EP2118927A2 - Method for applying a structure to a semiconductor element - Google Patents

Method for applying a structure to a semiconductor element

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Publication number
EP2118927A2
EP2118927A2 EP07856974A EP07856974A EP2118927A2 EP 2118927 A2 EP2118927 A2 EP 2118927A2 EP 07856974 A EP07856974 A EP 07856974A EP 07856974 A EP07856974 A EP 07856974A EP 2118927 A2 EP2118927 A2 EP 2118927A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
film
structural material
masking layer
semiconductor device
areas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07856974A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oliver Schultz-Wittmann
Filip Granek
Andreas Grohe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2118927A2 publication Critical patent/EP2118927A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10P76/202—
    • H10W20/058—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for applying a structure from a structural material to a semiconductor component according to claim 1, and to a semiconductor layer structure according to claim 15.
  • Methods according to the preamble of claim 1 are typically used in semiconductor technology to apply thin metallization structures to a semiconductor device.
  • a metal structure to a silicon wafer in which a photosensitive coating is first applied to the silicon wafer.
  • the photosensitive resist is then exposed through an exposure mask so that the areas of the photosensitive resist are exposed to the silicon wafer, which is later to have metal on the surface.
  • the paint is developed so that the exposed areas of the paint are removed.
  • a metal film is now applied over the entire surface so that the metal film rests on the remaining lacquer on the one hand and the metal film on the silicon wafer on the other hand in the areas in which the lacquer was removed again.
  • the remaining paint is removed by means of solvents, so that in this step, the metal film in the areas where it rests on the paint, is removed with.
  • a predetermined metal structure remains on the silicon wafer.
  • the method described above is also known as the "lift-off method". It is essential in this process that the solvent must pass through the metal film to the paint lying below the metal film in order to detach it. For this, either long process times for the detachment process are necessary, so that the solvent can penetrate through small pores through the metal film or laterally detach the paint in some areas, so that the detachment process eventually continues on the entire paint-covered areas.
  • the invention is therefore based on the object to improve the known method for applying a predetermined structure of a structural material to a semiconductor device, so that in particular the process times can be reduced and also costs are saved. Furthermore, the method according to the invention is intended to impose a lower requirement on the solvent to be used for detaching the paint and to the means from which the masking layer is formed, so that costs can be saved on the one hand and a reduction of the environmental impact by the process waste products on the other hand is.
  • inventive method according to claim 1, and by a semiconductor layer structure according to claim 15.
  • Advantageous embodiments of the method can be found in claims 2 to 14.
  • the inventive method is thus suitable for applying a structure of a structural material to a semiconductor device. This includes the previously described application of a metal structure to a semiconductor component, however, any other structures of any further structural materials can be applied to the semiconductor component by means of the method according to the invention.
  • a surface of the semiconductor component is partially covered by means of a masking layer, so that the areas are left out at which the structural material is to be on the surface of the semiconductor component after completion of the method.
  • a film of the structural material is applied so that the structural material covers the masking layer on the one hand and covers the surface of the semiconductor component in the areas recessed by the masking layer on the other hand.
  • a "lift-off” is performed, that is, the masking layer is peeled off, so that the structure material on the masking layer is also peeled off, as a result of which structural material remains in the predetermined recessed areas of the masking layer on the surface of the semiconductor device.
  • Step B2 of the film of structural material is partially removed.
  • openings are formed in the film of structural material prior to peeling the masking layer.
  • the solvent, which in step C removes the masking layer it is possible for the solvent, which in step C removes the masking layer, to pass through the film of structural material through the openings produced in method step B2 to the masking layer, so that the detachment process is initiated.
  • step C a significant acceleration of the process step C can be achieved, since by the achieved in step B2 openings immediately the detachment process is initiated. Likewise, it is possible to dispense with expensive and cost-intensive methods which-as described in the introductory part-modify the masking layer in such a way that no closed metal film is formed.
  • the structural material is partially removed in the areas in which the film has been applied to the masking layer.
  • the solvent can pass directly through the resulting free areas to the masking layer and initiate the detachment process.
  • the film is perforated from structural material, that is perforated at a plurality of approximately regularly arranged perforation points. It is particularly advantageous if the perforation is selected such that the individual perforations are arranged such that a predetermined
  • the perforations are spaced apart by a maximum of 5000 ⁇ m, in particular by at most 1000 ⁇ m, most particularly by at most 500 ⁇ m.
  • the film of structural material is at least perforated in step B2 along at least one predetermined line.
  • the lines are advantageously set to follow the recessed areas, i. have approximately the shape and the course of the edges of the recessed areas.
  • At least two sides of the predetermined structure is given a line as described above, along which the film of structural material is perforated, or is completely removed.
  • a complete removal can e.g. by means of a pulsed
  • the predetermined line to the predetermined structure ie to the edges of the recessed areas on a substantially constant distance.
  • the structural material remains on the surface of the semiconductor device. At the edges of the recessed areas, the film of structural material thus tears off when the masking layer is removed, because, on the one hand, structural material remains in the recessed areas on the surface of the semiconductor component, and on the other hand
  • Structure material which is located on the masking layer, with detached.
  • the predetermined lines lie approximately at the edges of the recessed areas, i. the distance of the predetermined line to the edges of the recessed areas is approximately zero.
  • the force acting on the film at the edges of the recessed areas also depends on the size of the means of the The larger the released area, the greater the force acting on the film at the edges of the recessed areas. At small distances of the predetermined line to the edges of the recessed areas, it is possible that the film is not torn off due to low acting forces and thus a portion of the film of structural material outside the recessed areas is not peeled off.
  • the distance is in the range 10 microns to 20 microns, so that even with alignment inaccuracies no structural material is removed in the recessed areas.
  • the detachment process in method step C can be accelerated once more by virtue of the predetermined lines being at a greater distance, i.e. a greater distance. have at least a predetermined distance to the edges of the recessed areas, since in this case the detachment process is initiated starting from the predetermined lines both in the direction of the edges of the recessed areas, as well as in the opposite direction.
  • a further advantage of such a predetermined minimum distance is that this results in sufficiently large forces on the film of structural material at the edges of the recessed areas, so that a tearing takes place and undesirable remaining on the semiconductor device film remains due to low acting forces as described previously avoided.
  • the entire film of structural material is provided in step B2 with a grid-like perforation.
  • the regions not covered by the masking layer are advantageously cut out, so that the film of structural material is not perforated in the regions in which the structure is to be produced on the semiconductor component.
  • Raster-like perforation leads to a variety of points of attack for the solvent on the masking layer, so that an optimal acceleration of the detachment process in step C is achieved.
  • the partial removal of the film of structural material in method step B2 can advantageously be carried out mechanically. This is conceivable for example by scribing with pointed or knife-like devices, as well as a milling or cutting by means of a rotating blade is possible.
  • the film of structural material is partially removed by local action of radiation.
  • a partial removal of the film by means of a laser is advantageous.
  • devices are known which allow an exact positioning of the laser beam relative to the semiconductor device and also a rapid change between several points on the surface of the semiconductor device, for example by the use of rotary mirrors in the beam path of the laser beam.
  • the film of structural material can be perforated in a very short time at a large number of points, in particular by evaporation of the structural material by means of the laser beam.
  • Method step B2 is to select this removal process such that the semiconductor component is not impaired, in particular that the electrical properties of the semiconductor component are not changed and impaired, for example, by introduction of impurities in the semiconductor structure.
  • the energy of the irradiation for removing the film of structural material and the thickness of the masking layer has a predetermined minimum thickness, so that the laser beam may indeed have a change in the masking layer, but not
  • 1 .mu.m in particular at least 5 .mu.m, most preferably 10 .mu.m, further in particular in the range of 20 microns to 40 microns when using a laser for opening the metal film is advantageous.
  • Masking layer in method step A can be carried out by a photolithography method known per se:
  • the surface of the semiconductor component is first covered with a photosensitive resist in a method step A1.
  • the photosensitive resist is exposed in a method step A2 in the areas in which the surface of the semiconductor device is to be covered with the structural material. Thereafter, in a method step A3, the photosensitive resist is developed so that only the exposed regions of the photosensitive resist are removed from the surface of the semiconductor component.
  • the masking layer is applied to the semiconductor component in method step A by means of screen printing methods known per se or by means of ink jet methods known per se, ie in this case on the solar cell wafer becomes.
  • alkaline solvents such as weakly concentrated potassium hydroxide solution (e.g., KOH diluted to 3%) is advantageous.
  • a dibasic ester may advantageously be used, e.g. by LEMRO, Chemie effort, Michael Mrozyk KG, D-41515 Grevenbroich, under the designation "DBE.” This has the additional advantage that a metal film is not attacked by the dibasic ester.
  • a typical masking varnish can be used for the masking layer applied by means of screen printing or inkjet processes, in particular the masking varnish offered by Lackwerke Peters GmbH + Co KG, D-47906 under the name "SD 2154E" of the previously described "DBE".
  • the metal is applied by evaporation or sputtering.
  • Figure 1 is a schematic representation of the inventive method for producing a metallization on a solar cell
  • Figure 2 is a plan view of a solar cell having a metallization structure, wherein indicated by dots, at which points a perforation by means of the method according to the invention takes place.
  • the method according to the invention is particularly suitable for applying a metallization structure to a solar cell.
  • a semiconductor component is shown in partial image a), which is designed as a solar cell 1, which consists in this example of a silicon wafer with corresponding dopants for generating a pn junction.
  • the representation in sub-image a) represents a process stage in which a dielectric layer 2 has already been structured by means of a masking layer 3:
  • a dielectric layer 2 was applied to the entire surface of the solar cell 1 and printed thereon by means of screen printing a masking layer 3 which eliminates the areas in which metallization of the solar cell is desired.
  • the masking layer 3 consists of the above-mentioned resist "SD 2154 E", that is, the masking layer is an etching resist and is not attacked by corrosive substances Thus, by an etching step, the dielectric layer 2 can be etched away in the areas of the masking layer 3.
  • the masking layer 3 has a thickness in the range of 20 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • a film of structural material is then applied over the whole area, which in this case is realized as a metal film 4.
  • the metal film 4 was applied in a known manner by means of vapor deposition and consists of several layers: First, an aluminum layer with about 300 nm thickness is evaporated, then an about 30 nm thick layer of titanium and about 100 nm thick layer of silver. On the one hand, this ensures a good electrical and mechanical contact between the metal structure and semiconductor and, on the one hand, a low ohmic transverse line resistance of the metal structure. As can be seen in panel b), the metal film 4 thus covers, on the one hand, the masking layer 3 and, on the other hand, the solar cell 1 in the areas recessed by the masking layer 3.
  • the metallization layer 4 was locally evaporated at individual points 8, 8 '.
  • the pulse energy of the laser beam was chosen to be less than 5 .mu.J in order to avoid damage to the solar cell by the laser beams. In particular, a pulse energy of 2 ⁇ J is advantageous according to investigations by the applicant.
  • the perforation was carried out by means of a frequency-tripled Nd: YAG laser with a wavelength of 355 nm.
  • the laser uses pulsed laser radiation, with pulse lengths ranging from 20 ns to 30 ns.
  • FIG. 2 shows a plan view of a solar cell with a comb-like metallization structure 10 shown in greatly simplified form:
  • the solar cell 1 has a comb-like metallization structure 10, via which charge carriers can pass from the silicon wafer via the metallization structure to a contact point (not shown).
  • the dots in Figure 2 indicate the perforations along predetermined lines, two of which are exemplified by the reference numerals 11, 11 '.
  • the perforations shown follow lines which are arranged approximately at a constant distance of 500 ⁇ m from the areas recessed by the masking layer, that is to the metallization structure 10, so that a defined break of the metal film is present at the edges of the metallization structure 10.
  • a typical comb-like metallization structure typically has a plurality of (over 80) upwardly extending "fingers" in FIG. 2, the fingers being approximately at a distance of Have 1200 microns to each other and have a width of about 150 microns.

