JP2010537439A - 半導体構成要素、特にソーラーセルの金属裏側コンタクトの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 真空処理チャンバ内の基板（２２）の裏側に金属層（２４）を備える、半導体構成要素、特にソーラーセル（２０）の裏側コンタクト（２１）の製造方法、及び前記方法を行うための真空処理システムの使用を提供する。
【解決手段】 この方法とその使用によって、特にシリコンベースのソーラーセル（２０）は、連続プロセスシーケンスにおける単純な方法で裏コンタクト（２１）を備えることができ、ここで、プロセスシーケンスは、基板（２２）を回転するための取り扱いシステムを必要とせず、特に、シルクスクリーニングステップを省くことができるので、特に効率的且つ経済的である。
【選択図】 図２
【解決手段】 この方法とその使用によって、特にシリコンベースのソーラーセル（２０）は、連続プロセスシーケンスにおける単純な方法で裏コンタクト（２１）を備えることができ、ここで、プロセスシーケンスは、基板（２２）を回転するための取り扱いシステムを必要とせず、特に、シルクスクリーニングステップを省くことができるので、特に効率的且つ経済的である。
【選択図】 図２
Description
本発明は、請求項１に記載の半導体素子、特にソーラーセルの裏側コンタクトの製造方法、及び請求項１６に記載の、この方法を行うための真空処理システムの使用に関する。
光電池技術は、化石燃料から独立しているエネルギー供給を得ることが望ましいために、重要性が更に増すと考えられるので、非常に関心がもたれている。最近、薄膜ソーラーセル技術が速いペースで研究されているにもかかわらず、シリコン技術がなお最大の収益を生じている。理由は、この技術が最も成熟したものであるだけでなく、それと最も効率的なソーラーセルを製造することができるからである。
シリコンソーラーセルの製造において、今のところ以下のステップが行われている。第一ステップにおいて、シリコンウエハの損傷修復とテクスチャ処理が行われている。第二ステップにおいて、エミッタは、例えば、リン供与体のドーピングの拡散によって製造され、シリコンウエハの表面の下に約０.５μｍを堆積させ、エミッタ層が形成される。エミッタの製造と同時に、ＳｉＯ２が生成され、第三ステップにおいてエッチングによって再び除去される。その後、ＳｉＮ：Ｈの反射防止膜層が堆積され、これは、（ＰＥ）ＣＶＤ（プラズマ増強型）化学気相堆積、又は反応性スパッタリングプロセスによって行われる。ＳｉＮ：Ｈの層は、続く焼成ステップにおけるシリコンウエハへの水素拡散又はエミッタ層への拡散によって、不動態化層として役立ち、ボイドが不動態化される。第四ステップにおいて、コンタクトは、ウエハの前側と裏側に、前側（エミッタ層の側）に銀ペーストを用い、カットアウトを持った金属層として裏側にアルミニウムペーストを用いることによってシルクスクリーニングを通して堆積させ、銀ペーストがはんだ付け可能な層として挿入される。続く第５ステップにおいて、加熱が行われ（焼成ステップ）、コンタクトが硬化される。それによって、ＳｉＮ：Ｈの層と、シリコンウエハに堆積された領域における前側にＳｉＮ：Ｈの層を通して銀が押圧され、それが接触する。すでに説明されたように、それによってボイドへの水素拡散と堆積によって前側ボイドの同時不動態化が行われる。裏側で、ＢＳＦ（裏面電界）が焼成ステップによって形成され、不動態化、従って裏側のボイドの不動態化が引き起こされる。この全てがシリコンウエハへのアルミニウム拡散によって行われ、それによってＡｌ-Ｓｉ共晶が形成される。最後には、例えば、ウエハの破壊による、漏れ電流を回避するためにエッジ絶縁が達成され得る。
