EP2064750A2 - Verfahren zur simultanen dotierung und oxidation von halbleitersubstraten und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren zur simultanen dotierung und oxidation von halbleitersubstraten und dessen verwendung

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EP2064750A2
EP2064750A2 EP07802115A EP07802115A EP2064750A2 EP 2064750 A2 EP2064750 A2 EP 2064750A2 EP 07802115 A EP07802115 A EP 07802115A EP 07802115 A EP07802115 A EP 07802115A EP 2064750 A2 EP2064750 A2 EP 2064750A2
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EP
European Patent Office
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semiconductor substrate
dopant
layer
oxidation
silicon
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07802115A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Biro
Ralf Preu
Jochen Rentsch
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Publication of EP2064750A2 publication Critical patent/EP2064750A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for the simultaneous doping and oxidation of semiconductor substrates as well as doped and oxidized semiconductor substrates produced in this way. Furthermore, the invention relates to the use of this method for the production of solar cells.
  • Modern solar cell concepts contain, for example, regions doped near the surface, for example for generating the pn junction or so-called front or back surface field.
  • regions doped near the surface for example for generating the pn junction or so-called front or back surface field.
  • a Phosphoreindiffusion in p-doped silicon for example, a Phosphoreindiffusion in p-doped silicon for
  • Emitter generation are applied. Furthermore, excellent solar cells have dielectrically passivated surface regions which suppress the recombination of the charge carrier pairs produced and also reduce the optical properties of the semiconductor component. advantageous influence.
  • Such layers can be produced by PVD processes or by thermal processes. In the case of silicon dioxide on silicon, thermal oxidation is carried out in the presence of oxygen and for wet oxidation with the additional presence of water vapor. At present, these process steps are performed sequentially, thereby complicating the manufacturing process of, for example, solar cells, since it includes at least a thermal diffusion process and an oxidation process. If these steps are carried out sequentially, additional additional steps are to be expected which ensure that only the areas of the wafers intended for this purpose are processed in the process steps, eg masking or etching steps.
  • Diffusion of dopant atoms can take place in different ways.
  • a dopant source is present, from which the dopant passes into the silicon under suitable conditions.
  • This doping source can be present in the gaseous atmosphere, for example POCl 3 , or can be deposited by suitable methods, for example phosphoric acid can be sprayed on.
  • CVD processes can be used to create doped layers.
  • the dopant atoms are implanted in the wafer.
  • the wafer is exposed to high-energy, dopant-containing, particle beams.
  • the atoms then penetrate the wafer and the doping is activated in a subsequent annealing step at elevated temperature and redistributed as desired.
  • the atoms driven into the crystal lattice move to free lattice sites and can then serve as a dopant.
  • the concentration profile of the doping atoms changes as a result of diffusion of the doping atoms due to diffusion within the semiconductor. In both cases no external dopant source is present during the thermal treatment and the particle beam is switched off.
  • the thermal oxidation of silicon is widely used in semiconductor technology. Essentially, in an oxygen-containing atmosphere, silicon located on the surface of the Si crystal is oxidized at elevated temperatures. This oxide forms an SiO 2 / Si interface with the underlying silicon substrate. During oxide growth, silicon is converted to oxide and the interface shifts so that the SiO 2 layer thickness grows. In this case, the growth rate decreases, since the oxidizing atmosphere constituents must diffuse through ever thicker oxide layers to the SiO 2 / Si interface. The kinetics of this reaction depend on crystal orientation, doping and on the oxidizing atmosphere constituents. For example, by adding steam (moist oxidation), the oxidation can be accelerated. Also DCE
  • the SiO 2 / Si interface can be formed with suitable process control so that it is passivated. This means that the recombination rate of the
  • Gettering is a process in which contaminants can be selectively transferred from one region of the semiconductor to another (AA Istratov et al., Advanced Gettering Techniques in UL-SI Technology, MRS Bulletin (2000), pp. 33-38). , This process can be realized by different methods.
  • One is the Phosphorgetter. During a phosphorous diffusion, silicon interstitials arise which increase the mobility of many types of contaminants. As a result of the higher solubility of these components in highly doped silicon regions, they consequently accumulate in these areas during the high-temperature step and the volume of the semiconductor is cleaned.
  • a method for simultaneous doping and oxidation of semiconductor substrates in which at least one surface of the semiconductor substrate is at least partially coated with at least one layer containing a dopant. It is also possible for a plurality of dopants to be contained in the at least one dopant layer. This is followed by a thermal treatment in an atmosphere which contains an oxidizing agent for the semiconductor material, thereby allowing diffusion of the dopant into the volume of the semiconductor substrate. During the thermal treatment, partial oxidation of the surface regions of the semiconductor substrate which are not coated with the dopant layer likewise takes place. It can be easily connected to two process steps, which leads to the simplification of the overall process.
  • the layer containing the dopant consists of a material or contains a material selected from the group consisting of amorphous silicon, silicon dioxide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, titanium dioxide, tantalum oxide, dielectric materials, ceramic materials, Materials containing organic compounds which are chemically alterable in the diffusion process, non-stoichiometric modifications of these materials and mixtures of these materials.
  • amorphous silicon silicon dioxide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, titanium dioxide, tantalum oxide, dielectric materials, ceramic materials, Materials containing organic compounds which are chemically alterable in the diffusion process, non-stoichiometric modifications of these materials and mixtures of these materials.
  • the dopant is preferably selected from the group consisting of phosphorus, boron, arsenic, aluminum and gallium.
  • the layer containing the dopant preferably has a concentration gradient with regard to the dopant, with a higher dopant concentration prevailing in the region facing the semiconductor substrate.
  • the semiconductor substrate is continuously coated on a surface containing a dopant-containing layer, and then by thermal treatment with an atmosphere containing an oxidizing agent a partial oxidation of the non-coated surfaces, for example the back side of the semiconductor substrate takes place.
  • a partial oxidation of the non-coated surfaces for example the back side of the semiconductor substrate takes place.
  • Another variant provides that one or more surfaces of the semiconductor substrate are only partially coated with a layer containing a dopant, whereby even uncoated areas remain. In the subsequent oxidation step, partial oxidation of the non-coated surfaces of the semiconductor substrate takes place.
  • the method according to the invention can be combined with arbitrary process steps which are known for the processing of semiconductor substrates and in particular in the production of solar cells, at arbitrary points in time. It is thus possible, for example, for the semiconductor substrate to be treated at least in regions before the coating with the layer containing the dopant. Likewise, however, it is also possible for a treatment to be carried out after the coating with the layer containing the dopant and before the thermal treatment.
  • the treatment steps here are preferably selected from the group consisting of a wet-chemical or dry-chemical processing, a thermal treatment, a coating, a mechanical treatment, a laser technology, a metallization, a silicon treatment, a cleaning, a wet or dry chemical Texturing, elimination of texturing and combination nations from the mentioned treatment steps.
