DE19752413A1 - Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelement - Google Patents

Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelement

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DE19752413A1
DE19752413A1 DE19752413A DE19752413A DE19752413A1 DE 19752413 A1 DE19752413 A1 DE 19752413A1 DE 19752413 A DE19752413 A DE 19752413A DE 19752413 A DE19752413 A DE 19752413A DE 19752413 A1 DE19752413 A1 DE 19752413A1
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Satoshi Arimoto
Yoshitatsu Kawama
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Description

Hintergrund der Erfindung Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Her­ stellungsverfahren für Halbleiterbauelemente, das fähig ist, eine Elektrode mit einer metallischen Pa­ ste auszubilden, insbesondere auf ein Herstellungs­ verfahren für Halbleiterbauelemente, das eine einfa­ che und hochzuverlässige Elektrodenbildung ermög­ licht, wenn zwei oder mehrere Typen von metallischen Massen gemeinsam verwendet werden.
Beschreibung des Standes der Technik
Obwohl die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten von Halbleiterbauelementen angewandt werden kann, ist sie insbesondere wirksam für lichtempfan­ gende Elemente, wie beispielsweise eine Photodiode und eine Solarzelle. In dieser Beschreibung wird eine Solarzelle als ein bestimmtes Beispiel verwendet, um den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu be­ schreiben.
Für Solarzellen für elektrische Leistung werden hauptsächlich Solarzellen auf Silikonbasis verwendet und der Verfahrensablauf auf dem Niveau ihrer Massen­ produktion wird wesentlich vereinfacht.
Unter Bezug auf die Fig. 5A bis 5J wird unten ein herkömmliches (bekannter Stand der Technik) Herstel­ lungsverfahren für Halbleiterbauelemente beschrieben.
Die Fig. 5A bis 5J stellen einen allgemeinen Ab­ lauf der Herstellung einer Solarzelle dar.
In den Fig. 5A bis 5J bezeichnet das Symbol 1 ein Si-Substrat vom p-Typ, das als ein Halbleitersubstrat dient, um eine Diffusionsschicht 2 vom n-Typ zu bil­ den, deren Leitungstyp durch thermische Diffusion, beispielsweise von Phosphor (P) in Fig. 5B umgekehrt ist. Als Diffusionsquelle für Phosphor wird üblicher­ weise Phosphorsäure [Tri]Chlorid (POCl3) verwendet. Wenn keine Vorrichtung vorgesehen ist, wird weiterhin die Diffusionsschicht 2 vom n-Typ auf der gesamten Oberfläche des Si-Substrates vom p-Typ ausgebildet. Die Diffusionsschicht 2 vom n-Typ besitzt einen Schichtwiderstand im Bereich von mehreren zehn Ω/_ und eine Tiefe von 0,3 bis 0,5 µm.
Obwohl der Details ausgelassen werden, wird die Dif­ fusionsschicht 2 vom n-Typ durch Ätzen derart ent­ fernt, daß die Diffusionsschicht vom n-Typ lediglich auf einer Hauptebene wie in Fig. 5C gezeigt übrig bleibt, nachdem eine der Ebenen durch beispielsweise Lack geschützt wurde, und der Lack wird durch eine organisches Lösungsmittel oder ähnlichem entfernt.
Danach diffundiert Aluminium in das Si-Substrat 1 vom p-Typ aus einer Aluminiummasse als Verunreinigung und es wird eine p⁺-Schicht 4 wie in Fig. 5E gezeigt gebildet, die Verunreinigung hoher Konzentration ent­ hält, durch Druck einer Elektrode 3 aus Aluminiummas­ se auf die der Diffusionsschicht 2 vom n-Typ in Fig. 5C entgegengesetzte Ebene durch beispielsweise das Siebdruckverfahren (oder das Walzenbeschichtungsver­ fahren) (man beziehe sich auf Fig. 5B), und durch Brennen der Elektrode 3 in einem Nah-Infrarot-Ofen für mehrere Minuten bis mehreren zehn Minuten bei 700° bis 900°C.
Diese Schicht wird im allgemeinen als BSF (Rückober­ flächenbereich)-Schicht bezeichnet und trägt zu der Verbesserung der Wirksamkeit der Energieumwandlung einer Solarzelle bei. Obendrein ist es danach mög­ lich, eine Antireflektionsschicht auf der Oberfläche der Diffusionsschicht 2 vom n-Typ auszubilden, obwohl die Erläuterung zur Vereinfachung ausgelassen wird.
Fig. 5F zeigt einen Zustand des Druckens und Trock­ nens einer Elektrode 5 aus Silbermasse ohne Entfer­ nung der Elektrode 3 aus Aluminiumpaste auf der Rück­ seite.
