 3.2 in step 2 , in connection with the metal, in particular aluminum of the joining layer sections 2.7 ohmic electrical contacts are obtained.

Da bei der Solarzelle 10 gemäß 4 die Emitter-Bereiche nicht ganzflächig gebildet, sondern strukturiert sind, wird der Lateralabstand zwischen den p-leitenden und n-leitenden Dotierungsbereichen 3.1, 3.2 und entsprechend zwischen den zugehörigen p- und n-Kontakten im Bereich der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger oder darunter gewählt. Vorzugsweise beträgt der Lateralabstand rund 30 μm bis 300 μm.As with the solar cell 10 according to 4 The emitter regions are not formed over the entire surface, but are structured, the lateral distance between the p-type and n-type doping regions 3.1 . 3.2 and correspondingly selected between the associated p and n contacts in the region of the diffusion length of the minority carriers or below. Preferably, the lateral distance is about 30 microns to 300 microns.

5 illustriert eine weitere Variante der Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer strukturierten eutektischen Verbindung zwischen dem Substrat 1 und der Halbleiterfolie 3. Im ersten Schritt (1.) werden das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 bereitgestellt. Das Substrat 1 umfasst eine Polymerfolie, z. B. aus EVA, auf deren Oberfläche eine amorphe Schicht 1.1 (Glas- oder Glaskeramikschicht) und eine Fügeschicht 2 gebildet sind. Die amorphe Schicht 1.1 besteht z. B. aus SiO2, SiN oder SiC, mit einer Dicke von z. B. 1 μm. Die Fügeschicht 2 ist auf der amorphen Schicht 1.1 gebildet. 5 illustrates a further variant of the production of a semiconductor device with a structured eutectic connection between the substrate 1 and the semiconductor film 3 , In the first step ( 1 .) become the substrate 1 and the semiconductor film 3 provided. The substrate 1 comprises a polymer film, e.g. B. EVA, on its surface an amorphous layer 1.1 (Glass or glass ceramic layer) and a bonding layer 2 are formed. The amorphous layer 1.1 exists z. Example of SiO 2 , SiN or SiC, with a thickness of z. B. 1 micron. The marriage story 2 is on the amorphous layer 1.1 educated.

Die Halbleiterfolie 3 trägt wie in 4 auf ihrer Kontaktseite eine Dotierungsschicht 4 aus Phosphorhaltigem Glas und eine dielektrische Passivierungsschicht 5. Des Weiteren weist abweichend von 4 (1.) die Halbleiterfolie 3 auf der vom Substrat 1 wegweisenden Vorderseite einen ersten hochdotierten Dotierungsbereich 3.1 (p+ +-Schicht) auf. Der erste Dotierungsbereich 3.1 wird durch eindiffundierte Bor-Atome mit einer Dotierungskonzentration von z. B. 5·1019 cm–3 gebildet. Auf der Vorderseite des ersten Dotierungsbereiches 3.1 der Halbleiterfolie 3 ist eine weitere dielektrische Schicht als Antireflex-Schicht 7 vorgesehen.The semiconductor foil 3 wears like in 4 on its contact side a doping layer 4 of phosphorus-containing glass and a dielectric passivation layer 5 , Furthermore, different from 4 ( 1 .) The semiconductor film 3 on the from the substrate 1 groundbreaking front a first highly doped doping region 3.1 (p + + layer). The first doping region 3.1 is by diffused boron atoms with a doping concentration of z. B. 5 x 10 19 cm -3 formed. On the front of the first doping region 3.1 the semiconductor film 3 is another dielectric layer as an antireflection layer 7 intended.

Im zweiten Schritt (2.) werden wie in 4 (2.) durch eine erste Laserbestrahlung mit dem Laser L1 ein hochdotierter zweiter Dotierungsbereich 3.2 (n+ +-Si) in der Halbleiterfolie 3 und durch eine zweite Laserbestrahlung mit dem Laser L2 eine Strukturierung der Fügeschicht 2 in einzelne Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 bereitgestellt.At the second step ( 2 .) are like in 4 ( 2 .) By a first laser irradiation with the laser L1, a highly doped second doping region 3.2 (n + + -Si) in the semiconductor film 3 and by a second laser irradiation with the laser L2, a structuring of the bonding layer 2 into individual joining layer sections 2.6 . 2.7 provided.

