DE102012202367A1 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung (1), insbesondere einer Solarzelle vom kristallinen Typ, die in der Oberfläche eines Halbleitersubstrats (3; W) eines ersten Leitfähigkeitstyps Dotierungsbereiche (5) eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei lokal nur in den vorgesehenen Dotierungsbereichen die Benetzbarkeit der Substratoberfläche erhöht oder nur außerhalb der vorgesehenen Dotierungsbereiche die Benetzbarkeit verringert und ein flüssiges oder gasförmiges Dotierstoff-Quellmaterial selektiv nur auf die Oberflächenbereiche mit höherer Benetzbarkeit aufgelagert und aus dem Dotierstoff-Quellmaterial mindestens ein Dotierstoff in die Dotierungsbereiche eingetrieben wird. Sie betrifft des Weiteren eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, insbesondere einer Solarzelle vom kristallinen Typ, die in der Oberfläche eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps Dotierungsbereiche eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist. Sie betrifft des Weiteren eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Für elektronische und Photovoltaik-Bauelemente auf der Basis von Halbleitermaterialien, insbesondere Silizium, ist das Vorhandensein von Bereichen unterschiedlicher Leitfähigkeit im Halbleitersubstrat funktionswesentlich. Seit Jahrzehnten gilt daher der Erzeugung solcher Dotierungsbereiche, teilweise in äußerst feinen Strukturen und/oder Tiefenstaffelungen, in der Halbleitertechnologie höchstes Augenmerk.
  • Solarzellen vom (ein-)kristallinen Typ haben standardmäßig einen Aufbau, wie er in 1 gezeigt ist. Demnach umfasst eine Standard-Solarzelle 1 ein Si-Substrat 3 vom p-leitenden Typ, in dessen einer Oberfläche, die im Gebrauch die Vorderseite darstellt, ein n+-Emitter 5 erzeugt ist. Diese vorderseitige Oberfläche der Solarzelle hat zur Erhöhung der Energieausbeute typischerweise eine stochastische Pyramidenstruktur 5a, und auf ihr sind eine SiNx-Antireflex- und Passivierungsschicht 7 und auf dieser lokal Vorderseitenkontakte 9 vorgesehen, die üblicherweise durch Siebdruck einer Leitpaste und anschließendes Sintern erzeugt werden. Auf der anderen (im Gebrauch rückseitigen) Oberfläche des Si-Substrats 3 befinden sich ein weiterer Dotierungsbereich, nämlich das durch Al-Dotierung erzeugte Back-Surface-Field (BSF) 11, und ein vollflächiger, wiederum durch Siebdruck, und Sintern einer Leitpaste erzeugter Rückseitenkontakt 13.
  • Als evolutionäre Weiterentwicklung des klassischen Zelldesigns kann eine Zelle mit selektivem Emitter angesehen werden. Der Grundgedanke des selektiven Emitters zielt darauf ab, die Dotierkonzentration im Emitter (i. a. n-dotiert) unterschiedlich stark auszubilden. Eine hohe Dotierkonzentration (selektiv) unterhalb der Metallisierung ist von Vorteil, um den Übergangswiderstand vom Silizium zum metallischen Leiter herabzusetzen. Gleichzeitig kann die flächige Dotierkonzentration im Emitter verringert werden, was die Reduktion von Rekombinationsverlusten ermöglicht.
  • Aus der Forschung werden verschiedene Methoden vorgeschlagen, um eine solche selektive Hochdotierung zu erzeugen, z. B. doppelte Diffusion, Zurückätzen, Lasertechniken oder selektive Siebdruck-Techniken. Bei allen Verfahren muss ein Dotierstoff-Quellmaterial (Precursor) in geeigneter Form und geometrischer Konfiguration auf der entsprechenden Oberfläche bereitgestellt werden. Bei der benutzten Laserstrahlung handelt es sich bevorzugt um Kurz- oder Ultrakurzpulsstrahlung. Die Wellenlänge und die Pulsdauer sind so abzustimmen, dass sich der Wafer mit den darauf befindlichen Schichten möglichst schädigungsfrei bearbeiten lässt.