Obendrein zeigt Fig. 5H einen Zustand der Entfernung der Elektrode 3 aus Aluminiummasse auf der Rückseite durch beispielsweise Königswasser und Fig. 5I zeigt einen Zustand des kontinuierlichen Druckens und Trocknens der Elektrode 5 aus Silbermasse auf der Rückseite. Diese Elektroden 5 aus Silbermasse auf der Rückseite sollen als Verdrahtungsverbindungen funk­ tionieren, wenn ein Modul hergestellt wird, das er­ zeugt wird durch Verwendung einer Vielzahl von Solar­ zellen in Serie und parallel. Schließlich wird eine Solarzelle vervollständigt durch Drucken der Elektro­ de 6 aus Silbermasse auf der Oberfläche (nicht emp­ fangende Ebene) und durch abermaliges Backen in ir­ gendeinem Verfahren wie in Fig. 5G und 5J. Oben­ drein ist es möglich, eine Solarzelle zu vervollstän­ digen durch Auslassen des Backprozesses in Fig. 5E zur Vereinfachung des Verfahrens und durch Durchfüh­ rung eines einmaligen Brennvorganges nach den Prozes­ sen in den Fig. 5G und 5J.
Eine Solarzelle aus Silikon, die wie oben beschrieben hergestellt wird, besitzt jedoch die folgenden Pro­ bleme ihres Herstellungsverfahren für die rückseitige Elektrode.
Beispielsweise im Falle des Verfahren, das mit dem Fig. 5A bis 5E beginnt und mit den Fig. 5F und 5G beendet wird, tritt das Problem auf, daß die Löt­ masse die Verdrahtung überhaupt nicht befestigt auf­ grund der Legierung mit Aluminium, wenn die Verdrah­ tung mit der Elektrode 5 aus Silbermasse verlötet wird, oder die Bindungsstärke der Verdrahtung ist gering, selbst wenn die Lötmasse die Verdrahtung be­ festigt, wenn die Elektrode 3 aus Aluminiummasse und die Elektrode 5 aus Silbermasse bei dem Backprozeß der Elektroden legiert werden.
Im Falle des Verfahrens, das mit den Fig. 5A bis 5E beginnt und mit den Fig. 5H und 5J beendet wird, ist es obendrein notwendig, jede Elektrode 3 aus Aluminiummasse durch Ätzung zu entfernen. Daher treten Probleme dahingehend auf, daß die Verfahren kompliziert werden und die Herstellungskosten sich erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Pro­ bleme der obigen herkömmlichen Beispiele zu lösen und ihr Ziel ist es, ein Herstellungsverfahren für Halb­ leiterbauelemente zur Verfügung zu stellen, das eine einfache und hochzuverlässige Elektrodenbildung er­ möglicht, die fähig ist, die Bindungsstärke mit Löt­ masse zu vergrößern, wenn die Verdrahtung durch Löten durchgeführt wird.
Um das obige Ziel zu erreichen, verwendet ein Her­ stellungsverfahren für Halbleiterbauelemente der vor­ liegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente zur Erzeugung einer Elektrode auf einem Halbleitersubstrat, das eine Grenzschicht besitzt, und es umfaßt die Schritte der Bildung eines ersten Elektrodenmusters, das eine vorher bestimmte Öffnung besitzt, durch Verwendung einer ersten metal­ lischen Masse für ein Substrat und der Bildung eines zweiten Elektrodenmusters auf der Öffnung derart, daß es mit der ersten metallischen Masse um die Öffnung herum überlappt durch Verwendung einer zweiten metal­ lischen Masse, die eine Bindungsstärke mit Lötmasse besitzt, die höher ist als diejenige der ersten me­ tallischen Paste nach Bildung des ersten Elektrodenmusters.
Obendrein verwendet die erste metallische Masse eine Aluminiummasse, die zweite metallische Masse eine Silbermasse oder eine Silber-Aluminiummasse, die Sil­ ber und Aluminium enthält, und diese Massen werden verwendet durch Kombination zweier Typen oder mehrere aus dem obigen Typen von Massen.
Weiterhin wird das erste Elektrodenmuster, das aus Aluminiummasse besteht, erzeugt und danach das zweite Elektrodenmuster, das aus Silberpaste besteht, er­ zeugt derart, daß es mit dem Elektrodenmuster, das aus Aluminiumpaste besteht, überlappt.
Weiterhin wird das erste Elektrodenmuster, das aus Aluminiumpaste besteht, erzeugt und danach das zweite Elektrodenmuster, das aus einer Silber-Aluminiumpaste besteht, erzeugt derart, daß es mit dem Elektrodenmu­ ster, das aus Aluminiummasse besteht, überlappt.
Weiterhin wird im Falle des ersten und zweiten Elek­ trodenmusters die metallische Masse durch das seri­ graphische Verfahren (Siebdruckverfahren) oder das Walzenbeschichtungsverfahren ausgebildet und die Breite der Überlappung zwischen den ersten und zwei­ ten Elektrodenmustern wird auf 50 µm oder mehr einge­ stellt.