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for applying a predetermined structure of a structural material to a semiconductor element. Said method comprises the following steps: A) partially covering a surface of the semiconductor element with a masking layer, B) applying a film of a structural material to the masking layer and to the surface of the semiconductor element in the zones that are devoid of the masking layer and C) removing the masking layer together with the structural material present on the masking layer. The method according to the invention is characterized in that between process steps B and C the film of structural material is partially removed in a process step B2.

Description

Verfahren zum Aufbringen einer Struktur auf ein Halbleiterbauelement Method for applying a structure to a semiconductor device

B e s c h r e i b u n gDescription

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Struktur aus einem Strukturmaterial auf ein Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 , sowie eine Halbleiterschichtstruktur gemäß Anspruch 15.The invention relates to a method for applying a structure from a structural material to a semiconductor component according to claim 1, and to a semiconductor layer structure according to claim 15.

Verfahren gemäß des Oberbegriffes von Anspruch 1 werden typischerweise in der Halbleitertechnologie eingesetzt, um dünne Metallisierungsstrukturen auf ein Halbleiterbauelement aufzubringen. So ist es beispielsweise bekannt, eine Metallstruktur auf einen Siliziumwafer aufzubringen, in dem zunächst ein photosensitiver Lack auf den Siliziumwafer aufgebracht wird. Der photosensitive Lack wird anschließend über eine Belichtungsmaske belichtet, sodass die Bereiche des photosensitiven Lackes auf den Siliziumwafer belichtet werden, an denen sich später Metall auf der Oberfläche befinden soll. Nach der Belichtung wird der Lack entwickelt, so dass die belichteten Bereiche des Lackes entfernt werden.Methods according to the preamble of claim 1 are typically used in semiconductor technology to apply thin metallization structures to a semiconductor device. Thus, it is known, for example, to apply a metal structure to a silicon wafer in which a photosensitive coating is first applied to the silicon wafer. The photosensitive resist is then exposed through an exposure mask so that the areas of the photosensitive resist are exposed to the silicon wafer, which is later to have metal on the surface. After exposure, the paint is developed so that the exposed areas of the paint are removed.

Im nächsten Schritt wird nun ganzflächig ein Metallfilm aufgetragen, sodass der Metallfilm zum einen auf dem verbliebenen Lack aufliegt und zum anderen in den Bereichen, in denen der Lack wieder entfernt wurde, der Metallfilm auf den Siliziumwafer aufgebracht wird.In the next step, a metal film is now applied over the entire surface so that the metal film rests on the remaining lacquer on the one hand and the metal film on the silicon wafer on the other hand in the areas in which the lacquer was removed again.

Schließlich wird mittels Lösungsmitteln auch der verbleibende Lack entfernt, sodass bei diesem Schritt auch der Metallfilm in den Bereichen, in denen er auf dem Lack aufliegt, mit entfernt wird.Finally, the remaining paint is removed by means of solvents, so that in this step, the metal film in the areas where it rests on the paint, is removed with.

Im Ergebnis verbleibt auf dem Siliziumwafer eine vorgegebene Metallstruktur. Das vorhergehend beschriebene Verfahren ist auch als „Lift-Off -Verfahren" bekannt. Wesentlich bei diesem Verfahren ist, dass das Lösemittel durch den Metallfilm hindurch zu dem unter dem Metallfilm liegenden Lack gelangen muss, um diesen abzulösen. Hierfür sind entweder lange Prozesszeiten für den Ablösevorgang notwendig, damit das Lösemittel über kleine Poren durch den Metallfilm dringen kann oder seitlich den Lack in manchen Bereichen ablösen kann, sodass der Ablöseprozess sich schließlich auf die gesamten mit Lack bedeckten Bereiche fortsetzt.As a result, a predetermined metal structure remains on the silicon wafer. The method described above is also known as the "lift-off method". It is essential in this process that the solvent must pass through the metal film to the paint lying below the metal film in order to detach it. For this, either long process times for the detachment process are necessary, so that the solvent can penetrate through small pores through the metal film or laterally detach the paint in some areas, so that the detachment process eventually continues on the entire paint-covered areas.