  • the semiconductor substrates may be processed with the aim of preparing the uncoated regions for the thermal treatment. This can include, for example, that existing textures are completely or partially leveled or that different cleaning processes are performed.
  • the cleaning can be both wet-chemical and dry-chemical nature.
  • Another example relates to the removal, at least in regions, of existing coatings with the aim of achieving structuring of the coating or else of removing parasitic coatings on, for example, the reverse side.
  • a further preferred variant provides that the coated semiconductor substrate is treated wet or dry chemically before the thermal treatment. It is also possible to etch the uncoated portions of the semiconductor while the coating masks the remaining semiconductor. In this way, suitable starting conditions for the thermal oxidation can be created, in particular, a very high passivation quality can thus be achieved.
  • the layer containing the dopant may be provided on the side facing away from the semiconductor substrate with a cover layer as a diffusion barrier for the dopant in order to prevent the dopant from emerging.
  • This cover layer is preferably made of a material al, which is selected from the group consisting of amorphous silicon, silicon dioxide, silicon carbide, silicon nitride, alumina, titanium dioxide, tantalum oxide, dielectric materials, ceramic materials, materials containing organic compounds that are chemically alterable in the diffusion process, non-stoichiometric modifications of these Materials and mixtures of these materials.
  • the cover layer can also be constructed in multiple layers, the different layers consisting of different materials.
  • the at least one coating can take place in such a way that the coating material is deposited in liquid or pasty form on the semiconductor substrate or the coatings already applied on the semiconductor substrate. This can preferably be done by spin-coating, spraying, dip-coating, printing or CVD methods. In the connection can then one
  • the coating material can then be converted into a glassy consistency and serves in the subsequent high-temperature process as a diffusion source or as a barrier.
  • Such coating materials can also be produced and processed according to the SoI-GeI process.
  • coating methods and doping methods as known from the prior art, can also be used. Reference is made to SK Ghandhi, VLSI Fabrication Principles: Silicon and Gallium Arsenide, 2nd Edition (1994), Chapter 8, pp. 510-586.
  • a further variant according to the invention provides that at least one further layer is applied between the semiconductor substrate and the at least one dopant layer, by means of which the diffusion of the dopant into the volume of the semiconductor substrate is not completely suppressed or impeded.
  • silicon usually forms a native silicon dioxide layer that is so thin that doping of the silicon is not thereby masked.
  • Method preferably takes place in a tube furnace or a continuous furnace.
  • the thermal treatment is carried out directly in a PECVD reactor.
  • the thermal treatment is preferably carried out at temperatures in the range of 600 to 1150 0 C.
  • a dry oxidation can be carried out using oxygen as the oxidant.
  • a moist oxidation is carried out, ie, oxygen is used as the oxidant in the presence of water vapor.
  • the atmosphere used for the oxidation may also contain other compounds for controlling the oxidation process. Likewise, compounds may be added to the atmosphere for keeping them clean. These include in particular trans-1,2-dichloroethane.
  • the semiconductor substrate is preferably made of silicon, germanium or gallium arsenide. Similarly, already doped semiconductor substrates, which are doped, for example, with phosphorus, boron, arsenic, aluminum and / or gallium, can be used.
  • the semiconductor substrate in the near-surface regions next to already existing dopants has at most a slight doping, which originates from the previously deposited dopant source and has been formed by an additional thermal treatment before the simultaneous diffusion and oxidation dation. In the final thermal treatment, the diffusion of these dopants is then enhanced.
  • the semiconductor substrate prefferably has at least partially structures, e.g. in the form of a mask, which suppress or hinder a thermal oxidation of the semiconductor substrate in these areas.
  • a further variant according to the invention provides that in the method by enrichment of impurities in doped regions in the semiconductor substrate, a gettering process is performed. This is possible in particular during the doping with phosphorus in the thermal process. Gettering takes place during phosphorus diffusion as a side effect. The impurities diffuse into the areas of high phosphorus concentrations, since they are more soluble there than in the rest of the volume. There they take less influence on the semiconductor device. On the other hand, in the case of a pure oxidation process, as known from the prior art, there is no gettering process, so that here very high purity requirements must be complied with. Thus, the method according to the invention also has the advantage over the prior art that, with regard to the purity conditions, it is not necessary to comply with such high requirements, which is attributable to the parallel gettering process.
  • a doped and oxidized semiconductor substrate is also provided, which can be produced by the method described above.
  • the invention will be illustrated below by the specific example of a boron-doped silicon substrate as a semiconductor substrate and a phosphorus-containing silicon dioxide as a dopant source.
  • the silicon wafer 1 is coated on one side with a phosphorus-containing silicon oxide 2, for example in a so-called PECVD coating system (FIG. 1).
  • the silicon oxide 2 serves as a source of phosphorus and layer 3 as a barrier to leaking phosphorus.
  • the other side of the disc remains uncoated.
  • the thus coated disc can now be cleaned to pre-treat the uncoated side for the subsequent thermal process.
  • This cleaning can be carried out wet or dry. If steps are included in this cleaning, which attack the layer 3, these steps are to be chosen so short that the property of the layer 3 serving as a diffusion barrier is not lost. Accordingly, the layer can be formed suitably thick.
  • This step is followed by a high-temperature step. This step is essentially characterized in that on the coated with layer 2 side of the phosphorus from layer 2 penetrates into the silicon and a suitable doping concentration 4 is achieved in the wafer. Simultaneously, a thermally grown silicon dioxide 5 forms on the non-coated areas of the wafer (FIG. 2).
  • This silica is formed when the atmosphere in the furnace in which the high temperature process is carried out contains oxygen.
  • oxygen In addition to the oxygen, water vapor or other suitable substances may also be present in the atmosphere which allow or advantageously influence the oxidation process, for example accelerating it.
  • the abovementioned layers 2 and 3 can also be combined to form a layer which has a suitable course of the concentration of the dopant, so that it is prevented from escaping undesirably from the layer into the process atmosphere. Essentially, the layer must merely ensure in a suitable manner that the side to be oxidized is not adversely affected by leaking dopant.
  • a silicon wafer 1 is shown prior to the thermal treatment for simultaneous diffusion and oxidation.
  • a first surface has areas with a phosphorus-containing silicon oxide layer 2.
  • the silicon oxide 2 serves as a source of phosphorus.
  • covering layers of silicon dioxide 3 are deposited on these areas. the.
  • This high-temperature step has the effect that, on the side coated with layer 2, the phosphorus from layer 2 penetrates into silicon wafer 1 and a suitable doping concentration 4 is achieved in the wafer.
  • a thermally grown silicon dioxide 5 is formed on the uncoated portions of the wafer.
  • a back-side suitable cover layer is applied and then an etching step is carried out in which the layers 2 and 3 are removed.
