DE102011077526A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, insbesondere einer Solarzelle auf Silizium-Basis, mit einem mindestens abschnittsweise p-dotierten Halbleitersubstrat und einer auf dem Substrat angeordneten Passivierungsschicht, wobei die Passivierungsschicht eine ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht aufweist, welche auf nasschemischem Weg erzeugt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, insbesondere einer Solarzelle auf Silizium-Basis, mit einem mindestens abschnittsweise p-dotierten Halbleitersubstrat und einer auf dem Substrat angeordneten Passivierungsschicht, wobei die Passivierungsschicht eine erste Teilschicht aus einem Oxid oder Nitrid des Substratmaterials und über dieser eine zweite Teilschicht aufweist, die ladungsinduzierende Metallionen enthält. Sie betrifft des Weiteren eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
- Stand der Technik
- Solarzellen auf der Basis von kristallinem Halbleitermaterial, insbesondere monooder polykristallinem Silizium, sind in der Effizienz der photovoltaischen Energiewandlung nach wie vor unerreicht und dominieren daher die Stromerzeugung aus Sonnenenergie. Um ihre führende Position gegenüber jüngeren Konzepten, speziell Dünnschicht-Solarzellen, zu behaupten, werden umfangreiche Entwicklungen zur weiteren Steigerung der Effizienz sowie zur Verringerung der Herstellungskosten unternommen.
- Bei industrieüblichen Solarzellen wird allgemein ein n-dotierter Vorderseitenemitter eingesetzt, welcher mit Siliziumnitrid (SiN) passiviert wird. Insbesondere wenn SiN per PECVD direkt auf Silizium abgeschieden wird, enthält das entstehende Schichtsystem eine hohe Dichte an positiven Ladungen, welche auf der Siliziumoberfläche einen Akkumulationsbereich erzeugen. Dieser Feldeffekt hat positive Auswirkungen auf die Oberflächenpassivierung, da durch ihn Minoritätsladungsträger vom Interface „abgestossen" werden.
- Für neuartige Hocheffizienzsolarzellen ist es notwendig, auch p-dotierte Oberflächen zu passivieren. Hier wirken sich die positiven Ladungen des SiN nachteilig aus, da in diesem Fall Minoritätsladungsträger (Elektronen) zur Siliziumoberfläche gezogen werden. Aus diesem Grunde ist es notwendig, dielektrische Schichten mit negativen Ladungen zur Passivierung zu nutzen. Dies ist sowohl bei Bor-dotierten Emittern als auch bei der Rückseitenpassivierung bei sogenannten PERC-Zellen der Fall.
- Es wurde gezeigt, dass durch Verwendung eines Stapels von SiO/SiN die Passivierung von p-Oberflächen gegenüber reinem SiN deutlich verbessert werden kann. Dabei kann sowohl thermisches als auch chemisches Oxid verwendet werden, vgl. V. D. Mihailetchi et al, Nitric acid pretreatment for the passivation of boron emitters for n-type base silicon solar cells, Appl. Phys. Lett. 92, 063510 (2008). Der Vorteil dieses Schichtsystems gegenüber SiN ist in der Reduktion von Oberflächenzuständen (Dit) und einer Reduktion der positiven Ladungen begründet. Da selbst gutes thermisches Oxid eine positive Festladung besitzt, ist diese Lösung aber immer noch suboptimal.
- Eine sehr vielversprechende Option ist die Verwendung von Al2O3, welches vorzugsweise per ALD (Atomic Layer Deposition) abgeschieden wurde; vgl. dazu B. Hoex, J. Schmidt, R. Bock, P. P. Altermatt, M. C. M. van de Sanden, and W. M. M. Kessels, Excellent passivation of highly doped p-type Si surfaces by the negative-charge-dielectric Al203 Appl. Phys. Lett. 91, 112107 (2007), DOI:10.1063/1.2784168. Aluminiumoxid induziert feste negative Ladungen und ist so in der Lage die Anreicherung von Minoritätsladungsträgern an der Oberfläche zu verhindern. Während der Abscheidung von Al2O3 bildet sich üblicherweise eine dünne Si02-Schicht zwischen Al2O3 und Si-Substrat. Diese ist notwendig, um die Dichte der Oberflächenzustände zu reduzieren.