Weiterhin umfaßt das Verfahren zur Bildung der ersten und zweiten Elektrodenmuster ein Verfahren zum Druc­ ken und Trocknen der ersten und zweiten Muster aus Metallpaste unabhängig voneinander und umfaßt weiter­ hin ein Verfahren zum zeitgleichen Brennen der Muster nachdem sie durch die Druck- und Trocknungsverfahren hindurchgeführt wurden.
Weiterhin wird auch ein Verfahren zum Anbringen der Verdrahtung an das zweite Elektrodenmuster durch Lö­ ten eingeschlossen.
Weiterhin besteht das Halbleitersubstrat aus Silikon.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Her­ stellungsverfahrens für Halbleiterbauelemente der Ausführungsformen 1 und 2 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B sind Erläuterungen, die ein Elektro­ denmuster der Ausführungsform 1 der vorliegenden Er­ findung zeigen;
Fig. 3A und 3B sind Schnittansichten zur Erläute­ rung der elektrodenbildenden Zustände gemäß der Aus­ führungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4A und 4B sind Darstellungen der Struktur der Herstellungsabfolge für die Elektrodenbildung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5A bis 5J sind Verfahrensdiagramme, die den Fluß der Herstellung einer Solarzelle zeigen, der privat bekannt aber nicht ausgeführt ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Flußdiagramme die sich auf Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente der vorliegenden Erfindung beziehen, sind in Fig. 1 zusammengefaßt. Die bevor­ zugten Ausführungsformen werden unten unter Bezug auf das Flußdiagramm beschrieben werden. Der Verfahrens­ ablauf ist nicht beschränkt auf ein Halbleiterbauele­ ment. Im folgenden wird eine Beschreibung gegeben unter Verwendung einer Solarzelle als ein bestimmtes Beispiel.
Ausführungsform 1
Im Falle der Ausführungsform 1, wird eine Solarzelle und ein Solarzellenmodul beschrieben unter Bezug auf das Flußdiagramm in Fig. 1, die durch die Abfolge von Schritt S1 - Schritt S2 - Schritt S3 - Schritt S4- Schritt S5b - (Schritt S6) - Schritt S7 - Schritt S8 - Schritt S9 hergestellt wurden. In diesem Falle kann der Backprozeß bei dem in Klammern gesetzten Schritt S6 zur Vereinfachung des Verfahrens ausgelas­ sen werden aufgrund derselben Gründe, wie beim be­ kannten Stand der Technik beschrieben, und es ist möglich, in Schritt S8 nach dem Verfahren von Schritt S7 ein einmaliges Backen durchzuführen.
Zuerst ist das Verfahren des Schrittes S1, das in Fig. 1 gezeigt ist, ein Verfahren zur Reinigung ei­ nes Substrates aus einem Silikoneinkristall, der durch beispielsweise Ziehen hergestellt wurde, oder eines Substrates aus polykristallinem Silikon, das durch das Gußverfahren hergestellt wurde. Im Falle einer Solarzelle wird jedoch häufig ein Substrat ver­ wendet, das direkt von einem Block geschnitten wurde.
In diesem Falle wird die Substratoberfläche bis zu 10 bis 20 µm durch Verwendung einer alkalischen wäßrigen Lösung wie beispielsweise einer wäßrigen Kalium-Hy­ droxid-Lösung oder einer wäßrigen Natrium-Hydroxid- Lösung oder einer gemischten Lösung aus Flußsäure und Salpetersäure abgeätzt, um Fehler der Substratober­ fläche aufgrund eines Kratzers durch eine Drahtsäge, die zum Schneiden verwendet wird, und Verunreinigung in dem Wafer-Schneide-Prozeß zu entfernen. Obendrein ist es möglich, um Schwermetalle einschließlich Eisen von der Substratoberfläche zu entfernen, ein Verfah­ ren hinzuzufügen zur Reinigung des Substrates durch eine gemischte Lösung von Salzsäure und Wasserstoff­ peroxid.
In dem Verfahren des Schrittes S2 wird kontinuierlich eine Schicht vom n-Typ gebildet, um einen p-n-Über­ gang herzustellen, wenn das Substrat, das verwendet wird, vom p-Typ ist. Um die Schicht vom n-Typ auszu­ bilden, wird die Diffusion von Phosphor durch Phosphorsäure [Tri)-Chlorid (POCl3) verwendet, wie in Fig. 5B beschrieben.
Die Entfernung der rückseitigen Diffusionsschicht in dem Verfahren des Schrittes S3 kann in Übereinstim­ mung mit dem Ablauf durchgeführt werden, der in Fig. 5C beschrieben ist. Beispielsweise wird jede Seite der Schicht durch Lack geschützt und daraufhin durch Ätzung derart entfernt, daß die Diffusionsschicht vom n-Typ nur auf der Oberfläche übrig bleibt und der Lack wird durch ein organisches Lösungsmittel ent­ fernt.