Ebenso ist aus der US 3,934,057 bekannt, ein zweistufiges Lackbeschichtungsverfahren durchzuführen, sodass der Metallfilm nach dem Aufbringen nicht flächig verbunden ist, sondern die Bereiche, in denen der Metallfilm auf dem Lack aufliegt und die Bereiche, in denen der Metallfilm direkt auf dem Siliziumwafer aufliegt, durch Lücken voneinander getrennt sind. Auf diese Weise kann das Lösemittel durch die genannten Lücken zu dem Lack gelangen.It is likewise known from US Pat. No. 3,934,057 to carry out a two-stage paint coating process so that the metal film is not connected flat after application but the regions in which the metal film rests on the paint and the regions in which the metal film rests directly on the silicon wafer. are separated by gaps. In this way, the solvent can get through the gaps mentioned to the paint.

Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass ein kosten- und zeitaufwendiger mindestens zweistufiger Lackbeschichtungsschritt notwendig ist.However, this method has the disadvantage that a costly and time-consuming at least two-stage paint coating step is necessary.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Aufbringen einer vorgegebenen Struktur aus einem Strukturmaterial auf ein Halbleiterbauelement zu verbessern, sodass insbesondere die Prozesszeiten verringert werden können und außerdem Kosten eingespart werden. Weiterhin soll durch das erfindungsgemäße Verfahren eine geringere Anforderung an die zu verwendenden Lösemittel zum Ablösen des Lackes gestellt werden und an die Mittel, aus denen die Maskierungsschicht gebildet ist, sodass zum einen Kosten eingespart werden können und zum anderen eine Verringerung der Umweltbelastung durch die Prozessabfallprodukte möglich ist.The invention is therefore based on the object to improve the known method for applying a predetermined structure of a structural material to a semiconductor device, so that in particular the process times can be reduced and also costs are saved. Furthermore, the method according to the invention is intended to impose a lower requirement on the solvent to be used for detaching the paint and to the means from which the masking layer is formed, so that costs can be saved on the one hand and a reduction of the environmental impact by the process waste products on the other hand is.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 1 , sowie durch eine Halbleiterschichtstruktur gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 14. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit zum Aufbringen einer Struktur aus einem Strukturmaterial auf ein Halbleiterbauelement geeignet. Dies umfasst das vorhergehend beschriebene Aufbringen einer Metallstruktur auf ein Halbleiterbauelement, ebenso sind jedoch beliebige weitere Strukturen aus beliebigen weiteren Strukturmaterialien mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Halbleiterbauelement aufbringbar.This object is achieved by an inventive method according to claim 1, and by a semiconductor layer structure according to claim 15. Advantageous embodiments of the method can be found in claims 2 to 14. The inventive method is thus suitable for applying a structure of a structural material to a semiconductor device. This includes the previously described application of a metal structure to a semiconductor component, however, any other structures of any further structural materials can be applied to the semiconductor component by means of the method according to the invention.

Bei der Herstellung der Struktur wird zunächst in einem Schritt A eine Oberfläche des Halbleiterbauelementes teilweise mittels einer Maskierungsschicht bedeckt, so dass die Bereiche ausgespart werden, an denen sich nach Abschluss des Verfahrens das Strukturmaterial auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes befinden soll. Anschließend wird in einem Schritt B ein Film des Strukturmaterials aufgebracht, sodass das Strukturmaterial zum einen die Maskierungsschicht bedeckt und zum anderen in den von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereichen die Oberfläche des Halbleiterbauelementes bedeckt.In the production of the structure, first in a step A, a surface of the semiconductor component is partially covered by means of a masking layer, so that the areas are left out at which the structural material is to be on the surface of the semiconductor component after completion of the method. Subsequently, in a step B, a film of the structural material is applied so that the structural material covers the masking layer on the one hand and covers the surface of the semiconductor component in the areas recessed by the masking layer on the other hand.

In einem Verfahrensschritt C wird wie vorhergehend beschrieben ein „Lift-Off" durchgeführt, das heißt die Maskierungsschicht wird abgelöst, sodass auch das sich auf der Maskierungsschicht befindende Strukturmaterial ebenfalls mit abgelöst wird. Im Ergebnis verbleibt Strukturmaterial in den vorgegebenen, von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereichen auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes.In a method step C, as described above, a "lift-off" is performed, that is, the masking layer is peeled off, so that the structure material on the masking layer is also peeled off, as a result of which structural material remains in the predetermined recessed areas of the masking layer on the surface of the semiconductor device.

Wesentlich ist, dass zwischen den Verfahrensschritten B und C in einemIt is essential that between the process steps B and C in a

Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial teilweise entfernt wird. Es werden somit vor dem Ablösen der Maskierungsschicht Öffnungen in dem Film aus Strukturmaterial erzeugt. Dadurch ist es möglich, dass das Lösemittel, welches in Schritt C die Maskierungsschicht ablöst, durch die in Verfahrensschritt B2 erzeugten Öffnungen durch den Film aus Strukturmaterial hindurch zu der Maskierungsschicht gelangt, sodass der Ablösevorgang in Gang gesetzt wird.Step B2 of the film of structural material is partially removed. Thus, openings are formed in the film of structural material prior to peeling the masking layer. As a result, it is possible for the solvent, which in step C removes the masking layer, to pass through the film of structural material through the openings produced in method step B2 to the masking layer, so that the detachment process is initiated.

Auf diese Weise kann eine erhebliche Beschleunigung des Verfahrensschrittes C erzielt werden, da durch die in Verfahrensschritt B2 erzielten Öffnungen sofort der Ablösevorgang initiiert wird. Ebenso kann auf aufwendige und kostenintensive Verfahren verzichtet werden, welche - wie im Einleitungsteil beschrieben - die Maskierungsschicht derart modifizieren, dass kein geschlossener Metallfilm entsteht.In this way, a significant acceleration of the process step C can be achieved, since by the achieved in step B2 openings immediately the detachment process is initiated. Likewise, it is possible to dispense with expensive and cost-intensive methods which-as described in the introductory part-modify the masking layer in such a way that no closed metal film is formed.

Es ist somit eine Beschleunigung des Prozesses bei gleichzeitiger Kosteneinsparung möglich.It is thus possible to speed up the process while saving costs.

Vorteilhafterweise wird in dem Verfahrensschritt B2 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Strukturmaterial in den Bereichen teilweise entfernt, in denen der Film auf die Maskierungsschicht aufgebracht wurde. Hierdurch kann in Verfahrensschritt C das Lösemittel direkt durch die entstandenen freien Bereiche zu der Maskierungsschicht gelangen und den Ablösevorgang initiieren.Advantageously, in the method step B2 in the method according to the invention, the structural material is partially removed in the areas in which the film has been applied to the masking layer. In this way, in method step C, the solvent can pass directly through the resulting free areas to the masking layer and initiate the detachment process.

Vorteilhafterweise wird in dem Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial perforiert, das heißt an mehreren, in etwa regelmäßig angeordneten Perforationspunkten durchlocht. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Perforation derart gewählt ist, das heißt die einzelnen Durchlochungen derart angeordnet sind, dass ein vorgegebenerAdvantageously, in the method step B2, the film is perforated from structural material, that is perforated at a plurality of approximately regularly arranged perforation points. It is particularly advantageous if the perforation is selected such that the individual perforations are arranged such that a predetermined

Maximalabstand zwischen zwei Durchlochungen nicht überschritten wird. Dadurch ist gewährleistet, dass jeder Punkt der Maskierungsschicht um maximal den vorgegebenen Maximalabstand von einem Durchlochung entfernt ist, das heißt von einem Bereich, in dem der Film aus Strukturmaterial entfernt wurde und das Lösemittel unmittelbar an der Maskierungsschicht angreift.Maximum distance between two perforations is not exceeded. This ensures that each point of the masking layer is removed by a maximum of the predetermined maximum distance from a perforation, that is from a region in which the film was removed from structural material and the solvent acts directly on the masking layer.

