JP2010502021A - 半導体基質への電気接点の適用方法、半導体基質、および該方法の利用 - Google Patents

半導体基質への電気接点の適用方法、半導体基質、および該方法の利用 Download PDF

Info

Publication number
JP2010502021A
JP2010502021A JP2009525933A JP2009525933A JP2010502021A JP 2010502021 A JP2010502021 A JP 2010502021A JP 2009525933 A JP2009525933 A JP 2009525933A JP 2009525933 A JP2009525933 A JP 2009525933A JP 2010502021 A JP2010502021 A JP 2010502021A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
coating
metal powder
laser
semiconductor substrate
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
JP2009525933A
Other languages
English (en)
Inventor
モニカ アレマン
アンスガー メッテ
シュテファン グルンツ
ラルフ プレウ
Original Assignee
フラウンホッファー−ゲゼルシャフト・ツァー・フォデラング・デル・アンゲワンテン・フォーシュング・エー．ファウ．
アルベルト−ルートヴィク−ユニバーズィテート フライブルク
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 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト・ツァー・フォデラング・デル・アンゲワンテン・フォーシュング・エー．ファウ．, アルベルト−ルートヴィク−ユニバーズィテート フライブルク filed Critical フラウンホッファー−ゲゼルシャフト・ツァー・フォデラング・デル・アンゲワンテン・フォーシュング・エー．ファウ．
Publication of JP2010502021A publication Critical patent/JP2010502021A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/03—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01022—Titanium [Ti]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0106—Neodymium [Nd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

