DE3919693A1

DE3919693A1 - Solarzelle mit ueberhaengender dielektrischer schicht und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3919693A1
Application number: DE3919693A
Authority: DE
Inventors: Martin Andrew Green; Stuart Ross Wenham; Michael Robert Willison
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1989-12-21

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Halbleitersubstratfläche, insbesondere ein Verfahren zum Bearbeiten einer Halbleitersubstratfläche zum Herstellen einer Solarzelle.

Diese Erfindung wird unter besonderer Bezugnahme auf Solarzellen beschrieben, aber es wird hervorgehoben, daß sie nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt ist, sondern daß sie für jede Halbleitersubstratfläche anwendbar ist.

Abschattungsverluste an den oberen Kontaktflächen von Solar zellen reduzieren gewöhnlich die Energieerzeugung von Groß flächeneinrichtungen im Bereich von 10 bis 15%. Zum Transport des erzeugten Stroms ist die Notwendigkeit von großen Metall querschnittsflächen unabwendbar, und bei den meisten Metallauf tragssystemen bedingen diese automatisch eine beträchtliche Abschattung der oberen Oberfläche. Das kürzlich entwickelte Konzept einer "Solarzelle mit versenkten Kontakten" (AU-PS 5 70 309) stellt Mittel zum Überwinden des Problems des Flächenver hältnisses bereit, bei dem geeignete Metallkontakte für prak tisch jedes gewünschte Flächenverhältnis durch die Steuerung der Tiefe der Nuten erzeugt werden. Jedoch wird während des Plattiervorganges das Metall nicht wie gewünscht ausschließlich in den Nuten abgelagert, sondern lagert sich auch von der Spitze der Nutenkante ausgehend auf der oberen Oberfläche ab. Wie in der Fig. 1A dargestellt, weist z.B. nach dem Plattieren eine Nut mit einer Breite von 20 µm, einen Querschnitt auf, der dem in der Fig. 1B dargestellten entspricht. In den Figuren wird mit dem Bezugszeichen 1 eine Siliziumsubstratfläche bezeichnet, mit dem Bezugszeichen 2 eine dielektrische Schicht und mit dem Bezugszeichen 3 aufgetragenes Metall. In diesem Fall wird eine effektive Berührbreite von 35 bis 40 µm anstelle von erwarteten 20 µm erhalten, was einen ungefähr doppelten Abschattungsverlust ausmacht.

Gleiche "Breitenwirkungen" wurden beim Plattieren einer ebenen Oberfläche beobachtet. Zum Beispiel wird durch das Plattieren der freigelegten Silikonoberfläche der Fig. 2A ein Querschnitt ähnlich der Fig. 2B erzeugt. Der Grund für diese Gestalt wird klar, wenn die Fig. 3 in Betracht gezogen wird, die einen Quer schnitt eines plattierten einzelnen Punktes 4 wiedergibt.

Die beschriebene Breitenwirkung des plattierten Metalls macht es für konventionelle Technologien nahezu unmöglich, niedere Abschattungsverluste zu erhalten, wenn sie bei großflächigen Substratflächen angewendet werden, die große Metallquerschnitts flächen benötigen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bearbeiten einer Halbleitersubstratfläche bereit, welches folgende Schritte enthält, Ausbilden einer Schicht eines dielektrischen Materials auf die Oberfläche der Substratfläche, Zerstören des dielek trischen Materials, um einen Bereich der Substratfläche frei zulegen und Einwirken auf die Substratfläche in diesem Bereich mit Mitteln, welche ein Entfernen der Substratfläche jedoch nicht des dielektrischen Materials bewirken, Entfernen einer ausreichenden Menge der Substratfläche, um das an den Bereich angrenzende dielektrische Material zu unterhöhlen, wodurch eine Aushöhlung in der Substratfläche erzeugt wird, welche durch einen Teil des dielektrische Materials überragt wird.

Das Verfahren umfaßt bevorzugt die weiteren Schritte, bei denen ein Metallauftrag auf die Substratfläche aufgebracht wird.

Das dielektrische Material das die Aushöhlung überragt, erlaubt es, daß Metall, welches in einem beliebigen nachfolgenden Metallauftragsschritt derart aufgetragen wird, daß das Metall nicht über die Kanten der Aushöhlung überläuft, wodurch uner wünschte Abschattungsverluste, wie in Fig. 1 dargestellt, erzeugt würden. Die überhängende dielektrische Schicht verhindert vor zugsweise ein derartiges Ausbreiten des aufgetragenen Metalls.

Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Solarzelle bereit, die unter Verwendung der Verfahrensschritte der oben beschriebenen Erfindung hergestellt wurde.

Die Substratfläche wird bevorzugt dadurch entfernt, daß sie einer chemischen Ätzung ausgesetzt wird. Um einen Überhang zu erzeugen, wird das Material der Ätzung für eine längere Zeit dauer als für den Fall einer normalen Bearbeitung ausgesetzt.

Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft für die Herstellung einer Solarzelle mit versenkt angeordneten Kontakten angewendet werden, bei denen die Abschattungsverluste minimiert sind. Die dielektrische Schicht wird auf einer Halbleitersubstratfläche aufgetragen. Anschließend werden Nuten eingebracht, vorzugsweise durch mechanische Mittel, z.B. Schneidräder, Laserabschmelzung, usw. Nachfolgend werden weitere Teile der Substratfläche ent fernt, um eine überhängende dielektrische Schicht zurückzu lassen, was vorzugsweise unter Verwendung einer chemischen Ätzung durchgeführt wird, woraufhin schließlich ein Metallauf tragsschritt durchgeführt wird, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Die anderen Verfahrensschritte zur Herstellung der Solarzelle mit versenkt angeordneten Kontakten sind die üblichen.

Die Technik mit der überhängenden dielektrischen Schicht kann auch zum Erhalt anderer Vorteile verwendet werden. Die über hängende Schicht bewirkt in wirksamer Weise eine Abdeckung der Bereiche der Substratfläche in der Aushöhlung, welche durch die Entfernung der Substratfläche entstanden sind. Dieser Ab deckeffekt kann für die Beeinflussung der Ablagerung von Mate rialien ausschließlich in den nicht abgedeckten Bereichen der Aushöhlung verwendet werden. Zum Beispiel können die Verfahrens schritte der vorliegenden Erfindung wie oben angegeben ausge führt werden, woraufhin als nächster Schritt der Metallauftrag mittels einer Vakuumbedampfung oder äquivalenten Techniken durchgeführt wird. Das abgelagerte Metall hat sich im wesent lichen dann nur in den Bereichen angelagert, welche durch die überhängende dielektrische Schicht nicht abgedeckt waren. Die überhängende Schicht bewirkt eine Vereinfachung der Ausrichtung des abgelagerten Materials.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die überhängende dielektrische Schicht auch die Funktion einer Antireflexionsschicht aufweisen kann, mit der Nutzan wendung von texturierten Oberflächen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung offenbar, in der Ausführungs formen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Dabei zeigen:

Fig. 1A und 1B einen schematischen Querschnitt durch eine Solarzelle mit einem versenkt angeordneten Kontakt vor und nach dem Metallauftrag;

Fig. 2A und 2B einen schematischen Querschnitt durch eine Solarzelle mit einem plattierten Kontakt, vor und nach dem Metallauftrag;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt, den Effekt einer Metallauftragung auf einen Punkt in der dielektrischen Schicht zeigend, aufge tragen auf die Silikonsubstratfläche;

Fig. 4A-G einen schematischen Querschnitt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Her stellung eines Solarzellenkontaktes aufge zeigt wird;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt, bei dem ein durch einen konventionellen Prozeß hergestellter Solarzellenkontakt gezeigt wird;

Fig. 6A einen schematischen Querschnitt einer Solar zelle mit einem versenkt angeordneten Kontakt, der durch einen konventionellen Prozeß hergestellt worden ist;

Fig. 6B einen schematischen Querschnitt einer Solar zelle mit einem versenkt angeordneten Kontakt, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist;

Fig. 7 einen schematischen Querschnitt, bei dem gezeigt wird, wie das Verfahren der vor liegenden Erfindung für die Ablagerung von Material in einem spezifischen, nicht von der dielektrischen Schicht überragten Bereich der Substratfläche, verwendet wird;

Fig. 8A-F einen schematischen Querschnitt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Her stellung eines Solarzellenkontaktes gezeigt wird, wobei die überhängende dielektrische Schicht zur Steuerung der Ausrichtung des abgelagerten Materials im Zellenkontakt verwendet wird;

Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Solarzelle, teilweise aufgeschnitten, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist; und

Fig. 10 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Solarzelle, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.