Hierdurch ist auch die Zeitdauer begrenzt, die im Ablösevorgang benötigt wird, da der Ablösevorgang maximal um den vorgegebenen Maximalabstand zwischen zwei Perforationspunkten vordringen muss.This also limits the time required in the detachment process, since the detachment process has to advance at most by the predetermined maximum distance between two perforation points.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass vorzugsweise die Durchlochung maximal um 5000 μm, insbesondere höchstens um 1000 μm, höchst insbesondere höchstens um 500 μm beabstandet sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens, wird der Film aus Strukturmaterial in Verfahrensschritt B2 entlang von mindestens einer vorgegebenen Linie zumindest perforiert.Investigations by the applicant have shown that preferably the perforations are spaced apart by a maximum of 5000 μm, in particular by at most 1000 μm, most particularly by at most 500 μm. In a further advantageous embodiment of the method, the film of structural material is at least perforated in step B2 along at least one predetermined line.

Ebenso ist es denkbar, den Film aus Strukturmaterial vollständig entlang der vorgegebenen Linie zu entfernen. Bei der vollständigen Entfernung des Strukturmaterials entlang der Linien ergibt sich der Vorteil, dass bei evtl. unerwünscht auf dem Halbleiterbauelement verbleibendem Strukturmaterial außerhalb der ausgesparten Bereiche der Maskierungsschicht aufgrund der Linien eine Trennung zwischen diesem Strukturmaterial und dem in den ausgesparten Bereichen verbleibenden Strukturmaterial gegeben ist. Hierdurch ist beispielsweise bei einer Metallisierung kein elektrischer Kontakt zwischen einer Metallstruktur in den ausgesparten Bereichen und unerwünschterweise verbliebenen Metallresten außerhalb dieser Bereiche gegeben und Kurzschlüsse können verhindert werden.It is also conceivable to completely remove the film of structural material along the predetermined line. With the complete removal of the structural material along the lines, there is the advantage that, in the case of any undesired structure material remaining on the semiconductor component outside the recessed areas of the masking layer, there is a separation between this structural material and the structural material remaining in the recessed areas. In this way, for example, in a metallization no electrical contact between a metal structure in the recessed areas and undesirable remaining metal residues outside of these areas given and short circuits can be prevented.

Die Linien sind vorteilhafter Weise derart vorgegeben, dass sie den ausgesparten Bereichen folgen, d.h. in etwa die Form und den Verlauf der Ränder der ausgesparten Bereiche aufweisen.The lines are advantageously set to follow the recessed areas, i. have approximately the shape and the course of the edges of the recessed areas.

Hierdurch ist es möglich, die vorgegebenen Linien in der Nähe der Ränder der von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereiche vorzugeben, sodass insbesondere entlang der nach Abschluss des Verfahrens auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes verbleibenden Struktur ein definierter Ablösevorgang initiiert werden kann.This makes it possible to specify the predetermined lines in the vicinity of the edges of the areas recessed by the masking layer, so that a defined detachment process can be initiated, in particular along the structure remaining on the surface of the semiconductor component after completion of the method.

Hierzu ist es insbesondere vorteilhaft, wenn zu mindestens zwei Seiten der vorgegebenen Struktur eine Linie wie vorhergehend beschrieben vorgegeben wird, entlang derer der Film aus Strukturmaterial perforiert wird, oder gänzlich entfernt wird. Ein gänzliches Entfernen kann z.B. mittels eines gepulstenFor this purpose, it is particularly advantageous if at least two sides of the predetermined structure is given a line as described above, along which the film of structural material is perforated, or is completely removed. A complete removal can e.g. by means of a pulsed

Lasers erfolgen, in dem eine Überlappung der durch die Laserpulse entfernten Bereiche vorgenommen wird. Vorteilhafterweise weist die vorgegebene Linie zu der vorgegebenen Struktur, d.h. zu den Rändern der ausgesparten Bereiche einen im Wesentlichen konstanten Abstand auf. Dies hat folgenden Hintergrund:Laser done in which an overlap of the areas removed by the laser pulses is made. Advantageously, the predetermined line to the predetermined structure, ie to the edges of the recessed areas on a substantially constant distance. This has the following background:

Wie vorhergehend beschrieben verbleibt in den von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereichen das Strukturmaterial auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes. An den Rändern der ausgesparten Bereiche reißt somit beim Ablösen der Maskierungsschicht der Film aus Strukturmaterial ab, denn zum einen bleibt Strukturmaterial in den ausgesparten Bereichen auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes und zum anderen wird dasAs previously described, in the recessed areas of the masking layer, the structural material remains on the surface of the semiconductor device. At the edges of the recessed areas, the film of structural material thus tears off when the masking layer is removed, because, on the one hand, structural material remains in the recessed areas on the surface of the semiconductor component, and on the other hand

Strukturmaterial, das sich auf der Maskierungsschicht befindet, mit abgelöst.Structure material, which is located on the masking layer, with detached.

Durch die Perforierung oder das komplette Entfernen des Strukturmaterials entlang einer vorgegebenen Linie, welche entlang der ausgesparten Bereiche verläuft, kann somit ein definierter Ansatzpunkt für den Abreißvorgang vorgegeben werden, so dass die Kräfte, welche auf das auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes verbleibende Strukturmaterial wirken, verringert werden und ein unerwünschtes Abreißen des Strukturmaterials in den ausgesparten Bereichen verhindert werden kann.By the perforation or the complete removal of the structural material along a predetermined line, which runs along the recessed areas, thus a defined starting point for the tearing can be specified so that the forces acting on the remaining on the surface of the semiconductor device structural material decreases and unwanted tearing of the structural material in the recessed areas can be prevented.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass vorteilhafter weise die vorgegebenen Linien in etwa auf den Rändern der ausgesparten Bereiche liegen, d.h. der Abstand der vorgegebenen Linie zu den Rändern der ausgesparten Bereiche in etwa 0 ist. Hierdurch werden Kräfte auf das auf dem Halbleiterelement verbleibende Strukturmaterial beim Ablösevorgang vermieden und ein unerwünschtes Abreißen des Strukturmaterials aus den ausgesparten Bereichen kann verhindert werden.Investigations by the Applicant have shown that advantageously the predetermined lines lie approximately at the edges of the recessed areas, i. the distance of the predetermined line to the edges of the recessed areas is approximately zero. As a result, forces are avoided on the remaining material on the semiconductor element structural material during the detachment process and unwanted tearing of the structural material from the recessed areas can be prevented.

Durch die Vorgabe der Linie in etwa auf den Rändern der ausgesparten Bereiche ergibt sich ebenfalls ein weiterer wesentlicher Vorteil:By specifying the line approximately at the edges of the recessed areas, there is also another significant advantage:

Damit das vorhergehend beschriebene Abreißen des Films aus Strukturmaterial stattfindet, ist eine auf den Film einwirkende Mindestkraft notwendig. Die auf den Film an den Rändern der ausgesparten Bereiche einwirkende Kraft hängt hierbei auch von der Größe des mittels des Lösungsmittels abgelösten Bereiches des Films ab: Je größer der abgelöste Bereich, desto größer die Kraft, die auf den Film an den Rändern der ausgesparten Bereiche einwirkt. Bei kleinen Abständen der vorgegebenen Linie zu den Rändern der ausgesparten Bereiche ist es möglich, dass der Film aufgrund zu geringer einwirkender Kräfte nicht abreißt und somit ein Teil des Films aus Strukturmaterial außerhalb der ausgesparten Bereiche nicht abgelöst wird.In order for the previously described tearing of the film of structural material to take place, a minimum force acting on the film is necessary. The force acting on the film at the edges of the recessed areas also depends on the size of the means of the The larger the released area, the greater the force acting on the film at the edges of the recessed areas. At small distances of the predetermined line to the edges of the recessed areas, it is possible that the film is not torn off due to low acting forces and thus a portion of the film of structural material outside the recessed areas is not peeled off.