Im dritten Schritt (3.) erfolgt die Verbindung der Halbleiterfolie 3 mit dem Substrat 1, wobei eine rückseitige Bestrahlung mit dem Laser L4 eine derartige Erwärmung der Fügeschichtabschnitte 2.6 bewirkt, dass die Al-Atome durch die Halbleiterfolie 3 bis zum p-leitenden ersten Dotierungsbereich 3.1 diffundieren und Kontaktabschnitte 3.2 bilden. An den Fügeschichtabschnitten 2.6 werden p-Kontakte gebildet. Des Weiteren ist eine vorderseitige Bestrahlung mit dem Laser L3 vorgesehen, um den Fügeschichtabschnitt 2.7 mit dem hochdotierten zweiten Dotierungsbereich 3.2 zu verbinden. An den Fügeschichtabschnitten 2.7 werden n-Kontakte gebildet. Entsprechend wird bei der Ausführungsform gemäß 5 eine flächige Emitterstruktur gebildet, so dass die p-Kontakte größere Abstände von den n-Kontakten, z. B. im Bereich von 0,3 mm bis 3 mm, aufweisen können, als bei der Ausführungsform gemäß 4.In the third step ( 3 .), the compound of the semiconductor film takes place 3 with the substrate 1 wherein back irradiation with the laser L4 causes such heating of the bonding layer sections 2.6 causes the Al atoms through the semiconductor film 3 to the p-type first doping region 3.1 diffuse and contact sections 3.2 form. At the joining layer sections 2.6 p-contacts are formed. Further, front irradiation with the laser L3 is provided to the bonding layer portion 2.7 with the heavily doped second doping region 3.2 connect to. At the joining layer sections 2.7 n-contacts are formed. Accordingly, in the embodiment according to 5 formed a flat emitter structure, so that the p-contacts larger distances from the n-contacts, z. B. in the range of 0.3 mm to 3 mm, may have, as in the embodiment according to 4 ,

6 illustriert beispielhaft eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Bauelements (Solarzelle 10), wobei auf dem Substrat 1 zwei getrennte Halbleiterfolien 3.4, 3.5 mit dem Verfahren gemäß 5 gebondet sind. Auf dem Substrat 1 ist die Fügeschicht so strukturiert, dass drei Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 und 2.8 gebildet werden. Jeder der Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 und 2.8 umfasst eine Anordnung von parallelen, an einem Ende elektrisch verbundenen Streifen, entlang deren Länge mit dem Verfahren gemäß 5 n-Kontakte oder p-Kontakte gebildet sind. Die Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 und 2.8 sind ineinander greifend so angeordnet, dass sich Streifen mit n-Kontakten und Streifen mit p-Kontakten abwechseln. Entsprechend umfasst der erste Fügeschichtabschnitt 2.6 Streifen mit p-Kontakten über der ersten Halbleiterfolie 3.4, der dritte Fügeschichtabschnitt 2.8 Streifen mit n-Kontakten über der zweiten Halbleiterfolie 3.5 und der zweite, mittlere Fügeschichtabschnitt 2.7 Streifen mit n-Kontakten über der ersten Halbleiterfolie 3.4 und Streifen mit p-Kontakten über der zweiten Halbleiterfolie 3.5. Im Ergebnis wird eine Solarzelle 10 mit einer Serienverschaltung der elektrischen Kontakte gebildet, die für eine hocheffektive Ableitung von generierten Ladungstragern ausgelegt ist. 6 illustrates an example of an embodiment of a semiconductor device according to the invention (solar cell 10 ), being on the substrate 1 two separate semiconductor foils 3.4 . 3.5 with the method according to 5 are bonded. On the substrate 1 the Fügeschicht is structured in such a way that three Add layer sections 2.6 . 2.7 and 2.8 be formed. Each of the joining layer sections 2.6 . 2.7 and 2.8 comprises an array of parallel strips electrically connected at one end along the length thereof according to the method of FIG 5 n contacts or p-contacts are formed. The joining layer sections 2.6 . 2.7 and 2.8 are interleaved so that strips alternate with n-contacts and strips with p-contacts. Accordingly, the first joining layer section comprises 2.6 Strip with p-contacts over the first semiconductor foil 3.4 , the third marriage story section 2.8 Strip with n contacts over the second semiconductor foil 3.5 and the second, middle bonding layer section 2.7 Strip with n contacts over the first semiconductor foil 3.4 and p-contact stripes over the second semiconductor foil 3.5 , The result is a solar cell 10 formed with a series connection of the electrical contacts, which is designed for highly effective dissipation of generated charge carriers.