  • the cover layer protects the underlying layer 5.
  • the choice of material for this layer is very free.
  • the layer may for example consist of a dielectric, a metal, a ceramic or a layer system.
  • an antireflection layer 7 is deposited on the front side of the wafer (FIG. 5).
  • a suitable contact paste is arranged by means of a suitable method on the front side and on the rear side in freely selectable order, for example by means of screen printing. On the return It is also possible to combine pastes which allow a simple subsequent connection of the solar cells in modules (FIG. 7).
  • the contacts are formed by exposing the silicon wafer to a suitable thermal process.
  • This so-called contact sintering can be carried out, for example, in a sintering furnace, as is already known in solar cell production technology (FIG. 8).
  • a suitable metal layer is arranged on the back of the solar cell. This step can also be combined with the previous one. However, it is essential here that the metal layer does not penetrate the underlying layer sequence as far as the silicon (FIG. 10). Finally, the backside metal layer is processed with a laser in such a way that it penetrates the underlying layer sequence at areas intended for this purpose and establishes an electrical contact with the silicon. If, for example, the metal layer contains aluminum, then it can also form a local p ++ doping at the points of laser processing (FIG. 11).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simultanen Dotierung und Oxidation von Halbleitersubstraten sowie derart hergestellte dotierte und oxidierte Halbleitersubstrate. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Solarzellen.

Description

Verfahren zur simultanen Dotierung und Oxidation von Halbleitersubstraten und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simultanen Dotierung und Oxidation von Halbleitersubstraten sowie derart hergestellte dotierte und oxidierte Halbleitersubstrate. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Solarzellen.
Moderne Solarzellenkonzepte enthalten zum einen oberflächennah dotierte Bereiche beispielsweise zur Erzeugung des pn-Übergangs oder sog. Front- oder Backsurfacefields . Hier kann beispielsweise eine Phosphoreindiffusion in p-dotiertes Silicium zur
Emittererzeugung angewendet werden. Des Weiteren weisen exzellente Solarzellen dielektrisch passivierte Oberflächenbereiche auf, die die Rekombination der erzeugten Ladungsträgerpaare unterdrücken und auch die optischen Eigenschaften des Halbleiterbauelemen- tes vorteilhaft beeinflussen. Derartige Schichten können mit PVD-Verfahren oder durch thermische Prozesse erzeugt werden. Im Falle von Siliciumdioxid auf Silicium wird eine thermische Oxidation unter Beisein von Sauerstoff und für eine feuchte Oxidation unter zusätzlichem Beisein von Wasserdampf durchgeführt. Gegenwärtig werden diese Prozessschritte sequentiell durchgeführt, wodurch der Herstellungsprozess beispielsweise von Solarzellen verkompliziert wird, da er mindestens einen thermischen Diffusionsprozess und einen Oxidationsprozess enthält. Werden diese Schritte sequentiell ausgeführt, ist mit weiteren zusätzlichen Schritten zu rechnen, die gewährleisten, dass in den Prozessschritten nur die dafür vorgesehenen Be- reiche der Wafer bearbeitet werden, z.B. Maskierungs- oder Ätzschritte.
Im Folgenden sollen die einzelnen Verfahrensschritte, die für die die Solarzellenherstellung von Bedeutung sind, kurz erläutert werden.
Eine Diffusion von Dotieratomen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemeinsam ist allen aus dem Stand der Technik bekannten Prozessen, dass eine Do- tierstoffquelle vorliegt, aus der der Dotierstoff unter geeigneten Bedingungen in das Silicium übertritt. Diese Dotierquelle kann in der gasförmigen Atmosphäre vorliegen, z.B. POCl3, oder kann durch geeignete Verfahren abgeschieden werden, z.B. kann Phosphorsäure aufgesprüht werden. Des Weiteren können CVD-Prozesse eingesetzt werden um dotierte Schichten zu erzeugen.
Beim Vorgang der Ionenimplantation werden die Dotieratome in den Wafer implantiert. Der Wafer wird dazu hochenergetischen, Dotieratome enthaltenden, Teilchenstrahlen ausgesetzt. Die Atome dringen dann in den Wafer ein und es wird die Dotierung in einem nachfolgenden Annealingschritt bei erhöhter Temperatur aktiviert und nach Wunsch umverteilt. Bei der Aktivierung bewegen sich die in das Kristallgitter ein- getriebenen Atome auf freie Gitterplätze und können dann als Dotierstoff dienen. Bei der Umverteilung verändert sich durch Diffusion der Dotieratome das Konzentrationsprofil der Dotieratome durch Diffusion innerhalb des Halbleiters. In beiden Fällen liegt während der thermischen Behandlung keine äußere Dotieratomquelle mehr vor und der Teilchenstrahl ist abgeschaltet.
Die thermische Oxidation von Silicium ist in der Halbleitertechnologie weit verbreitet. Im Wesentlichen wird in sauerstoffhaltiger Atmosphäre an der Oberfläche des Si-Kristalls befindliches Silicium bei erhöhten Temperaturen oxidiert . Dieses Oxid bildet mit dem darunter liegenden Siliciumsubstrat eine SiO2/Si Grenzfläche. Während des Oxidwachstums wird Silicium in Oxid umgesetzt und die Grenzfläche verschiebt sich so, dass die SiO2-Schichtdicke wächst. Dabei nimmt die Wachstumsrate ab, da die oxidierenden Atmosphärenbestandteile durch immer dicker werdende Oxidschichten an die SiO2/Si Grenzfläche diffundieren müssen. Die Kinetik dieser Reaktion hängt von der Kristallorientierung, Dotierung und von den oxidierenden Atmosphärenbestandteilen ab. Beispielsweise kann durch Hinzugabe von Wasserdampf (Feuchtoxidati- on) die Oxidation beschleunigt werden. Auch DCE
( trans-1 , 2-dichloroethylene) kann die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen (O. Schultz, High-Effi- ciency Multicrystalline Silicon Solar Cells, Dissertation an der Universität Konstanz, Fakultät für Phy- sik (2005), S. 103). Weiterhin ist die Kinetik sehr stark von der Temperatur, die bei der Oxidation vor- herrscht, bestimmt.
Die SiO2/Si Grenzfläche kann bei geeigneter Prozessführung so ausgebildet werden, dass sie passiviert ist. Das bedeutet, dass die Rekombinationsrate der
Minoritätsladungsträger gegenüber einer unpassivier- ten Oberfläche reduziert ist (O. Schultz, High- Efficiency Multicrystalline Silicon Solar Cells, Dissertation an der Universität Konstanz, Fakultät für Physik (2005), S. 104 ff.).
