EP4684430A1 - Verfahren zur herstellung metallischer kontakte eines elektronischen bauelements durch photonisches sintern - Google Patents

Verfahren zur herstellung metallischer kontakte eines elektronischen bauelements durch photonisches sintern

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Publication number
EP4684430A1
EP4684430A1 EP24714430.6A EP24714430A EP4684430A1 EP 4684430 A1 EP4684430 A1 EP 4684430A1 EP 24714430 A EP24714430 A EP 24714430A EP 4684430 A1 EP4684430 A1 EP 4684430A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal
layer
coating
metal coating
aluminum
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.)
Pending
Application number
EP24714430.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thibaud Hatt
Leonard TUTSCH
Markus Glatthaar
Leonie JAKOB
Jonas Bartsch
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 EP4684430A1 publication Critical patent/EP4684430A1/de
Pending 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
    • 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
    • H10F77/30—Coatings
    • H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/311—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing metallic contacts (for example in the form of electrical conductor tracks) of an electronic component by photonic sintering and to electronic components obtainable by this method.
  • metallic contacts e.g. in the form of electrical conductors.
  • the electrical contacts are used, for example, to discharge current from the component or to tap voltage from the component. If the electronic component is a solar cell, for example, the photocurrent generated in this component via the photovoltaic effect can be discharged via the metallic contacts.
  • a paste containing metal particles is printed onto the electronic component (e.g. in the form of the conductor tracks) and then thermally treated at a sufficiently high temperature to cause the metal particles to sinter.
  • This may require temperatures of at least 800°C.
  • Silicon heterojunction solar cells are an example in this context.
  • the SHJ solar cell is a wafer-based crystalline silicon solar cell with an emitter and a back or front surface field made of amorphous silicon.
  • thermal treatment at temperatures of more than 250°C should be avoided. This is also the case for other types of solar cells or other electronic components such as light-emitting diodes. It is desirable to attach electrical contacts at the lowest possible temperature.
  • the metal particles in the printing paste can be sintered together by irradiation with light.
  • Light-induced sintering is referred to, for example, as photonic sintering or intense pulsed light sintering or IPL sintering. While irradiation with light (for example in the form of pulsed light) generates a sufficiently high temperature in the printed paste for sintering the metal particles, the short irradiation time (e.g. light pulses with a pulse duration of a few milliseconds) keeps the thermal load in the underlying semiconductor substrate of the electronic component relatively low.
  • H.-S. Kim et al. “Intense Pulsed Light Sintering of Screen-Printed Paste Electrode on Silicon Solar Cell for High Throughput and Cost-Effective Low Temperature Metallization” , International Journal of Precision Engineering and Manufacturing - Green Technology”, 2022, 9, pp. 523-535, describe the metallization of a silicon heterojunction solar cell using photonic sintering.
  • a layer of an electrically conductive transparent oxide (TCO layer) is printed in defined areas with a paste containing metal particles.
  • the paste is irradiated with light pulses so that the metal particles present in the paste sinter together.
  • the paste only covers a relatively small area of the TCO layer, but the light pulses also hit the exposed area of the TCO layer. This in turn can cause semiconductor layers underneath the TCO layer to be heated and damaged.
  • EP 3 125 303 A1 describes a method for producing metallic contacts of a solar cell, wherein a paste containing metal particles is applied to a semiconductor substrate and the metal particles are then sintered together by photonic sintering.
  • a paste can be used that contains a metal particle precursor that decomposes under irradiation and forms metal particles that immediately sinter together.
  • a metal particle precursor that decomposes under irradiation and forms metal particles that immediately sinter together.
  • EP 3 779 526 A1 describes an optical element that contains an aluminum layer that functions as a mirror layer, with a seed layer (e.g. made of Cu, Ti, Fe, Zn or Cr) with a maximum thickness of 5 nm between this aluminum layer and a substrate.
  • An object of the present invention is to attach the metallic contacts of an electronic component by a method that keeps the thermal load on the component low and can be carried out efficiently.
  • the object is achieved by a method for producing at least one metallic contact in an electronic component, comprising the following steps:
  • a layer made of metallic silver, aluminum or copper or an alloy of one of these metals has a high reflectivity.
  • This high reflectivity of the Ag, Al or Cu layer prevents or at least significantly reduces absorption of the light used for photonic sintering in deeper layers (in particular thermally sensitive semiconductor layers such as amorphous silicon).
  • thermally sensitive semiconductor layers such as amorphous silicon.
  • the risk of undesirable heat input during photonic sintering in deeper layers, which could potentially lead to damage, is significantly reduced.
  • the presence of the highly reflective metal layer provides greater flexibility in terms of the process parameters (such as irradiation time and/or irradiation intensity) for photonic sintering.
  • the vapor deposition of the single or multi-layer metal coating and thus of the Ag, Al or Cu-containing layer, which represents the topmost (ie last applied) metal layer of the metal coating enables a high layer quality (e.g. low surface roughness, high density and defined layer thickness) and thus also a high reflectivity of the layer.
  • the vapor deposition can be a physical or a chemical vapor deposition.
  • the metal coating is preferably applied via a physical vapor deposition
  • the vapor deposition is preferably carried out in a vacuum.
  • sputtering also called cathode sputtering
  • the metal coating covers at least 80% of the area of the front or back of the semiconductor substrate.
  • the metal coating is single-layered, it consists of the top metal layer containing Ag, Al or Cu. If the metal coating is multi-layered, there is at least one metallic intermediate layer between the top metal layer made of silver, aluminum or copper or an alloy of one of these metals and the semiconductor substrate.
  • the metal M is the main component, i.e. it is present in a higher concentration (in atomic %) than any other metal present in the alloy.
  • the metal coating may be a single layer.
  • the presence of one or more metallic intermediate layers having a specific functionality may be advantageous.
  • the metallic intermediate layer can act as an adhesion promoter between the Ag-, Al- or Cu-containing top metal layer and the semiconductor substrate.
  • the top metal layer made of silver, aluminum or copper or an alloy of one of these metals it can be advantageous to insert a very thin metal layer as a metallic intermediate layer, the thickness of which is preferably less than 5 nm (e.g. 2 nm to 4 nm), and to apply the top metal layer directly to this metallic intermediate layer.
  • the very thin metallic intermediate layer is, for example, a layer made of Mo, W, Ti, Cr, Zn or Cu or an alloy of one of these metals. This very thin metallic intermediate layer is preferably present when the top metal layer is a layer made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the layer thickness of the metal coating is not more than 100 nm, more preferably not more than 60 nm.
  • the metal coating has a layer thickness in the range of 5 nm to 100 nm, more preferably 10 nm to 60 nm.
  • the metal coating has two or more metal layers (i.e. the top metal layer and at least one metallic intermediate layer), their respective layer thickness can be freely selected, but the layer thickness of the resulting metal coating is preferably not more than 100 nm, more preferably not more than 60 nm.
  • the metal coating has no more than three metal layers (i.e. the top metal layer and optionally a maximum of two metallic intermediate layers) or no more than two metal layers (i.e. the top metal layer and optionally a metallic intermediate layer).
  • the metal coating is single-layered, ie the metal coating consists of a layer of silver or aluminum or copper or an alloy of one of these metals.
  • the single-layer metal coating consists of a layer of silver or a silver alloy.
  • the top metal layer of the metal coating is a layer of aluminum or an aluminum alloy and the metal coating contains a layer of Mo, W, Ti, Cr, Zn or Cu or an alloy of one of these metals as a metallic intermediate layer, wherein the top metal layer is preferably present directly on the metallic intermediate layer.
  • the metallic intermediate layer preferably has a layer thickness of less than 5 nm, e.g. 2 nm to 4 nm.
  • the metallic intermediate layer made of Mo, W, Ti, Cr, Zn or Cu or an alloy of one of these metals can, for example, be present directly on the semiconductor substrate.
  • the top metal layer of the metal coating is a layer of copper, silver or an alloy of one of these metals and the metal coating contains a layer of molybdenum or a molybdenum alloy as a metallic intermediate layer, wherein the top metal layer is preferably present directly on the metallic intermediate layer.
  • This metallic intermediate layer of molybdenum or a molybdenum alloy can function as an adhesion-promoting layer or as a diffusion barrier layer between the Cu or Ag layer and the semiconductor substrate, but can also be easily removed by etching, which is advantageous because in a later optional process step the metal coating in the unprinted (i.e. exposed) areas is removed again by etching.
  • the metallic intermediate layer of molybdenum or a molybdenum alloy is preferably present directly on the semiconductor substrate.
  • the top metal layer of the metal coating is a layer of aluminum or an aluminum alloy and the metal coating contains a layer of silver or a silver alloy as a metallic intermediate layer, wherein the top metal layer of aluminum or an aluminum alloy is preferably deposited directly on the metallic intermediate layer of silver or a silver alloy.
  • the top metal layer of the metal coating is a layer of silver or a silver alloy and the metal coating contains a layer of aluminum or an aluminum alloy as a metallic intermediate layer, wherein the top metal layer of silver or a silver alloy is preferably present directly on the metallic intermediate layer of aluminum or an aluminum alloy.
  • Metal layers made of silver show a very high reflectivity, particularly in the wavelength range of visible light, while metal layers made of aluminum already show a high reflectivity in the wavelength range of UV radiation. These two exemplary embodiments thus show a high reflectivity over a very broad wavelength range. This increases the scope for the light sources that can be used for photonic sintering or makes it possible to dispense with the use of optical filters (e.g. UV filters).
  • optical filters e.g. UV filters
  • the top metal layer of the metal coating is a layer of copper, silver or an alloy of one of these metals and the metal coating contains a maximum of two metallic intermediate layers of tungsten, titanium or a tungsten-titanium alloy. If there are two metallic intermediate layers, one of the two layers can be a layer of tungsten or a tungsten alloy, while the other layer is a layer of titanium or a titanium alloy. If there is only one metallic intermediate layer, it can be a layer of a tungsten-titanium alloy, for example.
  • the single or multi-layer metal coating is applied to a front side (and optionally also a back side) of a semiconductor substrate.
  • a semiconductor substrate is a substrate that contains one or more semiconductor materials.
  • a semiconductor substrate can also contain one or more materials that are not semiconductors in addition to the semiconductor materials.
  • Suitable semiconductor substrates that can be used for the production of electronic components such as solar cells are known to those skilled in the art.
  • the semiconductor substrate contains silicon as semiconductor material (e.g. undoped (amorphous or crystalline) silicon, n- or p-doped (amorphous or crystalline) silicon) and/or a transparent, electrically conductive oxide (hereinafter also referred to as TCO) such as indium tin oxide (ITO) or aluminum-doped zinc oxide (AZO).
  • TCO transparent, electrically conductive oxide
  • ITO indium tin oxide
  • AZO aluminum-doped zinc oxide
  • the TCO can, for example, be present on the front side of the semiconductor substrate and act as a contact and/or anti-reflective layer.
  • the semiconductor substrate of an electronic component can have a multilayer structure, wherein the outermost layer on the front side (or back side) of the semiconductor substrate does not necessarily contain a semiconductor material.
  • the outermost layer on the front side of the multilayer semiconductor substrate is a layer of a transparent, electrically conductive oxide (which can have semiconducting properties) or a layer of a dielectric material (e.g. silicon nitride or aluminum oxide), and an inner layer of the multilayer semiconductor substrate contains silicon (e.g.
  • the electronic component whose metallic contacts are produced using the method according to the invention is preferably a solar cell or a precursor to a solar cell.