前述のように、このようなシリコンソーラーセルの裏コンタクトは、一般に、金属層からできており、バリヤ層と、はんだ付けされ得る層とを備えていてもよい。典型的には、裏側コンタクトの金属層は、現在、シルクスクリーニングによって製造されている。それによって、ソーラーセルの製造を経済的にし、数枚の基板が同時に被覆される、連続動作による真空処理システムにおける大規模の適用には、裏コンタクトと別に各々一つの基板を供給することが必要である。このことは、各々の単一の基板に対して個別のシルクスクリーニングプロセスを行わなければならないことを意味する。それによって、このような真空処理システムのスループットが制限される。更に、基板を回転させるために、特別な取り扱いシステムが必要になるので、このようなシステムのコストが増大し、スループットは更に減少する。
更に、このようにして製造される裏側コンタクトの欠点は、用いられているシルクスクリーニングペーストが高価であり、また、形成される硬化層が多孔質であり、この方法でのみ点状コンタクトが存在するので、形成されているコンタクトの品質が悪いことである。金属層について、約３０μｍの層の厚さが必要であり、それによって薄いウエハは湾曲し得る。この影響は、ウエハの厚さを減少させることが望ましいので重要なことである。従って、ウエハの厚さは、コストと効率の見返りとして決定される、非常に厚いウエハは必要とされる材料のために高価であり、非常に薄いウエハは複雑な製造のために高価であり、効率は、一方では、光吸収のために充分に大きい層の厚さによって、もう一方では、電荷キャリヤ再結合による損失を小さく保つように充分に小さい厚さによって決定される。今のところ、２００μｍ〜２５０μｍのウエハの厚さが好ましく、ここで、湾曲は、負の作用になる。
本発明の目的は、金属裏コンタクトを持つソーラーセルの製造における真空処理システムの効率を向上することであり、特にシルクスクリーニングステップを不必要にすることである。従って、製造が経済的であり、特に商業的に実行可能であり、これまで可能であったものよりも高いスループットを可能にする。
この目的は、請求項１に記載の方法によって、また、請求項１６に記載の、この方法を行うための真空堆積システムの使用によって達成される。この目的の有利な改善は、各々の従属クレイムから得ることができる。
基板の裏側に金属層を持つソーラーセルの裏コンタクトを製造する本発明の方法は、金属層がターゲットからのスパッタリングによって、又はインライン真空堆積システムにおける気相堆積によって堆積されるが、ここで、金属層の堆積前後に、少なくとも一つの追加の層が基板の前側及び／又は裏側に堆積されることを特徴とする。
シリコンソーラーセルの小バッチについては、金属層を減圧下で堆積させることが、既にＵ.Ｓ. ７,０７１,０８１ Ｂ２によって示唆されている。しかしながら、インライン真空堆積システムにおいてではなく、ＢＳＦ（裏面電界）を生成するだけであり、ここで、最初に、アルミニウムから作られる金属層が、気相堆積によって、又はスパッタ堆積によって堆積され、次に、前記層が焼結され、Ｖ族元素で堆積されている。これら三つのプロセスステップは、三つの異なる装置において行われなければならない。それ故、この堆積法は、インライン操作の真空堆積装置において経済的に適用することができず、更に、実際の金属裏コンタクトは、なおシルクスクリーニングによって適用されなければならない。
Ｕ.Ｓ. ７,０７１,０８１ Ｂ２から、更に、シリコンソーラーセルが実験室規模で可能になったことも既知であり、層の厚さが２μｍ以上のアルミニウム層はＳｉＯ２又はＳｉＮ誘電体薄層上にＰＶＤによって堆積された。ＳｉＯ２層又はＳｉＮの層は、一方で、ＢＳＦの蓄積を容易にし、もう一方で、ドーピング拡散を回避させる。しかしながら、この方法は、このためにシリコンウエハが必要であるので、経済的なコスト効率的な生産には適してなく、フローティングゾーン法に従って製造されている。
この発明の方法によって、裏側コンタクトを堆積させるためのシルクスクリーニングステップは、もはや必要なくなり、真空が中断されないので、望ましくない酸化物形成、それ故、その後の洗浄ステップが避けられる。