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung enthält/enthalten die Fügeschicht/en jeweils ein vorbestimmtes Metall, das für die gewünschte Dotierung der Halbleiterfolie ausgewält ist. Abweichend von diesen Ausführungsformen können erfindungsgemäß verschiedene Metalle zur Bildung von verschiedenen Fügungsschichtabschnitten verwendet werden, wie schematisch in 7 gezeigt ist. Gemäß 7A sind das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 vor der gegenseitigen Verbindung schematisch illustriert. Das Substrat 1 umfasst Glas, auf dessen Oberfläche Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 aus verschiedenen Metallen gebildet sind. Beispielsweise umfasst der mittlere Fügeschichtabschnitt 2.7 Aluminium mit einer Dicke von 10 μm, während die äußeren Fügeschichtabschnitte 2.6 Silber mit einer Dicke von 3 μm umfassen. Die Aufbringung der Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 erfolgt durch eine lokale Abscheidung der Metallschichten und ggf. durch eine elektrische Trennung der Metallschichten durch einen Graben. Die Halbleiterfolie 3 ist wie in 5 (2.) aus n-leitendem Silizium gebildet, auf dessen zum Substrat 1 weisenden Kontaktseite eine Passivierungsschicht 5 und hochdotierte n-leitende Dotierungsbereiche 3.2 gebildet sind. Auf der entgegengesetzten Seite ist ein hochdotierter p-leitender Dotierungsbereich 3.1 (p+ +-Si) gebildet, der durch eine Antireflex-Schicht 7 bedeckt ist.In the embodiments of the invention described above, the bonding layer (s) each contain a predetermined metal selected for the desired doping of the semiconductor film. Differing from these embodiments, according to the invention different metals can be used to form different joining layer sections, as schematically shown in FIG 7 is shown. According to 7A are the substrate 1 and the semiconductor film 3 illustrated schematically before the mutual connection. The substrate 1 includes glass, on its surface joining layer sections 2.6 . 2.7 made of different metals. For example, the middle joining layer section comprises 2.7 Aluminum with a thickness of 10 microns, while the outer joining layer sections 2.6 Include silver with a thickness of 3 microns. The application of the bonding layer sections 2.6 . 2.7 occurs by a local deposition of the metal layers and possibly by an electrical separation of the metal layers through a trench. The semiconductor foil 3 is like in 5 ( 2 .) Is formed of n-type silicon, on the substrate 1 pointing contact side a passivation layer 5 and highly doped n-type doping regions 3.2 are formed. On the opposite side is a highly doped p-type impurity region 3.1 (p + + -Si) formed by an antireflective layer 7 is covered.

Gemäß 7B ist die gegenseitige Verbindung des Substrats 1 mit der Halbleiterfolie 3 analog zum Verfahren in 5 (3.) illustriert. Das Metall der Fügeschichtabschnitte 2.6 diffundiert unter der Wirkung von Laserbestrahlung mit dem Laser L7 in den n+ +-leitenden Dotierungsbereich 3.2. Das Metall des Fügeschichtabschnitts 2.7 diffundiert unter der Wirkung von Laserbestrahlung mit dem Laser L8 durch die Halbleiterfolie 3 hindurch bis zum Dotierungsbereich 3.1. Dabei wird in der ein p+ +-leitender Dotierungsbereich 3.4 gebildet.According to 7B is the mutual connection of the substrate 1 with the semiconductor film 3 analogous to the method in 5 ( 3 .) illustrated. The metal of the joining layer sections 2.6 diffuses under the action of laser irradiation with the laser L7 in the n + + -type doping region 3.2 , The metal of the joining layer section 2.7 diffuses under the action of laser irradiation with the laser L8 through the semiconductor film 3 through to the doping region 3.1 , In this case, a p + + -type doping region is formed 3.4 educated.

Vorteile für den Fertigungsprozess können sich ergeben, wenn bei der Bereitstellung von Fügeschichtabschnitten 2.6, 2.7 aus verschiedenen Metallen mehrere Teilschichten übereinander angeordnet sind, die durch eine isolierende Zwischenschicht 2.9 getrennt sind. Diese Variante der Erfindung ist in 8 schematisch illustriert. Gemäß 8A ist auf der Oberfläche des Substrats 1 aus Glas ein erster Fügeschichtabschnitt 2.7 aus Aluminium angeordnet, der sich über die Substratoberfläche erstreckt und von der isolierenden Zwischenschicht 2.9 bedeckt ist. Auf der isolierenden Zwischenschicht 2.9 sind die Fügeschichtabschnitte 2.6 aus einem weiteren Metall, z. B. Silber gebildet. Die Fügeschichtabschnitte 2.6 sind z. B. durch Ablation strukturiert.Advantages for the manufacturing process may arise when providing joining layer sections 2.6 . 2.7 from different metals several sub-layers are arranged one above the other, by an insulating intermediate layer 2.9 are separated. This variant of the invention is in 8th schematically illustrated. According to 8A is on the surface of the substrate 1 made of glass a first joining layer section 2.7 made of aluminum, which extends over the substrate surface and of the insulating intermediate layer 2.9 is covered. On the insulating intermediate layer 2.9 are the bonding layer sections 2.6 from another metal, z. As silver formed. The joining layer sections 2.6 are z. B. structured by ablation.