  • a defined area of the uppermost metal layer of the metal coating is printed with a paste containing metal particles and/or a metal particle precursor, so that a printed metal coating and an exposed metal coating adjacent thereto are present.
  • the geometry of the printed surface also determines the geometry of the metallic contacts.
  • the printed surface is linear, grid-shaped or comb-shaped.
  • the printed area of the top metal layer is preferably a maximum of 20%, more preferably a maximum of 10% (eg 1-20% or 1-10%) of the total area of the top metal layer. It is therefore preferred that a maximum of 20%, more preferably a maximum of 10% (eg 1-20% or 1-10%) of the surface of the top metal layer is printed with the paste.
  • the printing of the defined area of the top metal layer is carried out, for example, by screen printing, dispensing, rotary printing, a laser-induced forward transfer process (LIFT process) or inkjet printing. These printing processes are known to the person skilled in the art.
  • the paste to be printed is first applied to a carrier material and then transferred to the defined area of the top metal layer to be printed using focused laser radiation.
  • printable pastes containing metal particles are known to those skilled in the art and are commercially available. It may be preferred that the paste contains the metal particles in a high concentration, for example 60-90% by weight.
  • the paste may contain a liquid dispersion medium (e.g. water and/or an organic solvent), an organic binder (e.g. a polymer) and/or a glass frit.
  • a liquid dispersion medium e.g. water and/or an organic solvent
  • an organic binder e.g. a polymer
  • the metal particles preferably contain copper, silver and/or nickel.
  • the metal particles can consist predominantly of at least one of these metals, so that other metals (ie metals that are not copper, silver or nickel) are present in the metal particles in quite low concentrations (for example in a concentration of at most 20 at%, more preferably at most 10 at%).
  • the metal particles are, for example, metal particles with a copper concentration of at least 90 at%, metal particles with a silver concentration of at least 90 at% or core-shell metal particles whose core has a copper concentration of at least 90 at% and whose shell has a silver or nickel concentration of at least 90 at%.
  • a paste containing a metal particle precursor can be used to print the defined area of the top metal layer.
  • a metal particle precursor is a compound of the metal (e.g. a salt of the metal or an organometallic compound) that decomposes under irradiation (e.g. with pulsed radiation) and forms metal particles. Suitable compounds that decompose under irradiation and form metal particles are known to those skilled in the art. For example, metal carboxylates (e.g. metal formates) can be used.
  • Such printable pastes that contain metal particle precursors are known, for example, under the name “metal-organic decomposition (MOD) inks”.
  • the printed paste is irradiated with light, whereby the metal particles at least partially sinter with one another or, if the paste contains the metal particle precursor, the metal particle precursor decomposes to form metal particles and the metal particles at least partially sinter with one another, so that a metallic contact containing the sintered metal particles is obtained by irradiating the paste.
  • the light with which the paste is irradiated has, for example, wavelengths in the range from 100 nm to 1400 nm.
  • the term "light” includes not only electromagnetic radiation with a wavelength range of the electromagnetic spectrum visible to the human eye (approx. 400-780 nm), but also UV radiation (approx.
  • the wavelength range of the light with which the paste is irradiated can be adjusted by using optical filters.
  • pulsed light is used to irradiate the paste.
  • a suitable pulse duration, number of pulses and intensity of the pulses in order to sinter the metal particles together and, if necessary, to decompose the metal particle precursor to form metal particles can be easily determined by the person skilled in the art on the basis of his or her specialist knowledge.
  • Suitable devices for generating pulsed light are known and commercially available. For example, a xenon flash lamp can be used.
  • the wavelength range of the light used for photonic sintering can, if necessary, be selected to match the reflection property of the top metal layer (optionally in combination with the reflection behavior of a metallic intermediate layer on which the top metal layer is present).
  • the light with which the printed paste is irradiated has wavelengths in the range of UV radiation (e.g. 100 nm to ⁇ 400 nm) and the top metal layer is a layer of aluminum or an aluminum alloy.
  • the light can optionally have wavelengths in the range of 400 nm to 1400 nm.
  • the light contains the UV radiation in a proportion of at least 40%, more preferably at least 60% or even at least 80%, based on the total irradiance of the light.
  • the proportion of UV light can optionally be adjusted by suitable filters.
  • Paste is irradiated, wavelengths in the range of IR radiation (eg >780 nm to 1400 nm) and the top metal layer is a layer of copper or a copper alloy.
  • the light can optionally have wavelengths in the range from 100 nm to 780 nm.
  • the light contains the IR radiation in a proportion of at least 40%, more preferably at least 60% or even at least 80%, based on the total irradiance of the light. The proportion of IR light can be adjusted if necessary by suitable filters.
  • the metallic contact is therefore a porous metallic contact.
  • other components of the printed paste e.g. an organic binder and/or a glass, can be present in these cavities between the sintered metal particles.
  • the metallic contact has, for example, a thickness of at least 200 nm, more preferably at least 500 nm, even more preferably at least 1 pm.
  • the thickness of the metallic contact is 200 nm to 20 pm, more preferably 500 nm to 15 pm, even more preferably 1 pm to 10 pm.
  • the metallic contact formed on the printed metal coating by irradiating the paste can function as an electrical conductor track in the electronic component.
  • the exposed metal coating is partially or completely removed by etching in a later process step, this etching could also attack the metallic contact.
  • the metallic contact is significantly thicker than the exposed metal coating, a sufficiently thick metallic contact remains even after the exposed metal coating has been completely removed.
  • the exposed metal coating is etched or anodically oxidized.
  • an exposed metal oxide coating is obtained by anodically oxidizing the exposed metal coating.
  • anodic oxidation is an electrolytic process for oxidizing a metal, wherein the metal to be oxidized is brought into contact with an anodizing bath into which an electrode is immersed, and the metal to be oxidized is set to an anodic potential with respect to the immersed electrode.
  • Suitable anodizing baths are known to those skilled in the art and contain, for example, sulfuric acid, oxalic acid, citric acid or chromic acid.
  • the exposed metal coating is thus brought into contact with an anodizing bath and set to an anodic potential with respect to an electrode that is immersed in the anodizing bath. Since the anodizing bath comes into contact with the exposed metal coating but not with the printed metal coating, only the metal layers present in the exposed metal coating are oxidized, but not the metal layers in the printed metal coating. In the electronic component obtained after the anodic oxidation, the exposed metal oxide coating thus borders on the printed metal coating on which the porous metal coating is present.
  • the uppermost metal layer is preferably aluminum or an aluminum alloy, since aluminum can be easily converted into an aluminum oxide via anodic oxidation. If the metal coating has a metallic intermediate layer, the metallic intermediate layer is preferably a layer of titanium or a titanium alloy, since titanium can be easily converted into a titanium oxide via anodic oxidation.
  • the uppermost metal layer is removed by etching the exposed metal coating and an underlying metallic intermediate layer is exposed, and an exposed metal oxide coating is obtained by anodic oxidation of the exposed metallic intermediate layer. If one or more further metallic intermediate layers are present between the exposed metallic intermediate layer and the semiconductor substrate, these are also removed by the anodic oxidation. oxidized.
  • the metal coating contains one or more (eg a maximum of 2) metallic intermediate layers, each of these metallic intermediate layers preferably being a layer of aluminum or titanium or an alloy of one of these metals, since these metals can be very easily converted into the corresponding metal oxide by anodic oxidation.
  • the metal coating (and thus each of the metal layers present in the metal coating) is very thin (maximum layer thickness of the metal coating preferably ⁇ 100 nm), very thin metal oxide layers are present after anodic oxidation. Due to their low thickness, these metal oxide layers have a high optical transparency, which has a very positive effect on the efficiency of the solar cell.
  • both the exposed metal coating and the metallic contact present on the printed metal coating come into contact with the anodizing bath.
  • a coating for example an organic coating
  • An organic surface protection to prevent the oxidation of metallic surfaces is known, for example, under the term “organic solderability preservative”.
  • Suitable organic compounds for example nitrogen-containing heterocyclic compounds such as benzotriazole, imidazole or benzimidazole) are known to those skilled in the art.
  • a protective lacquer or a self-assembled monolayer (SAM) can also be used as a coating to protect the surface of the sintered metallic contact.
  • SAM self-assembled monolayer
  • an anodizing bath and/or anodizing conditions e.g. a specific anodic potential
  • Suitable compositions for anodizing baths and suitable anodizing conditions for the anodic Oxidation of specific metals is known to the expert or can be determined by routine tests.
  • the invention also relates to an electronic component comprising a semiconductor substrate having a front side and a back side, the front side of the semiconductor substrate having an exposed surface and a covered surface, a metal coating consisting of one or more metal layers, which is present on the covered surface of the front side of the semiconductor substrate and was applied via a gas phase deposition, the metal coating having as the top metal layer a layer of silver, aluminum or copper or an alloy of one of these metals, a metallic contact which contains metal particles sintered together and is present on the metal coating.
  • This electronic component is obtained with the method according to the invention when the front side of the semiconductor substrate underneath is exposed by etching the exposed metal coating.
  • the printed metal coating on which the metallic contact is present remains on the semiconductor substrate after etching.
  • the electronic component is, for example, a solar cell or a precursor of a solar cell.
  • one or more (preferably no more than two) metallic intermediate layers are present between the top metal layer and the semiconductor substrate.
  • the metal coating consists only of a metal layer, wherein this metal layer is preferably a layer of silver or a silver alloy.
  • the top metal layer and, if present, the metallic intermediate layers of the metal coating are applied to the front side of the semiconductor substrate via a gas phase deposition, preferably a physical gas phase deposition.
  • a metal deposited via a gas phase deposition usually has a very low porosity and thus a high density that is very close to the theoretical density of the metal.
  • Each of the metal layers of the metal coating applied via a gas phase deposition therefore preferably has a density that corresponds to at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 98% of its theoretical density p th h.
  • an organic protective film is present on the metallic contact.
  • the organic protective film contains, for example, one or more nitrogen-containing heterocyclic compounds such as benzotriazole, imidazole or benzimidazole.
  • a protective lacquer or a self-assembled monolayer (SAM) can also be used as a coating to protect the surface of the metallic contact.
  • the present invention relates to an electronic component comprising a semiconductor substrate having a front side and a back side, wherein the front side of the semiconductor substrate has a first occupied surface and a second occupied surface adjacent thereto, a metal coating consisting of one or more metal layers, which is present on the first occupied surface of the front side of the semiconductor substrate and was applied via physical vapor deposition, wherein the metal coating has a layer of silver, aluminum or copper or an alloy of one of these metals as the top metal layer, an exposed metal oxide coating consisting of one or more metal oxide layers, which is present on the second occupied surface of the front side of the semiconductor substrate, a metallic contact which contains metal particles sintered together and is present on the metallic coating.
  • This electronic component is obtained with the method according to the invention when the exposed metal coating is subjected to anodic oxidation and thereby transformed into an exposed metal oxide coating (i.e. each metal layer present in the exposed metal coating is oxidized to the corresponding metal oxide layer) or by etching the exposed metal coating the top metal layer is removed and an underlying metallic intermediate layer is exposed and an exposed metal oxide coating is obtained by anodic oxidation of the exposed metallic intermediate layer (and optionally further metallic intermediate layers present between the exposed metallic intermediate layer and the semiconductor substrate).
  • the electronic component is, for example, a solar cell or a precursor of a solar cell.
  • the metal coating contains one or more (preferably no more than two) metallic intermediate layers that are present between the top metal layer and the semiconductor substrate.
  • metallic intermediate layers and preferred combinations of certain metallic intermediate layers with certain top metal layers reference can be made to the above statements.