Die Fig. 4A zeigt eine Silikonoberfläche 1, die mit einer dielek trischen Schicht 2 (z.B. SiO₂, Si₃N₄ etc.) bedeckt ist, und welche eine 10 µm breite Öffnung 5 aufweist. Eine derartige Öffnung 5 kann mittels Photolithographie in Verbindung mit einer chemischen Ätzung, mittels der Verwendung eines Lasers zum Zerstören der dielektrischen Schicht 2 oder mittels einer mechanischen Anreißvorrichtung erzeugt werden.

Ein darauffolgendes Eintauchen in ein isotropisches Ätzbad, welches das Silikon 1, jedoch nicht die dielektrische Schicht 2 angreift, bewirkt eine Unterhöhlung der dielektrischen Schicht 2, wie in der Fig. 4B dargestellt. Alternativ unterhöhlt ein anisotropisches Ätzbad, wie NaOH oder KOH unter gleichzeitiger Verwendung von (100) orientiertem Silikon die dielektrische Schicht 2, wie in der Fig. 4C dargestellt, indem die (111) Ebenen nach Art einer pyramidenförmigen Texturierung der (100) Silikon oberflächen 1 freigelegt sind. Das nachfolgende Plattieren mit Metall 3 ist in den Fig. 4D bis 4G fortschreitend aufgezeigt, wobei auch der Einschließvorgang der überhängenden dielektrischen Schicht dargestellt ist. Die veranschlagte Quer schnittsfläche des Metalls, wie in der Fig. 4G dargestellt, beträgt 230 µm² bei einer Breite von 20 µm. Zum direkten Ver gleich zeigt die Fig. 5 die gleiche Struktur ohne die Vorzüge der überstehenden dielektrischen Schicht, jedoch mit der gleichen Querschnittsfläche des Metalls. Bei diesem Beispiel erhält man nahezu die doppelte Abschattung.

Das Konzept der überhängenden dielektrischen Schicht kann gleichermaßen gut beim Konzept des "versenkten Kontaktes", das oben bereits erwähnt worden ist, angewendet werden. Für diesen Fall zeigt die Fig. 6A den Querschnitt einer plattierten, 100 µm tiefen Nut mit einer Breite von 20 µm ohne überhängende Oxidschicht. Zum Vergleich ist die Fig. 6B äquivalent aufgebaut, mit Ausnahme eines 5 µm breiten Überhangs der dielektrischen Schicht auf beiden Seiten der Nut.

Auch hier gewinnt man aufgrund der überhängenden dielektrischen Schicht bei der gleichen Menge an plattiertem Metall eine Ver minderung des Abschattungsverlustes von ungefähr 50%.

Es können eine Vielzahl von Verfahrensschritten, die mit dem Konzept der überhängenden dielektrischen Schicht verbunden sind, angewendet werden. Eine bevorzugte Verfahrensabfolge benutzt vor dem Wachstum oder der Ablagerung der dielektrischen Schicht eine geringe Diffusion über die ganze Oberfläche. Eine Zerstörung oder eine Entfernung der Oxidschicht oder der dielek trischen Schicht in der Form des Musters der metallenen Kontakte vereinfacht die folgende Ätzung, bei der der Überhangeffekt erzeugt wird. Eine zweite, sehr starke Diffusion der freige legten Bereiche weist zahlreiche Vorzüge auf. Erstens fördert die starke Dotierung der Oberfläche einen guten ohm′schen Kontakt mit dem bzw. den plattierten Metall bzw. Metallen. Zweitens isoliert die starke Dotierung den Anschluß von der hohen Rekombinationsgeschwindigkeit, die mit der Metall/Silikon grenzfläche verbunden ist, wodurch ein Metallisierungssystem mit einem hohen offenen Leitungsspannungspotential erzielt wird. Drittens bewirkt ein tief unter dem Metall liegender Anschluß eine erhöhte Lebenserwartung, da wandernde Metallatome eine weitere Wegstrecke zurücklegen müssen, bevor sie die elek trische Leistung herabsetzen. Schließlich begünstigt die starke Phosphordiffusion die Getterung im Substrat. Alle diese Vorzüge resultieren vom Gebrauch einer unabhängigen Diffusion für die Bereiche unterhalb des Metalls vom Rest der oberen Oberfläche. Der spezifische Widerstand der oberen Flächenlage wird von der ersten Diffusion bestimmt und bleibt relativ unbeeinflußt von der schweren nachfolgenden Diffusion, bei der die dielektrische Schicht einen ausreichenden Schutz bietet.