Das Verfahren des Schrittes S4 ist ein Verfahren zum Drucken und Trocknen der Elektrode 3 aus Aluminiumpa­ ste auf der Rückseite und das Verfahren des Schrittes S5b nach dem Schritt S4 ist ein Verfahren zum Drucken und Trocknen einer Elektrode 7 aus Silber-Aluminium­ paste, die Aluminium enthält und eine Bindungsstärke mit Lötmasse besitzt, die höher ist, als diejenige der Elektrode 3 aus Aluminiumpaste.
Die Elektrode 7 aus Silber-Aluminiummasse enthält 1 bis 3% Aluminium. Die Zugabe von mehr Aluminium ist nicht günstig, da das Anlöten an die genannte Schicht schwierig wird.
Diese Elektroden aus Metallpaste werden durch das allgemeine serigraphische Verfahren (oder Walzenbe­ schichtungsverfahren) gedruckt. Als Druckbedingungen wurde die Viskosität jeder Paste auf ungefähr 100 Pa.sec, der Rakeldruck beim Drucken auf 2 kg/cm2, die Rakelabtastrate auf 300 mm/sec und der Abstand zwi­ schen einer Rakel und einer Druckmaske auf 2 mm ein­ gestellt.
Obendrein wurde als Maschengröße der Druckmaske eine Maske mit 200 Maschen für die Elektrode 3 aus Alumi­ niummasse verwendet und eine Maske aus 250 bis 325 Maschen wurde für die Elektrode 7 aus Silber-Alumini­ ummasse (und für eine Elektrode 5 aus Silberpaste, die später beschrieben werden wird) verwendet.
Fig. 2A und 2B zeigen besondere Elektrodenmuster.
Obwohl das Si-Substrat 1 vom p-Typ demjenigen in Fig. 5A gleich ist, ist es in diesem Falle notwendig, die Substratgröße auf beispielsweise 10 cm × 10 cm einzustellen. Obendrein besitzt das Muster der Elek­ trode 3 aus Aluminiummasse einen äußeren Umfang von beispielsweise 9,8 cm × 9,8 cm und eine Öffnung 3a von 9,4 cm × 0,3 cm an zwei Orten in ihrer Mitte.
Fig. 2B zeigt einen Zustand des Druckens des Musters der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiumpaste (oder der Elektrode 5 aus Silberpaste) auf der Öffnung 3a des Musters der Elektrode 3 aus Aluminiumpaste derart, daß es mit der Elektrode 3 aus Aluminiumpaste um die Öffnung herum überlappt. Das Muster der Elektrode aus Silber-Aluminiumpaste besitzt eine Größe von 9,5 cm × 0,4 cm. Dies bedeutet, daß die Überlappung zwischen dem Muster der Elektrode 3 aus Silberpaste und derje­ nigen der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiumpaste (oder der Elektrode 5 aus Silberpaste) auf 500 µm einge­ stellt wurde.
Bezüglich der Breite der Überlappung ist eine Über­ lappungsbreite von 50 µm oder mehr auf den Maskenmu­ stern notwendig, damit die zwei Typen von Pasten ein­ ander sicher überlappen, da eine Druckmaske eine Mu­ stergenauigkeit von etwa 20 µm besitzt.
Im Falle der Ausführungsform 1 ist eine Überlappungs­ breite von 50 µm gesichert, da die Muster keine Über­ lappungsgenauigkeit erfordern. Wenn ein Feinmuster erforderlich ist, ist es notwendig, ein Elektrodenmu­ ster unter angemessener Berücksichtigung der obigen minimalen Überlappungsbreite zu entwerfen.
Daraufhin ist das Verfahren des Schrittes S7 ein Ver­ fahren zum Drucken und Trocknen der Elektrode 6 aus Silberpaste auf der lichtempfangenden Seite ähnlich dem Falle der Fig. 5G oder 5J.
Danach werden in dem Verfahren des Schrittes S8 alle Elektroden zugleich gebrannt. Es ist notwendig, die Elektroden für mehrere zehn Sekunden bis mehrere Mi­ nuten bei 700 bis 750°C in trockener Luft unter Ver­ wendung eines Nah-Infrarot-Ofens zu brennen.
Die Fig. 3A und 3B zeigen schematisch, wie eine Elektrode sich nach dem Durchlaufen dieses Verfahrens ändert.