  • each layer present in the metal oxide coating is a layer containing aluminum oxide or titanium oxide.
  • the metal coating and the metal oxide coating have the same number of layers (e.g. two layers each or only one layer each), wherein the top metal layer of the metal coating is a layer of aluminum or an aluminum alloy and the metal oxide coating has a top metal oxide layer that contains aluminum oxide, and optionally the metal coating contains a layer of titanium or a titanium alloy as a metallic intermediate layer and the metal oxide coating has an intermediate layer that contains titanium oxide. If both the metal coating and the metal oxide coating each consist of two layers, the Viewed from the front side of the semiconductor substrate, for example the following layer sequences:
  • Titanium oxide i.e. intermediate layer
  • aluminum oxide i.e. top metal oxide layer
  • an organic protective film is present on the metallic contact.
  • the organic protective film contains, for example, one or more nitrogen-containing heterocyclic compounds such as benzotriazole, imidazole or benzimidazole.
  • a protective lacquer or a self-assembled monolayer (SAM) can also be used as a coating to protect the surface of the metallic contact.
  • SAM self-assembled monolayer
  • Figure 1 a-d show the steps of the method according to the invention, in which a metal coating is applied to the semiconductor substrate by means of a vapor deposition, the metal coating is printed with a paste and then the metal particles of the paste are sintered together by irradiation with light;
  • Figure 2 shows an exemplary embodiment of the electronic component of the present invention obtained when, after photonic sintering of the paste, the exposed metal coating is completely removed by etching;
  • Figure 3 shows an exemplary embodiment of the electronic component of the present invention obtained when, after photonic sintering of the paste, the exposed metal coating is oxidized to a metal oxide coating by anodic oxidation;
  • Figure 4 shows an exemplary embodiment of the electronic component of the present invention, which is obtained when, after photonic sintering of the paste, the top metal layer of the exposed metal coating is removed by etching and the remaining intermediate layer is oxidized to a metal oxide layer by anodic oxidation.
  • a metal layer 2 and then a metal layer 3 are first applied to the front side of a semiconductor substrate 1 by means of physical vapor deposition (PVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • the metal layer 2 and the metal layer 3 together form the metal coating 4 (illustrated in Figure 1 a by the curly bracket).
  • the metal layer 3 functions as the top metal layer, while the metal layer 2 represents an intermediate layer.
  • the top metal layer 3 is a layer of silver, aluminum or copper or a Alloy of one of these metals.
  • the intermediate layer 2 is preferably equipped with a specific functionality.
  • the intermediate layer 2 functions as an adhesion promoting layer or as a diffusion barrier between the top metal layer 3 and the semiconductor substrate 1.
  • the intermediate layer 2 is selected, for example, such that its reflection properties complement the reflection properties of the top metal layer 3.
  • the top metal layer 3 is, for example, a layer of silver or a silver alloy (alternatively a layer of aluminum or an aluminum alloy)
  • Metal layers made of silver exhibit very high reflectivity, particularly in the wavelength range of visible light, while metal layers made of aluminum already exhibit high reflectivity in the wavelength range of UV radiation. These two exemplary embodiments thus exhibit high reflectivity over a very broad wavelength range.
  • a printed metal coating 4a and an exposed metal coating 4b adjacent to it are present. This is illustrated in Figure 1 b.
  • the printed metal coating 4a and the exposed metal coating 4b are virtually separated from one another by vertical dashed lines. Both the printed metal coating 4a and the exposed metal coating 4b contain the top metal layer 3 and the metallic intermediate layer 2 (each illustrated by the dashed curly bracket).
  • the paste 5 is irradiated with light 6. This is illustrated in Figure 1 c.
  • the irradiation causes the metal particles present in the paste to sinter together or the metal particle precursor present in the paste to decompose to form metal particles and the metal particles formed to sinter together.
  • a metallic contact 7 containing the metal particles sintered together is obtained on the printed metal coating 4a.
  • the irradiation of the paste is preferably carried out with pulsed light, eg using a flash lamp.
  • the exposed metal coating 4b is etched or anodically oxidized.
  • the exposed metal coating 4b For example, by etching the exposed metal coating 4b, the underlying front side of the semiconductor substrate is exposed.
  • the electronic component contains a semiconductor substrate 1, which has a covered surface 1a and an exposed surface 1b on its front side.
  • a metal coating 4a which has a metallic intermediate layer 2 and an uppermost metallic layer 3 (illustrated by the curly bracket) and was applied by means of physical vapor deposition.
  • the uppermost metallic layer 3 is a layer of silver, aluminium or copper or an alloy of one of these metals.
  • the metallic contact 7 which contains the metal particles sintered together.
  • the semiconductor substrate 1 can, for example, be constructed in multiple layers (not shown in Figure 2).
  • the outermost layer on the front side of the multilayer semiconductor substrate 1 is a layer of a transparent electrically conductive oxide (which can have semiconductive properties) or a layer of a dielectric material (eg silicon nitride or aluminum oxide), and an inner layer of the multilayer semiconductor substrate 1 contains silicon (eg undoped (amorphous or crystalline) silicon, n- or p-doped (amorphous or crystalline) silicon).
  • a transparent electrically conductive oxide which can have semiconductive properties
  • a dielectric material eg silicon nitride or aluminum oxide
  • silicon eg undoped (amorphous or crystalline) silicon, n- or p-doped (amorphous or crystalline) silicon.
  • the electronic component contains a semiconductor substrate 1, which has at least one first coated surface 1a on its front side and at least one second coated surface 1c adjacent thereto.
  • a metal coating 4a which consists of a metallic intermediate layer 2 and an uppermost metallic layer 3 (illustrated by a dashed curly bracket) and was applied via physical vapor deposition.
  • the uppermost metallic layer 3 is, for example, a layer made of aluminum or an aluminum alloy
  • the metallic intermediate layer is, for example, a layer made of titanium or a titanium alloy.
  • the metallic contact ? which contains the metal particles sintered together.
  • the exposed metal oxide coating comprises a top metal oxide layer 3' and a metal oxide intermediate layer 2' (illustrated by a curly bracket). If the top metal layer 3 is, for example, a layer of aluminum or an aluminum alloy and the metallic intermediate layer is, for example, a layer of titanium or a titanium alloy, then the top metal oxide layer 3' is an aluminum oxide-containing layer and the metal oxide intermediate layer 2' is a titanium oxide-containing layer.
  • Figure 4 illustrates by way of example the structure of an electronic component which is obtained when, in the method according to the invention, the uppermost metal layer 3 is removed by etching the exposed metal coating 4b and an underlying metallic intermediate layer 2 is exposed and an exposed metal oxide coating 4b' is obtained by anodic oxidation of the exposed metallic intermediate layer 2 (and optionally further metallic intermediate layers which are present between the exposed metallic intermediate layer 2 and the semiconductor substrate 1).
  • the electronic component contains a semiconductor substrate 1, which has at least one first coated surface 1a on its front side and at least one second coated surface 1c adjacent thereto.
  • a metal coating 4a which consists of a metallic intermediate layer 2 and an uppermost metallic layer 3 (illustrated by the dashed curly bracket) and was applied via physical vapor deposition.
  • the uppermost metallic layer 3 is a layer of silver, aluminium or copper or an alloy of one of these metals and the metallic intermediate layer 2 is, for example, a layer of titanium or a titanium alloy or, if the uppermost metallic layer is not aluminium, a layer of aluminium or an aluminium alloy.
  • the metallic contact ? which contains the metal particles sintered together, is present on the metallic coating 4a.
  • a metal oxide coating 4b' On the second coated surface 1c of the front side of the semiconductor substrate 1 there is a metal oxide coating 4b'.
  • the metal oxide coating 4' Since the top metal layer of the exposed metal coating was removed by etching before anodic oxidation, the metal oxide coating 4' has only a single metal oxide layer 2'. If the metallic intermediate layer 2 of the metal coating is, for example, a layer made of titanium or a titanium alloy, the metal oxide layer 2' is a layer containing titanium oxide.
  • the metal coating contains a metallic intermediate layer in addition to the top metal layer.
  • the presence of the metallic intermediate layer can be linked to a specific functionality (e.g. adhesion-promoting layer or diffusion barrier between the top metal layer and the semiconductor substrate, improvement of reflectivity, etc.).
  • the metal coating is single-layered (i.e. consists of the top metal layer).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines metallischen Kontakts in einem elektronischen Bauelement, folgende Schritte umfassend: - Aufbringen einer ein- oder mehrschichtigen Metallbeschichtung (4) durch eine Gasphasenabscheidung auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats (1), wobei die Metallbeschichtung als oberste Metallschicht (3) eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist, - Bedrucken einer definierten Fläche der obersten Metallschicht der Metallbeschichtung mit einer Paste (5), die Metallpartikel und/oder einen Metallpartikel-Präkursor enthält, - Bestrahlen der aufgedruckten Paste mit Licht, so dass durch die Bestrahlung der Paste (5) ein metallischer Kontakt (7), der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, erhalten wird, - Ätzen oder anodisches Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung (4b).

Description

FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Hansastraße 27c, 80686 München, Deutschland
Verfahren zur Herstellung metallischer Kontakte eines elektronischen Bauelements durch photonisches Sintern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metallischer Kontakte (beispielsweise in Form elektrischer Leiterbahnen) eines elektronischen Bauelements durch photonisches Sintern und mit diesem Verfahren erhältliche elektronische Bauelemente.
Für die Verwendung elektronischer Bauelemente ist es üblicherweise erforderlich, dass sie metallische Kontakte, z.B. in Form elektrischer Leiterbahnen, aufweisen. Die elektrischen Kontakte dienen beispielsweise dazu, Strom vom Bauelement abzuführen bzw. Spannung vom Bauelement abzugreifen. Handelt es sich bei dem elektronischen Bauelement beispielsweise um eine Solarzelle, so kann der über den photovoltaischen Effekt in diesem Bauelement erzeugte Photostrom über die metallischen Kontakte abgeführt werden.
In einem bekannten Verfahren wird eine Metallpartikel enthaltende Paste auf das elektronische Bauelement aufgedruckt (z.B. in Form der Leiterbahnen) und anschließend bei einer ausreichend hohen Temperatur thermisch behandelt, um ein Versintern der Metallpartikel zu bewirken. Dafür können Temperaturen von mindestens 800°C erforderlich sein. Für viele Bauelemente sind so hohe Temperaturen jedoch nicht akzeptabel. Beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf Silizium-Heterojunction- Solarzellen (SHJ-Solarzellen) verwiesen werden. Bei der SHJ-Solarzelle handelt es sich um eine Wafer-basierte kristalline Silizium-Solarzelle mit einem Emitter und einem Back- bzw. Front-Surface-Field aus amorphem Silizium. Um eine unerwünschte Kristallisation in den amorphen Silizium-Schichten der SHJ-Solarzelle zu vermeiden, sollte eine thermische Behandlung bei Temperaturen von mehr als 250°C vermieden werden. Auch für andere Solarzellentypen oder andere elektronische Bauelemente wie Leuchtdioden ist das Anbringen elektrischer Kontakte bei möglichst geringer Temperaturbelastung wünschenswert.
Alternativ zu einem thermischen Sintern können die in der Druckpaste vorliegenden Metallpartikel durch Bestrahlung mit Licht miteinander versintert werden. Das lichtinduzierte Sintern wird beispielsweise als photonisches Sintern (englisch: „photonic sintering“) oder Intense-Pulsed-Light-Sintern bzw. IPL-Sintern bezeichnet. Während in der aufgedruckten Paste durch die Bestrahlung mit Licht (beispielsweise in Form von gepulstem Licht) eine ausreichend hohe Temperatur für das Versintern der Metallpartikel generiert wird, hält die kurze Bestrahlungsdauer (z.B. Lichtpulse mit einer Pulsdauer von einigen Millisekunden) die thermische Belastung in dem darunterliegenden Halbleitersubstrat des elektronischen Bauelements relativ gering.