Ein Verfahrensablauf mit einer einzigen Diffusion wurde nachge wiesen, jedoch hängt dieser stark von den dielektrischen Eigen schaften und den Diffusionsbedingungen ab. Bei diesem Verfahren wird die erste Diffusion mit der späteren, stärkeren Diffusion übergangen, die dafür verwendet wird, daß eine geringe Menge an Phosphor durch die dielektrische Schicht in die Silikonober fläche eingelagert wird, wobei gleichzeitig relativ große Mengen an Phosphor in die freigelegten Silikonbereiche eindiffundiert werden.

Für das Auftragen des metallischen Kontakte wird als bevorzugtes Mittel die stromlose Plattierung verwendet. Mit geeigneten Widerständen der Substratflächen ist ein gleichzeitiges Auf bringen auf die vorderen und hinteren Kontakte durchführbar. Für hohe Widerstände der Substratflächen ist die Einlagerung einer hinteren Oberflächenfeldformationsstufe notwendig, nicht nur für die inneren elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung sondern auch zum Vereinfachen der Plattierung.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können auch texturierte Ober flächen bearbeitet werden und die überhängende dielektrische Schicht kann auch die Funktion eines Antireflexüberzugs (AR) erfüllen. Zum Beispiel wird eine Oxidschicht mit wenigstens 2000 A bevorzugt, um einen angemessenen Überhang zu erleich tern, wobei in diesem Fall eine nachfolgende Ätzung mit ge pufferter HF-Säure nach dem Abschluß des Verfahrens zum Redu zieren der Dicke auf etwa 1100 A, was für die AR-Eigenschaft erforderlich ist, durchgeführt wird.

Das Konzept der überhängenden dielektrischen Schicht kann auf das Verfahren zur Herstellung von Solarzellen mit versenkten Kontakten angewendet werden, wie in der oben genannten Patent anmeldung des gleichen Anmelders beschrieben, wobei keine zu sätzlichen Verfahrensschritte benötigt werden. Die einzigen Änderungen sind folgende: Das Wachstum einer dickeren SiO₂- Schicht während des feuchten Oxidationsschritts (oder die Auf tragung einer dickeren dielektrischen Schicht); eine längere Ätzung in NaOH, wodurch eine Unterhöhlung der maskierten dielek trischen Schicht ermöglicht wird; und eine längere Rückätzung am Ende des Verfahrens, zur Reduzierung des AR-Überzugs auf die gewünschte Dicke.

Ein anderes Gebiet, in dem das Prinzip der überhängenden dielek trischen Schicht mit großem Nutzen angewendet werden kann ist jenes, bei dem durch die Abschattungen ein Ausrichten für ein abgelagertes Material erleichtert wird. Ein Beispiel hierfür ist die Benutzung bei Ablagerungstechniken von orientiertem bzw. ausgerichtetem Metall, wie bei der Vakuumbedampfung von Metallen wie Aluminium, wo der Metallkontakt nicht nur auf die durch die chemische Ätzung freigelegten Silikonbereiche be schränkt werden kann, sondern auch innerhalb dieser Bereiche an die speziellen, nicht durch die überhängende dielektrische Schicht abgeschatteten Stellen (Fig. 7). Derartige Techniken sind gut für Systeme geeignet, bei denen beide Polkontakte an der gleichen Oberfläche der Solarzelle anzubringen sind. Zum Beispiel zeigt die Fig. 8A eine Substratfläche 1 des p-Typs mit einer aufdiffundierten Oberflächenschicht 8 des n-Typs, welche mit einer dicken dielektrischen Schicht 2, wie Si₃N₄ bedeckt ist, welche die Durchdringung von Aluminium bei etwa 600°C verhindert.

Die dielektrische Schicht 2 wird zum Erzeugen einer Öffnung 10 zerstört, wie in der Fig. 8B dargestellt.