裏側コンタクトを堆積させるための堆積ツールは、基板の前側に層を堆積させるための堆積ツールに対向して、ラインの製品流れによって配置され、基板を回転させるのに複雑な取り扱いシステムが必要ない。それ故、基板をもはや回転させる必要がなく、両側から堆積させることができる。このように、シリコンソーラーセルの製造プロセスの主要部分は、インライン真空堆積装置において原則として連続的に行うことができる。
キャリヤを通る基板のシェーディングを回避するために、基板が実質的には点状支持体上のキャリヤ中に置かれることが有効な方法で提供される。
従って、基板は、好ましくは、実質的に水平にコーティングツールに沿って続いている。このように、堆積ツールが堆積方向に対して垂直に並べられ、且つ水平な基板搬送が行われる装置を使用することができ、それによって、ここでは、例えば搬送ローラの上を通ることができるので、搬送中の基板の操作が簡略化される。
この方法の特に有利な実施形態において、金属層は、アルミニウム、銀、モリブデン、及び／又はニッケル、又は前の材料の一つ又はいくつかの混合物の群からの材料を含んでいる。これらの金属は、電気伝導性のために、接触特性が非常に良好である。しかしながら、好ましくは、この材料が低コストであるので、アルミニウムが用いられるべきである。金属層は、特に０.１μｍ〜１０μｍ、好ましくは２μｍで堆積される。このような薄層は、接触特性が非常に良好であるので、シルクスクリーニングプロセスによって堆積された金属層より充分である。これらの薄層において、薄い基板でも、ウエハの湾曲について問題がない。
基板と金属接触層の間に、ＳｉＮ：Ｈ、ＳｉＣ：Ｈ、ＳｉＯ２：Ｈ、又はａ-Ｓｉ：Ｈ、好ましくはＳｉＮ：Ｈの群からの材料から作られた不動態化層が堆積される。更に、例えば、ＷＴｉから作られたバリヤ層は、有効な方法で設けることができる。金属接触層のはんだ付け能力を改善するために、はんだ付けされ得る層は、有効な方法で、この層に堆積される。前記層は、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム合金（ＮｉＶ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、及びクロム（Ｃｒ）の群からの材料から一つ又はいくつかの層を持つことができる。これとの関連において、層は、閉曲面層がない実施形態を含んでいる。はんだ付けされる層は、例えば、構造化を与えることができ、これは部分的にのみ表面を覆うことを意味する。
その後、これらの追加層は、この発明の方法によって堆積することができ、ここで、気相堆積及びスパッタ堆積が可能であるが、スパッタ堆積が好ましい。
好ましい実施形態において、基板の裏側の金属層の接触は、強いレーザビームによって部分融解まで基板で行われるので、レーザファイヤ接触（ＬＦＣ）が生じる。この方法は、不動態化層が基板と金属層の間の裏側にある場合に、有利に適用することができる。
特に好ましい方法において、基板の裏側に少なくとも一つの層を堆積中に基板の前側に少なくとも一つの層が堆積される。それ故、少なくとも一つの真空処理装置の真空処理チャンバ内に対向する堆積ツールが配置され、ここで、堆積ツール間で基板が移動する。基板によって、このようにチャンバの二つの別々の領域が画成される。それによって、物理的な体積サイズ、従ってこのような真空処理装置のコストを下げることができ、二層を基板上で同時に堆積させるので、スループットを同時に増大させることができる。
堆積プロセスが互いに影響せず或いは妨げないことが、この実施形態において確実に確かめられなければならない。従って、金属が互いに影響しない場合、例えば、いくつかの金属を同時に気相堆積することができる。また、プロセスガスと層材料が互いに影響しないので、同一の層をスパッタすることができる。しかしながら、プロセスガス圧が１０-４ミリバール又は１０-３ミリバールで違いすぎるので、層を同時に気相堆積、又はスパッタすることができない。