【課題】半導体基質への金属接点の経済的な適用と、従来技術に記載され欠点の回避を可能にする方法を提供する。
【解決手段】本発明は、レーザー焼結法により、少なくとも一つの電気接点を半導体基質、特に太陽電池に適用する方法に関する。また、前記方法により形成される半導体基質、特に太陽電池と、および、前記方法の利用に関する。以下のステップが続いて実行される。ａ）基質への金属粉末の層の適用、ｂ）金属粉末の部分的焼結および溶解の少なくとも一方のための、基質上へのレーザービームのガイド、ｃ）非焼結金属粉末および非溶解金属粉末の少なくとも一方の除去。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー焼結法により、少なくとも一つの電気接点を、半導体基質、特に太陽電池へ適用する方法に関する。さらに、本発明は、この方法により形成された半導体基質、および該方法の利用に関する。
太陽電池の電気接点は、照明下で形成された電荷キャリアを太陽電池から放出する目的のために機能する。この目的のため、それらは半導体／シリコンに対して良好な接触をなし、良好な導電性を有し、十分に高い機械的付着力を有する必要がある。
接点は、一般に、スクリーン印刷法により、金属ペーストを用いて、工業的に形成される。構造化スクリーンを通じて、太陽電池の前面に、金属ラインが印刷される。いわゆる焼結ステップにおいて、ペーストに存在するガラス原料が、反射防止コーティング（SiO2、SiNx、SiC）を通じて、高温で太陽電池に侵食する。その結果、半導体と金属の間の実際の接点が形成される［非特許文献１］。ペーストにおける必然的な不純物と、方法の技術的限界（例えば、印刷後のペーストの散乱または最小可能構造幅は、〜60−100μm範囲）のために、電気的特性およびスクリーン印刷接点のアスペクト比（高さ対幅）の双方は、最適ではない。
特許文献１は、RTPによる、ARC層を通じての、印刷されたALペーストの焼結と、レーザーアブレーションによるARC層における溝の導入を記述している。これにより、純AL金属層（１１）が、ARC層（１２）を通じて、レーザーパルス（１０）により焼結され、ペーストの使用と比較される。しかしながら、これは、純AL金属層の代わりに、このペーストを使用する目的のためではない。
非特許文献２、および、非特許文献３は、それぞれ太陽電池の製造を扱っており、両ケースにおいて、“Laser-Fired Contact（LFC）”法が、背面接点の形成に用いられているが、アルミニウムからなる純金属層が、その目的に適用されている。加えて、Schneiderlochneret al.においては、LFCの代替として、ALペーストの印刷を目的とする、AL-BSFが述べられている。
特許文献２は、印刷されたALペーストと、熱導入のタイプを明確化することなく、SiNまたはSiOからなる誘電層を通じて、このペーストを焼結する特徴を有する、接点（２６、２８）の生成方法を記述している。
特許文献３は、レーザーにより、ある層からドーピング剤を注入することにより、太陽電池にドープ領域を形成する。その層は、多数の層で構成されることも可能であり、これらの層の最上部のみがドーピング剤を有し、下方の層は“焼結”される。続いて、金属電極が、照射領域での電流なしに、ガルヴァーニ的（galvanisch）に適用される。
特許文献４は、表面に印刷された銅ペーストとレーザー焼結により、基質上に銅導体を形成する。
DE 100 46 170 A1 US 5,468,652 US 6,429,037 B1 US 4,931,323
J. Nijs, E. Demesmaeker, J. Szlufcik, J. Poortmans, L. Frisson, K. De Clercq, M. Ghannam, R. Mertens, R. Van Overstraeten, 1st WCPEC, p. 1242, Hawaii, 1994 Grohe et al., "Boundary conditions for the industrial production of LFC cells", Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Waikoloa, 7-12 May 2006, ISBN 14244 0016 3, (Cat No 06CH37747), 2006, p 1032-1035 Schneiderlochner et al., "Investigations on Laser-Fired Contacts for passivated rear Solar Cells", Conference Record of the 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference 2002, New Orleans, 19-24 May 2002, ISBN 0 7803 7471 1, 2002, p. 300-303