  • In der Regel wird die komplette Waferoberfläche mit einer Precursorschicht überzogen. So wird beispielsweise bei dem von der Universität Stuttgart entwickelten Laserdotierprozess das flächig aufgetragene Phosphorsilikatglas (PSG) als Precursor verwendet und in Kombination mit einem Laser nachdotiert, vgl. DE 10 2004 036 220 B4 . Andere Methoden sehen ein Spin-on- oder Spray-on-Verfahren vor, um den Precursor aufzubringen. Bedampfung des Wafers mit Dotiergas und simultanes Laserdotieren (sog. GILD-Verfahren) ist ebenfalls in der Literatur bekannt. Alle genannten Verfahren sehen eine vollflächige Precursorbelegung vor.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Des Weiteren wird eine Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens bereitgestellt.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, von der zumindest in der Solarzellen-Technologie üblichen vollflächigen Belegung einer zu dotierenden Substratoberfläche mit Dotierstoff-Quellmaterial abzugehen. Sie schließt des Weiteren die Überlegung ein, die hiernach gewünschte lokale (selektive) Auflagerung von Dotierstoff-Quellmaterial nicht oder jedenfalls nicht ausschließlich durch eine Maskenstruktur oder einen lokal abgegrenzten Quellmaterial-Auftrag zu bewirken, sondern hierzu die Oberflächeneigenschaften der Substratoberfläche gezielt zu modifizieren. Die Erfindung mündet schließlich darin, dass lokal nur in den vorgesehenen Dotierungsbereichen die Benetzbarkeit der Substratoberfläche erhöht oder nur außerhalb der vorgesehenen Dotierungsbereiche die Benetzbarkeit verringert und hierdurch ein flüssiges oder gasförmiges Dotierstoff-Quellmaterial selektiv nur auf die Bereiche mit höherer Benetzbarkeit aufgelagert wird.
  • Mit der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung bereitgestellt, welches Kostenvorteile, insbesondere durch geringeren Verbrauch von Dotierstoff-Quellmaterial, erbringt.
  • In einer Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens wird nur in der Oberfläche der vorgesehenen Dotierungsbereiche eine die Benetzbarkeit erhöhende Mikrostruktur erzeugt. In einer anderen Verfahrensführung wird nur auf der Oberfläche der vorgesehenen Dotierungsbereiche eine Deckschicht abgetragen. Beide Vorgehensweisen können auch kombiniert werden.
  • Im Hinblick auf die kommerzielle Verfügbarkeit und den hohen Entwicklungsstand von Laserbearbeitungsverfahren, speziell im Kontext der Solarzelltechnologie, ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass zur Erhöhung oder Verringerung der Benetzbarkeit eine Laserbestrahlung, insbesondere mit kurzen Laserpulsen im ps-Bereich, ausgeführt wird.
  • Der Schritt des Auftragens des Dotierstoff-Quellmaterials auf die zu dotierende Oberfläche gestaltet sich in einer Ausführung besonders einfach, bei der diese vollflächig mit dem Dotierstoff-Quellmaterial beaufschlagt und dieses außerhalb der vorgesehenen Dotierungsbereiche vor dem Eintreiben wieder von der Oberfläche abgenommen wird. Andererseits kann das vorgeschlagene Verfahren auch mit einer partiellen Maskierung der Oberfläche oder einem nicht vollflächigen, sondern sich gezielt nur auf bestimmte Bereiche erstreckenden Materialauftrag realisiert werden.
  • Das Dotierstoff-Quellmaterial liegt in einer weiteren Ausführung in flüssiger Form vor, für eine Phosphor- oder Bordotierung beispielsweise als Phosphor- oder Borsäure, gegebenenfalls aber auch als eine Lösung oder Dispersion fester oder zäher Dotierstoffe. Ein gasförmiger Precursor wird an denjenigen Stellen der Solarzelloberfläche kondensieren, die gemäß der Erfindung modifiziert sind.
  • Ein geeignetes Einsatzgebiet des Verfahrens ist die selektive Laserdotierung von Siliziumsolarzellen. Hier kann es genutzt werden um die ineinandergreifenden p- und n-Gebiete einer IBC-Zelle (Interdigitated-Back-Contact-Zelle) zu definieren und mit dem Precursor zu versehen. Ebenso kann das Verfahren bei einem klassischen, sich in der industriellen Fertigung befindlichen Zelldesign ( ) zur Herstellung eines Selektiven Emitters genutzt werden. Beim selektiven Emitter handelt es sich um eine Technologie, um die Leitfähigkeit des Emitters an Silizium-Solarzellen zu erhöhen. Die Verwendung eines selektiven Emitters ermöglicht eine Wirkungsgradsteigerung von 0,8–1,5% absolut. Eine Wirkungsgradsteigerung von einem Prozent entspricht einer Senkung der Produktionskosten um sechs Prozent.