Fig. 3A zeigt einen Zustand der Überlappung der Elektrode 3 aus Aluminiumpaste mit der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiumpaste und ihres Druckes. In Fig. 3A bezeichnet das Zeichen 8 die Überlappung. Es ist selbstverständlich daß die beiden Elektroden aus Pa­ sten bei dem direkt getrockneten Zustand nicht elek­ trisch verbunden sind. Fig. 3B zeigt einen Zustand nach dem Brennen von diesen. In Fig. 3B bezeichnet das Zeichen 9 einen Bereich, in dem die beiden Elek­ troden aus Pasten legiert sind. In diesem Bereich sind die Elektrode 3 aus Aluminiummasse und die Elek­ trode 7 aus Silber-Aluminiummasse vollständig mitein­ ander vermischt und es wurde eine Silber-Aluminiumle­ gierung gebildet, die eine hohe Konzentration von Aluminium enthält.
Dadurch werden die beiden Typen von Massen miteinan­ der ohne irgendwelche elektrischen oder Festigkeits­ probleme verbunden. Obendrein bezeichnet in Fig. 3B das Zeichen 4 die zuvor beschriebene BSF-Schicht. Weiterhin wird eine Diffusionsschicht 10, in die Alu­ minium bei niedriger Konzentration diffundiert, un­ mittelbar unter der Elektrode 7 aus Silber-Aluminium­ masse gebildet, die ohne legiert zu werden übrig bleibt. Der Bereich der Diffusionsschicht 10 besitzt einen sicheren ohmschen Kontakt mit der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiummasse und obwohl Aluminium in geringen Konzentrationen diffundiert verglichen mit dem Falle der Unterseite der Elektrode 3 aus Alumini­ ummasse erzielt sie so eine wirksame Verringerung des Kontaktwiderstandes der rückseitigen Elektrode einer Solarzelle.
In dem Verfahren des Schrittes S9 wird kontinuierlich die Elektrode 6 aus Silbermasse auf der lichtempfan­ genden Ebene (Oberfläche) einer Solarzelle richtig mit der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiummasse auf der Rückseite der Solarzelle in Serie und parallel durch Lötung unter Verwendung eines Kupferdrahtes verbun­ den. Danach wird ein Solarzellenmodul fertiggestellt durch Bedeckung der Solarzelle mit vorgespanntem Glas wie beispielsweise Äthylen-Vinylacetats.
Im Falle der rückseitigen Elektrodenstruktur der vor­ liegenden Erfindung kontaktiert die Elektrode 7 aus Silber-Aluminiumpaste, die gelötet werden soll, das Substrat (in diesem Falle die Diffusionsschicht 10) und die Elektrode 3 aus Aluminiumpaste mit sehr hoher Festigkeit. Daher trennen sich die Elektroden nicht und es ist möglich ein Solarzellenmodul mit hoher Zuverlässigkeit mit einer hohen Ausbeute herzustel­ len.
Da die Elektrode 7 aus Silber-Aluminiummasse, die gelötet werden soll, auf der Öffnung 3a der Elektrode 3 aus Aluminiummasse ausgebildet ist, ist es oben­ drein möglich, die Bindungsstärke mit der Lötmasse zu verbessern ohne beeinflußt zu werden aufgrund von Legierung mit Aluminium. Weiterhin ist es möglich, auf einfache Art und Weise das Löten zur Verdrahtung durchzuführen, da eine Breite W, die größer ist als die Breite W0 der Öffnung 3a der Elektrode 3 aus Alu­ miniummasse, wie in den Fig. 2A und 2B und Fig. 3B gezeigt sichergestellt werden kann.
Ausführungsform 2
Im Falle der Ausführungsform 2 wird unten eine Solar­ zelle und ein Solarzellenmodul beschrieben, die in Übereinstimmung mit dem Ablauf von Schritt S1 - Schritt S2 - Schritt S3 - Schritt S4 - Schritt S5a - (Schritt S6) - Schritt S7 - Schritt S8 - Schritt S9 in dem Flußdiagramm in Fig. 1 hergestellt werden.
Die Ausführungsform 2 zeigt denselben Vorteil wie die Ausführungsform 1 lediglich durch Wechsel der Elek­ trode 7 aus Silber-Aluminiummasse, die als rückwärti­ ge Elektrode dient, zu der Elektrode 5 aus Silbermas­ se (siehe Fig. 2). Obwohl in diesem Falle die Diffu­ sionsschicht 10 aus Aluminium, die in Fig. 3B be­ schrieben wurde, nicht erzeugt wird, wird der Kon­ taktwiderstand der rückwärtigen Elektrode an einer Zunahme gehindert, indem der Bereich der Elektrode 3 aus Aluminiummasse groß genug gemacht wird.
Im Falle der Ausführungsformen 1 und 2 ist es oben­ drein möglich, die Druckabfolge der Elektrode 3 aus Aluminiummasse auf der Rückseite des Substrates durch diejenige der Elektrode 5 aus Silbermasse oder der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiummasse zu ersetzen. Um die Fläche, auf der die BSF-Schicht 4 erzeugt wird (um die Charakteristik der Solarzelle zu verbessern) zu vergrößern, ist es jedoch vorzuziehen, als erstes die Elektrode 3 aus Aluminiummasse wie im Falle der Ausführungsform 2 zu drucken.