従来技術の欠点からスタートし、本発明の目的は、半導体基質への金属接点の経済的な適用と、従来技術に記載され欠点の回避を可能にする方法を提供することである。
この目的は、特許請求項１の特徴を有する方法により達成される。特許請求項３２は、本発明により形成され得る半導体基質を示す。本方法の利用の実施可能な目的は、特許請求項３４に記述される。従属請求項は、有利な変化を示す。
本発明によれば、少なくとも一つの電気接点を半導体基質に適用する方法が提供され、以下のステップが続いて実行される。
ａ）基質への金属粉末の層の適用、
ｂ）金属粉末の部分的焼結および溶解の少なくとも一方のための、基質上へのレーザービームのガイド、
ｃ）非焼結金属粉末および非溶解金属粉末の少なくとも一方の除去。
本発明によれば、金属粉末という表現は、言うまでもなく、個々の金属と、複数の金属を含む合金の双方を意味する。
本手法は、特に、太陽電池への電気接点の適用に適している。
有利な実施形態では、本発明により基質に適用された接点は、10nm〜20μm、好ましくは10nm〜3μm、特に好ましくは、80nm〜200nmの厚さを有する。
焼結中の金属粉末の酸化または過熱を避けるために、作業は、不活性雰囲気または真空中で行われることが好ましい。この目的のために、不活性ガスは、窒素、アルゴン、N2H2（フォーミングガス）およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択されることが好ましい。
さらに好ましい実施形態では、コーティングされる基質は、電気接点が適用される前に既にコーティングされる。特に太陽電池の場合、これは、例えば、分離層や反射防止コーティングであり得る。
言うまでもなく、基質自体のコーティングは、多数の層の連続、いわゆる層配列で構築されることが可能である。コーティングの材料およびコーティングの個々の層配列の材料の少なくとも一方は、シリコン二酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物およびそれらの混合物の少なくとも一つを含む材料グループから選択されることが好ましい。
本発明による方法の本質的利点は、既にコーティングされた基質を用いる場合、方法ステップｂ）において、金属粉末の焼結中および溶解中の少なくとも一方において、コーティングに穴があき、これにより、半導体基質に電気接点が適用され得る、ということである。従って、ある方法ステップ（ステップｂ））において、閉電気接点の形成と、同時に分離または反射防止コーティングの貫通が提供される。
金属粉末は、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、マグネシウム、銀、コバルト、カドミウム、チタン、パラジウムおよびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択される、少なくとも一つの金属を含むことが好ましい。
金属粉末の粒子サイズは、好ましくは1nm〜100μm、好ましくは100nm〜10μm、特に好ましくは、500nm〜2μmである。
さらに好ましい実施形態では、金属粉末層は、ステップａ）において、1μm〜1mm、好ましくは200μm〜800μm、特に好ましくは、500μm〜800μmの厚さで適用される。
さらに、少なくとも一つの補足物質が、金属粉末に追加されることが好ましい。
続いて、合金化プロセスが支援される。これは、補足物質がコーティングの溶解および金属接点の付着の改善の少なくとも一方を引き起こす事実によりもたらされる。
補足物質は、例えば硼ケイ酸鉛またはガラスのようなガラス原料、有機化合物、例えばリンまたはホウ素粉末などのｎまたはｐ型ドープ領域に対するドープ剤およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択されることが好ましい。
本発明により使用されるレーザーは、特別な制限は受けず、しかしながら、レーザー放射による金属粉末の焼結および溶解の少なくとも一方が確実であることが保証されることが重要である。レーザーは、一般に、赤外、可視および紫外の少なくとも一つの電磁波スペクトルの範囲で放射される。
しかしながら、特にNd：YAGレーザーのような、固体レーザーが好ましく用いられる。言うまでもなく、使用されるレーザーは、パルス状および連続的の双方で操作され得る。
