DE2823973A1

DE2823973A1 - Verfahren zur herstellung eines halbleiters und nach diesem verfahren hergestellter halbleiter

Info

Publication number: DE2823973A1
Application number: DE19782823973
Authority: DE
Inventors: Joseph D Heaps; Obert N Tufte
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1977-06-03
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1978-12-07
Also published as: US4128680A; GB1604500A; FR2393422A1; JPS5433686A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie auf einen nach diesem Verfahren hergestellten Halbleiter. Aus der DE-OS 2648O53 ist ein Verfahren zum gleichmäßigen Beschichten von keramischem Material mit Silizium bekanntgeworden, bei dem im Tauchverfahren keramische Körper oder Blättchen mit geschmolzenem Silizium beschichtet v/erden, um große Bereiche dünner polykristalliner Siliziumschichten mit großer Korngröße insbesondere für Solarzellen herzustellen. Bei diesem Verfahren wird die Seite des keramischen Blättchens bzw. der Bereich, der mit Silizium zu beschichten ist,· zunächst karbonisiert, da anderenfalls das geschmolzene Silizium den Keramikkörper nicht benetzt. Wenn elektrisch isolierende keramische Substrate dieser Art mit Silizium beschichtet werden , wobei dies durch das erwähnte Verfahren oder andere Verfahren erfolgen kann, so kann ein elektrischer Kontakt ohne weiters nur mit der Oberfläche der Siliziumschicht hergestellt werden. Wenn die Silizium-Beschichtung benutzt wird, um zwei Seiten der Anordnung zu beschichten, wie dies bei Solarzellen der Fall ist, so ist die Zwischenschicht für die Herstellung eines elektrischen Kontaktes nicht mehr zugänglich, ohne daß ein Teil der Oberfläche beschädigt wird. Durch Ätzen oder Schneiden kann man durch die Oberfläche durch die Schicht hinweg die darunterliegende Schicht erreichen und somit die darunterliegende Schicht für eine elektrische Kontaktherstellung zugänglich machen. Um den internen Serienwiderstand der Solarzelle auf einem Minimum zu halten, muß ein guter Kontakt ohne die Benutzung der Oberschicht der Solarzelle mit der Unterschicht hergestellt werden, und es ist darauf zu achten, daß die wirksame Fläche, auf die Sonnenstrahlung fällt, durch diese Kontaktierungsmaßnahmen nicht beeinträchtigt wird.

Ausgehend von diesem bekannten Sachverhalt ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit der Unterseite einer auf ein

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isolierendes Substrat "' aufgebrachten Schicht anzugeben, bei dem die aufgebrachte Schicht nicht beeinträchtigt wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß durch die Anordnung schmaler Schlitze oder kleiner Löcher in dem keramischen Substrat und bei der Beschichtung einer Seite des keramischen Substrates mit geschmolzenem Silizium, das geschmolzene Silizium durch die Schlitze oder Löcher hindurchwächst, um auf diese Weise elektrische Kontaktpunkte mit der Unterschicht des Siliziums auf der unbeschichteten Seite des Substrates herzustellen. Das Hindurchwachsen des geschmolzenen Siliziums durch die schmalen Schlitze bzw. kleinen Löcher erfolgt hierbei offenbar durch die auf das geschmolzene Silizium einwirkende Oberflächenspannung.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Rückseite eines mit Silizium be-'schichteten keramischen Substrates, wobei das Substrat Schlitze aufweist, durch die das Silizium während der Beschichtung hindurchwächst.

Fig. 2 und 3 eine Draufsicht und eine seitliche Ansicht zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispieles der Schlitze gemäß Fig. 1 in näheren Einzelheiten.

Fig. 4 und 5 eine Draufsicht und eine Seitenansicht von Löchern in näheren Einzelheiten.

Bei dem eingangs erwähnten Verfahren gemäß der DE-OS 2648053 wird ein keramisches Substrat im Tauchverfahren mit einer Schicht von polykristallinem Silizium mit großer Korngröße erzeugt, wobei

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solche Halbleiter beispielsweise als Solarzellen Verwendung finden. Da keramische Körper beim Eintauchen in geschmolzenes Silizium durch das Silizium nicht benetzt werden, wird die Oberfläche des keramischen Körpers, die mit Silizium zu beschichten ist, zunächst karbonisiert, um die Oberfläche des keramischen Körpers durch das Silizium benetzbar zu machen. Die gewünschte polykristalline Siliziumschicht mit großer Korngröße, die sich auf dem keramischen Körper ergibt, kann sodann weiterbehandelt werden, um die gewünschten Bereiche vom pn-Typ herzustellen. Da die im Tauchverfahren hergestellten Schichten von dem elektrisch isolierenden keramischen Substrat abgestützt werden, kann ein elektrischer Kontakt mit der Grundschicht nicht in üblicher Weise hergestellt v/erden. Ein elektrischer Kontakt mit beiden Bereichen vom pn-Typ der Solarzelle kann über die Oberfläche hergestellt werden, wobei dies jedoch unerwünscht ist, da dadurch ein Teil der Oberfläche und somit der wirksame Bereich, auf den die Sonnenstrahlung fällt, beeinträchtigt wird.