Die Halbleiterfolie 3 ist aufgebaut, wie in 7A gezeigt ist. Zur Verbindung des Substrats 1 mit der Halbleiterfolie 3 wird gemäß 8B durch die Laserbestrahlung mit einem ersten Laser L8 die Kontaktierung zwischen den Fügeschichtabschnitten 2.6 und den hochdotiert n-leitenden Dotierungsbereichen 3.2 (n+ +-Si) der Halbleiterfolie 3 gebildet. Durch die Laserbestrahlung mit einem zweiten Laser L9 wird die Kontaktierung zwischen dem Fügeschichtabschnitt 2.7 und dem hochdotiert p-leitenden Dotierungsbereich 3.1 (p+ +-Si) gebildet. Welche der Fügeschichtabschnitte 2.6 oder 2.7 kontaktiert werden, kann durch die Wahl der Bestrahlungsseite, d. h. durch die Bestrahlung von der Rück- oder Vorderseite, bestimmt werden. Wenn die Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 in verschiedenen Wellenlängenbereichen absorbieren, kann die Bestrahlung der Fügeschichtabschnitte 2.6 auch von der Seite des Substrats 1 her erfolgen (siehe gepunkteter Pfeil). In diesem Fall wird der Fügeschichtabschnitt 2.7 mit einer Wellenlänge bestrahlt, die im Fügeschichtabschnitt 2.6 nicht oder nur vernachlässigbar schwach absorbiert wird.The semiconductor foil 3 is constructed as in 7A is shown. To connect the substrate 1 with the semiconductor film 3 is according to 8B by the laser irradiation with a first laser L8 the contact between the joining layer sections 2.6 and the heavily doped n-type impurity regions 3.2 (n + + -Si) of the semiconductor film 3 educated. The laser irradiation with a second laser L9, the contact between the joining layer section 2.7 and the highly doped p-type impurity region 3.1 (p + + -Si) formed. Which of the joining layer sections 2.6 or 2.7 can be determined by the choice of the irradiation side, ie by the irradiation of the back or front. When the joining layer sections 2.6 . 2.7 absorb in different wavelength ranges, the irradiation of the bonding layer sections 2.6 also from the side of the substrate 1 Her done (see dotted arrow). In this case, the joining layer section becomes 2.7 irradiated with a wavelength in the joining layer section 2.6 is not or only negligibly weakly absorbed.

Zusammengefasst bietet die Erfindung die folgenden Vorteile. Erfindungsgemäß können dünne Halbleiter-Wafer oder -Folien zu Halbleiter-Bauelementen, wie z. B. Solarzellen oder Dioden, verarbeitet werden. Vorteilhafterweise sind keine hohen Bearbeitungstemperaturen erforderlich. Die Laserbestrahlung zur lokalen Erwärmung der Fügeschicht und der Halbleiterfolie kann mit einfachen optischen Mitteln in die Bereiche der gewünschten Kontaktabschnitte gelenkt und/oder fokussiert werden. Erfindungsgemäße Halbleiter-Bauelemente können mit einer Vielzahl von Substratmaterialien hergestellt werden. Es sind insbesondere Glas-Substrate verwendbar, ohne dass an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder die Temperaturfestigkeit besondere Anforderungen gestellt werden.In summary, the invention offers the following advantages. According to the invention, thin semiconductor wafers or films may be semiconductor devices such. As solar cells or diodes, are processed. Advantageously, no high processing temperatures are required. The laser irradiation for local heating of the bonding layer and of the semiconductor film can be directed and / or focused by simple optical means into the regions of the desired contact sections. Semiconductor devices according to the invention can be produced with a multiplicity of substrate materials. In particular, glass substrates can be used without special demands being placed on the thermal expansion coefficient or the temperature resistance.