レーザーは、1W〜60W、好ましくは1W〜20W、特に好ましくは、2W〜6Wの範囲の出力で操作され得る。
レーザービームは、基質上を、10mm/s〜10m/s、好ましくは100mm/s〜2m/s、特に好ましくは、200mm/s〜600mm/sの速度でガイドされるのが好ましい。
一方では、十分な接点が形成されるように粉末が十分焼結され、他方では、その下方に位置する太陽電池構造に重大な損傷を与えないように、レーザーエネルギーは選択され、基質上のレーザービームの速度が備えられる必要がある。
本方法のさらなる利点が、非焼結材料が、例えば吸引、寄せ集め、洗浄、または振り落とし等により、ステップｃ）で再度収拾され得るという事実において確認できる。従って、本方法は、高い材料効率と、使用されない材料のリサイクルの可能性を保証する。これは、エコロジカルおよび経済的観点の双方から有利と見なされる。
より良い導電性を達成するために、方法ステップｃ）に続いて、電気接点の強化が、さらなる金属の適用によって行われることが有利である。
この適用が、ガルヴァーニ法（galvanisches Verfahren）により行われることが好ましい。ガルヴァーニ的に適用される金属が、銅、銀およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択されることが特に有利である。
このようにして、個々の半導体エレメント、たとえばシリコンに対して良好な電気接点を有し、高い導電性は有しない電気接点の半導体基質への適用の可能性が生じる。従って、加えて、レーザーにより焼結された電気接点を、接触抵抗および付着力に関して、最適化することができ、ガルヴァーニ化（aufgalvanisierte）される層は、高い導電性を保証する。ガルヴァーニ化（galvanisierten）される接点は、さらに接触抵抗を下げるために、引き続き、例えば250〜400℃の温度で焼結される。
さらに、接点へのさらなる金属のガルヴァーニ的適用を含むこともできる、電気接点の形成が終了した後、半導体基質がコーティングでカバーされることが有利である。
コーティングは、反射防止コーティングである。言うまでもなく、コーティングは、個々の層反列で順に構築され得る。
これにより、有利な材料として、シリコン二酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択される材料が可能である。
本発明によれば、前述した本発明による方法により形成され得る基質が、同様に提供される。
特に、基質は、太陽電池であり得る。
少なくとも一つの電気接点を基質に適用する方法が、本発明により同様に適用され得る。
本方法は、ここで示される特別な実施形態に対して本方法を限定することなく、図１〜４を参照して、引き続き説明される。
これにより、図が示される。
方法ステップａ）の実施後の、粉末層４が適用された太陽電池。 方法ステップｂ）の実施後の、焼結された接点５を備えた太陽電池。 方法ステップｃ）の実施後の、焼結された接点を備えた太陽電池。 半田付けされた接点５とガルヴァーニ化された接点６とを備えた太陽電池。
太陽電池を図1に示す。この太陽電池は、プラスにドープされたシリコン層（p-層）１、マイナスにドープされたシリコン層（n-層）２、および反射防止コーティング３で構成されている。金属粉末４がその上に適用されている。従って、図は、本発明による方法のステップａ）の後の状態に対応している。
同じ太陽電池が図２に示される。図は、金属接点５を形成するために、金属粉末の焼結および溶解の少なくとも一方が行われる方法ステップｂ）の後の状態に対応している。レーザービームの使用により、きわめて正確な金属粉末の焼結や溶解が可能である。図２において、方法ステップｂ）実施時に、この方法ステップで、同時焼結と、太陽電池のマイナスドープ層２への電気接点の接触が可能であるように、レーザー焼結は、反射防止コーティング３の同時貫通を行うことがわかる。これにより、既に連続的に事前コーティングされた基質上に、その下方に位置する太陽電池の導電層に接触され得る、たいへん効果的で部分的に限定された、任意の構造化導電層が、引き続き適用され得る。
図３は、方法ステップｃ）の実施後の、太陽電池の状態を示す。余剰な金属粉末が、太陽電池から再度除去されている。
図４は、本実施形態において、レーザー焼結方法により適用される電気接点５の上を封止して適用される、この場合ガルヴァーニ法（Galvanisierung）による、追加金属接点６を示す。
１ プラスにドープされたシリコン層（p-層）
２ マイナスにドープされたシリコン層（n-層）
３ 反射防止コーティング
４ 金属粉末
５ 金属接点
６ 追加金属接点