Als Gettern bezeichnet man einen Prozess, bei dem gezielt Verunreinigungen von einem Bereich des Halbleiters in einen anderen überführt werden können (A.A. Istratov et al . , Advanced Gettering Techniques in UL- SI Technology, MRS Bulletin (2000), S. 33-38). Dieser Vorgang kann durch unterschiedliche Verfahren realisiert werden. Eines ist das Phosphorgettern. Während einer Phosphordiffusion entstehen Siliciumzwischen- gitteratome, die die Beweglichkeit von vielen Verunreinigungstypen erhöhen. Durch die höhere Löslichkeit dieser Komponenten in hochdotierten Siliciumberei- chen, sammeln sich diese während des Hochtemperaturschrittes folglich in diesen Arealen und das Volumen des Halbleiters wird gereinigt.
Da während der reinen Oxidation kein Gettern beobachtet wird, ist dieser Prozess besonders anfällig für Verunreinigungen, die sich entweder auf oder in dem Substrat befinden, in verunreinigten Prozess- und
Handlingsgeräten bzw. in verunreinigten Prozessgasen oder Prozesshilfsmitteln.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Er- findung, die bekannten Verfahren zur Herstellung von Solarzellen hinsichtlich der einzelnen Verfahrens- schritte zu optimieren und eine einfachere Herstellung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 1 und das hiernach hergestellte dotierte und oxidierte Halbleitersubstrat mit den Merkmalen des Anspruchs 29 gelöst. Weiterhin wird die Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 30 bereitgestellt. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur simultanen Dotierung und Oxidation von Halbleitersubstraten bereitgestellt, bei dem zumindest eine Oberfläche des Halbleitersubstrats zumindest bereichsweise mit mindestens einer einen Dotierstoff enthaltenen Schicht beschichtet wird. Es können auch mehrere Dotierstoffe in der mindestens einen Dotierstoff -Schicht enthalten sein. Im Anschluss erfolgt dann eine thermische Be- handlung in einer Atmosphäre, die ein Oxidationsmit- tel für das Halbleitermaterial enthält, wodurch eine Diffusion des Dotierstoffs in das Volumen des Halbleitersubstrats ermöglicht wird. Bei der thermischen Behandlung erfolgt ebenso eine partielle Oxidation der nicht mit der Dotierstoff-Schicht beschichteten Oberflächenbereiche des Halbleitersubstrats. Es können so auf einfache Weise zwei Prozessschritte verbunden werden, was zur Vereinfachung des Gesamtprozesses führt.
Vorzugsweise besteht die den Dotierstoff enthaltende Schicht aus einem Material oder enthält ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Silicium, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, SiIi- ciumnitrid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Tantaloxid, dielektrischen Materialien, keramischen Materialien, Materialien enthaltend organische Verbindungen, die im Diffusionsprozess chemisch veränderbar sind, nicht-stöchiometrischen Abwandlungen dieser Materialien und Mischungen dieser Materialien. Unter nicht- stöchiometrischen Abwandlungen sind beispielsweise im Hinblick auf Siliciumnitrid Zusammensetzungen zu verstehen, die von dem stöchiometrischen Verhältnis Si3N4 abweichen.
Ebenso ist es möglich, wie aus der Halbleitertechnologie bekannt, Substanzen einzusetzen, die beispielsweise zunächst in flüssiger oder pastöser Form vorliegen. Diese werden dann auf dem Halbleiter deponiert, beispielsweise durch Aufschleudern, Sprühen, Tauchbeschichten, Drucken oder CVD. Im Anschluss kann dann ein Trockenschritt folgen, in dem ein Teil der organischen Bestandteile austritt. In einem weiteren Schritt kann dann die Substanz in eine glasartige Konsistenz überführt werden, die dann im nachfolgen- den Hochtemperaturprozess als Diffusionsquelle oder auch als Barriere dient. Derartige Substanzen können nach dem bekannten SoI-Gel -Verfahren hergestellt und verarbeitet werden.
Der Dotierstoff wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphor, Bor, Arsen, Aluminium und Gallium.
Vorzugsweise weist die den Dotierstoff enthaltende Schicht einen Konzentrationsgradienten hinsichtlich des Dotierstoffs auf, wobei in dem dem Halbleitersubstrat zugewandten Bereich eine höhere Dotierstoff- Konzentration herrscht .
Hinsichtlich der Beschichtung des Halbleitersubstrats bestehen verschiedene Alternativen. So sieht eine erste bevorzugte Variante vor, dass das Halbleitersubstrat auf einer Oberfläche mit einer einen Dotierstoff enthaltenden Schicht durchgängig beschichtet wird und anschließend durch thermische Behandlung mit einer ein Oxidationsmittel enthaltenden Atmosphäre eine partielle Oxidation der nicht-beschichteten Oberflächen, z.B. der Rückseite des Halbleitersubstrats, erfolgt. Eine andere Variante sieht vor, dass eine oder mehrere Oberflächen des Halbleitersubstrats lediglich bereichsweise mit einer einen Dotierstoff enthaltenden Schicht beschichtet werden, wodurch auch unbeschichtete Bereiche zurückbleiben. Im anschließenden Oxidationsschritt erfolgt dann eine partielle Oxidation der nicht-beschichteten Oberflächen des Halbleitersubstrats.
Grundsätzlich ist es so, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit beliebigen Prozessschritten, die für die Bearbeitung von Halbleitersubstraten und insbe- sondere bei der Herstellung von Solarzellen bekannt sind, zu beliebigen Zeitpunkten kombiniert werden können. So ist es z.B. möglich, dass das Halbleitersubstrat vor der Beschichtung mit der den Dotierstoff enthaltenden Schicht zumindest bereichsweise behan- delt wurde. Ebenso ist es aber auch möglich, dass eine Behandlung nach der Beschichtung mit der den Dotierstoff enthaltenden Schicht und vor der thermischen Behandlung durchgeführt wird. Die Behandlungs- schritte sind hierbei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer nasschemischen oder trockenchemischen Bearbeitung, einer thermischen Bearbeitung, einer Beschichtung, einer mechanischen Bearbeitung, einer lasertechnischen Bearbeitung, einer Metallisierung, einer Siliciumbearbeitung, einer Rei- nigung, einer nass- oder trockenchemischen Texturie- rung, einer Beseitigung der Texturierung sowie Kombi- nationen aus den genannten Behandlungsschritten. Es gibt hier eine Vielzahl von Kombinationen zwischen den genannten Behandlungsschritten. Beispielsweise können die Halbleitersubstrate nach der Beschichtung mit dem Dotierstoff mit dem Ziel bearbeitet werden, die unbeschichteten Bereiche für die thermische Behandlung vorzubereiten. Dies kann beispielsweise umfassen, dass bestehende Texturen ganz oder teilweise eingeebnet werden oder dass verschiedene Reinigungs- Vorgänge durchgeführt werden. Die Reinigung kann dabei sowohl nasschemischer wie trockenchemischer Natur sein. Ein anderes Beispiel betrifft die zumindest bereichsweise Entfernung von bestehenden Beschichtungen mit dem Ziel, eine Strukturierung der Beschichtung zu erreichen oder aber auch, um parasitäre Beschichtungen auf beispielsweise der Rückseite zu entfernen.
Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass vor der thermischen Behandlung das beschichtete Halblei- tersubstrat nass- oder trockenchemisch behandelt wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, die unbeschichteten Teile des Halbleiters zu ätzen, während die Beschichtung den restlichen Halbleiter maskiert. Auf diese Weise können geeignete Ausgangsbedingungen für die thermische Oxidation geschaffen werden, insbesondere kann so eine sehr hohe Passivierungsqualität erzielt werden.
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass auf dem Halbleitersubstrat mindestens eine weitere Beschichtung aufgebracht ist. So kann z.B. die den Dotierstoff enthaltende Schicht auf der vom Halbleitersubstrat abgewandten Seite mit einer Deckschicht als Diffusionsbarriere für den Dotierstoff versehen sein, um ein Austreten des Dotierstoffs zu verhindern. Diese Deckschicht besteht vorzugsweise aus einem Materi- al, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Silicium, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Tantaloxid, dielektrischen Materialien, keramischen Materi- alien, Materialien enthaltend organische Verbindungen, die im Diffusionsprozess chemisch veränderbar sind, nicht-stöchiometrischen Abwandlungen dieser Materialien und Mischungen dieser Materialien. In einer weiteren bevorzugten Variante kann die Deckschicht auch mehrlagig aufgebaut sein, wobei die unterschiedlichen Lagen aus verschiedenen Materialien bestehen.
In einer bevorzugten Variante kann die mindestens eine Beschichtung in der Weise erfolgen, dass das Be- Schichtungsmaterial in flüssiger oder pastöser Form auf dem Halbleitersubstrat oder den bereits auf dem Halbleitersubstrat aufgebrachten Beschichtungen abgeschieden wird. Dies kann vorzugsweise durch Auf- schleudern, Sprühen, Tauchbeschichten, Drucken oder CVD-Verfahren erfolgen. Im Anschluss kann dann ein
Trockenschritt erfolgen, in dem ein Teil der organischen Bestandteile entfernt wird. In einem weiteren Schritt kann dann das Beschichtungsmaterial in eine glasartige Konsistenz überführt werden und dient bei dem nachfolgenden Hochtemperaturprozess als Diffusionsquelle oder auch als Barriere. Derartige Beschich- tungsmaterialien können ebenso nach dem SoI-GeI- Verfahren hergestellt und verarbeitet werden. Ebenso können aber auch Beschichtungsverfahren und Dotie- rungsverfahren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, angewendet werden. Hierzu wird auf S. K. Ghandhi, VLSI Fabrication Principles: Silicon and Gallium Arsenide, 2. Auflage (1994), Kapitel 8. S. 510-586, verwiesen. Eine weitere erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass zwischen Halbleitersubstrat und der mindestens einen Dotierstoff-Schicht mindestens eine weitere Schicht aufgebracht ist, durch die die Diffusion des Dotierstoffs in das Volumen des Halbleitersubstrates nicht vollständig unterdrückt bzw. behindert wird. Beispielsweise bildet sich auf Silicium üblicherweise eine native Siliciumdioxidschicht, .die so dünn ist, dass eine Dotierung des Silicium dadurch nicht mas- kiert wird. Ebenso ist es möglich, dass andere
Schichten aus vorherigen Prozessen oder Prozessschritten noch vorhanden sind, durch die die Diffusion aber nicht unterdrückt wird.
Die thermische Behandlung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren erfolgt vorzugsweise in einem Rohrofen oder einem Durchlaufofen. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die thermische Behandlung direkt in einem PECVD-Reaktor durchgeführt wird. Die thermische Behandlung erfolgt dabei vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 600 bis 1150 0C.
Hinsichtlich des Oxidationsschrittes bestehen verschiedene Verfahrensvarianten. So kann eine trockene Oxidation unter Verwendung von Sauerstoff als Oxida- tionsmittel durchgeführt werden. Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass eine feuchte Oxidation durchgeführt wird, d.h. es wird Sauerstoff als Oxida- tionsmittel in Gegenwart von Wasserdampf eingesetzt. Die für die Oxidation eingesetzte Atmosphäre kann darüber hinaus weitere Verbindungen zur Steuerung des Oxidationsprozesses enthalten. Ebenso können der Atmosphäre Verbindungen zur Reinhaltung derselben zugesetzt werden. Hierzu zählt insbesondere trans-1,2- Dichlorethan. Das Halbleitersubstrat besteht vorzugsweise aus SiIi- cium, Germanium oder Galliumarsenid. Ebenso können auch bereits dotierte Halbleitersubstrate, die z.B. mit Phosphor, Bor, Arsen, Aluminium und/oder Gallium dotiert sind, eingesetzt werden. Es ist aber insbesondere bevorzugt, dass das Halbleitersubstrat in den oberflächennahen Bereichen neben bereits vorhandenen Dotierungen höchstens eine geringfügige Dotierung aufweist, die aus der zuvor abgeschiedenen Dotier- stoffquelle stammt und durch eine zusätzliche thermische Behandlung vor der simultanen Diffusion und Oxi- dation gebildet worden ist. Bei der abschließenden thermischen Behandlung wird dann die Diffusion dieser Dotierstoffe verstärkt.
Es ist ebenso möglich, dass das Halbleitersubstrat bereits vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest bereichsweise Strukturen, z.B. in Form einer Maskierung, aufweist, die eine thermische Oxidation des Halbleitersubstrats in diesen Bereichen unterdrücken oder behindern.
Eine weitere erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass bei dem Verfahren durch Anreicherung von Verun- reinigungen in dotierten Bereichen im Halbleitersubstrat ein Getterprozess durchgeführt wird. Dies ist insbesondere bei der Dotierung mit Phosphor im thermischen Prozess möglich. Gettern findet bei der Phosphordiffusion als Nebeneffekt statt. Die Verunreini- gungen diffundieren in die Bereiche hoher Phosphorkonzentrationen, da sie dort besser löslich sind als im übrigen Volumen. Dort nehmen sie weniger Einfluss auf das Halbleiterbauelement. Bei einem reinen Oxida- tionsprozess, wie es aus dem Stand der Technik be- kannt ist, kommt es dagegen nicht zu einem Gettervor- gang, sodass hier sehr hohe Reinheitsanforderungen eingehalten werden müssen. Somit weist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik auch den Vorteil auf, dass hinsichtlich der Reinheitsbedingungen nicht derartig hohe Anforderungen einzuhalten sind, was auf den parallel ablaufenden Gettervorgang zurückzuführen ist .
Erfindungsgemäß wird ebenso ein dotiertes und oxi- diertes Halbleitersubstrat bereitgestellt, das nach dem zuvor beschriebenen Verfahren herstellbar ist.