Die Fig. 8C zeigt die Struktur, die nach einer Ätzung in Natrium hydroxid resultiert, wodurch die (111) Flächen des (100) orien tierten Silikons freigelegt werden. Als nächster Verfahrens schritt kann unmittelbar die Vakuumbedampfung folgen, obwohl in bevorzugter Reihenfolge zuerst die freigelegte Silikonschicht des p-Typs oxidiert wird, wie in der Fig. 8D dargestellt, um eine Schicht aus SiO₂, welche das Bezugszeichen 11 besitzt, zu erhalten. Durch eine Vakuumbedampfung (oder dergleichen) mit Aluminium, gefolgt von einer Sinterung bei 600°C über einen Zeitraum von 10-15 Minuten (abhängig von der Dicke der SiO₂- Schicht) wird die in der Fig. 8E gezeigte Struktur mit einer Aluminiumschicht 12 erzeugt.

Dieses Verfahren erleichtert nicht nur eine niedere Kontakt fläche für den p-Typ-Kontakt, sondern stellt auf einfache Art mit der gut zum Schutz gegen hohen Nebenschlußwiderstände unan greifbar gemachte p-Typ-Oberfläche eine gute Isolation zwischen dem p-Typ-Kontakt und dem n-Typ-Kontakt her. Für höhere Wider stände der Substratflächen bewährt sich das Sintern des Alumi niums bei höheren Temperaturen, wodurch die Formation der hin teren Flächenfeldschicht (p⁺) begünstigt wird. Der Einschluß dieser weiteren nachfolgenden stromlosen Plattierung mit z.B. Nickel und dann Kupfer erstellt die in der Fig. 8F wiedergegebene endgültige Struktur. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen stromlos mit Metall plattierten Bereich und das Bezugszeichen 14 eine p⁺-Schicht. Soll die auf der dielektrischen Schicht niedergeschlagene Aluminiumschicht wieder entfernt werden, wird dies nach dem Sintern des Aluminiums auf einfache Weise mit Phosphorsäure erreicht. Dieser Vorgang entfernt das unge wünschte Aluminium, ohne die p⁺-Schicht anzugreifen. Die SiO₂- Schicht macht nicht nur das p-Typ-Silikon unangreifbar, sondern isoliert es auch von den leichter dotierten p-Typ-Bereichen, wenn sich das plattierte Metall ausbreitet. Wie ersichtlich ist die Ausbildung des Isolationsbereichs zwischen den n⁺- und p⁺-Schichten (welche üblicherweise bei den meisten interdigitierten Kontaktsystemen ein größeres Hindernis dar stellt) bei den beschriebenen Techniken eine relativ einfache Vorgehensweise und liefert ausgezeichnete elektrische Ergebnisse. Es wird hervorgehoben, daß eine Vielzahl von Varia tionen des oben genannten Verfahrensablaufs, welcher auf dem Konzept der überhängenden dielektrischen Schicht basiert, erstellt werden kann, um die gewünschten Effekte zu erhalten.

Wenn die beschriebenen Techniken bei dem eingangs genannten Konzept zur Herstellung von Solarzellen mit versenkten Kontakten angewendet wird, können mit Hilfe einer Laservorrichtung Löcher unmittelbar in das Substrat eingestoßen werden, woraufhin Phosphor hindurchdiffundiert wird und beide Kontakte auf der Rückseite angebracht werden, wobei die n-Typ-Schicht an der oberen Oberfläche beibehalten wird. Ein Beispiel für einen Typ einer Solarzelle die auf diese Art hergestellt worden ist, ist in Fig. 9 dargestellt. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine Halbleiterschicht des p-Typ, das Bezugszeichen 21 einen n-Typ, das Bezugszeichen 22 einen Kontakt zur n-Typ-Schicht, der durch einen der möglichen vielzähligen Techniken hergestellt worden ist, das Bezugszeichen 25 einen Kontakt des p-Typs, welcher durch Abschattung mittels einer überhängenden Schicht erzeugt worden ist, das Bezugszeichen 24 eine Metallschicht und das Bezugszeichen 26 ein mittels eines Lasers hergestelltes Loch. Nach Abschluß des Verfahrens ist die p-Typ-Substratfläche virtuell vollständig an allen Oberflächen, ausgenommen des kleinen Bereichs, wo der p-Typ-Kontakt (Fig. 8F) vorgesehen ist, von einer passivierten n-Typ-Schicht eingeschlossen. Das Fehlen einer Abschattung der oberen Oberfläche, die Verwendung einer gut passivierten, von Phosphor durchwanderten Oberfläche, die stark erhöhte Kollektionswahrscheinlichkeit für Träger ströme, die über die ganze Substratfläche (herrührend von den vorderen und hinteren n-Typ-Schichten) gebildet werden und die verringerten Serienwiderstandsverluste, herrührend durch die Verwendung großer Volumina für das plattierte Metall, verbessern in hohem Maße die elektrischen Eigenschaften der Solarzelle. Außerdem macht die Einfachheit des Herstellungsverfahrens und die größere Leichtigkeit der nacheinanderfolgenden Verbindungen der Solarzellen untereinander, dadurch, daß beide Kontakte auf der Rückseite angeordnet sind, die beschriebene Struktur für den kommerziellen Gebrauch außerordentlich attraktiv.