Vorteilhafterweise bestehen des Weiteren keine Beschränkungen in Bezug auf die Art und/oder Dotierung des verarbeiteten Halbleitermaterials. Es kann insbesondere p- oder n-leitendes Silizium verwendet werden. Die Kontaktierung der Dotierungsbereiche der Halbleiterfolie ist kostengünstig realisierbar. Es ist insbesondere eine einseitige (rückseitige) Kontaktierung möglich. Dies vereinfacht eine Verkapselung des Halbleiter-Bauelements derart, dass lediglich die Halbleiterfolie, ggf. mit einer Antireflex-Schicht freiliegt. Vorteilhafterweise kann das Substrat zur Verkapselung verwendet werden.Furthermore, there are advantageously no restrictions with regard to the type and / or doping of the processed semiconductor material. In particular, p- or n-type silicon can be used. The contacting of the doping regions of the semiconductor film can be realized inexpensively. In particular, a one-sided (back) contacting is possible. This simplifies encapsulation of the semiconductor device in such a way that only the semiconductor film, if necessary with an antireflection layer, is exposed. Advantageously, the substrate can be used for encapsulation.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen durch das Halbleitermaterial zur Rückseite durchgeführte Emitter unter Verwendung von Durchgangslöchern gebildet werden, können erfindungsgemäß dünne Wafer verwendet werden, die auf einem Substrat weiterverarbeitet werden. Insbesondere der Emitterdurchgang gemäß 7 ist mit hochdotiertem Silizium gefüllt, was gegenüber der herkömmlichen Technik unter Verwendung von Durchgangslöchern in Bezug auf einen niedrigen Serienwiderstand des Kontakts von Vorteil ist.In comparison with conventional methods in which emitters made through the semiconductor material to the back side are formed using through-holes, thin wafers which are further processed on a substrate can be used according to the invention. In particular, the emitter passage according to 7 is filled with highly doped silicon, which is advantageous over the conventional technique using through holes in terms of a low series resistance of the contact.

Erfindungsgemäß hergestellte Solarzellen können mit einem besonders hohen Wirkungsgrad (> 20%) hergestellt werden, weil Silizium mit hoher Qualität verwendet werden kann, durch die Laserprozessierung ein örtlich selektives und somit hocheffizientes Zelldesign realisiert werden kann und das Verfahren für die Verarbeitung von n-Silizium geeignet ist, dass nach dem Czochralski-Verfahren gezogen ist.Solar cells produced according to the invention can be produced with a particularly high degree of efficiency (> 20%) because high-quality silicon can be used, a locally selective and thus highly efficient cell design can be realized by laser processing and the method is suitable for processing n-silicon is that moved to the Czochralski method.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung konnen sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, drawings and claims may be significant to the realization of the invention in its various forms both individually and in combination.

Claims (20)

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements (10), insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, mit den Schritten: (a) Bereitstellung eines Substrates (1), auf dem eine Fügeschicht (2, 2.4) gebildet ist, die ein Metall enthält und mit dem Substrat (1) fest verbunden ist, (b) Auflage einer Halbleiterfolie (3) aus einem Halbleitermaterial auf die Fügeschicht (2, 2.4), und (c) Erwärmung der Halbleiterfolie (3) und der Fügeschicht (2, 2.4) auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur einer Zusammensetzung aus dem Metall und dem Halbleitermaterial, wobei eine Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) und über die Fügeschicht (2, 2.4) mit dem Substrat (1) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Erwärmung mittels lokal wirkender Laserbestrahlung erfolgt. Method for producing a semiconductor device ( 10 ), in particular a diode or a solar cell, with the steps: (a) Provision of a substrate ( 1 ), on which a marriage history ( 2 . 2.4 ) is formed, which contains a metal and with the substrate ( 1 ), (b) support of a semiconductor film ( 3 ) of a semiconductor material on the bonding layer ( 2 . 2.4 ), and (c) heating the semiconductor film ( 3 ) and the marriage history ( 2 . 2.4 ) to a temperature above the eutectic temperature of a composition of the metal and the semiconductor material, wherein a compound of the semiconductor film ( 3 ) with the marriage history ( 2 . 2.4 ) and the marriage history ( 2 . 2.4 ) with the substrate ( 1 ) is formed, characterized in that - the heating takes place by means of locally acting laser irradiation. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem – die Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) mittels Pulslaserbestrahlung erzeugt wird, – die Halbleiterfolie (3) aus Silizium besteht, – die Halbleiterfolie (3) eine Dicke geringer als 200 μm, insbesondere geringer als 100 μm aufweist, – das Substrat (1) Glas, Glaskeramik oder ein mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht (1.1) versehenes Polymer umfasst, und/oder – die Fügeschicht (2, 2.4) Aluminium enthält.Process according to claim 1, in which - the compound of the semiconductor film ( 3 ) with the marriage history ( 2 . 2.4 ) is generated by pulsed laser irradiation, - the semiconductor film ( 3 ) consists of silicon, - the semiconductor film ( 3 ) has a thickness less than 200 microns, in particular less than 100 microns, - the substrate ( 1 ) Glass, glass ceramic or a glass or glass-ceramic layer ( 1.1 ) provided polymer, and / or - the joining layer ( 2 . 2.4 ) Contains aluminum. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – in Schritt (c) die Laserbestrahlung an verschiedenen Positionen der Fügeschicht (2, 2.4) wiederholt wird, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten (2.3) mit Verbindungen der Halbleiterfolie (3) und der Fügeschicht (2, 2.4) gebildet werden.Method according to one of the preceding claims, in which - in step (c) the laser irradiation at different positions of the joining layer ( 2 . 2.4 ) is repeated so that a plurality of contact sections ( 2.3 ) with compounds of the semiconductor film ( 3 ) and the marriage history ( 2 . 2.4 ) are formed. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem – die verschiedenen Positionen der Fügeschicht, an denen die Laserbestrahlung erfolgt, so geringe Abstände aufweisen, dass eine flächig ausgedehnte Verbindung (2.1) der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) gebildet wird.Method according to Claim 3, in which the different positions of the joining layer on which the laser irradiation takes place are so small that a flat connection ( 2.1 ) of the semiconductor film ( 3 ) with the marriage history ( 2 . 2.4 ) is formed. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) geteilt ist, die auf dem Substrat (1) in Teilschichten nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und an denen jeweils in Schritt (c) eine Verbindung mit der Halbleiterfolie (3) gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, in which - the joining layer is divided into a plurality of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ) which is on the substrate ( 1 ) are arranged in partial layers next to one another or one above the other and at which in each case in step (c) a connection with the semiconductor film ( 3 ) is formed. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Halbleiterfolie (3) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite eine dielektrische Passivierungsschicht (5) aufweist, und – in Schritt (c) die Laserbestrahlung an einzelnen, über die Fläche des Substrats (1) verteilten Positionen erfolgt, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten (2.3) gebildet werden, die von der Fügeschicht (2, 2.4) oder den Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) durch die dielektrische Passivierungsschicht (5) zu der Halbleiterfolie (3) ragen, wobei ein überwiegender Flächenanteil des Substrats (1) nicht bestrahlt wird.Method according to one of the preceding claims, in which - the semiconductor film ( 3 ) on the substrate ( 1 ) side facing a dielectric passivation layer ( 5 ), and - in step (c) the laser irradiation at individual, over the surface of the substrate ( 1 ) distributed positions, so that a plurality of contact sections ( 2.3 ) formed by the marriage history ( 2 . 2.4 ) or the joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ) through the dielectric passivation layer ( 5 ) to the semiconductor film ( 3 ), wherein a predominant area proportion of the substrate ( 1 ) is not irradiated. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Halbleiterfolie (3) mit mindestens einer Dotierungsschicht (4), insbesondere Bor oder Phosphor enthaltend, bereitgestellt wird, und vor Schritt (b) als weiterer Schritt vorgesehen ist: (d) lokale Dotierung der Halbleiterfolie (3) mittels Laserbestrahlung.Method according to one of the preceding claims, in which - the semiconductor film ( 3 ) with at least one doping layer ( 4 ), in particular boron or phosphorus-containing, is provided, and before step (b) is provided as a further step: (d) local doping of the semiconductor film ( 3 ) by laser irradiation. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem – die Dotierungsschicht (4) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) angeordnet ist und die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, wobei – durch die Laserbestrahlung einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) erste Dotierungsbereiche (3.1) mit einem ersten Leitungstyp erzeugt werden, und – durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht (4) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) zweite Dotierungsbereiche (3.2) mit einem zweiten, entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt werden, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.7) verbunden sind.Method according to claim 7, in which - the doping layer ( 4 ) on the substrate ( 1 ) facing side of the semiconductor film ( 3 ) and the joining layer is arranged in a plurality of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ), where By the laser irradiation of a first group of the bonding layer sections ( 2.6 ) on the substrate ( 1 ) facing side of the semiconductor film ( 3 ) first doping regions ( 3.1 ) are generated with a first conductivity type, and - by the laser irradiation of the doping layer ( 4 ) on the substrate ( 1 ) facing side of the semiconductor film ( 3 ) second doping regions ( 3.2 ) are produced with a second, opposite conductivity type, each with joining layer sections of a second group of joining layer sections ( 2.7 ) are connected. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem – die Dotierungsschicht (4) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) angeordnet ist die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, und die Halbleiterfolie (3) auf der vom Substrat (1) wegweisenden Seite einen ersten Dotierungsbereich (3.1) mit einem ersten Leitungstyp aufweist, wobei – durch die Laserbestrahlung einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) Kontaktabschnitte (2.3) erzeugt werden, die durch die Halbleiterfolie (3) zu dem ersten Dotierungsbereich (3.1) ragen, und – durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht (4) zweite Dotierungsbereiche (3.2) mit einem zweiten, entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt werden, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.7) verbunden sind.Method according to claim 7, in which - the doping layer ( 4 ) on the substrate ( 1 ) facing side of the semiconductor film ( 3 ) the joining layer is arranged in a plurality of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ), and the semiconductor film ( 3 ) on the substrate ( 1 ) pioneering side a first doping region ( 3.1 ) having a first conductivity type, wherein - by the laser irradiation of a first group of the bonding layer sections ( 2.6 ) Contact sections ( 2.3 ) generated by the semiconductor film ( 3 ) to the first doping region ( 3.1 ), and - by the laser irradiation of the doping layer ( 4 ) second doping regions ( 3.2 ) are produced with a second, opposite conductivity type, each with joining layer sections of a second group of joining layer sections ( 2.7 ) are connected. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem – die Fügeschichtabschnitte der ersten und der zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) jeweils verschiedene Metalle enthalten, oder – alle Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7) das gleiche Metall, insbesondere Aluminium, enthalten.Method according to claim 8 or 9, in which - the joining layer sections of the first and the second group of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ) each contain different metals, or - all joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ) contain the same metal, in particular aluminum. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dem – mindestens Schritt (c) in inerter oder reduzierender Atmosphäre oder in einem Vakuum erfolgt.Method according to one of the preceding claims, the - At least step (c) takes place in an inert or reducing atmosphere or in a vacuum. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem – das Vakuum lokal selektiv am Ort der Laserbestrahlung erfolgt.A method according to claim 11, wherein - The vacuum takes place locally selectively at the location of the laser irradiation. Verfahren gemaß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Halbleiterfolie (3) n-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht (2, 2.4) oder die Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7, 2.8) Aluminium enthalten, wobei durch die Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) oder den Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) ein Aluminium-Dotierungsbereich (3.1) im Halbleitermaterial zur Erzeugung eines p-leitenden Emitter gebildet wird, oder – die Halbleiterfolie (3) p-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht (2, 2.4) oder die Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7, 2.8) Aluminium enthalten, wobei durch die Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) oder den Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) ein Aluminium-Dotierungsbereich (3.1) im Halbleitermaterial zur Erzeugung einer Elektronen reflektierenden Schicht (Back Surface Field, BSF) gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, in which - the semiconductor film ( 3 ) comprises n-type silicon and the bonding layer ( 2 . 2.4 ) or the joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ) Aluminum, wherein the compound of the semiconductor film ( 3 ) with the marriage history ( 2 . 2.4 ) or the joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ) an aluminum doping region ( 3.1 ) is formed in the semiconductor material to produce a p-type emitter, or - the semiconductor film ( 3 ) comprises p-type silicon and the bonding layer ( 2 . 2.4 ) or the joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ) Aluminum, wherein the compound of the semiconductor film ( 3 ) with the marriage history ( 2 . 2.4 ) or the joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ) an aluminum doping region ( 3.1 ) is formed in the semiconductor material to produce an electron-reflecting layer (Back Surface Field, BSF). Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle, umfassend: – ein Substrat (1), – eine Fügeschicht (2, 2.4), die ein Metall enthält, wobei die Fügeschicht (2, 2.4) auf dem Substrat (1) gebildet ist und mit dem Substrat (1) fest verbunden ist, und – eine Halbleiterfolie (3) aus einem Halbleitermaterial, das in mindestens einer eutektischen Verbindung mit der Fügeschicht (2, 2.4) und über die Fügeschicht (2, 2.4) mit dem Substrat (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens eine eutektische Verbindung mittels lokaler Laserbestrahlung erzeugt ist, und – das Halbleitermaterial an der mindestens einen eutektischen Verbindung mit dem Metall so dotiert ist, dass eine Ladungsträger-Konzentration oberhalb von 1018 cm–3 gebildet ist.Semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, comprising: a substrate ( 1 ), - a marriage history ( 2 . 2.4 ) containing a metal, wherein the joining layer ( 2 . 2.4 ) on the substrate ( 1 ) and with the substrate ( 1 ), and - a semiconductor film ( 3 ) of a semiconductor material which is in at least one eutectic compound with the bonding layer ( 2 . 2.4 ) and the marriage history ( 2 . 