Verwendung findet das zuvor beschriebene Verfahren insbesondere bei der Herstellung von Solarzellen.
Die Erfindung soll im Folgenden an dem konkreten Beispiel von einem Bor-dotierten Siliciumsubstrat als Halbleitersubstrat und einem phosphorhaltigen Silici- umdioxid als Dotierstoffquelle dargestellt werden.
Der Siliciumwafer 1 wird beispielsweise in einer sog. PECVD-Beschichtungsanlage mit einem Phosphorhaltigen Siliciumoxid 2 einseitig beschichtet (Fig. 1) .
Das Siliciumoxid 2 dient als Phosphorquelle und Schicht 3 als Barriere gegen austretenden Phosphor.
Die andere Seite der Scheibe verbleibt unbeschichtet. Die so beschichtete Scheibe kann nun noch gereinigt werden, um die unbeschichtete Seite für den nachfolgenden thermischen Prozess vorzubehandeln. Diese Rei- nigung kann nass- oder trockentechnisch durchgeführt werden. Sind in dieser Reinigung Schritte enthalten, die die Schicht 3 angreifen, sind diese Schritte so kurz zu wählen, dass die Eigenschaft der Schicht 3 als Diffusionsbarriere zu dienen nicht verloren geht. Entsprechend kann auch die Schicht geeignet dick ausgebildet werden. Anschließend erfolgt nun ein Hochtemperaturschritt. Dieser Schritt ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass auf der mit Schicht 2 beschichteten Seite der Phosphor aus Schicht 2 in das Silicium eindringt und eine geeignete Dotierkonzentration 4 in dem Wafer erreicht wird. Simultan bildet sich auf den nicht beschichteten Bereichen des Wafers ein thermisch gewachsenes Siliciumdioxid 5 aus (Fig. 2) . Die- ses Siliciumdioxid entsteht, wenn die Atmosphäre in dem Ofen, in welchem der Hochtemperaturprozess durchgeführt wird, Sauerstoff enthält. Zusätzlich zum Sauerstoff können auch Wasserdampf oder andere geeignete Substanzen in der Atmosphäre enthalten sein, die den Oxidationsprozess ermöglichen oder vorteilhaft beeinflussen, beispielsweise beschleunigen. Die oben genannten Schichten 2 und 3 können auch zu einer Schicht zusammengefasst werden, die einen geeigneten Verlauf der Konzentration des Dotierstoffes aufweist, so dass verhindert wird, dass dieser in unerwünschtem Maße aus der Schicht in die Prozessatmosphäre austritt. Im Wesentlichen muss die Schicht lediglich auf geeignete Weise gewährleisten, dass die zu oxidieren- de Seite nicht durch austretenden Dotierstoff unvor- teilhaft beeinflusst wird.
Wie bereits zuvor beschrieben, ist auch die bereichsweise Beschichtung möglich. Dies kann durch Verwendung entsprechender Masken oder auch durch gezieltes Rückätzen erfolgen. In Fig. 3 ist ein Siliciumwafer 1 vor der thermischen Behandlung zur simultanen Diffusion und Oxidation dargestellt. Eine erste Oberfläche weist hier Bereiche mit einer phosphorhaltigen SiIi- ciumoxidschicht 2 auf . Das Siliciumoxid 2 dient dabei als Phosphorquelle. Gleichzeitig sind auf diesen Bereichen Deckschichten aus Siliciumdioxid 3 abgeschie- den. Durch die thermische Behandlung zur Diffusion und Oxidation erhält man dann einen Aufbau, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser Hochtemperaturschritt bewirkt, dass auf der mit Schicht 2 beschichteten Seite der Phosphor aus Schicht 2 in den Siliciumwafer 1 eindringt und eine geeignete Dotierkonzentration 4 in dem Wafer erreicht wird. Simultan bildet sich auf den nicht beschichteten Bereichen des Wafers ein thermisch gewachsenes Siliciumdioxid 5 aus.
Die oben beschriebene Erfindung kann auf vielfältige Weise, beispielsweise für die Herstellung von Solarzellen, eingesetzt werden. Zwei mögliche Prozessvarianten sind im Folgenden dargestellt:
Prozessvariante A
Es wird zunächst eine rückseitige geeignete Deckschicht aufgebracht und danach ein Ätzschritt durch- geführt, bei dem die Schichten 2 und 3 entfernt werden. Die Deckschicht schützt dabei die darunter liegende Schicht 5. Die Materialwahl für diese Schicht ist sehr frei. Die Schicht kann beispielsweise aus einem Dielektrikum, einem Metall, einer Keramik oder einem Schichtsystem bestehen. Anschließend wird auf der Vorderseite des Wafers eine Antireflexionsschicht 7 abgeschieden (Fig. 5) .
Danach wird mit einem geeigneten Verfahren, z.B. mit einem Laser, das rückseitige Schichtsystem lokal geöffnet (Fig. 6) .
Anschließend wird mit einem geeigneten Verfahren auf der Vorderseite und auf der Rückseite in frei wählba- rer Reihenfolge eine geeignete Kontaktpaste angeordnet, z.B. mittels Siebdruck. Es können auf der Rück- seite auch Pasten kombiniert werden, die eine einfache spätere Verschaltung der Solarzellen in Modulen erlauben (Fig. 7) .
Im darauf folgenden Schritt werden die Kontakte ausgebildet, indem die Siliciumscheibe einem geeigneten thermischen Prozess ausgesetzt wird. Dieses sog. Kontaktsintern kann beispielsweise in einem Sinterofen durchgeführt werden, wie er bereits jetzt in der So- larzellenproduktionstechnologie bekannt ist (Fig. 8) .
Der Herstellungsprozess der Solarzelle ist nun im Wesentlichen abgeschlossen. Auch hier können weitere Prozessschritte ein- oder angefügt werden, mit denen das Bauelement veredelt wird. Beispielsweise können eingangs nasschemische Oberflächenvorbehandlungen stattfinden, um die Reflexion der Siliciumscheibe durch eine sog. Texturierung zu reduzieren. Darüber hinaus können thermische Ausheilschritte oder Laser- prozesse zur Kantenisolation angewendet werden.
Prozessvariante B
Nach Abscheidung der Antireflexionsschicht gemäß Fig. 3 in Variante A, wird hier die Kontaktpaste auf der
Vorderseite angeordnet. Die Scheibe wird anschließend in einem geeigneten thermischen Prozess behandelt, wobei sich der Vorderseitenkontakt ausbildet (Fig. 9) .