H.-S. Kim et al., „Intense Pulsed Light Sintering of Screen-Printed Paste Electrode on Silicon Solar Cell for High Throughput and Cost-Effective Low Temperature Metallization" , International Journal of Precision Engineering and Manufacturing - Green Technology”, 2022, 9, S. 523-535, beschreiben die Metallisierung einer Silizium- Heterojunction-Solarzelle unter Verwendung von photonischem Sintern. Eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen transparenten Oxid (TCO-Schicht) wird in definierten Bereichen mit einer metallpartikelhaltigen Paste bedruckt. Die Paste wird mit Lichtpulsen bestrahlt, so dass die in der Paste vorliegenden Metallpartikel miteinander versintern. Die Paste bedeckt nur eine relativ geringe Fläche der TCO-Schicht, die Lichtpulse treffen jedoch auch auf die freiliegende Fläche der TCO-Schicht. Dies kann wiederum dazu führen, dass unter der TCO-Schicht liegende Halbleiterschichten erwärmt und beschädigt werden.
EP 3 125 303 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung metallischer Kontakte einer Solarzelle, wobei eine metallpartikelhaltige Paste auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht wird und anschließend durch ein photonisches Sintern die Metallpartikel miteinander versintert werden.
Eine Übersicht zur Verwendung des photonischen Sinterns bei der Herstellung von Solarzellen findet sich in folgender Publikation: T. Druffel et al., „Intense pulsed light processing for photovoltaic manufacturing" , Solar Energy Materials and Solar Cells, 2018, 174, S. 359-369.
Für das Aufbringen metallischer Kontakte auf einem Substrat kann anstelle einer Paste, die Metallpartikel enthält, eine Paste verwendet werden, die einen Metallpartikel- Präkursor enthält, der sich unter Bestrahlung zersetzt und dabei Metallpartikel ausbildet, die unmittelbar miteinander versintern. Beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf folgende Publikationen verwiesen werden: A. Yakushenko et al., „Self-Reducing Copper Precursor Inks and Photonic Additive Yield Conductive Patterns under Intense Pulsed Light’, ACS Omega, 2017, 2, S. 573-581 .
Die zum Zweck des Sinterns verwendete Strahlung wird üblicherweise nicht vollständig von den in der aufgedruckten Paste vorliegenden Metallpartikeln oder Metallpartikel- Präkursoren, sondern auch in darunterliegenden Schichten des Halbleiterbauelements absorbiert, so dass sich diese Schichten ebenfalls erwärmen können. Beispielsweise kann eine zu lange Pulsdauer und/oder zu hohe Anzahl an Pulsen eine Schädigung des Halbleitermaterials verursachen. Wie außerdem oben bereits erwähnt, bedeckt die Paste üblicherweise nur eine relativ geringe Fläche der obersten Substratschicht, die Lichtpulse treffen jedoch auch auf die freiliegende Fläche der obersten Substratschicht, was dazu führen kann, dass unter der obersten Substratschicht liegende Halbleiterschichten erwärmt und beschädigt werden.
Es ist bekannt, dass metallische Schichten aus Silber, Aluminium oder Kupfer eine hohe Reflektivität aufweisen und daher als Oberflächenbeschichtung in optischen Spiegeln verwendet werden. Außerdem ist bekannt, dass die Reflektivität weiter verbessert werden kann, wenn zwischen der stark reflektierenden Oberflächenschicht und dem Substrat noch eine sehr dünne Zwischenschicht (z.B. mit einer Schichtdicke von 5 nm oder weniger) vorliegt. EP 3 779 526 A1 beschreibt ein optisches Element, das eine als Spiegelschicht fungierende Aluminiumschicht enthält, wobei zwischen dieser Aluminiumschicht und einem Substrat noch eine Keimschicht (z.B. aus Cu, Ti, Fe, Zn oder Cr) mit einer Dicke von maximal 5 nm vorliegt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die metallischen Kontakte eines elektronischen Bauelements durch ein Verfahren anzubringen, das die thermische Belastung des Bauelements gering hält und effizient durchführbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines metallischen Kontakts in einem elektronischen Bauelement, folgende Schritte umfassend:
Aufbringen einer ein- oder mehrschichtigen Metallbeschichtung durch eine Gasphasenabscheidung auf einer Vorderseite (und optional auch einer Rückseite) eines Halbleitersubstrats, wobei die Metallbeschichtung als oberste Metallschicht eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist, Bedrucken einer definierten Fläche der obersten Metallschicht der
Metallbeschichtung mit einer Paste, die Metallpartikel und/oder einen Metallpartikel- Präkursor enthält, so dass eine bedruckte Metallbeschichtung und eine freiliegende Metallbeschichtung vorliegen,
Bestrahlen der aufgedruckten Paste mit Licht, wobei die Metallpartikel zumindest teilweise miteinander versintern oder, sofern die Paste den Metallpartikel-Präkursor enthält, sich der Metallpartikel-Präkursor unter Bildung von Metallpartikeln zersetzt und die Metallpartikel zumindest teilweise miteinander versintern, so dass durch die Bestrahlung der Paste ein metallischer Kontakt, der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, erhalten wird,
Ätzen oder anodisches Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung.
Eine Schicht aus metallischem Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle weist eine hohe Reflektivität auf. Durch diese hohe Reflektivität der Ag-, AI- oder Cu-Schicht wird eine Absorption des für das photonische Sintern verwendeten Lichts in tiefer liegenden Schichten (insbesondere thermisch empfindlichen Halbleiterschichten wie amorphem Silizium) verhindert oder zumindest signifikant verringert. Das Risiko eines unerwünschten und möglicherweise zu einer Schädigung führenden Wärmeeintrags während des photonischen Sinterns in tiefer liegenden Schichten wird deutlich reduziert. Außerdem ergibt sich durch die Anwesenheit der stark reflektierenden Metallschicht ein größerer Spielraum hinsichtlich der Prozessparameter (wie z.B. Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität) für das photonische Sintern. Durch die Gasphasenabscheidung der ein- oder mehrschichtigen Metallbeschichtung und somit der Ag-, AI- oder Cu-haltigen Schicht, die die oberste (d.h. zuletzt aufgebrachte) Metallschicht der Metallbeschichtung darstellt, wird eine hohe Schichtqualität (z.B. geringe Oberflächenrauigkeit, hohe Dichte und definierte Schichtdicke) und somit auch eine hohe Reflektivität der Schicht ermöglicht.
Die Gasphasenabscheidung kann eine physikalische oder eine chemische Gasphasenabscheidung sein. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen der Metallbeschichtung über eine physikalische Gasphasenabscheidung
Die Gasphasenabscheidung erfolgt bevorzugt im Vakuum.
Beispielsweise erfolgt die physikalische Gasphasenabscheidung durch ein Sputtern (auch als Kathodenzerstäubung bezeichnet).
Die Metallbeschichtung belegt beispielsweise mindestens 80% der Fläche der Vorderoder Rückseite des Halbleitersubstrats.
Sofern die Metallbeschichtung einschichtig ist, besteht sie aus der Ag-, AI- oder Cu- haltigen obersten Metallschicht. Sofern die Metallbeschichtung mehrschichtig ist, liegt zwischen der obersten Metallschicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle und dem Halbleitersubstrat mindestens eine metallische Zwischenschicht vor.
Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine Legierung eines Metalls M Bezug genommen wird, so bedeutet dies, dass in dieser Legierung das Metall M die Hauptkomponente darstellt, also gegenüber jedem weiteren Metall, das in der Legierung vorliegt, in einer höheren Konzentration (in Atom%) vorliegt.
Um das Verfahren möglichst einfach zu gestalten, kann es bevorzugt sein, dass die Metallbeschichtung einschichtig ist. Alternativ kann die Anwesenheit einer oder mehrerer metallischer Zwischenschichten, die eine bestimmte Funktionalität aufweisen, vorteilhaft sein.
Beispielsweise kann die metallische Zwischenschicht als Haftvermittler zwischen der Ag-, AI- oder Cu-haltigen obersten Metallschicht und dem Halbleitersubstrat fungieren.
Um eine weitere Verbesserung der Reflektivität der obersten Metallschicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, als metallische Zwischenschicht eine sehr dünne Metallschicht, deren Dicke bevorzugt weniger als 5 nm (z.B. 2 nm bis 4 nm) beträgt, einzufügen und die oberste Metallschicht direkt auf dieser metallischen Zwischenschicht aufzubringen. Die sehr dünne metallische Zwischenschicht ist beispielsweise eine Schicht aus Mo, W, Ti, Cr, Zn oder Cu oder einer Legierung eines dieser Metalle. Bevorzugt liegt diese sehr dünne metallische Zwischenschicht vor, wenn die oberste Metallschicht eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist.
Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der Metallbeschichtung nicht mehr als 100 nm, bevorzugter nicht mehr als 60 nm. Beispielsweise weist die Metallbeschichtung eine Schichtdicke im Bereich von 5 nm bis 100 nm, bevorzugter 10 nm bis 60 nm auf.
Wenn die Metallbeschichtung zwei oder mehr Metallschichten (also die oberste Metallschicht und mindestens eine metallische Zwischenschicht) aufweist, kann deren jeweilige Schichtdicke frei gewählt werden, wobei aber die Schichtdicke der resultierenden Metallbeschichtung bevorzugt nicht mehr als 100 nm, bevorzugter nicht mehr als 60 nm beträgt.
Bevorzugt weist die Metallbeschichtung nicht mehr als drei Metallschichten (d.h. die oberste Metallschicht und optional maximal zwei metallische Zwischenschichten) oder nicht mehr als zwei Metallschichten (d.h. die oberste Metallschicht und optional eine metallische Zwischenschicht) auf.