- Es ist auch bekannt, zu dem genannten Zweck einen Stack aus dünnem ALD-Al203/PECVD-SiN einzusetzen.
- Bekannte Passivierungs-Schichtanordnungen sind in den
1 und2 schematisch dargestellt. Während1 als einfachste Konfiguration eine Al2O3-Passivierungsschicht11 auf einem p-dotierten Siliziumsubstrat10 zeigt, zeigt2 einen Schichtstapel (Stack) aus einer Al2O3-Schicht11 und einer darüber liegenden SiN-Schicht12 . - Es wurde bereits in der Literatur gezeigt, dass auch mit sehr dünnen ALD-Al2O3 Schichten hinreichend gute Passivierung erreicht werden kann; vgl. N.M. Terlinden et al, Role of field-eflect on c-Si surface passivation by ultrathin (2–20 nm) afomic layer deposited Al203, Appl. Phys. Lett. 96, 112101 (2010). Für die Abscheidung von sehr dünnen Schichten kommt ein Gasphasenprozess üblicherweise ALD (Atomic Layer Deposition), zum Einsatz, da es mit diesem Verfahren möglich ist, sehr dünne geschlossene Filme abzuscheiden.
- Offenbarung der Erfindung
- Mit der Erfindung wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Des Weiteren wird eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 16 zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen.
- Neben geringeren Kosten hat das vorgeschlagene Verfahren, jedenfalls in bestimmten Ausführungsformen, die weiteren Vorteile einer verbesserten Feuerstabilität (beim sogenannten Durchfeuern von Kontaktstrukturen) und ggfs. eines geringeren Dit (Grenzflächenzustandsdichte).
- In einer Ausführung der Erfindung wird die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,1 Monolagen und 10 Monolagen erzeugt, weiter bevorzugt mit einer Dicke von ungefähr einer Monolage.
- In einer weiteren Ausführung wird zur Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht ein Aluminium-Ionen enthaltendes Prozessbad eingesetzt. Speziell enthält hierbei das Prozessbad eine wässrige Lösung eines Aluminiumsalzes, insbesondere Aluminiumnitrat, Aluminiumchlorid oder Aluminiumsulfat oder ähnliches. Des Weiteren ist in Ausführungen der Erfindung vorgesehen, dass zur Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht ein die Metallionen mit einer Konzentration zwischen 1 µmol/l und 0,1 mol/l, insbesondere zwischen 10 µmol/l und 10 mmol/l, enthaltendes Prozessbad eingesetzt wird.
- In weiteren Ausführungen der Erfindung wird die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und 100°C, insbesondere zwischen 25°C und 60°C, und zwar bevorzugt mit einer Prozesszeit im Bereich zwischen 1 min und 60 min, insbesondere zwischen 2 min und 10 min, gebildet. Weiter bevorzugt wird die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht in einem Prozessbad bei einem pH-Wert zwischen 4 und 11, insbesondere zwischen 5 und 8, gebildet.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht in einem Prozessbad gebildet, welches eine oxidierende Komponente zur Förderung der Bildung von Silanolgruppen auf der Substratoberfläche, insbesondere HNO3, H2O2, ein Perchclorat, ein Permanganat und/oder gelöstes Ozon, enthält. Weitere Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass die Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht nach einer Vorreinigung, insbesondere mit SC2, HNO3, H2O2 oder einer O3-haltigen Lösung, erfolgt.