Schließlich ist in Fig. 10 eine mögliche Zellstruktur darge stellt, die ebenfalls die Erfindung der überhängenden dielek trischen Schicht verwirklicht. Der Ausgangspunkt ist eine Zelle mit einer gekerbten Oberfläche mit einer dielektrischen Schicht, die auf der Oberfläche aufgebracht ist. Diese dielektrische Schicht wird in einem engen Bereich in der Nähe der Nutspitzen entfernt. Dieser Vorgang kann von einer Vielzahl von einfachen Arbeitsverfahren, was der sowohl physikalischen Kuppe dieser Spitzen als auch ihrer Schärfe zu verdanken ist, durchgeführt werden. Das Silikon, das unterhalb des Bereichs liegt, bei an die dielektrische Schicht entfernt worden ist, wird anschließend weggeätzt und die Vorrichtung wird schließlich wie oben beschrieben weiterbehandelt. Das Endergebnis ist die Struktur, die in Fig. 10 wiedergegeben ist. Die Vorteile dieser speziellen Lösung sind die sehr einfachen Arbeitsvorgänge, die zum Entfernen der dielektrischen Schicht an den Spitzen verwendet wird und der Umstand, daß die Form des plattierten Metalls die gleiche sein wird wie die des ursprünglichen Silikons. Der Großteil des Lichts 15, das auf dem Metall auftrifft, wird in einer Richtung reflektiert, bei der es den aktiven Zellbereich trifft, wodurch die durch das Metall abgeschatteten Zonen reduziert werden.

Nachfolgend wird der Vollständigkeit halber ein vollständiger Verfahrensprozeß, vom Anfang bis zum Ende einer Herstellung einer Solarzelle mit einem versenkten Kontakt, bei der das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beschrieben:

Beispiel eines Herstellungsverfahrens einer Solarzelle mit überhängender dielektrischer Schicht 1. Ätzung/Textur

Der Silikonwaver wird geätzt, um durch Sägen verursachte Zer störungen zu entfernen. Die Oberfläche wird in einer 2%-igen NaOH-Lösung mit 5% Isopropanol bei 90°C texturiert. Anschließend wird er in deionisiertem Wasser gespült und getrocknet.

2. Erste Diffusion mit Phosphor

Der Waver wird in einen Ofen gebracht und bei 845°C für 10 Minuten mit Phosphor, welcher in solider Form vorliegt, dif fundiert.

3. Wachstum oder Ablagerung der dielektrischen Schicht

Die dielektrische Schicht wird entweder durch Oxidation des Wavers bei 980°C in einer feuchten Atmosphäre für eine Stunde hergestellt, wobei die Oxidschicht eine Dicke von mehr als 3000 Å aufweist oder durch Ablagerung einer dünneren Schicht von Siliziumnitrid oder Oxynitrid (Silicon nitride oder Oxynitride).

4. Musterherstellung der dielektrischen Schicht

Es wird die dielektrische Schicht entweder mechanisch unter Verwendung einer Diamant- oder Wolframkarbidreißnadel oder eines Schneidrades oder durch Laserabschmelzung oder durch Photolithographie mit anschließender chemischer Ätzung in Felder aufgeteilt, wo schließlich auf der Zellenoberfläche der Metall auftrag aufgebracht werden soll.