Besonders bevorzugt ist die Metallbeschichtung einschichtig, d.h. die Metallbeschichtung besteht aus einer Schicht aus Silber oder Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die einschichtige Metallbeschichtung aus einer Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die Metallbeschichtung enthält als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus Mo, W, Ti, Cr, Zn oder Cu oder einer Legierung eines dieser Metalle, wobei die oberste Metallschicht bevorzugt direkt auf der metallischen Zwischenschicht vorliegt. Bevorzugt weist die metallische Zwischenschicht eine Schichtdicke von weniger als 5 nm, z.B. 2 nm bis 4 nm, auf. Die metallische Zwischenschicht aus Mo, W, Ti, Cr, Zn oder Cu oder einer Legierung eines dieser Metalle kann beispielsweise direkt auf dem Halbleitersubstrat vorliegen. Alternativ kann zwischen der metallischen Zwischenschicht aus Mo, W, Ti, Cr, Zn oder Cu oder einer Legierung eines dieser Metalle und dem Halbleitersubstrat eine weitere metallische Zwischenschicht vorliegen, die beispielsweise als Haftvermittlungsschicht oder Diffusionsbarriereschicht fungiert.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung eine Schicht aus Kupfer, Silber oder einer Legierung eines dieser Metalle und die Metallbeschichtung enthält als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung, wobei die oberste Metallschicht bevorzugt direkt auf der metallischen Zwischenschicht vorliegt. Diese metallische Zwischenschicht aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung kann als Haftvermittlungsschicht oder als Diffusionsbarriereschicht zwischen der Cu- oder Ag-Schicht und dem Halbleitersubstrat fungieren, lässt sich andererseits aber durch Ätzen gut entfernen, was vorteilhaft ist, da in einem späteren optionalen Verfahrensschritt die Metallbeschichtung in den unbedruckten (d.h. freiliegenden) Bereichen durch Ätzen wieder entfernt wird. Die metallische Zwischenschicht aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung liegt bevorzugt direkt auf dem Halbleitersubstrat vor.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die Metallbeschichtung enthält als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung, wobei die oberste Metallschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bevorzugt direkt auf der metallischen Zwischenschicht aus Silber oder einer Silberlegierung vorliegt. Alternativ ist beispielsweise die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung eine Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung und die Metallbeschichtung enthält als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die oberste Metallschicht aus Silber oder einer Silberlegierung bevorzugt direkt auf der metallischen Zwischenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorliegt. Metallschichten aus Silber zeigen insbesondere im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts eine sehr hohe Reflektivität, während Metallschichten aus Aluminium bereits im Wellenlängenbereich der UV-Strahlung eine hohe Reflektivität aufweisen. Diese beiden beispielhaften Ausführungsformen zeigen somit über einen sehr breiten Wellenlängenbereich eine hohe Reflektivität. Dies erhöht den Spielraum für die Lichtquellen, die für das photonische Sintern verwendet werden können oder ermöglicht, auf die Verwendung von optischen Filtern (z.B. UV-Filter) zu verzichten.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung eine Schicht aus Kupfer, Silber oder einer Legierung eines dieser Metalle und die Metallbeschichtung enthält maximal zwei metallische Zwischenschichten aus Wolfram, Titan oder einer Wolfram-Titan-Legierung. Liegen zwei metallische Zwischenschichten vor, so kann eine der beiden Schichten eine Schicht aus Wolfram oder einer Wolfram-Legierung sein, während die andere Schicht eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung ist. Liegt nur eine metallische Zwischenschicht vor, kann es sich beispielsweise um eine Schicht aus einer Wolfram-Titan-Legierung handeln.
Die ein- oder mehrschichtige Metallbeschichtung wird auf einer Vorderseite (und optional auch einer Rückseite) eines Halbleitersubstrats aufgebracht.
Ein Halbleitersubstrat ist ein Substrat, das ein oder mehrere Halbleitermaterialien enthält. Optional kann ein Halbleitersubstrat neben den Halbleitermaterialien auch noch ein oder mehrere Materialien enthalten, die keine Halbleiter sind. Geeignete Halbleitersubstrate, die für die Herstellung von elektronischen Baubauelementen wie z.B. Solarzellen verwendet werden können, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise enthält das Halbleitersubstrat als Halbleitermaterial Silizium (z.B. undotiertes (amorphes oder kristallines) Silizium, n- oder p-dotiertes (amorphes oder kristallines) Silizium) und/oder ein transparentes, elektrisch leitfähiges Oxid (nachfolgend auch als TCO bezeichnet) wie z.B. Indiumzinnoxid (ITO) oder aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO). Das TCO kann beispielsweise auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats vorliegen und als Kontakt- und/oder Antireflexschicht fungieren. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann das Halbleitersubstrat eines elektronischen Bauelements mehrschichtig aufgebaut sein, wobei die äußerste Schicht auf der Vorderseite (oder Rückseite) des Halbleitersubstrats nicht zwingend ein Halbleitermaterial enthält. Beispielsweise ist die äußerste Schicht auf der Vorderseite des mehrschichtigen Halbleitersubstrats eine Schicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid (das halbleitende Eigenschaften aufweisen kann) oder eine Schicht aus einem dielektrischen Material (z.B. Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid), und eine innere Schicht des mehrschichtigen Halbleitersubstrats enthält Silizium (z.B. undotiertes (amorphes oder kristallines) Silizium, n- oder p-dotiertes (amorphes oder kristallines) Silizium). Auf der Rückseite des Halbleitersubstrats können gegebenenfalls weitere Komponenten vorliegen, die für die Funktion des elektronischen Bauelements erforderlich sind. Das elektronische Bauelement, dessen metallische Kontakte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, ist bevorzugt eine Solarzelle oder Vorstufe einer Solarzelle.
Wie oben bereits erwähnt, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine definierte Fläche der obersten Metallschicht der Metallbeschichtung mit einer Paste, die Metallpartikel und/oder einen Metallpartikel-Präkursor enthält, bedruckt, so dass eine bedruckte Metallbeschichtung und daran angrenzend eine freiliegende Metallbeschichtung vorliegen.
Durch die Geometrie der bedruckten Fläche wird auch die Geometrie der metallischen Kontakte festgelegt. Beispielsweise ist die bedruckte Fläche linienförmig, gitterförmig oder kammförmig.
Insbesondere wenn es sich bei dem elektronischen Bauelement um eine Solarzelle oder Vorstufe einer Solarzelle handelt, sollte eine möglichst geringe Fläche der obersten Metallschicht bedruckt werden, um dadurch Beschattungseffekte möglichst gering zu halten. Daher beträgt die bedruckte Fläche der obersten Metallschicht bevorzugt maximal 20%, bevorzugter maximal 10% (z.B. 1-20% oder 1-10%) der Geamtfläche der obersten Metallschicht. Es ist also bevorzugt, dass maximal 20%, bevorzugter maximal 10% (z.B. 1-20% oder 1-10%) der Fläche der obersten Metallschicht mit der Paste bedruckt werden.
Das Bedrucken der definierten Fläche der obersten Metallschicht erfolgt beispielsweise über einen Siebdruck, ein Dispensen, einen Rotationsdruck, ein Laser-Induced- Forward-Transfer-Verfahren (LI FT -Verfahren) oder einen Inkjetdruck. Diese Druckverfahren sind dem Fachmann bekannt.
Das Drucken metallpartikelhaltiger Pasten über das LIFT-Verfahren wird beispielsweise von J.M. Fernandez-Pradas et al., „Laser-Induced Forward Transfer: A Method for Printing Functional Inks“, Crystals 2020, 10, 651 ; doi:10.3390/cryst10080651 , beschrieben.
Beim LIFT-Verfahren wird die zu druckende Paste beispielsweise zunächst auf einem Trägermaterial aufgebracht und anschließend mittels fokusierter Laserstrahlung auf die zu bedruckende definierte Fläche der obersten Metallschicht transferiert.
Informationen über das Dispensen finden sich beispielsweise in den folgenden Publikationen: M. Pospischil et al., „Applications of Parallel Dispensing in PV Metallization” , AIP Conference Proceedings 2156, 020005 (2019), https://doi.Org/10.1063/1.5125870; D. Erath et al., “Comparison of innovative metallization approaches for silicon heterojunction solar cells", Energy Procedia, 2017, 124, S. 869-874.
Druckfähige metallpartikelhaltige Pasten sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Es kann bevorzugt sein, dass die Paste die Metallpartikel in einer hohen Konzentration, beispielsweise 60-90 Gew%, enthält.
Optional kann die Paste ein flüssiges Dispersionsmedium (z.B. Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel), einen organischen Binder (z.B. ein Polymer) und/oder eine Glasfritte enthalten. Die Metallpartikel enthalten bevorzugt Kupfer, Silber und/oder Nickel. Beispielsweise können die Metallpartikel überwiegend aus mindestens einem dieser Metalle bestehen, so dass andere Metalle (d.h. Metalle, die kein Kupfer, Silber oder Nickel sind) in den Metallpartikeln in recht geringer Konzentration (beispielsweise in einer Konzentration von maximal 20 at%, bevorzugter maximal 10 at%) vorliegen. Bei den Metallpartikeln handelt es sich beispielsweise um Metallpartikel mit einer Kupferkonzentration von mindestens 90 at%, Metallpartikel mit einer Silberkonzentration von mindestens 90 at% oder Kern-Schale-Metallpartikel, deren Kern eine Kupferkonzentration von mindestens 90 at% und deren Schale eine Silber- oder Nickelkonzentration von mindestens 90 at% aufweisen.
Alternativ kann für das Bedrucken der definierten Fläche der obersten Metallschicht eine Paste verwendet werden, die einen Metallpartikel-Präkursor enthält. Wie dem Fachmann bekannt ist, handelt es sich bei einem Metallpartikel-Präkursor um eine Verbindung des Metalls (z.B. ein Salz des Metalls oder eine metallorganische Verbindung), die sich unter Bestrahlung (z.B. mit gepulster Strahlung) zersetzt und Metallpartikel ausbildet. Geeignete Verbindungen, die sich unter Bestrahlung zersetzen und Metallpartikel bilden, sind dem Fachmann bekannt. Es können beispielsweise Metallcarboxylate (z.B. Metallformiate) verwendet werden. Solche druckfähigen Pasten, die Metallpartikel-Präkursoren enthalten, sind beispielsweise unter der Bezeichnung „metal-organic decomposition (MOD) inks“ bekannt. Beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf folgende Publikationen verwiesen werden: A. Yakushenko et al., „Self-Reducing Copper Precursor Inks and Photonic Additive Yield Conductive Patterns under Intense Pulsed Light’, ACS Omega, 2017, 2, S. 573-581 ; und Y. Piao et al., „Metal-Organic Decomposition Ink for Printed Electronics“ , Adv. Mater. Interfaces, 2019, 6, 1901002.
Die gedruckte Paste wird mit Licht bestrahlt, wobei die Metallpartikel zumindest teilweise miteinander versintern oder, sofern die Paste den Metallpartikel-Präkursor enthält, sich der Metallpartikel-Präkursor unter Bildung von Metallpartikeln zersetzt und die Metallpartikel zumindest teilweise miteinander versintern, so dass durch die Bestrahlung der Paste ein metallischer Kontakt, der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, erhalten wird. Das Licht, mit dem die Paste bestrahlt wird, weist beispielsweise Wellenlängen im Bereich von 100 nm bis 1400 nm auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Licht“ nicht nur eine elektromagnetische Strahlung mit einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums (ca. 400-780 nm), sondern auch UV-Strahlung (ca. 100 nm bis <400 nm) und IR- Strahlung (>780 nm, z.B. >780 nm bis 1400 nm). Gegebenenfalls kann der Wellenlängenbereich des Lichts, mit dem die Paste bestrahlt wird, durch Verwendung optischer Filter eingestellt werden.
Bevorzugt wird für die Bestrahlung der Paste ein gepulstes Licht verwendet. Eine geeignete Pulsdauer, Anzahl der Pulse und Intensität der Pulse, um die Metallpartikel miteinander zu versintern und gegebenenfalls den Metallpartikel-Präkursor unter Bildung von Metallpartikeln zu zersetzten, kann der Fachmann auf Basis seines Fachwissens ohne weiteres ermitteln. Geeignete Vorrichtungen für die Erzeugung von gepulstem Licht sind bekannt und kommerziell erhältlich. Beispielsweise kann eine Xenon-Blitzlampe verwendet werden.