D. h., daß, da die BSF-Schicht 4 durch vollständige Mischung von Aluminium mit Silikon und Kristallisa­ tion derselben gebildet wird, die BSF-Schicht 4 vor­ zugsweise ausgebildet werden kann in dem die Elektro­ de 3 aus Aluminiummasse in Kontakt mit einer Silikon-Ebene an der Überlappung zwischen Aluminiummasse und anderer Masse gebracht wird.
Selbst wenn die Diffusionsschicht auf der Rückseite unvollständig in dem Verfahren des Schrittes S3 ent­ fernt wird, wird obendrein die Diffusionsschicht (n-Schicht) durch Aluminiumdiffusion kompensiert, es wird auch die Fläche, die umgewandelt wird in den p-Typ, vergrößert und ein Produkt mit hoher Zuverläs­ sigkeit kann hergestellt werden, da die Kontaktfläche der Elektrode aus Aluminiummasse sich vergrößert. Weiterhin wird die Bindungsfestigkeit einer Elektrode verbessert, da die Überlappung zwischen Aluminiummas­ se und anderer Masse mit Silikonsubstrat gemischt und kristallisiert wird. D.h., es ist möglich, weiterhin die Festigkeit der Verdrahtung zwischen Solarzellen zu erhöhen.
Wenn man tatsächlich die Produktivität bei der Mas­ senproduktion in Betracht zieht, zeigt sich weiterhin das folgende überlegene Merkmal. Dieses besteht dar­ in, daß der Unterschied zwischen den Produktivitäten nach Ersetzen der Druckabfolge der Elektrode 3 aus Aluminiummasse auf der Rückseite mit derjenigen der Elektrode 5 aus Silbermasse (oder der Elektrode 7 aus Silber-Aluminiummasse) auf der Rückseite unten be­ schrieben wird unter Bezug auf die Fig. 4A und 4B.
Fig. 4A zeigt das Verfahren zur Ausbildung der Elek­ trode 5 aus Silbermasse für die Rückseite und der Elektrode 3 aus Aluminiummasse für die Rückseite, bei welchem angenommen wird, daß alle Geräte im wesentli­ chen direkt miteinander verbunden sind, verschiedene Verfahren einschließlich des Druckes und des Trock­ nens der Wafer mit einem automatischen System ausge­ rüstet sind und die Behandlungen kontinuierlich und automatisch durchgeführt werden.
In diesem Falle wird ein Fall angenommen, bei dem die Druckmuster, die in den Fig. 2A und 2B gezeigt wurden, als rückseitige Elektroden ausgebildet wer­ den. Das Verhältnis zwischen den Flächen der zwei Elektrodenmuster, d. h. das Verhältnis der Fläche der Elektrode 3 aus Aluminiummasse zu der Fläche der Elektrode 5 aus Silbermasse, wird ungefähr 12.
Dies entspricht der Tatsache, daß die Menge der Elek­ trode 3 aus Aluminiummasse, die verwendet wird, 12 mal größer ist als die Menge an Elektrode 5 aus Sil­ bermasse, die verwendet wird, wenn man einfach an­ nimmt, daß die Druckdicken der Elektrodenmuster gleich sind. Wenn man die Siebdruckmaske mit der in der Ausführungsform 1 gezeigten Maschengröße verwen­ det erhöht sich die Menge an Elektrode 3 aus Alumini­ ummasse, die verwendet wird, weiterhin, da die Druck­ dicke der Elektrode 3 aus Aluminiummasse in der Pra­ xis größer wird als diejenige der Elektrode 5 aus Silbermasse.
Dieser Unterschied beeinflußt den Produktionstakt in der automatisierten Fertigungslinie, die in Fig. 4A gezeigt ist. Wenn eine Vielzahl von Schichten konti­ nuierlich gedruckt werden, ist es eine Selbstver­ ständlichkeit, daß die Masse, die auf eine Bild­ schirmmaske aufgebracht wird, nicht genügt oder die Maschen der Maske verstopft sind und dabei ein dünner Fleck in einem vorherbestimmten Druckmuster erzeugt wird.
Daher ist es immer notwendig, die Paste wieder auf­ zufüllen oder die Druckmasken bei oder vor dem obigen Zustand zu wechseln.
Der oben beschriebene Unterschied zwischen den Mengen von Masse, die für verschiedene Druckmuster verwendet werden sollen, erscheint als der Unterschied zwischen diesen Betriebsfrequenzen. D.h., daß der Druck mit Aluminiummasse, der eine große Menge an Masse verwen­ det, zeigt, daß die Frequenz dieser Verfahren hoch ist.