  • Weitere Anwendungen des Verfahrens sind in der Haltleiterindustrie denkbar, in der eine gezielte Dotierung gefordert ist. Eine erfolgreiche Anwendung des Verfahrens birgt das Potential der Kostenreduktion, indem die Verbrauchsmaterialien (Dotierstoffe)effizienter eingesetzt werden. Des Weiteren wird durch die selektive Precursoraufbringung keine flächige Waferverschmutzung erzeugt, und somit werden Reinigungsproceduren vereinfacht bzw. entfallen.
  • Vorrichtungsaspekte der Erfindung ergeben sich im Wesentlichen unmittelbar aus den oben erläuterten Aspekten und Ausführungsformen des vorgeschlagenen Verfahrens und lassen sich mit kommerziell verfügbaren Systemkomponenten im Rahmen fachmännischen Handelns realisieren, so dass hierzu keine genaueren Erläuterungen erforderlich sind.
  • 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 eine schematische perspektivische Schnittdarstellung einer Standard-Solarzelle und
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens und der zugehörigen Anordnung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 2 zeigt schematisch in Art eines Blockschaltbildes die für die Ausführung der Erfindung wesentlichen Komponenten einer beispielhaften Anordnung 20 zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens. Die Anordnung 20 umfasst eine Fördereinrichtung 21, mit der ein Si-Wafer W zugeführt und während verschiedener Prozessschritte positioniert und nach Verfahrensdurchführung aus der Anordnung abtransportiert wird. Eine Prozesssteuereinheit 22 steuert einen Strukturierungs- und Dotierungsprozess aufgrund der in einem Strukturspeicher 22a und einem Dotierungsparameterspeicher 22b gespeicherten Daten einer gewünschten Dotierungsstruktur und eines Dotierungsprofils auf/in der Oberfläche des Si-Wafers W, beispielsweise ineinandergreifender p- und n-Gebiete einer IBC-Zelle.
  • Eine Laserablationseinrichtung 23 mit einem ps-Laser ist zur Erzeugung einer der gewünschten Dotierungs-Fingerstruktur entsprechenden Oberflächenabtrags-Struktur auf eine Hauptoberfläche des Wafers W vorgesehen. Die Laserablationseinrichtung 23 kann sowohl zum lokal gezielten Abtragen einer vor Eintritt in die Anordnung 20 auf der Oberfläche des Wafers W vorhandenen dielektrischen Schicht als auch zur Erzeugung einer Mikrostruktur in der Oberfläche ausgebildet sein.
  • Eine erste optische Überwachungseinrichtung 24 ist zur Kontrolle der mittels der Laserablationseinrichtung 23 erzeugten Oberflächenstruktur vorgesehen. Nach erfolgter Kontrolle der Oberflächenstruktur tritt eine Oberflächenbeschichtungseinrichtung 25 in Funktion, welche einen Dotierstoff-Precursor auf die strukturierte Oberfläche des Si-Wafers W derart aufbringt, dass der Precursor auf den Oberflächenbereichen haftet, wo die Deckschicht abgenommen und/oder die Mikrostruktur erzeugt wurde. Die Beschichtungseinrichtung 25 kann Mittel zum Wiederaufnehmen von Teilmengen des Precursors umfassen, die auf den unbehandelten Oberflächenbereichen des Wafers mangels hinreichender benetzender Eigenschaften jener Bereiche nicht hinreichend haften.
  • Der Oberflächenbeschichtungseinrichtung 25 ist eine weitere Kontrolleinrichtung 26 nachgeordnet, mit der kontrolliert wird, dass nur die mittels der Laserablationseinrichtung 23 strukturierten Bereiche (und jene Bereiche vollständig) mit dem Precursor bedeckt sind. Der Kontrolleinrichtung 26 ist eine Tempereinrichtung 27 nachgeschaltet, die ein Sintern bzw. Tempern des Wafers W bei einer in der Prozesssteuereinheit 22 vorbestimmten Prozesstemperatur für eine vorbestimmte Prozessdauer zur Erzeugung eines gewünschten Dotierungsprofils ausführt.