Der Wellenlängenbereich des für das photonische Sintern verwendeten Lichts kann gegebenenfalls so ausgewählt werden, dass er auf die Reflexionseigenschaft der obersten Metallschicht (optional in Kombination mit dem Reflexionsverhalten einer metallischen Zwischenschicht, auf der die oberste Metallschicht vorliegt) abgestimmt ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Licht, mit dem die gedruckte Paste bestrahlt wird, Wellenlängen im Bereich der UV-Strahlung (z.B. 100 nm bis <400 nm) auf und die oberste Metallschicht ist eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Zusätzlich zu der UV-Strahlung kann das Licht optional Wellenlängen im Bereich von 400 nm bis 1400 nm aufweisen. Beispielsweise enthält das Licht die UV-Strahlung in einem Anteil von mindestens 40%, bevorzugter mindestens 60% oder sogar mindestens 80%, bezogen auf die Gesamtbestrahlungsstärke des Lichts. Der Anteil des UV-Lichts kann gegebenenfalls durch geeignete Filter eingestellt werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Licht, mit dem die gedruckte
Paste bestrahlt wird, Wellenlängen im Bereich der IR-Strahlung (z.B. >780 nm bis 1400 nm) auf und die oberste Metallschicht ist eine Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Zusätzlich zu der IR-Strahlung kann das Licht optional Wellenlängen im Bereich von 100 nm bis 780 nm aufweisen. Beispielsweise enthält das Licht die IR- Strahlung in einem Anteil von mindestens 40%, bevorzugter mindestens 60% oder sogar mindestens 80%, bezogen auf die Gesamtbestrahlungsstärke des Lichts. Der Anteil des IR-Lichts kann gegebenenfalls durch geeignete Filter eingestellt werden.
Zwischen den miteinander versinterten Metallpartikeln des metallischen Kontakts liegen Hohlräume vor. Der metallische Kontakt ist somit ein poröser metallischer Kontakt. Optional können in diesen Hohlräumen zwischen den versinterten Metallpartikeln weitere Komponenten der gedruckten Paste, z.B. ein organischer Binder und/oder ein Glas, vorliegen.
Der metallische Kontakt weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 200 nm, bevorzugter mindestens 500 nm, noch bevorzugter mindestens 1 pm auf. Beispielsweise beträgt die Dicke des metallischen Kontakts 200 nm bis 20 pm, bevorzugter 500 nm bis 15 pm, noch bevorzugter 1 pm bis 10 pm.
Der auf der bedruckten Metallbeschichtung durch das Bestrahlen der Paste ausgebildete metallische Kontakt kann in dem elektronischen Bauteil als elektrische Leiterbahn fungieren.
Sofern die freiliegende Metallbeschichtung in einem späteren Verfahrensschritt durch Ätzen teilweise oder vollständig entfernt wird, könnte durch dieses Ätzen auch der metallische Kontakt angegriffen werden. Da jedoch der metallische Kontakt wesentlich dicker ist als die freiliegende Metallbeschichtung, verbleibt selbst nach einer vollständig Entfernung der freiliegenden Metallbeschichtung ein ausreichend dicker metallischer Kontakt.
Nach der Ausbildung des metallischen Kontakts durch Bestrahlung der Paste mit Licht erfolgt ein Ätzen oder anodisches Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung.
Beispielsweise wird durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung die darunter befindliche Vorderseite des Halbleitersubstrats freigelegt. Gemäß einerweiteren beispielhaften Ausführungsform wird durch das anodische Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung eine freiliegende Metalloxidbeschichtung erhalten. Wie dem Fachmann bekannt ist, handelt es sich bei der anodischen Oxidation um ein elektrolytisches Verfahren zur Oxidation eines Metalls, wobei das zu oxidierende Metall mit einem Anodisierungsbad, in das eine Elektrode eintaucht, in Kontakt gebracht wird und das zu oxidierende Metall gegenüber der eingetauchten Elektrode auf ein anodisches Potential gesetzt wird. Geeignete Anodisierungsbäder sind dem Fachmann bekannt und enthalten z.B. Schwefelsäure, Oxalsäure, Zitronensäure oder Chromsäure. Für das anodische Oxidieren wird somit die freiliegende Metallbeschichtung mit einem Anodisierungsbad in Kontakt gebracht und gegenüber einer Elektrode, die in das Anodisierungsbad eintaucht, auf ein anodisches Potential gesetzt. Da das Anodisierungsbad mit der freiliegenden Metallbeschichtung, nicht jedoch mit der bedruckten Metallbeschichtung in Kontakt kommt, werden nur die in der freiliegenden Metallbeschichtung vorliegenden Metallschichten, nicht jedoch die Metallschichten in der bedruckten Metallbeschichtung oxidiert. In dem nach der anodischen Oxidation erhaltenen elektronischen Bauelement grenzt somit die freiliegende Metalloxidbeschichtung an die bedruckte Metallbeschichtung, auf der die poröse Metallbeschichtung vorliegt. In dieser beispielhaften Ausführungsform, bei der die freiliegende Metallbeschichtung einer anodischen Oxidation unterzogen wird, ist die oberste Metallschicht bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, da sich Aluminium über eine anodische Oxidation sehr gut in ein Aluminiumoxid überführen lässt. Sollte die Metallbeschichtung eine metallische Zwischenschicht aufweisen, so ist die metallische Zwischenschicht bevorzugt eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung, da sich Titan über eine anodische Oxidation sehr gut in ein Titanoxid überführen lässt.
Gemäß einerweiteren beispielhaften Ausführungsform wird durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung die oberste Metallschicht entfernt und eine darunterliegende metallische Zwischenschicht freigelegt, und durch anodisches Oxidieren der freigelegten metallischen Zwischenschicht eine freiliegende Metalloxidbeschichtung erhalten. Sofern eine oder mehrere weitere metallische Zwischenschichten zwischen der freigelegten metallischen Zwischenschicht und dem Halbleitersubstrat vorliegen, werden diese durch die anodische Oxidation ebenfalls oxidiert. In dieser beispielhaften Ausführungsform enthält die Metallbeschichtung eine oder mehrere (z.B. maximal 2) metallische Zwischenschichten, wobei jede dieser metallischen Zwischenschichten bevorzugt eine Schicht aus Aluminium oder Titan oder einer Legierung eines dieser Metalle ist, da sich diese Metalle durch ein anodisches Oxidieren sehr gut in das entsprechende Metalloxid überführen lassen.
Da die Metallbeschichtung (und damit auch jede der in der Metallbeschichtung vorliegenden Metallschichten) sehr dünn (maximale Schichtdicke der Metallbeschichtung bevorzugt < 100 nm) ist, liegen nach der anodischen Oxidation sehr dünne Metalloxidschichten vor. Diese Metalloxidschichten weisen aufgrund ihrer geringen Dicke eine hohe optische Transparenz auf, was sich auf die Effizienz der Solarzelle sehr vorteilhaft auswirkt.
Sofern eine anodische Oxidation durchgeführt wird, kommen üblicherweise sowohl die freiliegende Metallbeschichtung als auch der auf der bedruckten Metallbeschichtung vorliegende metallische Kontakt mit dem Anodisierungsbad in Berührung. Um eine Oxidation des metallischen Kontakts zu vermeiden oder möglichst gering zu halten, kann es bevorzugt sein, dass der metallische Kontakt zuvor mit einer Beschichtung (beispielsweise einer organischen Beschichtung) zum Oberflächenschutz überzogen wird. Ein organischer Oberflächenschutz zur Vermeidung der Oxidation metallischer Oberflächen ist beispielsweise unter dem Begriff „Organic Solderability Preservative“ bekannt. Geeignete organische Verbindungen (beispielsweise stickstoffhaltige heterocyclische Verbindungen wie Benztriazol, Imidazol oder Benzimidazol) sind dem Fachmann bekannt. Auch ein Schutzlack oder eine selbstorganisierte Monoschicht (englisch: „self-assembled momolayer“, SAM) kann als Beschichtung zum Oberflächenschutz des gesinterten metallischen Kontakts verwendet werden. Sofern die freiliegende Metallbeschichtung und der auf der bedruckten Metallbeschichtung vorliegende metallische Kontakt unterschiedliche Metalle enthalten, kann es vorteilhaft sein, ein Anodisierungsbad und/oder Anodisierungsbedingungen (z.B. ein bestimmtes anodisches Potential) zu verwenden, die selektiv eine Oxidation der freiliegenden Metallbeschichtung bewirken, während eine Oxidation des metallischen Kontakts nicht oder nur in sehr geringem Umfang stattfindet. Geeignete Zusammensetzungen für Anodisierungsbäder und geeignete Anodisierungsbedingungen für die anodische Oxidation spezifischer Metalle sind dem Fachmann bekannt oder lassen sich durch Routineversuche bestimmen.
Die Erfindung betrifft außerdem in einer ersten Ausführungsform ein elektronisches Bauelement, enthaltend ein Halbleitersubstrat, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite des Halbleitersubstrats eine freiliegende Fläche und eine belegte Fläche aufweist, eine aus einer oder mehreren Metallschichten bestehende Metallbeschichtung, die auf der belegten Fläche der Vorderseite des Halbleitersubstrats vorliegt und über eine Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde, wobei die Metallbeschichtung als oberste Metallschicht eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist, einen metallischen Kontakt, der miteinander versinterte Metallpartikel enthält und auf der Metallbeschichtung vorliegt.
Dieses elektronische Bauelement wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten, wenn durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung die darunter befindliche Vorderseite des Halbleitersubstrats freigelegt wird. Wie oben bereits erwähnt, verbleibt die bedruckte Metallbeschichtung, auf der der metallische Kontakt vorliegt, nach dem Ätzen auf dem Halbleitersubstrat.
Wie oben bereits erwähnt, ist das elektronische Bauelement beispielsweise eine Solarzelle oder eine Vorstufe einer Solarzelle.
Hinsichtlich der bevorzugten Eigenschaften des Halbleitersubstrats kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Optional liegen zwischen der obersten Metallschicht und dem Halbleitersubstrat eine oder mehrere (bevorzugt nicht mehr als zwei) metallische Zwischenschichten vor. Hinsichtlich bevorzugter metallischer Zwischenschichten und bevorzugter Kombinationen von bestimmten metallischen Zwischenschichten mit bestimmten obersten Metallschichten kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Metallbeschichtung nur aus einer Metallschicht, wobei es sich bei dieser Metallschicht bevorzugt um eine Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung handelt.
Die oberste Metallschicht und, sofern vorhanden, die metallischen Zwischenschichten der Metallbeschichtung werden über eine Gasphasenabscheidung, bevorzugt eine physikalische Gasphasenabscheidung auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats aufgebracht. Ein über eine Gasphasenabscheidung abgeschiedenes Metall weist üblicherweise eine sehr geringe Porosität und somit eine hohe Dichte, die der theoretischen Dichte des Metalls sehr nahe kommt, auf. Jede der über eine Gasphasenabscheidung aufgebrachten Metallschichten der Metallbeschichtung weist daher bevorzugt eine Dichte auf, die mindestens 90%, bevorzugter mindestens 95%, noch bevorzugter mindestens 98% ihrer theoretischen Dichte pth entspricht. Die theoretische Dichte pth eines Metalls kann entsprechenden Datenbanken entnommen oder in bekannterWeise berechnet werden. pth = [(Anzahl der Atome pro EZ) x Atommasse] / [(Volumen der EZ) x Avogadro-Zahl] EZ: Elementarzelle
Hinsichtlich der versinterten Metallpartikel, die in dem metallischen Kontakt vorliegen, kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Wie oben bereits erwähnt, liegen zwischen den miteinander versinterten Metallpartikeln des metallischen Kontakts Hohlräume vor. Optional können in diesen Hohlräumen zwischen den versinterten Metallpartikeln weitere Komponenten vorliegen, z.B. ein organischer Binder und/oder ein Glas, vorliegen.