Anschließend wird auf der Rückseite der Solarzelle eine geeignete Metallschicht angeordnet. Dieser Schritt kann auch mit dem vorherigen kombiniert werden. Es ist allerdings hier wesentlich, dass die Me- tallschicht die darunter liegende Schichtfolge nicht bis zum Silicium durchdringt (Fig. 10) . Abschließend wird die rückseitige Metallschicht mit einem Laser derart bearbeitet, dass sie an dafür vorgesehenen Bereichen die darunter liegende Schichtfol- ge durchdringt und einen elektrischen Kontakt zum Si- licium herstellt. Ist die Metallschicht beispielsweise aluminiumhaltig, so kann sie auch eine lokale p++ Dotierung an den Stellen der Laserbearbeitung ausbilden (Fig. 11) .
Der Herstellungsprozess der Solarzelle ist nun im Wesentlichen abgeschlossen. Auch hier können weitere Prozessschritte ein- oder angefügt werden, mit denen das Bauelement veredelt wird. Beispielsweise können eingangs nasschemische Oberflächenvorbehandlungen stattfinden, um die Reflexion der Siliciumscheibe durch eine sog. Texturierung zu reduzieren. Darüber hinaus können thermische Ausheilschritte oder Laserprozesse zur Kantenisolation angewendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur simultanen Dotierung und Oxidation von Halbleitersubstraten, bei dem zumindest eine Oberfläche des Halbleitersubstrats zumindest bereichsweise mit mindestens einer mindestens ei- nen Dotierstoff enthaltenden Schicht beschichtet wird und anschließend durch eine thermische Behandlung in einer ein Oxidationsmittel für das Halbleitermaterial enthaltenden Atmosphäre eine Diffusion des Dotierstoffs in das Volumen des Halbleitersubstrats ermöglicht und eine Oxidation der nicht mit der Dotierstoff-Schicht beschichteten Oberflächenbereiche des Halbleitersubstrats erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Dotierstoff enthaltende Schicht aus einem Material besteht oder ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Silicium, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid,
Aluminiumoxid, Titandioxid, Tantaloxid, dielektrische Materialien, keramische Materialien, Materialien enthaltend organischen Verbindungen, die im Diffusionsprozess chemisch veränderbar sind, nicht- stöchiometrischen Abwandlungen dieser Materialien und Mischungen dieser Materialien.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phosphor, Bor, Arsen, Aluminium und Gallium.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Dotierstoff enthaltende Schicht einen Konzentrationsgradienten hinsichtlich des Dotierstoffs aufweist, wobei in dem dem Halbleitersubstrat zugewandten Bereich eine höhere Dotierstoff-Konzentration herrscht .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat auf einer Oberfläche des Halbleitersub- strats mit mindestens einer mindestens einen Dotierstoff enthaltenden Schicht beschichtet wird und anschließend durch eine thermische Behandlung in einer ein Oxidationsmittel für das Halbleitermaterial enthaltenden Atmosphäre eine Dif- fusion des Dotierstoffs in das Volumen des Halbleitersubstrats ermöglicht und eine Oxidation der nicht mit der Dotierstoff -Schicht beschichteten Oberflächen des Halbleitersubstrats erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oberfläche des Halbleitersubstrats bereichsweise mit mindestens einer mindestens einen Dotierstoff enthaltenden Schicht beschichtet wird und anschließend durch eine thermische Behandlung in einer ein Oxidationsmittel für das Halbleiterma- terial enthaltenden Atmosphäre eine Diffusion des Dotierstoffs in das Volumen des Halbleitersubstrats ermöglicht und eine Oxidation der nicht-beschichteten Oberflächenbereiche des Halbleitersubstrats erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat vor der Beschichtung mit der den Dotier- Stoff enthaltenden Schicht zumindest bereichs- weise behandelt wurde .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beschichtung mit der den Dotierstoff enthaltenden Schicht und vor der thermischen Behandlung mindestens ein weiterer Behandlungsschritt des Halbleitersubstrats erfolgt.
9. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungs- schritte ausgewählt sind aus der Gruppe beste - hend aus einer nasschemischen oder trockenchemischen Bearbeitung, einer thermischen Bearbeitung, einer Beschichtung, einer mechanischen Bearbeitung, einer lasertechnischen Bearbeitung, einer Metallisierung, einer Siliciumbearbeitung, einer Reinigung, einer nass- oder trockenchemischen Texturierung, einer Beseitigung der Textu- rierung sowie Kombinationen aus den genannten Behandlungsschritten .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Halbleitersubstrat mindestens eine weitere Beschichtung aufgebracht ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Dotierstoff enthaltende Schicht auf der vom Halbleitersubstrat abgewandten Seite mit einer Deckschicht als Diffusionsbarriere für den Dotierstoff versehen ist.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus einem Material besteht oder ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Silicium, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid,
Titandioxid, Tantaloxid, dielektrische Materialien, keramische Materialien, Materialien enthaltend organischen Verbindungen, die im Diffu- sionsprozess chemisch veränderbar sind, nicht- stöchiometrischen Abwandlungen dieser Materialien und Mischungen dieser Materialien.
13. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht mehrlagig aufgebaut ist .
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Beschichtung in der Weise erfolgt, dass das Be- Schichtungsmaterial in flüssiger oder pastöser
Form auf dem Halbleitersubstrat oder bereits vorliegenden Beschichtungen abgeschieden wird.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene
Schicht getrocknet sowie anschließend in eine glasartige Konsistenz überführt wird.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung des
Beschichtungsmaterials durch Aufschleudern, Sprühen, Tauchbeschichten, Drucken und/oder CVD erfolgt.
17. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Be- schichtungsmaterial aus einem Sol-Gel besteht.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Halbleitersubstrat und der mindestens einen Dotier- Stoff-Schicht mindestens eine weitere Schicht aufgebracht ist, durch die die Diffusion des Dotierstoffs in das Volumen des Halbleitersubstrats nicht vollständig unterdrückt wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung in einem Rohrofen oder einem Durchlauf - ofen erfolgt.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Be- handlung bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 1150 0C durchgeführt wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine trockene Oxi- dation unter Verwendung von Sauerstoff als Oxi- dationsmittel durchgeführt wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass eine feuchte Oxida- tion unter Verwendung von Sauerstoff als Oxida- tionsmittel in Gegenwart von Wasserdampf durchgeführt wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Oxida- tion eingesetzte Atmosphäre weitere Verbindungen zur Steuerung der Oxidation oder zur Reinhaltung der Atmosphäre, insbesondere trans-1,2- Dichlorethen enthält.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat aus Silicium, Germanium oder Galliumarse- nid besteht.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersub- strat mit Phosphor, Bor, Arsen, Aluminium und/oder Gallium dotiert ist.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat in den oberflächennahen Bereichen neben bereits vorhandenen Dotierungen höchstens eine geringfügige Dotierung aufweist, die aus der zuvor abgeschiedenen Dotierstoffquelle stammt und durch eine zusätzliche thermische Behandlung vor der simultanen Diffusion und Oxidation gebildet worden ist .