Um Justierungsungenauigkeiten bei der Entfernung des Strukturmaterials in Verfahrensschritt B2 zu berücksichtigen ist es vorteilhaft, wenn der Abstand im Bereich 10 μm bis 20 μm liegt, so dass auch bei Justierungsungenauigkeiten kein Strukturmaterial in den ausgesparten Bereichen entfernt wird.To account for alignment inaccuracies in the removal of the structural material in step B2, it is advantageous if the distance is in the range 10 microns to 20 microns, so that even with alignment inaccuracies no structural material is removed in the recessed areas.

Sofern ein guter mechanischer Kontakt, d.h. ein gutes Anhaften zwischen Strukturmaterial und Oberfläche des Halbleiterbauelementes besteht kann der Ablöseprozess in Verfahrensschritt C dadurch nochmals beschleunigt werden, dass die vorgegebenen Linien einen größeren Abstand, d.h. mindestens einen vorgegebenen Abstand zu den Rändern der ausgesparten Bereiche aufweisen, da in diesem Fall der Ablösevorgang ausgehend von den vorgegebenen Linien sowohl in Richtung der Ränder der ausgesparten Bereiche, als auch in Gegenrichtung initiiert wird.Insofar as a good mechanical contact, i. If there is good adhesion between the structural material and the surface of the semiconductor component, the detachment process in method step C can be accelerated once more by virtue of the predetermined lines being at a greater distance, i.e. a greater distance. have at least a predetermined distance to the edges of the recessed areas, since in this case the detachment process is initiated starting from the predetermined lines both in the direction of the edges of the recessed areas, as well as in the opposite direction.

Ein weiterer Vorteil solch eines vorgegebenen Mindestabstandes ist, dass hierdurch genügend große Kräfte auf den Film aus Strukturmaterial an den Rändern der ausgesparten Bereiche entstehen, so dass ein Abreißen stattfindet und unerwünscht auf dem Halbleitbauelement verbleibende Filmreste aufgrund zu geringer einwirkender Kräfte wie vorhergehend beschrieben vermieden werden. Um ein Abreißen sicherzustellen ist es somit vorteilhaft, entweder die vorgegebene Linie in etwa auf den Rändern der ausgesparten Bereiche vorzugeben oder einen Mindestabstand zu diesen Rändern einzuhalten.A further advantage of such a predetermined minimum distance is that this results in sufficiently large forces on the film of structural material at the edges of the recessed areas, so that a tearing takes place and undesirable remaining on the semiconductor device film remains due to low acting forces as described previously avoided. In order to ensure a tearing off, it is therefore advantageous either to predetermine the predetermined line approximately at the edges of the recessed areas or to maintain a minimum distance to these edges.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass hierbei ein Abstand von mindestens 100 μm, insbesondere von etwa 500 μm vorteilhaft ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest auf zwei Seiten eines ausgesparten Bereiches der Film aus Strukturmaterial entlang einer Linie perforiert oder gänzlich entfernt wird.Investigations by the applicant have shown that in this case a distance of at least 100 .mu.m, in particular of about 500 microns is advantageous. Furthermore, it is advantageous if, at least on two sides of a recessed area, the film of structural material is perforated along a line or completely removed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßenIn a further advantageous embodiment of the invention

Verfahrens wird der gesamte Film aus Strukturmaterial in Verfahrensschritt B2 mit einer rasterartigen Perforation versehen. Hierbei werden vorteilhafterweise die nicht von der Maskierungsschicht bedeckten Bereiche ausgespart, so dass der Film aus Strukturmaterial in den Bereichen nicht durchlocht wird, in denen die Struktur auf dem Halbleiterbauelement erzeugt werden soll. DieseMethod, the entire film of structural material is provided in step B2 with a grid-like perforation. In this case, the regions not covered by the masking layer are advantageously cut out, so that the film of structural material is not perforated in the regions in which the structure is to be produced on the semiconductor component. These

Rasterartige Perforation führt zu einer Vielzahl von Angriffspunkten für das Lösemittel an der Maskierungsschicht, so dass eine optimale Beschleunigung des Ablöseprozesses in Verfahrensschritt C erreicht wird.Raster-like perforation leads to a variety of points of attack for the solvent on the masking layer, so that an optimal acceleration of the detachment process in step C is achieved.

Das teilweise Entfernen des Films aus Strukturmaterial in Verfahrensschritt B2 kann vorteilhafterweise mechanisch erfolgen. Dies ist beispielsweise durch ein Ritzen mit spitzen oder messerartigen Vorrichtungen denkbar, ebenso ist auch ein Fräsen oder ein Schneiden mittels eines rotierenden Schneidblattes möglich.The partial removal of the film of structural material in method step B2 can advantageously be carried out mechanically. This is conceivable for example by scribing with pointed or knife-like devices, as well as a milling or cutting by means of a rotating blade is possible.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn in Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial mittels lokaler Einwirkung von Strahlung teilweise entfernt wird. Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass insbesondere ein teilweises Entfernen des Filmes mittels eines Lasers vorteilhaft ist. Denn hierfür sind Vorrichtungen bekannt, welche eine exakte Positionierung des Laserstrahls relativ zu dem Halbleiterbauelement und ebenso einen schnellen Wechsel zwischen mehreren Punkten auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes ermöglichen, beispielsweise durch die Verwendung von Drehspiegeln im Strahlengang des Laserstrahls. Hierdurch kann in kürzester Zeit der Film aus Strukturmaterial an einer großen Anzahl von Punkten perforiert werden, insbesondere durch Verdampfen des Strukturmaterials mittels des Laserstrahls. Durch die Verwendung eines Lasers findet auch keine Abnützung eines Fräskopfes oder Schneidblattes statt, sodass entsprechende Wartungsarbeiten entfallen.However, it is particularly advantageous if, in method step B2, the film of structural material is partially removed by local action of radiation. Experiments of the applicant have shown that in particular a partial removal of the film by means of a laser is advantageous. For this purpose, devices are known which allow an exact positioning of the laser beam relative to the semiconductor device and also a rapid change between several points on the surface of the semiconductor device, for example by the use of rotary mirrors in the beam path of the laser beam. As a result, the film of structural material can be perforated in a very short time at a large number of points, in particular by evaporation of the structural material by means of the laser beam. By using a laser, there is no wear on a milling head or cutting blade, so that corresponding maintenance work is eliminated.

Bei dem teilweisen Entfernen des Films aus Strukturmaterial inIn the partial removal of the film of structural material in

Verfahrensschritt B2 ist dieser Entfernungsvorgang derart zu wählen, dass das Halbleiterbauelement nicht beeinträchtigt wird, insbesondere, dass die elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauelementes nicht beispielsweise durch Einbringen von Störstellen in der Halbleiterstruktur verändert und beeinträchtigt werden.Method step B2 is to select this removal process such that the semiconductor component is not impaired, in particular that the electrical properties of the semiconductor component are not changed and impaired, for example, by introduction of impurities in the semiconductor structure.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Energie der Bestrahlung zum Entfernen des Films aus Strukturmaterial und die Dicke der Maskierungsschicht eine vorgegebene Mindestdicke aufweist, so dass der Laserstrahl zwar möglicherweise eine Veränderung der Maskierungsschicht, jedoch keineIn this case, it is advantageous if the energy of the irradiation for removing the film of structural material and the thickness of the masking layer has a predetermined minimum thickness, so that the laser beam may indeed have a change in the masking layer, but not

Änderung des unter der Maskierungsschicht liegenden Halbleiterbauelementes bewirkt.Change of underlying the masking layer semiconductor device causes.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass für die Herstellung einer Metallisierungsstruktur eine Dicke der Maskierungsschicht von mindestensInvestigations by the Applicant have shown that for the production of a metallization structure, a thickness of the masking layer of at least

1 μm, insbesondere mindestens 5 μm, höchstinsbesondere 10 μm, im Weiteren insbesondere im Bereich von 20 μm bis 40 μm bei der Verwendung eines Lasers zur Öffnung des Metallfilms vorteilhaft ist.1 .mu.m, in particular at least 5 .mu.m, most preferably 10 .mu.m, further in particular in the range of 20 microns to 40 microns when using a laser for opening the metal film is advantageous.