Optional liegt auf dem metallischen Kontakt ein organischer Schutzfilm vor. Der organische Schutzfilm enthält beispielsweise eine oder mehrere stickstoffhaltige heterocyclische Verbindungen wie Benztriazol, Imidazol oder Benzimidazol. Auch ein Schutzlack oder eine selbstorganisierte Monoschicht (englisch: „self-assembled momolayer“, SAM) kann als Beschichtung zum Oberflächenschutz des metallischen Kontakts verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Bauelement, enthaltend ein Halbleitersubstrat, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite des Halbleitersubstrats eine erste belegte Fläche und daran angrenzend eine zweite belegte Fläche aufweist, eine aus einer oder mehreren Metallschichten bestehende Metallbeschichtung, die auf der ersten belegten Fläche der Vorderseite des Halbleitersubstrats vorliegt und über eine physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde, wobei die Metallbeschichtung als oberste Metallschicht eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist, eine aus einer oder mehreren Metalloxidschichten bestehende freiliegende Metalloxidbeschichtung, die auf der zweiten belegten Fläche der Vorderseite des Halbleitersubstrats vorliegt, einen metallischen Kontakt, der miteinander versinterte Metallpartikel enthält und auf der Metallbeschichtung vorliegt.
Dieses elektronische Bauelement wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten, wenn die freiliegende Metallbeschichtung einer anodischen Oxidation unterzogen und dadurch in eine freiliegende Metalloxidbeschichtung transformiert wird (d.h. jede in der freiliegenden Metallbeschichtung vorliegende Metallschicht zu der entsprechenden Metalloxidschicht oxidiert wird) oder durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung die oberste Metallschicht entfernt und eine darunterliegende metallische Zwischenschicht freigelegt wird und durch das anodische Oxidieren der freigelegten metallischen Zwischenschicht (und optionaler weiterer metallische Zwischenschichten, die zwischen der freigelegten metallischen Zwischenschicht und dem Halbleitersubstrat vorliegen) eine freiliegende Metalloxidbeschichtung erhalten wird.
Wie oben bereits erwähnt, ist das elektronische Bauelement beispielsweise eine Solarzelle oder eine Vorstufe einer Solarzelle.
Hinsichtlich der bevorzugten Eigenschaften des Halbleitersubstrats kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Optional enthält die Metallbeschichtung eine oder mehrere (bevorzugt nicht mehr als zwei) metallische Zwischenschichten, die zwischen der obersten Metallschicht und dem Halbleitersubstrat vorliegen. Hinsichtlich bevorzugter metallischer Zwischenschichten und bevorzugter Kombinationen von bestimmten metallischen Zwischenschichten mit bestimmten obersten Metallschichten kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Die oberste Metallschicht und, sofern vorhanden, die metallischen Zwischenschichten der Metallbeschichtung werden über eine Gasphasenabscheidung, bevorzugt eine physikalische Gasphasenabscheidung auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats aufgebracht. Ein über eine Gasphasenabscheidung abgeschiedenes Metall weist üblicherweise eine sehr geringe Porosität und somit eine hohe Dichte, die der theoretischen Dichte des Metalls sehr nahe kommt, auf. Jede der über eine Gasphasenabscheidung aufgebrachten Metallschichten der Metallbeschichtung weist daher bevorzugt eine Dichte auf, die mindestens 90%, bevorzugter mindestens 95%, noch bevorzugter mindestens 98% ihrer theoretischen Dichte pth entspricht. Die theoretische Dichte pth eines Metalls kann entsprechenden Datenbanken entnommen oder in bekannterWeise berechnet werden.
Pth = [(Anzahl der Atome pro EZ) x Atommasse] / [(Volumen der EZ) x Avogadro-Zahl] EZ: Elementarzelle
Bevorzugt ist jede Schicht, die in der Metalloxidbeschichtung vorliegt, eine Schicht, die Aluminiumoxid oder Titanoxid enthält.
Beispielsweise weisen die Metallbeschichtung und die Metalloxidbeschichtung die gleiche Anzahl von Schichten auf (z.B. jeweils zwei Schichten oder jeweils nur eine Schicht), wobei die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist und die Metalloxidbeschichtung eine oberste Metalloxidschicht aufweist, die Aluminiumoxid enthält, und optional die Metallbeschichtung als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung enthält und die Metalloxidbeschichtung eine Zwischenschicht aufweist, die Titanoxid enthält. Sofern also sowohl die Metallbeschichtung als auch die Metalloxidbeschichtung jeweils aus zwei Schichten bestehen, ergeben sich, von der Vorderseite des Halbleitersubstrats aus betrachtet, beispielsweise folgende Schichtfolgen:
Titan (d.h. Zwischenschicht) -> Aluminium (d.h. oberste Metallschicht) in der Metallbeschichtung und
Titanoxid (d.h. Zwischenschicht) -> Aluminiumoxid (d.h. oberste Metalloxidschicht) in der Metalloxidbeschichtung.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Metallbeschichtung m Metallschichten und die Metalloxidbeschichtung n Metalloxidschichten auf, wobei m 2 oder 3 ist, n 1 oder 2 ist, unter der Maßgabe, dass m > n ist, wobei jede der m Metalloxidschichten der Metalloxidbeschichtung eine aluminiumoxidhaltige Schicht oder eine titanoxidhaltige Schicht ist, wobei die aluminiumoxidhaltige Schicht an eine metallische Zwischenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in der Metallbeschichtung oder die titanoxidhaltige Schicht an eine metallische Zwischenschicht aus Titan oder einer Titanlegierung in der Metallbeschichtung grenzt. Die oberste Metallschicht der Metallbeschichtung ist beispielsweise eine Schicht aus Silber oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle.
Hinsichtlich der versinterten Metallpartikel, die in dem metallischen Kontakt vorliegen, kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Wie oben bereits erwähnt, liegen zwischen den miteinander versinterten Metallpartikeln des metallischen Kontakts Hohlräume vor. Optional können in diesen Hohlräumen zwischen den versinterten Metallpartikeln weitere Komponenten vorliegen, z.B. ein organischer Binder und/oder ein Glas, vorliegen.
Optional liegt auf dem metallischen Kontakt ein organischer Schutzfilm vor. Der organische Schutzfilm enthält beispielsweise eine oder mehrere stickstoffhaltige heterocyclische Verbindungen wie Benztriazol, Imidazol oder Benzimidazol. Auch ein Schutzlack oder eine selbstorganisierte Monoschicht (englisch: „self-assembled momolayer“, SAM) kann als Beschichtung zum Oberflächenschutz des metallischen Kontakts verwendet werden. In den Figuren 1 a-d und 2-4 werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingehender erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 a-d die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, in denen eine Metallbeschichtung über eine Gasphasenabscheidung auf dem Halbleitersubstrat aufgebracht wird, die Metallbeschichtung mit einer Paste bedruckt wird und anschließend die Metallpartikel der Paste durch Bestrahlung mit Licht miteinander versintert werden;
Figur 2 eine beispielhafte Ausführungsform des elektronischen Bauteils der vorliegenden Erfindung, die erhalten wird, wenn nach dem photonischen Sintern der Paste die freiliegende Metallbeschichtung durch Ätzen vollständig entfernt wird;
Figur 3 eine beispielhafte Ausführungsform des elektronischen Bauteils der vorliegenden Erfindung, die erhalten wird, wenn nach dem photonischen Sintern der Paste die freiliegende Metallbeschichtung durch ein anodisches Oxidieren zu einer Metalloxidbeschichtung oxidiert wird;
Figur 4 eine beispielhafte Ausführungsform des elektronischen Bauteils der vorliegenden Erfindung, die erhalten wird, wenn nach dem photonischen Sintern der Paste die oberste Metallschicht der freiliegenden Metallbeschichtung durch Ätzen entfernt wird und die verbleibende Zwischenschicht durch ein anodisches Oxidieren zu einer Metalloxidschicht oxidiert wird.
Wie in Figur 1 a gezeigt, wird auf der Vorderseite eines Halbleitersubstrats 1 über eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) zunächst eine Metallschicht 2 und anschließend eine Metallschicht 3 aufgebracht. Die Metallschicht 2 und die Metallschicht 3 bilden zusammen die Metallbeschichtung 4 (in der Figur 1 a veranschaulicht durch die geschweifte Klammer). In dieser Metallbeschichtung 4 fungiert die Metallschicht 3 als oberste Metallschicht, während die Metallschicht 2 eine Zwischenschicht darstellt. Die oberste Metallschicht 3 ist eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle. Die Zwischenschicht 2 ist bevorzugt mit einer bestimmten Funktionalität ausgestattet.
Beispielsweise fungiert die Zwischenschicht 2 als Haftvermittlungsschicht oder als Diffusionsbariere zwischen der obersten Metallschicht 3 und dem Halbleitersubstrat 1.
Die Zwischenschicht 2 wird beispielsweise so ausgewählt, dass ihre Reflexionseigenschaften die Reflexionseigenschaften der obersten Metallschicht 3 ergänzen. Wenn die oberste Metallschicht 3 beispielsweise eine Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung (alternativ eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung) ist, kann es vorteilhaft sein, als metallische Zwischenschicht 2 eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (alternativ eine Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung) zu verwenden. Metallschichten aus Silber zeigen insbesondere im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts eine sehr hohe Reflektivität, während Metallschichten aus Aluminium bereits im Wellenlängenbereich der UV-Strahlung eine hohe Reflektivität aufweisen. Diese beiden beispielhaften Ausführungsformen zeigen somit über einen sehr breiten Wellenlängenbereich eine hohe Reflektivität.
Nach dem Bedrucken einer definierten Fläche der obersten Metallschicht 3 mit einer Paste 5, die Metallpartikel und/oder einen Metallpartikel-Präkursor enthält, liegt eine bedruckte Metallbeschichtung 4a und daran angrenzend eine freiliegende Metallbeschichtung 4b vor. Dies ist in Figur 1 b veranschaulicht. In der Figur 1 b sind die bedruckte Metallbeschichtung 4a und die freiliegende Metallbeschichtung 4b durch senkrechte gestrichelte Linien virtuell voneinander abgegrenzt. Sowohl die bedruckte Metallbeschichtung 4a als auch die freiliegende Metallbeschichtung 4b enthalten die oberste Metallschicht 3 und die metallische Zwischenschicht 2 (jeweils veranschaulicht durch die gestrichelte geschweifte Klammer).
Die Paste 5 wird mit Licht 6 bestrahlt. Dies ist in Figur 1 c veranschaulicht. Durch die Bestrahlung werden die in der Paste vorliegenden Metallpartikel miteinander versintert oder der in der Paste vorliegende Metallpartikel-Präkursor unter Bildung von Metallpartikeln zersetzt und die gebildeten Metallpartikel miteinander versintert. Durch das Bestrahlen der Paste 5 und das dadurch bewirkte photonische Sintern wird auf der bedruckten Metallbeschichtung 4a ein metallischer Kontakt 7, der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, erhalten. Dies ist in Figur 1d veranschaulicht. Das Bestrahlen der Paste erfolgt bevorzugt mit gepulstem Licht, z.B. unter Verwendung einer Blitzlampe.
Nach der Ausbildung des metallischen Kontakts 7 durch das Bestrahlung der Paste mit Licht erfolgt ein Ätzen oder anodisches Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung 4b.
Beispielsweise wird durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung 4b die darunter befindliche Vorderseite des Halbleitersubstrats freigelegt.
Der Aufbau des dabei erhaltenen elektronischen Bauelements ist in Figur 2 veranschaulicht.