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat zumindest bereichsweise Strukturen aufweist, die eine thermische Oxidation des Halb- leitersubstrats in diesen Bereichen unterdrücken oder behindern.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren ein Getterprozess durch Anreicherung von Verunreinigungen in den dotierten Bereichen im Halbleitersubstrat erfolgt.
29. Dotiertes und oxidiertes Halbleitersubstrat herstellbar nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
30. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 28 zur Herstellung von Solarzellen.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008033169A1 (de) * 2008-05-07 2009-11-12 Ersol Solar Energy Ag Verfahren zur Herstellung einer monokristallinen Solarzelle
EP2302690A4 (de) * 2008-06-26 2015-01-07 Mitsubishi Electric Corp Solarbatteriezelle und prozess zu ihrer herstellung
DE102008030725B4 (de) * 2008-07-01 2013-10-17 Deutsche Cell Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kontakt-Struktur mittels einer Galvanikmaske
DE102008049281A1 (de) * 2008-09-26 2010-04-08 Centrotherm Photovoltaics Technology Gmbh Diffusionseinrichtung für die Solarzellenfertigung und Verfahren zur Herstellung von Solarzellen
EP2180531A1 (de) * 2008-10-23 2010-04-28 Applied Materials, Inc. Halbleitervorrichtungsherstellungsverfahren, Halbleitervorrichtung und Halbleitervorrichtungsherstellungsanlage
KR20110086833A (ko) * 2008-10-23 2011-08-01 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 반도체 소자 제조 방법, 반도체 소자 및 반도체 소자 제조 설비
US8124502B2 (en) * 2008-10-23 2012-02-28 Applied Materials, Inc. Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation
DE102009005168A1 (de) * 2009-01-14 2010-07-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Siliziumsubstrat
DE102009003393A1 (de) * 2009-01-27 2010-07-29 Schott Solar Ag Verfahren zur Temperaturbehandlung von Halbleiterbauelementen
EP2422373B1 (de) * 2009-04-21 2024-06-05 Tetrasun, Inc. Herstellungsverfahren von hochleistungssolarzellenstrukturen
CN104882513A (zh) * 2009-04-22 2015-09-02 泰特拉桑有限公司 通过局部激光辅助转变太阳能电池中的功能膜得到的局部金属接触
US8450141B2 (en) * 2009-06-17 2013-05-28 University Of Delaware Processes for fabricating all-back-contact heterojunction photovoltaic cells
DE102010004498A1 (de) * 2010-01-12 2011-07-14 centrotherm photovoltaics AG, 89143 Verfahren zur Ausbildung einer zweistufigen Dotierung in einem Halbleitersubstrat
JP5778247B2 (ja) 2010-03-26 2015-09-16 テトラサン インコーポレイテッド 高効率結晶太陽電池における遮蔽された電気接点およびパッシベーション化誘電体層を通じたドーピング、ならびにその構造および製造方法
CN102939662B (zh) * 2010-05-20 2016-03-23 京瓷株式会社 太阳能电池元件及其制造方法、以及太阳能电池模块
KR101150686B1 (ko) 2010-12-17 2012-05-25 현대중공업 주식회사 태양전지 및 그 제조방법
DE102011103538A1 (de) * 2011-06-07 2012-12-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Dotierung von Halbleitersubstraten sowie dotiertes Halbleitersubstrat und Verwendung
CN102751379A (zh) * 2012-06-20 2012-10-24 常州天合光能有限公司 一种在n型硅衬底上快速形成p-n结的方法
US10014425B2 (en) 2012-09-28 2018-07-03 Sunpower Corporation Spacer formation in a solar cell using oxygen ion implantation
US9093598B2 (en) * 2013-04-12 2015-07-28 Btu International, Inc. Method of in-line diffusion for solar cells
US20140361407A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-11 SCHMID Group Silicon material substrate doping method, structure and applications
JP6456279B2 (ja) * 2015-01-29 2019-01-23 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法
FR3035741B1 (fr) * 2015-04-28 2018-03-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d'une cellule photovoltaique.
US9673341B2 (en) 2015-05-08 2017-06-06 Tetrasun, Inc. Photovoltaic devices with fine-line metallization and methods for manufacture
CN107293604A (zh) * 2017-07-27 2017-10-24 浙江晶科能源有限公司 一种p型面低反射率晶硅电池的制备方法
CN114566568A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 安徽华晟新能源科技有限公司 半导体衬底层的处理方法和太阳能电池的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050016585A1 (en) * 2001-11-26 2005-01-27 Adolf Munzer Manufacturing a solar cell with backside contacts

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3690969A (en) * 1971-05-03 1972-09-12 Motorola Inc Method of doping semiconductor substrates
GB1536545A (en) * 1975-03-26 1978-12-20 Mullard Ltd Semiconductor device manufacture
DE2755168A1 (de) * 1977-12-10 1979-06-13 Itt Ind Gmbh Deutsche Verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen
US4295266A (en) * 1980-06-30 1981-10-20 Rca Corporation Method of manufacturing bulk CMOS integrated circuits
DK170189B1 (da) * 1990-05-30 1995-06-06 Yakov Safir Fremgangsmåde til fremstilling af halvlederkomponenter, samt solcelle fremstillet deraf
JP2989373B2 (ja) * 1992-05-08 1999-12-13 シャープ株式会社 光電変換装置の製造方法
US5591681A (en) * 1994-06-03 1997-01-07 Advanced Micro Devices, Inc. Method for achieving a highly reliable oxide film
US6180869B1 (en) * 1997-05-06 2001-01-30 Ebara Solar, Inc. Method and apparatus for self-doping negative and positive electrodes for silicon solar cells and other devices
US6274429B1 (en) * 1997-10-29 2001-08-14 Texas Instruments Incorporated Use of Si-rich oxide film as a chemical potential barrier for controlled oxidation
JPH11354516A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Sony Corp シリコン酸化膜形成装置及びシリコン酸化膜形成方法
US6221789B1 (en) * 1998-07-29 2001-04-24 Intel Corporation Thin oxides of silicon
US6784121B1 (en) * 1998-10-23 2004-08-31 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit dielectric and method
US6204198B1 (en) * 1998-11-24 2001-03-20 Texas Instruments Incorporated Rapid thermal annealing of doped polycrystalline silicon structures formed in a single-wafer cluster tool
JP2002076400A (ja) * 2000-08-30 2002-03-15 Shin Etsu Handotai Co Ltd 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法
JP2004221149A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Hitachi Ltd 太陽電池の製造方法
JP2005056875A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
JP4761706B2 (ja) * 2003-12-25 2011-08-31 京セラ株式会社 光電変換装置の製造方法
JP4632672B2 (ja) * 2004-02-04 2011-02-16 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050016585A1 (en) * 2001-11-26 2005-01-27 Adolf Munzer Manufacturing a solar cell with backside contacts

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