Das teilweise Bedecken der Oberfläche des Halbleiters mit derPartially covering the surface of the semiconductor with the

Maskierungsschicht in Verfahrensschritt A kann durch ein an sich bekanntes Fotolithographieverfahren erfolgen:Masking layer in method step A can be carried out by a photolithography method known per se:

Hierzu wird zunächst in einem Verfahrensschritt A1 die Oberfläche des Halbleiterbauelementes mit einem photosensitiven Lack bedeckt.For this purpose, the surface of the semiconductor component is first covered with a photosensitive resist in a method step A1.

Anschließend wird der photosensitive Lack in einem Verfahrensschritt A2 in den Bereichen belichtet, in denen die Oberfläche des Halbleiterbauelementes mit dem Strukturmaterial bedeckt werden soll. Danach wird in einem Verfahrensschritt A3 der photosensitive Lack entwickelt, sodass lediglich die belichteten Bereiche des photosensitiven Lacks von der Oberfläche des Halbleiterbauelementes entfernt werden.Subsequently, the photosensitive resist is exposed in a method step A2 in the areas in which the surface of the semiconductor device is to be covered with the structural material. Thereafter, in a method step A3, the photosensitive resist is developed so that only the exposed regions of the photosensitive resist are removed from the surface of the semiconductor component.

Alternativ ist auch die Verwendung eines so genannten „Negativ-Lackes" denkbar, das heißt ein Lack, bei dem die nicht belichteten Bereiche bei der Entwicklung abgelöst werden. Entsprechend müssen in diesem Fall die Bereiche der Oberfläche des Halbleiterbauelementes nicht belichtet werden, in denen eine Bedeckung durch das Strukturmaterial erwünscht ist.Alternatively, it is also conceivable to use a so-called "negative varnish", that is to say a varnish, in which the unexposed areas are removed during development.Accordingly, in this case, the areas of the surface of the semiconductor component in which a Covering by the structural material is desired.

Insbesondere bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Metallisierung von Solarzellen ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Maskierungsschicht in Verfahrensschritt A mittels an sich bekannter Siebdruckverfahren oder mittels an sich bekannter InkJet-Verfahren auf das Halbleiterbauelement, das heißt in diesem Fall auf den Solarzellen-Wafer aufgebracht wird. Eine Übersicht über die Technik der Inkjet-Druckverfahren findet sich in J. Heinzl, CH. Hertz, „Ink-Jet Printing", Advances in Electronics and Electron Physics, Vol. 65 (1985), pp. 91-112.However, in particular when using the method according to the invention for the metallization of solar cells, it is advantageous if the masking layer is applied to the semiconductor component in method step A by means of screen printing methods known per se or by means of ink jet methods known per se, ie in this case on the solar cell wafer becomes. An overview of the technique of inkjet printing processes can be found in J. Heinzl, CH. Hertz, "Ink-Jet Printing", Advances in Electronics and Electron Physics, Vol. 65 (1985), pp. 91-112.

Diese Verfahren stellen besonders kostengünstige Herstellungsmethoden dar, welche in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen teilweisen Entfernen des Films aus Strukturmaterial, insbesondere unter Verwendung eines Lasers, zu einer weiteren Kostenreduzierung bei der Herstellung der Solarzelle beitragen.These methods represent particularly cost-effective production methods, which, in conjunction with the inventive partial removal of the film of structural material, in particular by using a laser, contribute to a further cost reduction in the production of the solar cell.

Wie eingangs beschrieben, ist bei bekannten Verfahren häufig eine langeAs described above, in known methods is often a long

Einwirkungsdauer in Verfahrensschritt C zum Ablösen der Maskierungsschicht durch das Lösemittel notwendig. Daher muss bei bekannten Verfahren auf hochwertige und damit kostenintensive Lösungsmittel zurückgegriffen werden, welche auch bei langen Einwirkzeiten den Film aus Strukturmaterial, das heißt insbesondere einen Metallfilm nicht angreifen.Duration of action in process step C for detaching the masking layer by the solvent necessary. Therefore, it is necessary to resort to high-quality and thus cost-intensive solvents in known processes which, even with long exposure times, do not attack the film of structural material, that is to say in particular a metal film.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nur eine geringere Einwirkzeit des Lösemittels zum Ablösen der Maskierungsschicht notwendig, sodass auch auf kostengünstige Lösungsmittel, welche bei langen Einwirkzeiten das Halbleiterbauelement und/oder den Metallfilm beeinträchtigen würden, zurückgegriffen werden kann und darüber hinaus umweltverträgliche Lösungsmittel verwendet werden können.By the method according to the invention, however, only a lower exposure time of the solvent for detaching the masking layer is necessary, so that even inexpensive solvent, which at long exposure times, the semiconductor device and / or the metal film In addition, environmentally sound solvents can be used.

Insbesondere ist die Verwendung von alkalischen Lösemitteln, wie schwach konzentrierte Kalilauge (z.B. auf 3% verdünnte KOH-Lauge) vorteilhaft.In particular, the use of alkaline solvents such as weakly concentrated potassium hydroxide solution (e.g., KOH diluted to 3%) is advantageous.

Weiterhin kann vorteilhafterweise ein dibasischer Ester verwendet werden, wie z.B. von LEMRO, Chemieprodukte, Michael Mrozyk KG, D-41515 Grevenbroich unter der Bezeichnung „DBE" angeboten. Hier ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass ein Metallfilm durch den dibasischen Ester nicht angegriffen wird.Furthermore, a dibasic ester may advantageously be used, e.g. by LEMRO, Chemieprodukte, Michael Mrozyk KG, D-41515 Grevenbroich, under the designation "DBE." This has the additional advantage that a metal film is not attacked by the dibasic ester.

Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein typischer Abdecklack für die mittels Siebdruck- oder InkJet- Verfahren aufgebrachte Maskierungsschicht verwendet werden, insbesondere der von den Lackwerken Peters GmbH+Co KG, D-47906 unter der Bezeichnung „SD 2154E" angebotenen Abdecklack. Dieser kann mittels des zuvor beschriebenen „DBE" gelöst werden.Furthermore, in the process according to the invention, a typical masking varnish can be used for the masking layer applied by means of screen printing or inkjet processes, in particular the masking varnish offered by Lackwerke Peters GmbH + Co KG, D-47906 under the name "SD 2154E" of the previously described "DBE".

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung des Lackes mit der Bezeichnung „SD 2042AL" desselben Anbieters, welcher mittels KOH-Lauge gelöst werden kann.Another possibility is the use of the paint with the name "SD 2042AL" from the same supplier, which can be solved by means of KOH lye.

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Metallisierungsstruktur auf einem Halbleiterbauelement ist es insbesondere vorteilhaft, wenn in Verfahrensschritt B das Metall mittels Verdampfen oder Sputtern aufgebracht wird.When using the method according to the invention for producing a metallization structure on a semiconductor component, it is particularly advantageous if, in method step B, the metal is applied by evaporation or sputtering.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:An embodiment of the method according to the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. Showing:

Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Metallisierungsstruktur auf einer Solarzelle und Figur 2 eine Draufsicht auf eine Solarzelle mit einer Metallisierungsstruktur, wobei durch Punkte angegeben ist, an welchen Stellen eine Perforation mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt.Figure 1 is a schematic representation of the inventive method for producing a metallization on a solar cell and Figure 2 is a plan view of a solar cell having a metallization structure, wherein indicated by dots, at which points a perforation by means of the method according to the invention takes place.