Das elektronische Bauelement enthält ein Halbleitersubstrat 1 , das auf seiner Vorderseite eine belegte Fläche 1a und eine freiliegende Fläche 1 b aufweist. Auf der belegten Fläche 1 a liegt eine Metallbeschichtung 4a vor, die eine metallische Zwischenschicht 2 und eine oberste Metallschicht 3 aufweist (veranschaulicht durch die geschweifte Klammer) und über eine physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde. Die oberste Metallschicht 3 ist eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle. Auf der Metallbeschichtung 4a liegt der metallische Kontakt 7, der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, vor.
Wie oben bereits erwähnt, kann das Halbleitersubstrat 1 beispielsweise mehrschichtig aufgebaut sein (nicht gezeigt in Figur 2). Beispielsweise ist die äußerste Schicht auf der Vorderseite des mehrschichtigen Halbleitersubstrats 1 eine Schicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid (das halbleitende Eigenschaften aufweisen kann) oder eine Schicht aus einem dielektrischen Material (z.B. Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid), und eine innere Schicht des mehrschichtigen Halbleitersubstrats 1 enthält Silizium (z.B. undotiertes (amorphes oder kristallines) Silizium, n- oder p- dotiertes (amorphes oder kristallines) Silizium). Das elektronische Bauelement, das erhalten wird, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren die freiliegende Metallbeschichtung 4b einer anodischen Oxidation unterzogen wird, veranschaulicht Figur 3.
Das elektronische Bauelement enthält ein Halbleitersubstrat 1 , das auf seiner Vorderseite mindestens eine erste belegte Fläche 1a und daran angrenzend mindestens eine zweite belegte Fläche 1c aufweist. Auf der ersten belegten Fläche 1 a liegt eine Metallbeschichtung 4a vor, die aus einer metallischen Zwischenschicht 2 und einer obersten Metallschicht 3 besteht (veranschaulicht durch eine gestrichelte geschweifte Klammer) und über eine physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde. Die oberste Metallschicht 3 ist beispielsweise eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die metallische Zwischenschicht ist beispielsweise eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung. Auf der Metallbeschichtung 4a liegt der metallische Kontakt ?, der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, vor. Auf der zweiten belegten Fläche 1 c der Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 liegt eine Metalloxidbeschichtung 4b‘ vor, die durch anodische Oxidation der freiliegenden Metallbeschichtung 4b erhalten wurde. Die freiliegende Metalloxidbeschichtung weist eine oberste Metalloxidschicht 3‘ und eine Metalloxid-Zwischenschicht 2‘ auf (veranschaulicht durch eine geschweifte Klammer). Wenn die oberste Metallschicht 3 beispielsweise eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die metallische Zwischenschicht beispielsweise eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung ist, dann ist die oberste Metalloxidschicht 3‘ eine aluminiumoxidhaltige Schicht und die Metalloxid-Zwischenschicht 2‘ ist eine titanoxidhaltige Schicht.
Figur 4 veranschaulicht beispielhaft den Aufbau eines elektronischen Bauelement, das erhalten wird, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung 4b die oberste Metallschicht 3 entfernt und eine darunterliegende metallische Zwischenschicht 2 freigelegt wird und durch das anodische Oxidieren der freigelegten metallischen Zwischenschicht 2 (und optionaler weiterer metallische Zwischenschichten, die zwischen der freigelegten metallischen Zwischenschicht 2 und dem Halbleitersubstrat 1 vorliegen) eine freiliegende Metalloxidbeschichtung 4b‘ erhalten wird. Das elektronische Bauelement enthält ein Halbleitersubstrat 1 , das auf seiner Vorderseite mindestens eine erste belegte Fläche 1a und und daran angrenzend mindestens eine zweite belegte Fläche 1c aufweist. Auf der ersten belegten Fläche 1 a liegt eine Metallbeschichtung 4a vor, die aus einer metallischen Zwischenschicht 2 und einer obersten Metallschicht 3 besteht (veranschaulicht durch die gestrichelte geschweifte Klammer) und über eine physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde. Die oberste Metallschicht 3 ist eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle und die metallische Zwischenschicht 2 ist beispielsweise eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung oder, sofern die oberste Metallschicht nicht Aluminium ist, eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Auf der Metallbeschichtung 4a liegt der metallische Kontakt ?, der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, vor. Auf der zweiten belegten Fläche 1c der Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 liegt eine Metalloxidbeschichtung 4b‘ vor. Da vor dem anodischen Oxidieren die oberste Metallschicht der freiliegenden Metallbeschichtung durch Ätzen entfernt wurde, weist die Metalloxidbeschichtung 4‘ nur eine einzige Metalloxidschicht 2‘ auf. Wenn die metallische Zwischenschicht 2 der Metallbeschichtung beispielsweise eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung ist, handelt es sich bei der Metalloxidschicht 2‘ um eine titanoxidhaltige Schicht.
In den beispielhaften Ausführungsformen, die in den Figuren 1 a-d, 2-4 veranschaulicht werden, enthält die Metallbeschichtung neben der obersten Metallschicht noch eine metallische Zwischenschicht. Wie oben bereits erwähnt, kann die Anwesenheit der metallischen Zwischenschicht mit einer bestimmten Funktionalität verknüpft sein (z.B. Haftvermittlungsschicht oder Diffusionsbarriere zwischen der obersten Metallschicht und dem Halbleitersubstrat, Verbesserung der Reflektivität, etc.). Um das Verfahren aber möglichst einfach zu gestalten, kann es bevorzugt sein, dass die Metallbeschichtung einschichtig ist (d.h. aus der obersten Metallschicht besteht).

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung mindestens eines metallischen Kontakts in einem elektronischen Bauelement, folgende Schritte umfassend:
Aufbringen einer ein- oder mehrschichtigen Metallbeschichtung (4) durch eine Gasphasenabscheidung auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats (1), wobei die Metallbeschichtung (4) als oberste Metallschicht (3) eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist,
Bedrucken einer definierten Fläche der obersten Metallschicht (3) der Metallbeschichtung (4) mit einer Paste (5), die Metallpartikel und/oder einen Metallpartikel-Präkursor enthält, so dass eine bedruckte Metallbeschichtung (4a) und eine freiliegende Metallbeschichtung (4b) vorliegen,
Bestrahlen der aufgedruckten Paste (5) mit Licht (6), wobei die Metallpartikel zumindest teilweise miteinander versintern oder, sofern die Paste (5) den Metallpartikel-Präkursor enthält, sich der Metallpartikel-Präkursor unter Bildung von Metallpartikeln zersetzt und die Metallpartikel zumindest teilweise miteinander versintern, so dass durch die Bestrahlung der Paste (5) ein metallischer Kontakt (7), der die miteinander versinterten Metallpartikel enthält, erhalten wird,
Ätzen oder anodisches Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung (4b).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Metallbeschichtung (4) aus der obersten Metallschicht (3) besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Metallbeschichtung (4) eine oder mehrere metallische Zwischenschichten (2), die zwischen der obersten Metallschicht (3) und dem Halbleitersubstrat (1) vorliegen, aufweist, wobei die Metallbeschichtung (4) bevorzugt nicht mehr als drei Metallschichten (2, 3) enthält.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Metallbeschichtung (4) eine Schichtdicke von nicht mehr als 100 nm aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, wobei die oberste Metallschicht (3) der Metallbeschichtung (4) eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist und die Metallbeschichtung (4) eine metallische Zwischenschicht (2) aus Silber oder einer Silberlegierung enthält; oder die oberste Metallschicht (3) der Metallbeschichtung (4) eine Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung ist und die Metallbeschichtung (4) eine metallische Zwischenschicht (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die oberste Metallschicht (3) der Metallbeschichtung (4) eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist und die Metallbeschichtung (4) eine metallische Zwischenschicht (2) aus Ti, Cr, Zn, Cu, Mo oder W oder einer Legierung eines dieser Metalle enthält.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Licht (6), mit dem die Paste (5) bestrahlt wird, ein gepulstes Licht ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der metallische Kontakt (7) eine Dicke von mindestens 200 nm aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung (4b) die darunter befindliche Vorderseite des Halbleitersubstrats (1) freigelegt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei durch das anodische Oxidieren der freiliegenden Metallbeschichtung (4b) eine freiliegende Metalloxidbeschichtung (4b‘) erhalten wird.
11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei durch das Ätzen der freiliegenden Metallbeschichtung (4b) die oberste Metallschicht (3) entfernt und eine darunterliegende metallische Zwischenschicht (2) freigelegt wird und durch anodisches Oxidieren der freigelegten metallischen Zwischenschicht (2) und, sofern anwesend, weiterer metallischer Zwischenschichten (2), eine freiliegende Metalloxidbeschichtung (4b‘) erhalten wird.
12. Elektronisches Bauelement, enthaltend ein Halbleitersubstrat (1), das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite des Halbleitersubstrats (1) eine freiliegende Fläche (1 b) und eine belegte Fläche (1a) aufweist, eine aus einer oder mehreren Metallschichten (3, 2) bestehende Metallbeschichtung (4a), die auf der belegten Fläche (1a) der Vorderseite des Halbleitersubstrats (1) vorliegt und über eine Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde, wobei die Metallbeschichtung (4a) als oberste Metallschicht (3) eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist, mindestens einen metallischen Kontakt (7), der miteinander versinterte Metallpartikel enthält und auf der Metallbeschichtung (4a) vorliegt.
13. Elektronisches Bauelement, enthaltend ein Halbleitersubstrat (1), das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite des Halbleitersubstrats (1) eine erste belegte Fläche (1a) und daran angrenzend eine zweite belegte Fläche (1c) aufweist, eine aus einer oder mehreren Metallschichten (3, 2) bestehende Metallbeschichtung (4a), die auf der ersten belegten Fläche (1a) der Vorderseite des Halbleitersubstrats (1) vorliegt und über eine physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht wurde, wobei die Metallbeschichtung (4a) als oberste Metallschicht (3) eine Schicht aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle aufweist, eine aus einer oder mehreren Metalloxidschichten (3‘, 2‘) bestehende freiliegende Metalloxidbeschichtung (4b‘), die auf der zweiten belegten Fläche (1c) der Vorderseite des Halbleitersubstrats (1) vorliegt, mindestens einen metallischen Kontakt (7), der miteinander versinterte Metallpartikel enthält und auf der Metallbeschichtung (4a) vorliegt.
14. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 13, wobei die Metallbeschichtung (4a) nicht mehr als zwei Metallschichten (3, 2) enthält, die Metallbeschichtung (4a) und die Metalloxidbeschichtung (4b‘) die gleiche Anzahl von Schichten aufweisen, wobei die oberste Metallschicht (3) der Metallbeschichtung (4a) eine Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist und die Metalloxidbeschichtung (4b‘) eine oberste Metalloxidschicht (3‘) aufweist, die Aluminiumoxid enthält, und optional die Metallbeschichtung (4a) als metallische Zwischenschicht (2) eine Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung enthält und die Metalloxidbeschichtung (4b‘) eine Zwischenschicht (2‘) aufweist, die Titanoxid enthält.
15. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 13, wobei die Metallbeschichtung (4a) m Metallschichten (3, 2) und die Metalloxidbeschichtung (4b‘) n Metalloxidschichten (3‘, 2‘) aufweist, wobei m 2 oder 3 ist, n 1 oder 2 ist, unter der Maßgabe, dass m > n ist, jede der n Metalloxidschichten (3‘, 2‘) der Metalloxidbeschichtung (4b‘) eine aluminiumoxidhaltige Schicht, die an eine metallische Zwischenschicht (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in der Metallbeschichtung (4a) grenzt, oder eine titanoxidhaltige Schicht, die an eine metallische Zwischenschicht (2) aus Titan oder einer Titanlegierung in der Metallbeschichtung (4a) grenzt, ist.
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