5. Herstellung einer überhängenden dielektrischen Schicht

Das Silikon wird in den Bereichen, wo die dielektrische Schicht entfernt oder zerstört worden ist, mit einer Silikonätzung chemisch abgeätzt. Die Ätzung soll bis in eine ausreichende Tiefe durchgeführt werden, so daß die seitliche Einwirkung der Ätzung unterhalb der dielektrischen Schicht bewirkt, daß die dielektrische Schicht die ungeätzten Silikonbereiche überragt. (Die Ätzzeit zum Ausbilden der überhängenden dielektrischen Schicht hängt von der Ätzlösung und deren Konzentration ab. Jede Ätzlösung, die Silikon schneller als die dielektrische Schicht abätzt, ist geeignet).

6. Zweite Diffusion mit Phosphor

Die zuvor geätzten Bereiche werden nunmehr mit Phosphor stark diffundiert (z.B. 950°C Diffusionstemperatur bei 90 Minuten unter Verwendung von solidem Phosphor).

7. Rückseitige Ablagerung von Aluminium und Sinterung

Auf der Rückseite der Zelle wird eine dicke Lage von Aluminium (größer als 2 µm Dicke) entweder durch Zerstäubung, durch Vakuumbedampfung, durch Plasmaspritzen, durch Schablonen- oder Siebdruck oder durch andere bekannte Prozesse abgelagert. An schließend wird bei einer Temperatur oberhalb von 750°C ge sintert.

8. Kontaktplattierung

Das Zwischenprodukt wird in gepufferter HF-Säure geätzt und in deionisiertem Wasser gespült. Es wird stromlos Nickel, anschließend Kupfer und Silber aufplattiert. Andere Kombinationen sind möglich. Diese Metalle werden an den Be reichen aufplattiert, die im Verfahrensschritt 5 geätzt worden sind und auf das rückseitige Aluminium. Die überhängende dielek trische Schicht wird das Metall in den geätzten Bereichen ein schließen.

9. Fertigstellung der Zelle

Die obere dielektrische Schicht kann auf eine zweckmäßige Dicke zum Erhalt von guten Antireflexionseigenschaften geätzt und die Zelle vom Waver abgetrennt werden, wenn dies gewünscht wird.

Die vorliegende Erfindung kann auch für die Ablagerung von anderen Materialien verwendet werden, und ist nicht auf Metalle beschränkt.

Claims

1. Verfahren zum Bearbeiten einer Halbleitersubstratfläche, welches die folgenden Schritte enthält, Ausbilden einer Schicht eines dielektrischen Materials auf der Oberfläche der Substratfläche, Zerstören des dielektrischen Materials um einen Bereich der Substratfläche freizulegen, und Ein wirken auf die Substratfläche in diesem Bereich mit Mit teln, welche ein Entfernen der Substratfläche, jedoch nicht des dielektrischen Materials bewirken, Entfernen einer ausreichenden Menge der Substratfläche, um das an den Bereich angrenzende dielektrische Material zu unter höhlen, wodurch eine Aushöhlung in der Substratfläche erzeugt wird, welche durch einen Teil des dielektrischen Materials überragt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgen den Verfahrensschritte, Metallauftrag auf die Substrat fläche, so daß sich die Aushöhlung mit Metall füllt, und sich ein elektrischer Kontakt ausbildet, wobei die über hängenden Bereiche des dielektrischen Materials ein über mäßiges Ausbreiten des auf die an diesen Bereich angrenzen den Oberflächen des dielektrischen Materials aufgetragenen Metalls reduzieren.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall auf den Bereich mittels eines stromlosen Plattierungsprozesses aufgetragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgen den Verfahrensschritte, daß das Metall auf die Substratfläche mittels eines Arbeitsverfahrens zum Auftragen von orientiertem bzw. ausgerichteten Metall aufgetragen wird, wobei die überhängende dielektrische Schicht als Abdeckung eines Teils der Aushöhlung fungiert, so daß das Metall nur auf einen Teil des Gebiets der Substratfläche in der Aushöhlung aufgetragen wird, welcher von der überhängenden dielektrischen Schicht nicht überdeckt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektische Material mechanisch zerstört wird und die Substratfläche, welches sich direkt unterhalb des zerstörten Bereiches befindet, ebenfalls zerstört wird und dadurch eine Nut in diesem gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Entfernen der Substrat fläche eine chemische Ätzung ist.

7. Solarzelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Verfahren hergestellt ist, welches die Verfahrensschritte eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitersubstratfläche, im wesentlichen wie in der Beschreibung beschrieben und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 der Zeichnung.

9. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, im wesentlichen wie in der Beschreibung beschrieben und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 der Zeichnung.