Beim Einstellen des Verfahrens zum Druck der Elektro­ de 5 aus Silbermasse für die Rückseite auf den ersten Schritt, ist es daher notwendig, einen Waferbevorra­ tungsbereich zu verwenden, d. h. eine Pufferzone zum Absorbieren der Stillstandszeit in dem Verfahren zum Druck der Elektrode 3 aus Aluminiummasse für die Rückseite sowie eine komplexe Bandstruktur zum Mini­ mieren der Stillstandszeit des Verfahren zum Druck der Elektrode 5 aus Silbermasse für die Rückseite.
Fig. 4B zeigt ein Verfahren zum Bilden der Elektrode 3 aus Aluminiummasse für die Rückseite und der Elek­ trode 5 aus Silbermasse für die Rückseite in der Druckabfolge der vorliegenden Erfindung.
In diesem Falle ist ein Puffer zum Anpassen des Tak­ tes der nachfolgenden Verfahren nicht notwendig, da das Verfahren zum Druck der Elektrode 3 aus Alumini­ ummasse für die Rückseite, das den Produktionstakt in einem kontinuierlichen Verfahren am meisten beein­ flußt, auf den ersten Schritt gesetzt ist. Dadurch wird die Bandstruktur vereinfacht und es ist möglich, ein Band zu entwickeln, das geringe Herstellungsko­ sten besitzt.
Beim Druck der Elektrode 5 aus Silbermasse und danach beim Druck der Elektrode 3 aus Aluminiummasse wird obendrein die Breite der Elektrode 5 aus Silbermasse aufgrund der Legierung mit der Elektrode 3 aus Alumi­ niummasse verringert. In dem Falle der Ausführungs­ form 2 jedoch kann eine Breite W, die größer ist als die Breite W0 der Öffnung 3a der Elektrode 3 aus Alu­ miniummasse, als Breite der Elektrode 5 aus Silber­ masse, die wie in Fig. 2A und 2B und Fig. 3B ge­ zeigt gelötet werden soll, sichergestellt werden. Daher ist es möglich, das Löten zur Verdrahtung zu vereinfachen.
Wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Verbesserung des bekannten Standes der Technik angewandt werden, d. h. die Verbesserung des herkömmlichen Verfahrens zur Bildung der Elektro­ de einer Solarzelle, sondern auch breit auf Halblei­ terbauelemente angewendet werden, die eine Elektrode aus metallischer Masse verwenden.
Folglich werden die Funktionen und Vorteile eines Herstellungsverfahrens für Halbleiterbauelemente der vorliegenden Erfindung unten angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Herstel­ lungsverfahren für Halbleiterbauelemente zum Bilden einer Elektrode auf einem Halbleitersubstrat, das eine Bindung besitzt, die Schritte der Bildung eines ersten Elektrodenmuster, das eine vorher bestimmte Öffnung besitzt, durch Verwendung einer ersten metal­ lischen Masse für ein Substrat und die Bildung eines zweiten Elektrodenmusters auf der Öffnung derart, daß es mit der ersten metallischen Masse um die Öffnung herum überlappt durch Verwendung einer zweiten metal­ lischen Masse, die eine Bindungsstärke mit Lötmasse besitzt, die höher ist als die erste metallische Mas­ se. Um eine Elektrode unter Verwendung einer metalli­ schen Masse zu bilden, ist es dadurch möglich, die Bindungsstärke der zweiten metallischen Masse, die auf der Öffnung ausgebildet werden soll, mit Lötmasse zu erhöhen, ohne mit der ersten metallischen Masse legiert zu sein, wenn die Verdrahtung durch Lötung durchgeführt wird, die Verbindung zwischen Elektroden gesichert zu verbessern, da die Überlappung zwischen verschiedenen Typen von metallischer Masse legiert wird und dabei die Elektrodenmuster miteinander elek­ trisch verbunden werden. Daher ist es möglich, die Herstellungsverfahren zu vereinfachen und ein Her­ stellungsverfahren für Halbleiterbauelemente zur Ver­ fügung zu stellen, das eine einfache und hochzuver­ lässige Elektrodenbildung realisiert.
Weiterhin verwendet die erste metallische Masse Alu­ miniummasse und die zweite metallische Masse verwen­ det Silbermasse oder Silber-Aluminiummasse, die Sil­ ber und Aluminium enthält. Daher ist es möglich, die Herstellungskosten durch Kombination zweier oder meh­ rerer Typen von Massen aus den oben genannten Typen von Massen zu verringern. Durch Bildung des ersten Elektrodenmusters, das aus Aluminiummasse besteht, und danach durch Bildung des zweiten Elektrodenmu­ sters, das aus Silbermasse besteht, derart, daß es mit dem Elektrodenmuster aus Aluminiummasse über­ lappt, ist es weiterhin möglich, die Zuverlässigkeit der erzeugten Elektroden zu verbessern und die Her­ stellungsprozesse zu vereinfachen.