Gemäß Fig« 1 ist ein Blättchen aus keramischem Substrat 10 dargestellt, das beispielsweise aus Mullit (3Al₂O- . 2 SiO₂) besteht. In dieser Figur ist die Rückseite, d.h. die unbeschichtete Seite des Substrates zu sehen. Eine Anzahl schmaler Schlitze 11 ist im voraus in dem keramischen Substrat vorgesehen. In einer speziellen Ausführungsform befinden sich die Schlitze in einer Ausrichtung mit der Richtung des Kristallwachstums der Siliziumschicht. In der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist das Substrat auf der der dargestellten Seite gegenüberliegenden Seite karbonisiert und das karbonisierte Substrat wird in das geschmolzene Silizium eingetaucht oder auf andere Weise mit diesem geschmolzenen Silizium in Kontakt gebracht. Wenn das Substrat aus der Siliziumschmelze herausgezogen wird und die polykristalline Siliziumschicht mit großer Korngröße auf dem karbonisierten Teil des keramischen Körpers in einer Schicht aufgebracht wird, so wächst das Silizium durch die Schlitze 11 von der beschichteten Seite

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zu der unbeschichteten Seite. Ein elektrischer Kontakt kann sodann mit dem Silizium in den Schlitzen hergestellt werden, wobei auf diese Weise die gewünschte Verbindung mit der Grundschicht hergestellt wird. Die schmalen Schlitze können in Abhängigkeit von dem speziellen gewählten Substrat und der Dicke des Substrates eine unterschiedliche Größe aufweisen. Beispielsweise können die Schlitze eine Breite von ungefähr 0,075 - 0,75 mm aufweisen. Es ist von Bedeutung, daß die Schlitze relativ schmal sind, so daß das kristalline Korngrößenwachstum der Siliziumschicht nur geringfügig gestört wird.

In den Figuren 2 und 3 ist ein Teil der Figur 1 vergrößert dargestellt, um in näheren Einzelheiten eine Ausführungsform der Schlitze 11 zu veranschaulichen. Die Schlitze können eine gleichförmige Breite in dem gesamten Substrat gemäß Fig. 1 aufweisen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen jedoch die Schlitze eine V-Form auf, wobei sich die Breite der Schlitze von der mit Silizium beschichteten Vorderseite zu der Rückseite des Substrates vergrößert. Die V-förmigen Schlitze sind bei dicken Substraten zu bevorzugen, um dem Silizium das Hindurchwachsen durch das Substrat zu erlauben und um auf diese Weise eine größere Leitfähigkeit zu schaffen. In den Figuren 4 und 5 ist eine Modifikation dargestellt, in der anstelle von Schlitzen Löcher in dem Substrat vorgesehen sind. Die Löcher können beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 0,075 bis 0,75 mm aufweisen. Obgleich diese Löcher zylindrisch sein können, sind diese Löcher konusförmig dargestellt, wobei diese Form dem gleichen Zweck wie die V-förmigen Schlitze dient. Die Figuren 3 und 5 zeigen das Hindurchwachsen des Siliziums durch die Schlitze und Löcher.

Die Anzahl der Löcher oder Schlitze ist abhängig von der an die Leitfähigkeit gestellten Anforderung betreffend die Grundschicht der Haifaleitereinrichtung. Eine metallische Schicht 20, beispielweise aus Silber, Aluminium oder Kupfer, kann auf die Rück-

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seite des: Substrates aufgebracht werden und somit das Silizium elektrisch miteinander verbinden, das durch die Löcher oder Schlitze in dem Substrat hindurchgewachsen ist.

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Claims

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HONEYWELL INC.

Honeywell Plaza 30. Mai 1975

Minneapolis, Minn., USA 1007043 Ge

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters und nach diesem Verfahren hergestellter Halbleiter.

Patentansprüche:

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit der Unterseite einer auf ein isolierendes Substrat aufgebrachten Schicht, gekennzeichnet durch die Anbringung schmaler Öffnungen (11) in dem Substrat . (10.) , die das Substrat durchsetzen und durch Beschichtung wenigstens eines Teiles der Vorderseite des Substrates mit einem geschmolzenen Material, worauf das geschmolzene Material durch die schmalen Öffnungen von der Vorderseite zu der Rückseite des Substrates wächst, so daß ein elektrischer Kontakt mit der Unterseite von der Rückseite über das durch die Öffnungen gewachsene Material hergestellt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet f daß das isolierende Substrat aus Keramik besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material aus Silizium besteht.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aus schmalen Schlitzen bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet_r daß die Öffnungen aus Bohrungen bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Karbonisierung von wenigstens einem Teil der Vorderseite des Substrates, um Bereiche zu bilden, in denen das Substrat durch das geschmolzene Silizium benetzt wird.
7. Halbleiter, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1.

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