- Je nach vorgesehener Solarzellenkonfiguration bzw. -kontaktierung kann eine Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht als Batch-Prozess in einem Tauchbad, insbesondere gleichzeitig auf beiden Hauptoberflächen eines Halbleiterwafers, oder aber im Durchlauf durch eine Benetzungsanlage, insbesondere einseitig auf einer Hauptoberfläche eines Halbleiterwafers, zweckmäßig sein.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann folgende Schritte umfassen:
- 1. Sägeschadenätzung von p-Typ-Wafern
- 2. Reinigungsequenz SC1/HF/SC2. Der SC2 Schritt sorgt hierbei für die Hydrophilisierung der Waferoberfläche und damit für die Bildung einer hohen Dichte an -OH Gruppen.
- 3. Eintauchen des Wafers in Aluminiumnitrid-Lösung (Raumtemperatur, DI-Wasser mit pH 8).
- 4. Spülen und Trocknen
- 5. Feuchte Oxidation bei 825°C/30 min
- Da die Sauerstoffaffinität von Aluminium sehr hoch ist und Al eine extrem geringe Mobilität in SiO2 aufweist, ist davon auszugehen, dass die aufgebrachten Al-Ionen in das in Schritt 5 gewachsene Oxid eingebaut werden und damit zu einer negativen Effektivladung führen. Bereits ab einem Al-Ionen-Gehalt in der Lösung von 50 µmol/l wurde die üblicherweise vorhandene positive Oberflächenladung kompensiert und eine negative Effektivladung eingeführt. Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, dass eine Oxidation des Wafer nicht erforderlich ist und die eingebrachte Al203-Schicht bereits durch den üblichen Feuerprozess „aktiviert“ werden kann.
- Zur Vervollständigung der Passivierschicht ist die Abscheidung einer Deckschicht aus SiN zweckmäßig. Diese liefert während des Feuerprozesses zusätzlichen Wasserstoff und erfüllt die Aufgabe der optischen Enspiegelung.
- In einer weiteren Variante ist der Einsatz der vorgestellten Passivierschichten zur rückseitigen Passivierung von PERC-Zellen denkbar. Ebenso ist neben der Abscheidung durch lonenadsorption auch die Abscheidung von Al203 durch Chemical Bath Deposition denkbar. Durch diese Verfahren können dickere Al203-Schichten erzielt werden, was allerdings auch einen deutlich komplexeren Prozess nach sicht zieht.
- Zeichnungen
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
-
1 und2 bekannte Passivierungs-Schichtanordnungen auf p-dotiertem Silizium und -
3 bis6 beispielhafte Passivierungs-Schichtanordnungen auf p-dotiertem Silizium, bei deren Bildung das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird. - Die Konfiguration gemäß
3 umfasst wiederum, wie diejenige nach2 , eine SiN-Deckschicht12 , unter dieser jedoch eine SiO2-Schicht13 und eine dünne ladungsinduzierende Metalloxidschicht14 . Während die Dicke der SiN-Deckschicht typischerweise zwischen den 200 nm liegt und diejenige der untersten Teilschicht13 bis 100 nm beträgt, ist die Metalloxidschicht14 typischerweise nur zwischen 0,1 und 10 nm dick.4 zeigt als Alternative zur Konfiguration nach3 einen Schichtstapel, bei dem die ladungsinduzierende Metalloxidschicht14 zwischen einer ersten und einer zweiten SiO2-Schicht13 ,15 eingeschlossen ist. -
5 schließlich zeigt einen Passivierungs-Schichtaufbau, bei dem die ladungsinduzierende Metalloxidschicht14 unmittelbar auf dem Substrats10 angeordnet ist und sich über dieser eine SiO2-Schicht15 befindet. In der in6 gezeigten Abwandlung folgt hierauf als Deckschicht noch eine SiN-Schicht16 . - Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- V. D. Mihailetchi et al, Nitric acid pretreatment for the passivation of boron emitters for n-type base silicon solar cells, Appl. Phys. Lett. 92, 063510 (2008) [0005]
- B. Hoex, J. Schmidt, R. Bock, P. P. Altermatt, M. C. M. van de Sanden, and W. M. M. Kessels, Excellent passivation of highly doped p-type Si surfaces by the negative-charge-dielectric Al203 Appl. Phys. Lett. 91, 112107 (2007), DOI:10.1063/1.2784168 [0006]
- N.M. Terlinden et al, Role of field-eflect on c-Si surface passivation by ultrathin (2–20 nm) afomic layer deposited Al203, Appl. Phys. Lett. 96, 112101 (2010) [0009]