Weiterhin ist es möglich, das erste und das zweite Elektrodenmuster mit hoher Genauigkeit auszubilden, indem eine metallische Masse durch das serigraphische Verfahren oder das Walzenbeschichtungsverfahren aus­ geformt wird und durch Einstellen der Breite der Überlappung zwischen dem ersten und dem zweiten Elek­ trodenmuster auf 50 µm oder mehr.
Weiterhin umfaßt das Verfahren zur Ausbildung des ersten und des zweiten Elektrodenmusters Verfahren zum unabhängigen Drucken und Trocknen des ersten und des zweiten Musters aus metallischer Masse, die der­ art ausgebildet werden, daß sie einander überlappen und es schließt obendrein ein Verfahren zum zeitglei­ chen Brennen der Muster ein, nach dem diese das Druck- und das Trocknungsverfahren durchlaufen haben. Daher wird die Überlappung zwischen den Elektrodenmu­ stern aus metallischer Masse legiert, und die Elek­ trodenmuster werden miteinander elektrisch verbunden. Daher ist es möglich, die Sicherheit der Verbindung zwischen den Elektroden zu verbessern.
Da ein Verfahren zum Aufbringen der Verdrahtung auf das zweite Elektrodenmuster durch Löten weiterhin eingeschlossen ist, ist es obendrein möglich, die Bindungsstärke der Verdrahtung zu erhöhen, indem die Verdrahtung auf ein Muster aus Silber-Aluminiummasse oder Silbermasse aufgebracht wird durch Löten, wenn eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen, die durch das obigen Verfahren hergestellt wurden, verbunden werden.
Da das Halbleitersubstrat aus Silikon gemacht ist, ist eine Massenproduktion von Halbleiterbauelementen mit niedrigen Kosten möglich.

Claims (8)

1. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente zur Erzeugung einer Elektrode auf einem Halblei­ tersubstrat mit einer Grenzschicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Erzeugung eines ersten Elektrodenmusters, das eine vorher- bestimmte Öffnung besitzt, für ein Substrat durch Verwendung einer ersten metalli­ schen Masse; und
Erzeugung eines zweiten Elektrodenmusters auf der genannten Öffnung derart, daß es mit der genannten ersten metallischen Masse um die Öff­ nung herum überlappt durch Verwendung einer zweiten metallischen Masse, die eine Bindungs­ stärke mit Lötmittel besitzt, die höher ist als diejenige der ersten metallischen Masse.
2. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente gemäß Anspruch 1, wobei die genannte erste me­ tallische Masse Aluminiummasse verwendet, die genannte zweite metallische Masse Silbermasse oder Silber-Aluminiummasse, die Silber und Alu­ minium enthält, verwendet, und wobei diese Typen von Massen durch Kombination zweier oder mehre­ rer Typen von Massen aus den oben genannten Ty­ pen von Massen kombiniert werden.
3. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente gemäß Anspruch 2, wobei das erste Elektrodenmu­ ster, das aus Aluminiummasse hergestellt wird, erzeugt wird und danach das zweite Elektrodenmu­ ster, das aus Silbermasse erzeugt wird, herge­ stellt wird derart, daß es mit dem genannten Elektrodenmuster aus Aluminiummasse überlappt.
4. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente gemäß Anspruch 2, wobei das erste Elektrodenmu­ ster, das aus Aluminiummasse hergestellt wird, erzeugt wird und danach das zweite Elektrodenmu­ ster, das aus Silber-Aluminiummasse erzeugt wird, hergestellt wird derart, daß es mit dem genannten Elektrodenmuster aus Aluminiummasse überlappt.
5. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente gemäß Anspruch 1, wobei das genannte erste und das genannte zweite Elektrodenmuster hergestellt werden durch Ausformung der metallischen Masse durch das Siebdrückverfahren oder Walzenbe­ schichtungsverfahren und durch Einstellung der Breite der Überlappung zwischen dem ersten und dem zweiten Muster auf 50 µm oder mehr.
6. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Erzeugung des ersten und des zweiten Elektrodenmusters die Schritte des unabhängigen Druckens und Trocknens des ersten und des zweiten Musters aus metalli­ scher Masse umfaßt, die so ausgebildet werden, daß sie miteinander überlappen, und weiterhin den Schritt des gleichzeitigen Backens der Mu­ ster umfaßt, nachdem sie die Druck- und Trock­ nungsschritte durchlaufen haben.
7. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente nach Anspruch 1, wobei weiterhin der Schritt des Hinzufügens der Verdrahtung zu dem genannten zweiten Elektrodenmuster durch Löten einge­ schlossen ist.
8. Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente nach Anspruch 1, wobei das genannte Halbleiter­ substrat aus Silikon besteht.
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