Claims (34)

  1. 下記ステップが連続して実施される、少なくとも一つの電気接点を半導体基質に適用する方法。
    ａ）基質への金属粉末の層の適用、
    ｂ）金属粉末の部分的焼結および溶解の少なくとも一方のための、基質上へのレーザービームのガイド、
    ｃ）非焼結金属粉末および非溶解金属粉末の少なくとも一方の除去。
  2. 基質が太陽電池であること、
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 適用される接点は、10nm〜20μm、好ましくは10nm〜3μm、特に好ましくは、80nm〜200nmの厚さを有すること、
    を特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 少なくともステップｂ）が、不活性雰囲気または真空中で実行されること、
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 不活性雰囲気は、窒素、アルゴン、N2H2（フォーミングガス）、およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択されるガスを含むこと、
    を特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 作業が、コーティングされた基質で行われること、
    を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
  7. コーティングが、反射防止コーティングであること、
    を特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. コーティングが、個々の層配列で構成されること、
    を特徴とする請求項６または７に記載の方法。
  9. コーティングおよびコーティングの個々の層配列の少なくとも一つは、シリコン二酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物およびそれらの混合物の少なくとも一つを含む材料を含むグループから選択されること、
    を特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 方法ステップｂ）において、金属粉末の焼結中および溶解中の少なくとも一方において、コーティングに穴があき、これにより、半導体基質に電気接点が適用されこと、
    を特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 金属粉末は、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、マグネシウム、銀、コバルト、カドミウム、チタン、パラジウムおよびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択される金属を含むこと、
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 粉末の粒子のサイズが、1nm〜100μm、好ましくは100nm〜10μm、特に好ましくは、500nm〜2μmであること、
    を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. ステップａ）における金属粉末層の厚さが、1μm〜1mm、好ましくは200μm〜800μm、特に好ましくは、500μm〜800μmであること、
    を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 少なくとも一つの補足物質が、金属粉末に追加されること、
    を特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 補足物質が、例えば硼ケイ酸鉛またはガラスのようなガラス原料、有機化合物、例えばリンまたはホウ素粉末などのｎまたはｐ型ドープ領域に対するドープ剤およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択されること、
    を特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. レーザーが、赤外、可視および紫外の少なくとも一つの電磁波スペクトルの範囲で放射されること、
    を特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. レーザーが、固体レーザーであること、
    を特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. 固体レーザーが、Nd：YAGレーザーであること、
    を特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. レーザーが、1W〜60W、好ましくは1W〜20W、特に好ましくは、2W〜6Wの範囲の出力で操作されること、
    を特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. レーザービームが、10mm/s〜10m/s、好ましくは100mm/s〜2m/s、特に好ましくは、200mm/s〜600mm/sの速度で、基質上をガイドされること、
    を特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
  21. レーザー出力およびレーザービーム速度の少なくとも一方が、焼結および溶解の少なくとも一方において基質への損傷が回避されるように選択されること、
    を特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
  22. 粉末の除去が、吸引、寄せ集め、洗浄、および振り落としの少なくとも一つにより行われること、
    を特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
  23. 前方法ステップに続いて、電気接点の強化が、さらなる金属の適用によって行われること、
    を特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法。
  24. 該適用が、ガルヴァーニ的（galvanisch）に行われること、
    を特徴とする請求項２３に記載の方法。
  25. 前記金属が、銅、銀およびそれらの混合物の少なくとも一つを含むグループから選択されること、
    を特徴とする請求項２３または２４に記載の方法。
  26. 前記金属が、適用後に焼結されること、
    を特徴とする請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の方法。
  27. 焼結が、250〜400℃の温度で行われること、
    を特徴とする請求項２６に記載の方法。
  28. ステップｃ）の後に、基質のコーティングが行われること、
    を特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の方法。
  29. コーティングが、反射防止コーティングであること、
    を特徴とする請求項２８に記載の方法。
  30. コーティングが、個々の層配列で構成されること、
    を特徴とする請求項２８または２９に記載の方法。
  31. コーティングが、シリコン二酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物およびそれらの混合物の少なくとも一つを含む材料グループから選択されること、
    を特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の方法。
  32. 請求項１〜３１のいずれか１項に記載の方法により形成される、少なくとも一つの電気接点を有する半導体基質。
  33. 基質が太陽電池であること、
    を特徴とする請求項３２に記載の基質。
  34. 少なくとも一つの電気接点を、基質に適用するための、
    請求項１〜３１のいずれか１項に記載の方法の利用。
JP2009525933A 2006-08-29 2007-06-26 半導体基質への電気接点の適用方法、半導体基質、および該方法の利用 Pending JP2010502021A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006040352A DE102006040352B3 (de) 2006-08-29 2006-08-29 Verfahren zum Aufbringen von elektrischen Kontakten auf halbleitende Substrate, halbleitendes Substrat und Verwendung des Verfahrens
PCT/EP2007/005658 WO2008025392A1 (de) 2006-08-29 2007-06-26 Verfahren zum aufbringen von elektrischen kontakten auf halbleitende substrate, halbleitendes substrat und verwendung des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010502021A true JP2010502021A (ja) 2010-01-21