Claims (16)
- Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, insbesondere einer Solarzelle auf Silizium-Basis, mit einem mindestens abschnittsweise p-dotierten Halbleitersubstrat (
10 ) und einer auf dem Substrat angeordneten Passivierungsschicht, wobei die Passivierungsschicht eine ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (14 ) aufweist, welche auf nasschemischem Weg erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (
14 ) mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,1 Monolagen und 10 Monolagen erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) ein Aluminium-Ionen enthaltendes Prozessbad eingesetzt wird. - Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Prozessbad eine wässrige Lösung eines Aluminiumsalzes, insbesondere Aluminiumnitrat, Aluminiumchlorid oder Aluminiumsulfat, enthält.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) ein die Metallionen mit einer Konzentration zwischen 1 µmol/l und 0,1 mol/l, insbesondere zwischen 10 µmol/l und 10 mmol/l, enthaltendes Prozessbad eingesetzt wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (
14 ) in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und 100°C, insbesondere zwischen 25°C und 60°C, gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) mit einer Prozesszeit im Bereich zwischen 1 min und 60 min, insbesondere zwischen 2 min und 10 min, gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (
14 ) in einem Prozessbad bei einem pH-Wert zwischen 4 und 11, insbesondere zwischen 5 und 8, gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (
14 ) in einem Prozessbad gebildet wird, welches eine oxidierende Komponente zur Förderung der Bildung von Silanolgruppen auf der Substratoberfläche, insbesondere HNO3, H2O2, ein Perchclorat, ein Permanganat und/oder gelöstes Ozon, enthält. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) nach einer Vorreinigung, insbesondere mit SC2, HNO3, H2O2 oder einer O3-haltigen oder HF-haltigen Lösung, erfolgt. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) als Batch-Prozess in einem Tauchbad, insbesondere gleichzeitig auf beiden Hauptoberflächen eines Halbleiterwafers, ausgeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (
14 ) im Durchlauf durch eine Benetzungsanlage, insbesondere einseitig auf einer Hauptoberfläche eines Halbleiterwafers, ausgeführt wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei unmittelbar auf dem Substrat (
10 ) eine Oxidschicht (13 ) als erste Teilschicht und hierauf die ladungsinduzierende Metallionen enthaltende Schicht (14 ) als zweite Teilschicht der Passivierungsschicht gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach der Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) eine Nitridschicht, insbesondere als dritte Teilschicht (12 ) mittels PECVD gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Teilschicht und/oder nach Bildung der ladungsinduzierende Metallionen enthaltenden Schicht (
14 ) eine SiOx-Schicht (12 ) als dritte Teilschicht auf thermischem Weg gebildet wird. - Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit Mitteln zur Benetzung der Substratoberfläche mit einem die ladungsinduzierenden Metallionen enthaltenden Prozessbad, insbesondere einem Tauchbehälter oder einer Durchlauf-Benetzungseinrichtung für Halbleiterwafer.
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| B. Hoex, J. Schmidt, R. Bock, P. P. Altermatt, M. C. M. van de Sanden, and W. M. M. Kessels, Excellent passivation of highly doped p-type Si surfaces by the negative-charge-dielectric Al203 Appl. Phys. Lett. 91, 112107 (2007), DOI:10.1063/1.2784168 |
| N.M. Terlinden et al, Role of field-eflect on c-Si surface passivation by ultrathin (2-20 nm) afomic layer deposited Al203, Appl. Phys. Lett. 96, 112101 (2010) |
| V. D. Mihailetchi et al, Nitric acid pretreatment for the passivation of boron emitters for n-type base silicon solar cells, Appl. Phys. Lett. 92, 063510 (2008) |
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