Wie vorhergehend beschrieben, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dazu, eine Metallisierungsstruktur auf eine Solarzelle aufzubringen. Ein solches Verfahren ist in Figur 1 dargestellt. Dabei ist in Teilbild a) ein Halbleiterbauelement dargestellt, welches als Solarzelle 1 ausgeführt ist, welche in diesem Beispiel aus einem Siliziumwafer mit entsprechenden Dotierungen zur Erzeugung eines pn-Überganges besteht. Die Darstellung in Teilbild a) stellt ein Verfahrensstadium dar, in dem eine dielektrische Schicht 2 bereits mittels einer Maskierungsschicht 3 strukturiert wurde:As described above, the method according to the invention is particularly suitable for applying a metallization structure to a solar cell. Such a method is shown in FIG. In this case, a semiconductor component is shown in partial image a), which is designed as a solar cell 1, which consists in this example of a silicon wafer with corresponding dopants for generating a pn junction. The representation in sub-image a) represents a process stage in which a dielectric layer 2 has already been structured by means of a masking layer 3:

Auf die Solarzelle 1 wurde ganzflächig eine dielektrische Schicht 2 aufgebracht und auf diese mittels Siebdruck eine Maskierungsschicht 3 aufgedruckt, welche die Bereiche ausspart, in denen eine Metallisierung der Solarzelle erwünscht ist. Die Maskierungsschicht 3 besteht aus dem vorhergehend genannten Lack „SD 2154 E", das heißt die Maskierungsschicht stellt einen Ätz-Resist dar und wird durch ätzende Substanzen nicht angegriffen. Durch einen Ätzschritt kann somit die dielektrische Schicht 2 in den Bereichen abgeätzt werden, die von der Maskierungsschicht 3 ausgespart sind. Die Maskierungsschicht 3 besitzt eine Dicke im Bereich von 20 μm bis 40 μm.A dielectric layer 2 was applied to the entire surface of the solar cell 1 and printed thereon by means of screen printing a masking layer 3 which eliminates the areas in which metallization of the solar cell is desired. The masking layer 3 consists of the above-mentioned resist "SD 2154 E", that is, the masking layer is an etching resist and is not attacked by corrosive substances Thus, by an etching step, the dielectric layer 2 can be etched away in the areas of the masking layer 3. The masking layer 3 has a thickness in the range of 20 μm to 40 μm.

Wie in Figur 1 , Teilbild b) dargestellt, wird anschließend ganzflächig ein Film aus Strukturmaterial aufgebracht, der in diesem Fall als Metallfilm 4 realisiert ist. Der Metallfilm 4 wurde in bekannter Weise mittels Aufdampfen aufgebracht und besteht aus mehreren Schichten: Zunächst wird ein Aluminiumschicht mit etwa 300 nm Dicke aufgedampft, anschließend eine etwa 30 nm dicke Schicht Titan und eine etwa 100 nm dicke Schicht Silber. Hierdurch ist zum einen ein guter elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen Metallstruktur und Halbleiter und zum einen ein niedriger ohmscher Querleitungswiderstand der Metallstruktur gewährleistet. Wie in Teilbild b) ersichtlich, bedeckt der Metallfilm 4 somit zum einen die Maskierungsschicht 3 und zum anderen die Solarzelle 1 in den von der Maskierungsschicht 3 ausgesparten Bereichen.As shown in FIG. 1, partial image b), a film of structural material is then applied over the whole area, which in this case is realized as a metal film 4. The metal film 4 was applied in a known manner by means of vapor deposition and consists of several layers: First, an aluminum layer with about 300 nm thickness is evaporated, then an about 30 nm thick layer of titanium and about 100 nm thick layer of silver. On the one hand, this ensures a good electrical and mechanical contact between the metal structure and semiconductor and, on the one hand, a low ohmic transverse line resistance of the metal structure. As can be seen in panel b), the metal film 4 thus covers, on the one hand, the masking layer 3 and, on the other hand, the solar cell 1 in the areas recessed by the masking layer 3.

In einem weiteren Schritt wird nun mittels Laserstrahlen 7, 7' eine Perforation des Metallfilms 4 durchgeführt, siehe Figur 1 , Teilbild c). Das Ergebnis ist in Teilbild d) dargestellt:In a further step, a perforation of the metal film 4 is now carried out by means of laser beams 7, 7 ', see FIG. 1, partial image c). The result is shown in part d):

Durch den Energieeintrag der Laserstrahlen 7 wurde lokal die Metallisierungsschicht 4 an einzelnen Punkten 8, 8' verdampft. Hierbei sind die Dicke der Maskierungsschicht 3 und die Intensität der Laserstrahlen 7, 7' derart gewählt, dass zum einen der Metallfilm 4 in den Perforationsbereichen 8, 8' vollständig entfernt ist und zum anderen keine Beeinträchtigung der Solarzelle 1 oder der dielektrischen Schicht 2 durch die Laserstrahlen 7, 7' stattfindet. Die Pulsenergie des Laserstrahls wurde dabei geringer als 5 μJ gewählt, um eine Beeinträchtigung der Solarzelle durch die Laserstrahlen zu vermeiden. Insbesondere eine Pulsenergie von 2 μJ ist gemäß Untersuchungen der Anmelderin hierbei vorteilhaft.Due to the energy input of the laser beams 7, the metallization layer 4 was locally evaporated at individual points 8, 8 '. Here, the thickness of the masking layer 3 and the intensity of the laser beams 7, 7 'selected such that on the one hand the metal film 4 in the perforation 8, 8' is completely removed and on the other hand, no impairment of the solar cell 1 or the dielectric layer 2 through the Laser beams 7, 7 'takes place. The pulse energy of the laser beam was chosen to be less than 5 .mu.J in order to avoid damage to the solar cell by the laser beams. In particular, a pulse energy of 2 μJ is advantageous according to investigations by the applicant.

Die Perforation wurde mittels eines frequenzverdreifachten Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 355 nm durchgeführt. Der Laser arbeitet mit gepulster Laserstrahlung, wobei die Pulslängen im Bereich 20 ns bis 30 ns liegen.The perforation was carried out by means of a frequency-tripled Nd: YAG laser with a wavelength of 355 nm. The laser uses pulsed laser radiation, with pulse lengths ranging from 20 ns to 30 ns.

In einem weiteren Schritt wird nun die gesamte Struktur in ein Lösemittelbad gegeben, sodass insbesondere an den in Figur 1 , Teilbild e) mit Pfeilen gekennzeichneten Öffnungen 8, 8' des Metallfilms 4 das Lösemittel 5, 5' direkt durch die Öffnungen hindurch zu der Maskierungsschicht 3 gelangt und diese ablöst.In a further step, the entire structure is now placed in a solvent bath, so that in particular at the marked in Figure 1, partial image e) with arrows 8, 8 'of the metal film 4, the solvent 5, 5' directly through the openings to the masking layer 3 arrives and this replaces.

Auf diese Weise ist ein rasches Ablösen der Maskierungsschicht 3 möglich, sodass die in Figur 1 , Teilbild f) dargestellte Struktur erzeugt wird, das heißt die Solarzelle 1 mit der dielektrischen Schicht 2, welche an den gewünschten Aussparungsstellen eine Metallisierungsstruktur 10 aufweist, die aus den verbliebenen Bereichen des Metallfilms 4 besteht. In Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine Solarzelle mit einer stark vereinfacht dargestellten, kammartigen Metallisierungsstruktur 10 dargestellt:In this way, a rapid detachment of the masking layer 3 is possible, so that the structure shown in Figure 1, partial image f) is generated, that is, the solar cell 1 with the dielectric layer 2, which has a metallization structure 10 at the desired Aussparungsstellen, consisting of the remaining portions of the metal film 4 consists. FIG. 2 shows a plan view of a solar cell with a comb-like metallization structure 10 shown in greatly simplified form:

Die Solarzelle 1 weist eine kammartige Metallisierungsstruktur 10 auf, über welche Ladungsträger aus dem Siliziumwafer über die Metallisierungsstruktur zu einem (nicht dargestellten) Kontaktierungspunkt gelangen können.The solar cell 1 has a comb-like metallization structure 10, via which charge carriers can pass from the silicon wafer via the metallization structure to a contact point (not shown).