Family

ID=38514933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009525933A Pending JP2010502021A (ja) 2006-08-29 2007-06-26 半導体基質への電気接点の適用方法、半導体基質、および該方法の利用

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20100267194A1 (ja)
EP (1) EP2062299A1 (ja)
JP (1) JP2010502021A (ja)
KR (1) KR20090060296A (ja)
DE (1) DE102006040352B3 (ja)
WO (1) WO2008025392A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2010119512A1 (ja) * 2009-04-14 2012-10-22 三菱電機株式会社 光起電力装置とその製造方法
WO2013112533A1 (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Tetrasun, Inc. Selective removal of a coating from a metal layer, and solar cell applications thereof
WO2014054350A1 (ja) * 2012-10-04 2014-04-10 信越化学工業株式会社 太陽電池セルの製造方法
US9673341B2 (en) 2015-05-08 2017-06-06 Tetrasun, Inc. Photovoltaic devices with fine-line metallization and methods for manufacture
CN112216766A (zh) * 2019-06-24 2021-01-12 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 晶体硅太阳能电池的制作方法及晶体硅太阳能电池

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2654089A3 (en) 2007-02-16 2015-08-12 Nanogram Corporation Solar cell structures, photovoltaic modules and corresponding processes
US7833808B2 (en) * 2008-03-24 2010-11-16 Palo Alto Research Center Incorporated Methods for forming multiple-layer electrode structures for silicon photovoltaic cells
US8362617B2 (en) 2008-05-01 2013-01-29 Infineon Technologies Ag Semiconductor device
DE102008044882A1 (de) 2008-08-29 2010-03-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur lokalen Kontaktierung und lokalen Dotierung einer Halbleiterschicht
TWI366919B (en) * 2008-09-19 2012-06-21 Gintech Energy Corp Structure of solar cell and its production method
KR101000067B1 (ko) 2008-12-30 2010-12-10 엘지전자 주식회사 고효율 태양전지용 레이저 소성장치 및 고효율 태양전지 제조방법
DE102009020774B4 (de) 2009-05-05 2011-01-05 Universität Stuttgart Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleitersubstrates
US20100294349A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Uma Srinivasan Back contact solar cells with effective and efficient designs and corresponding patterning processes
US20100294352A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Uma Srinivasan Metal patterning for electrically conductive structures based on alloy formation
DE102009044038A1 (de) 2009-09-17 2011-03-31 Schott Solar Ag Verfahren zur Herstellung eines Kontaktbereichs eines elektronischen Bauteils
FR2957479B1 (fr) * 2010-03-12 2012-04-27 Commissariat Energie Atomique Procede de traitement d'un contact metallique realise sur un substrat
DE102010021144A1 (de) * 2010-05-21 2011-11-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US8912083B2 (en) 2011-01-31 2014-12-16 Nanogram Corporation Silicon substrates with doped surface contacts formed from doped silicon inks and corresponding processes
DE102011085714A1 (de) * 2011-11-03 2013-05-08 Boraident Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer lasergestützten elektrisch leitfähigen Kontaktierung einer Objektoberfläche
FR2989520B1 (fr) * 2012-04-11 2014-04-04 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une cellule photovoltaique a heterojonction
DE102012214254A1 (de) 2012-08-10 2014-05-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laserbasiertes Verfahren und Bearbeitungstisch zur lokalen Kontaktierung eines Halbleiterbauelements
US20150064060A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-05 Travis McCaughey Scented windshield washer fluid
US9437756B2 (en) 2013-09-27 2016-09-06 Sunpower Corporation Metallization of solar cells using metal foils
FR3011982B1 (fr) * 2013-10-15 2017-05-12 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une cellule photovoltaique
CN106356412A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 杨振民 一种晶体硅太阳能电池栅线、电极、背电场的制作工艺
DE102017219435A1 (de) * 2017-10-30 2019-05-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche mit einem metallischen Material
DE102018217970A1 (de) 2018-10-19 2020-04-23 Hegla Boraident Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Struktur auf einer Glasscheibe sowie Glastafel mit mindestens einer derartigen Glasscheibe
DE202020102626U1 (de) 2020-05-11 2021-07-23 Ralf M. Kronenberg Erfassungsmodul

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006038999A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザ照射を用いた導電性回路形成方法と導電性回路

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH645208A5 (de) * 1978-10-31 1984-09-14 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur herstellung von elektrischen kontakten an halbleiterbauelementen.
DE2856143A1 (de) * 1978-12-27 1980-07-17 Hoechst Ag Scheibenreinigungsmittel
NL7905817A (nl) * 1979-07-27 1981-01-29 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een zonnecel.
DE3005662C2 (de) * 1980-02-15 1983-10-27 G. Rau GmbH & Co, 7530 Pforzheim Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelementes
US4931323A (en) * 1987-12-10 1990-06-05 Texas Instruments Incorporated Thick film copper conductor patterning by laser
JPH04214675A (ja) * 1990-12-13 1992-08-05 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池の製造方法
JPH05335725A (ja) * 1992-05-29 1993-12-17 Kusuo Sato レーザ光線照射による電気回路形成方法
US5468652A (en) * 1993-07-14 1995-11-21 Sandia Corporation Method of making a back contacted solar cell
AUPP437598A0 (en) * 1998-06-29 1998-07-23 Unisearch Limited A self aligning method for forming a selective emitter and metallization in a solar cell
US6361615B1 (en) * 1999-03-04 2002-03-26 Michael L. Callahan Cleaning compound additive and method
GB9929843D0 (en) * 1999-12-16 2000-02-09 Unilever Plc Process for preparing granular detergent compositions
DE10046170A1 (de) * 2000-09-19 2002-04-04 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Metallkontaktes durch eine dielektrische Schicht
US6451746B1 (en) * 2000-11-03 2002-09-17 Chemlink Laboratories, Llc Carrier for liquid ingredients to be used in effervescent products
US7148125B2 (en) * 2001-12-12 2006-12-12 Denso Corporation Method for manufacturing semiconductor power device
US7435361B2 (en) * 2005-04-14 2008-10-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006038999A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザ照射を用いた導電性回路形成方法と導電性回路