2.4 ) with the substrate ( 1 ), characterized in that - the at least one eutectic compound is generated by means of local laser irradiation, and - the semiconductor material is doped at the at least one eutectic compound with the metal such that a charge carrier concentration above 10 18 cm -3 is formed is. Halbleiter-Bauelement gemäß Anspruch 14, bei dem – die Halbleiterfolie (3) aus Silizium besteht, – die Halbleiterfolie (3) eine Dicke geringer als 200 μm, insbesondere geringer als 100 μm aufweist, und/oder – das Substrat (1) Glas, Glaskeramik oder ein mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht versehenes Polymer umfasst, – die Fügeschicht entlang der Substratoberfläche in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) geteilt ist, an denen jeweils eine Verbindung mit der Halbleiterfolie (3) gebildet ist und die auf dem Substrat (1) in Teilschichten nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, und/oder – die Fügeschicht (2, 2.4) Aluminium enthält.Semiconductor device according to claim 14, in which - the semiconductor film ( 3 ) consists of silicon, - the semiconductor film ( 3 ) has a thickness less than 200 microns, in particular less than 100 microns, and / or - the substrate ( 1 ) Glass, glass ceramic or a polymer provided with a glass or glass ceramic layer comprises, the joining layer along the substrate surface into a plurality of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 . 2.8 ), at each of which a connection with the semiconductor film ( 3 ) is formed and on the substrate ( 1 ) are arranged in partial layers next to each other or one above the other, and / or - the joining layer ( 2 . 2.4 ) Contains aluminum. Halbleiter-Bauelement gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem – das Halbleitermaterial an der mindestens einen eutektischen Verbindung mit dem Metall so dotiert ist, dass sich ein dotierter Kontaktabschnitt über die gesamte Dicke der Halbleiterfolie (3) erstreckt.A semiconductor device according to claim 14 or 15, wherein - the semiconductor material is doped at the at least one eutectic bond with the metal such that a doped contact section extends over the entire thickness of the semiconductor film ( 3 ). Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem – das Substrat (1) ein mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht versehenes Polymer umfasst und die Glas- oder Glaskeramikschicht eine Dicke von mehr als 0,5 μm, insbesondere mehr als 5 μm aufweist.Semiconductor device according to one of Claims 14 to 16, in which - the substrate ( 1 ) comprises a polymer provided with a glass or glass-ceramic layer and the glass or glass-ceramic layer has a thickness of more than 0.5 μm, in particular more than 5 μm. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem – die Halbleiterfolie (3) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite eine Dotierungsschicht (4) und eine dielektrische Passivierungsschicht (5) aufweist, und – die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, wobei – auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) erste Dotierungsbereiche (3.1) eines ersten Leitungstyps, die mit einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) verbunden sind, und zweite Dotierungsbereiche (3.2) eines zweiten, entgegengesetzten Leitungstyps gebildet sind, die mit einer zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.7) verbunden sind.A semiconductor device according to any one of claims 14 to 17, wherein The semiconductor foil ( 3 ) on the substrate ( 1 ) facing side a doping layer ( 4 ) and a dielectric passivation layer ( 5 ), and - the joining layer into a plurality of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ), where - on the substrate ( 1 ) facing side of the semiconductor film ( 3 ) first doping regions ( 3.1 ) of a first type of line connected to a first group of the bonding layer sections ( 2.6 ), and second doping regions ( 3.2 ) of a second, opposite conductivity type are formed with a second group of the joining layer sections ( 2.7 ) are connected. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem – die Halbleiterfolie (3) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite eine Dotierungsschicht (4) und eine dielektrische Passivierungsschicht (5) aufweist, – die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, und – die Halbleiterfolie (3) auf der vom Substrat (1) wegweisenden Seite einen ersten Dotierungsbereich (3.1) eines ersten Leitungstyps aufweist, wobei – eine erste Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) über Kontaktabschnitte (2.3), die durch die Halbleiterfolie (3) ragen, mit dem ersten Dotierungsbereich (3.1) verbunden sind, und – auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) zweite Dotierungsbereiche (3.2) eines zweiten, entgegengesetzten Leitungstyps gebildet sind, die mit einer zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.7) verbunden sind.Semiconductor component according to one of Claims 14 to 17, in which - the semiconductor film ( 3 ) on the substrate ( 1 ) facing side a doping layer ( 4 ) and a dielectric passivation layer ( 5 ), - the joining layer into a plurality of joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ), and - the semiconductor film ( 3 ) on the substrate ( 1 ) pioneering side a first doping region ( 3.1 ) of a first conductivity type, wherein - a first group of the bonding layer segments ( 2.6 ) via contact sections ( 2.3 ) passing through the semiconductor film ( 3 ), with the first doping region ( 3.1 ), and - on the substrate ( 1 ) facing side of the semiconductor film ( 3 ) second doping regions ( 3.2 ) of a second, opposite conductivity type are formed with a second group of the joining layer sections ( 2.7 ) are connected. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, bei dem – die Fügeschichtabschnitte der ersten und der zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) jeweils verschiedene Metalle enthalten, oder – alle Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7) das gleiche Metall, insbesondere Aluminium, enthalten.Semiconductor device according to one of claims 18 or 19, in which - the joining layer sections of the first and the second group of bonding layer sections ( 2.6 . 2.7 ) each contain different metals, or - all joining layer sections ( 2.6 . 2.7 ) contain the same metal, in particular aluminum.
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