Die Punkte in Figur 2 geben die Perforationen entlang vorgegebener Linien an, von denen beispielhaft zwei Linien mit den Bezugszeichen 11 , 11 ' bezeichnet sind. An den Linien wurde mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der Metallfilm 4 teilweise entfernt. Die dargestellten Perforationen folgen Linien, welche in etwa in konstantem Abstand von 500 μm zu den von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereichen, das heißt zu der Metallisierungsstruktur 10 angeordnet sind, sodass ein definiertes Abreißen des Metallfilms an den Rändern der Metallisierungsstruktur 10 gegeben ist.The dots in Figure 2 indicate the perforations along predetermined lines, two of which are exemplified by the reference numerals 11, 11 '. On the lines of the metal film 4 was partially removed by the method according to the invention. The perforations shown follow lines which are arranged approximately at a constant distance of 500 μm from the areas recessed by the masking layer, that is to the metallization structure 10, so that a defined break of the metal film is present at the edges of the metallization structure 10.

Eine typische kammartige Metallisierungsstruktur, wie in Figur 2 schematisch dargestellt, weist üblicherweise ausgehend von dem in Figur 2 untenliegenden Verbindungsbereich eine Vielzahl (über 80) sich in Figur 2 davon ausgehend nach oben erstreckender „Finger" auf, wobei die Finger in etwa einen Abstand von 1200 μm zueinander aufweisen und eine Breite von etwa 150 μm besitzen. A typical comb-like metallization structure, as shown schematically in FIG. 2, typically has a plurality of (over 80) upwardly extending "fingers" in FIG. 2, the fingers being approximately at a distance of Have 1200 microns to each other and have a width of about 150 microns.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims 1 . Verfahren zum Aufbringen einer vorgegebenen Struktur aus einem Strukturmaterial auf ein Halbleiterbauelement, umfassend folgende Schritte:1 . A method for applying a predetermined structure of a structural material to a semiconductor device, comprising the following steps: A Teilweises Bedecken einer Oberfläche des Halbleiterbauelementes mit einer Maskierungsschicht,Partially covering a surface of the semiconductor device with a masking layer, B Aufbringen eines Films aus Strukturmaterial auf dieB Applying a film of structural material to the Maskierungsschicht und in den von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereichen auf die Oberfläche des Halbleiterbauelementes und C Ablösen der Maskierungsschicht mit dem sich auf derMasking layer and in the recessed areas of the masking layer on the surface of the semiconductor device and C detaching the masking layer with on the Maskierungsschicht befindenden Strukturmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten B und C in einem Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial teilweise entfernt wird.Masking layer located structural material, characterized in that between the method steps B and C in a method step B2, the film of structural material is partially removed. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial in den Bereichen teilweise entfernt wird, in denen der Film auf die2. The method according to claim 1, characterized in that in step B2, the film of structural material in the areas is partially removed, in which the film on the Maskierungsschicht aufgebracht wurde.Masking layer was applied. 3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial perforiert wird, insbesondere, dass die einzelnen Perforationsbereiche einen Maximalabstand von höchstens 5000 μm, insbesondere höchstens 1000 μm, höchstinsbesondere höchstens 500 μm aufweisen.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step B2, the film of structural material is perforated, in particular that the individual perforation regions have a maximum distance of at most 5000 microns, in particular at most 1000 microns, most preferably at most 500 microns. 4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Film aus Strukturmaterial in Verfahrensschritt B2 entlang von mindestens einer vorgegebenen Linie zumindest perforiert wird, insbesondere, dass der Film aus Strukturmaterial entlang mindestens einer vorgegebenen Linie entfernt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the film of structural material is at least perforated along at least one predetermined line in method step B2, in particular that the film of structural material is removed along at least one predetermined line. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Linie in etwa dem Verlauf zumindest eines Teils der Ränder der vorgegebenen Struktur entspricht, wobei die vorgegebene Linie zu den Rändern der vorgegebenen Struktur einen vorgegebenen, im Wesentlichen konstanten Abstand aufweist, insbesondere, dass der Abstand 0 ist, höchstinsbesondere zwischen 10 μm und 20 μm beträgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the predetermined line corresponds approximately to the course of at least part of the edges of the predetermined structure, wherein the predetermined line to the edges of the predetermined structure has a predetermined, substantially constant distance, in particular that the distance is 0, most particularly between 10 microns and 20 microns. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf zwei Seiten der vorgegebenen Struktur der Film aus Strukturmaterial entlang einer Linie perforiert oder gänzlich entfernt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that perforated at least on two sides of the predetermined structure of the film of structural material along a line or completely removed. 7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial mechanisch teilweise entfernt wird, insbesondere, dass der Film mittels Fräsen entfernt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step B2, the film of structural material is mechanically partially removed, in particular, that the film is removed by milling. 8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B2 der Film aus Strukturmaterial mittels lokaler8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step B2, the film of structural material by means of local Einwirkung von Strahlung teilweise entfernt wird.Part of radiation is partially removed. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungsstruktur mittels eines Laser entfernt wird, insbesondere mittels eines Nd:YAG-Lasers. 9. The method according to claim 8, characterized in that the metallization structure is removed by means of a laser, in particular by means of a Nd: YAG laser. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt D2 die lokale Strahlung derart gewählt ist, dass sie eine Pulsenergie kleiner 5 μJ, insbesondere eine Pulsenergie von etwa 2 μJ aufweist.10. The method according to any one of claims 8 or 9, characterized in that in step D2, the local radiation is selected such that it has a pulse energy less than 5 μJ, in particular a pulse energy of about 2 μJ. 1 1 .Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht aus einem photosensitivem Lack besteht und dass der Verfahrensschritt A folgende Verfahrensschritte umfasst: A1 Bedecken einer Oberfläche des Halbleiterbauelementes mit dem photosensitiven Lack,11. The method according to claim 1, characterized in that the masking layer consists of a photosensitive lacquer and that method step A comprises the following method steps: A1 covering a surface of the semiconductor component with the photosensitive lacquer, A2 Teilweises Belichten des photosensitiven Lackes, A3 Entwickeln des photosensitiven Lackes undA2 Partial exposure of the photosensitive resist, A3 Development of the photosensitive resist and A4 Ablösen der belichteten oder der nicht belichteten Bereiche des photosensitiven Lackes.A4 detachment of the exposed or unexposed areas of the photosensitive resist. 12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt A die Maskierungsschicht mittels Siebdruck oder mittels eines InkJet-Verfahrens aufgebracht wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step A, the masking layer is applied by screen printing or by means of an inkjet process. 13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt C die Maskierungsschicht mittels eines dibasischen Esters oder mittels alkalischer Lösemittel entfernt wird, insbesondere mittels verdünnter Kalilauge.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step C, the masking layer is removed by means of a dibasic ester or by means of alkaline solvent, in particular by means of dilute potassium hydroxide solution. 14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur eine Metallisierungsstruktur ist und dass in Verfahrensschritt B der Film aus Strukturmaterial ein Metallfilm ist, insbesondere, dass der Metallfilm mittels Verdampfen oder Sputtern aufgebracht wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the structure is a metallization structure and that in method step B, the film of structural material is a metal film, in particular, that the metal film is applied by evaporation or sputtering. 15. Halbleiterschichtstruktur, umfassend15. Semiconductor layer structure comprising - ein Halbleiterbauelement,a semiconductor device, - eine Maskierungsschicht, welche eine Oberfläche des Halbleiterbauelementes teilweise Bedeckt, - ein Film aus einem Strukturmaterial, welcher diea masking layer partially covering a surface of the semiconductor device, a film of a structural material containing the Maskierungsschicht bedeckt und in den von der Maskierungsschicht ausgesparten Bereichen das Halbleiterbauelement bedeckt dadurch gekennzeichnet, dass der Film aus einem Strukturmaterial offene Bereiche aufweist, welche nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 14 erzeugt werden. Masking layer covered and covered in the masking layer recessed areas of the semiconductor device, characterized in that the film of a structural material having open areas, which are produced by a method of claims 1 to 14.
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