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2010119512A1 (ja) * 2009-04-14 2012-10-22 三菱電機株式会社 光起電力装置とその製造方法
US8722453B2 (en) 2009-04-14 2014-05-13 Mitsubishi Electric Corporation Photovoltaic device and method for manufacturing the same
US9634179B2 (en) 2009-04-21 2017-04-25 Tetrasun, Inc. Selective removal of a coating from a metal layer, and solar cell applications thereof
WO2013112533A1 (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Tetrasun, Inc. Selective removal of a coating from a metal layer, and solar cell applications thereof
CN104205360A (zh) * 2012-01-23 2014-12-10 泰特拉桑有限公司 涂层从金属层的选择性去除及其在太阳能电池上的应用
WO2014054350A1 (ja) * 2012-10-04 2014-04-10 信越化学工業株式会社 太陽電池セルの製造方法
JPWO2014054350A1 (ja) * 2012-10-04 2016-08-25 信越化学工業株式会社 太陽電池セルの製造方法
US9614117B2 (en) 2012-10-04 2017-04-04 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Solar cell manufacturing method
TWI585991B (zh) * 2012-10-04 2017-06-01 信越化學工業股份有限公司 Method for manufacturing solar cell unit
US9673341B2 (en) 2015-05-08 2017-06-06 Tetrasun, Inc. Photovoltaic devices with fine-line metallization and methods for manufacture
CN112216766A (zh) * 2019-06-24 2021-01-12 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 晶体硅太阳能电池的制作方法及晶体硅太阳能电池

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006040352B3 (de) 2007-10-18
US20100267194A1 (en) 2010-10-21
WO2008025392A1 (de) 2008-03-06
EP2062299A1 (de) 2009-05-27
US20100069278A1 (en) 2010-03-18
KR20090060296A (ko) 2009-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010502021A (ja) 半導体基質への電気接点の適用方法、半導体基質、および該方法の利用
KR102058083B1 (ko) 규소 나노입자로 태양 전지를 제조하기 위한 레이저 콘택 공정, 레이저 시스템, 및 태양 전지 구조체
CN102891213B (zh) 以活性焊料制作的太阳能电池电极及其方法
CN105122462B (zh) 用于太阳能电池导电触点的粘附力增强的晶种层
CN102396073B (zh) 光电动势装置及其制造方法
US8975109B2 (en) Solar battery cell and production method thereof
WO2013000026A1 (en) Dielectric structures in solar cells
KR20110005898A (ko) 단결정 태양 전지의 제조 방법
JP6206491B2 (ja) 電極形成用組成物、太陽電池素子及び太陽電池
US20140179056A1 (en) Laser-absorbing seed layer for solar cell conductive contact
TW201030821A (en) Method for producing a metal contact on a semiconductor substrate provided with a coating
US8962381B2 (en) Method for manufacturing a solar cell and a solar cell manufactured according to this method
CN105637593A (zh) 用于太阳能电池导电触点的晶种层
WO2015115565A1 (ja) 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池
JP2016189443A (ja) 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法、並びに太陽電池
TW201725742A (zh) 太陽能電池及製造太陽能電池的方法
JP2016189310A (ja) 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池
Hoffmann et al. Two step process for optimized laser transferred contacts
WO2013000025A1 (en) Metallisation method
Gupta Laser-induced surface modification for photovoltaic device applications
CN102856428B (zh) 具有活性焊料涂层的导线及其使用方法
JP2016189447A (ja) 太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池
JP6617427B2 (ja) 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池
JP2016189307A (ja) 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池
JP6464669B2 (ja) 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子並びに太陽電池及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100521

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120605

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121113