  • Die gewünschte benetzende Eigenschaft der Waferoberfläche lässt sich prinzipiell auf mindestens zwei Arten herstellen. Im Falle eines mit einer Deckschicht (z. B. SiN, SiO2, SiC o. ä.) versehenen Wafers kann durch bloßes Entfernen der Deckschicht ein Unterschied in der Benetzbarkeit (Wafer mit Beschichtung im Vergleich zu Wafer ohne Schicht) hergestellt werden. Dieser Fall der Benetzbarkeit kann durch die Young'sche Gleichung beschrieben werden. Die Gleichung
    Figure 00070001
    zeigt den Zusammenhang zwischen der freien Oberflächenenergie σS eines Festkörpers, der Grenzflächenenergie σLS zwischen dem Festkörper und dem Flüssigkeitstropfen, der Oberflächenspannung σL der Flüssigkeit und dem Kontaktwinkel θ.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung hydrophiler Eigenschaften ist die Strukturierung der Silizium-Waferoberfläche. Dies kann geschehen, indem die Oberfläche mit einer Menge kleinster Vertiefungen versehen wird. Im Extremfall kann die Zahl der Vertiefungen so mächtig sein, dass die benetzende Eigenschaft nicht mehr durch die Vertiefungen, sondern durch die nicht vertieften Bereiche (Erhöhungen) hervorgerufen wird.
  • Der Erfolg der Oberflächenmodifikation kann im einfachsten Fall bereits durch optische Charakterisierung beurteilt werden.
  • Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahrens.
  • 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 Patentliteratur
    • DE 102004036220 B4 [0006]

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung (1), insbesondere einer Solarzelle vom kristallinen Typ, die in der Oberfläche eines Halbleitersubstrats (3; W) eines ersten Leitfähigkeitstyps Dotierungsbereiche (5) eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei lokal nur in den vorgesehenen Dotierungsbereichen die Benetzbarkeit der Substratoberfläche erhöht oder nur außerhalb der vorgesehenen Dotierungsbereiche die Benetzbarkeit verringert und ein flüssiges oder gasförmiges Dotierstoff-Quellmaterial selektiv nur auf die Oberflächenbereiche mit höherer Benetzbarkeit aufgelagert und aus dem Dotierstoff-Quellmaterial mindestens ein Dotierstoff in die Dotierungsbereiche eingetrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nur in der Oberfläche der vorgesehenen Dotierungsbereiche eine die Benetzbarkeit erhöhende Mikrostruktur erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nur auf der Oberfläche der vorgesehenen Dotierungsbereiche eine Deckschicht abgetragen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Erhöhung oder Verringerung der Benetzbarkeit eine Laserbestrahlung, insbesondere mit kurzen Laserpulsen im ps-Bereich, ausgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Halbleitersubstrats vollflächig mit dem Dotierstoff-Quellmaterial beaufschlagt und dieses außerhalb der vorgesehenen Dotierungsbereiche vor dem Eintreiben wieder von der Oberfläche abgenommen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, angewandt auf die rückseitige Oberfläche eines Solarzell-Substrats zur Herstellung einer IBC-Solarzelle.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, angewandt auf die vorderseitige Oberfläche eines Solarzell-Substrats (3; W) zur Herstellung einer Solarzelle (1) mit selektivem Emitter (5).
  8. Anordnung (20) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (23) zur lokalen Modifizierung der Benetzbarkeit der Substratoberfläche des Halbleitersubstrats (W).
  9. Anordnung nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zur lokalen Modifizierung der Benetzbarkeit eine Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung (23), insbesondere mit einem ps-Laser, aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013112638A1 (de) * 2013-11-15 2015-05-21 Universität Stuttgart Verfahren zur Herstellung rückseitenkontaktierter Solarzellen aus kristallinem Silizium
WO2018083534A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-11 Total Marketing Services Surface treatment of solar cells

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004036220B4 (de) 2004-07-26 2009-04-02 Jürgen H. Werner Verfahren zur Laserdotierung von Festkörpern mit einem linienfokussierten Laserstrahl

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004036220B4 (de) 2004-07-26 2009-04-02 Jürgen H. Werner Verfahren zur Laserdotierung von Festkörpern mit einem linienfokussierten Laserstrahl

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013112638A1 (de) * 2013-11-15 2015-05-21 Universität Stuttgart Verfahren zur Herstellung rückseitenkontaktierter Solarzellen aus kristallinem Silizium
WO2018083534A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-11 Total Marketing Services Surface treatment of solar cells
KR20190077378A (ko) * 2016-11-03 2019-07-03 토탈 마케팅 서비스 태양 전지의 표면 처리
US11271129B2 (en) 2016-11-03 2022-03-08 Total Marketing Services Surface treatment of solar cells
KR102531037B1 (ko) 2016-11-03 2023-05-09 토탈에너지스 마케팅 써비씨즈 태양 전지의 표면 처리

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