本発明について、“インラインプロセス”は、種々の層を堆積させるために、必ずしも真空チャンバからその他へ基板の物理的な搬送を意味せず、基板の物理的な搬送なしに特定のプロセスステップを通過することも意味せず、このことは、基板の前側又は裏側に層の同時堆積を行うことを意味する。言い換えれば、“インライン”は、真空処理装置内の基板が、真空処理装置へ搬送され、その中の位置に置かれ、前側と裏側にコーティングが行われた後、再び真空チャンバ、真空装置が残っていてもよいことを意味する。確かに、コーティングプロセス中に基板を搬送することもできる。
特に共通のキャリヤに位置するいくつかの基板が、金属層を同時に供える場合、スループットを更に増大させることができる。
装置の維持を簡易化するために、少なくとも一つのコーティングツールを、真空処理チャンバの引き出し（ｄｒａｗｅｒ）に設けることができる。これに関連して、引き出しは、それぞれの引き出しを取り出した後、プロセスの真空の中断がなく、基板は、なお、減圧下でそれぞれの真空チャンバを通って搬送することができる。従って、このような真空処理チャンバの搬送領域は、真空について挿入部から分けることができる。
金属層の一層が気相堆積される場合、金属は、好ましくは、真空通路を通って蒸発器にワイヤとして設けることができる。
一方、金属を気相堆積する場合、以下のステップを用いることができる：金属の蒸発器は続く真空処理チャンバ内に設けられ、その中に含まれる第一蒸発器内の金属が消費されるまで、金属を真空処理チャンバ内で蒸発させる。第一蒸発器内の金属が消費される場合、気相堆積を中断せずに、その他の真空処理チャンバ内の金属を第二蒸発器で蒸発させる。その後、引き出しに設けられる場合、特に第一蒸発器を維持することができ、続いて、第二蒸発器が消費された後、第一蒸発器は蒸発等を続けることができる。それによって、金属がこのように堆積プロセスを中断せずに蒸発させることができるので、スループットが増大する。
気相堆積の代わりにスパッタ堆積が行われる場合、金属接触層は、好ましくは、少なくとも一つの回転可能なカソードによって各々がスパッタ堆積することができる。このような回転可能なカソードによって、例えば、静的平面カソードより非常に一定した堆積条件が長期間作られる。それによって、特に、堆積がＤＣスパッタプロセスにおいて行われ、ここで、振動スパッタリング又はＭＦ-スパッタリング（少なくとも二つのターゲットの中周波数スパッタリング）が可能であり、特に同時に行うことができ、このことは、同時基板搬送を意味する。
有利な実施形態において、カソードの数は、カソードのスパッタ収率、到達すべき金属層の厚さ、達成すべき真空処理装置のスループットによって選ばれる。このことは、所定の層の厚さ、スパッタ速度、スループットと共に、カソード数が適合されることを意味する。確かに、同時に、スパッタ条件の調整によって、スパッタ収率、及び／又は搬送速度の調整によって、スループットが適合され得る。
また、バリヤ層と、はんだ付けされ得る層とは、これらの気相堆積技術又はスパッタリング技術によって堆積させることができる。しかしながら、不動態化層は、スパッタリングによってのみ堆積される。
少なくとも一つの真空処理チャンバを持つ真空処理装置の使用は、独立して特許請求され、ここで、真空処理装置は、上述のプロセスを行うための少なくとも二つのコーティングツールを備えている。
真空処理装置がほぼ水平な搬送路を持つ場合が好ましく、ここで、堆積デバイスと堆積ツールが垂直に並んでいる。例えば、特許文献ＤＥ１０３ ５２ １４３ Ａ１やＤＥ １０３ ５２ １４４ Ａ１に記載されている真空堆積装置が適切であり、ここで、これらの特許文献と真空処理装置は、本発明の開示内容に全体で援用されている。
真空処理装置が、少なくとも一つの真空処理チャンバの内部に挿入することができ、或いは内部から取り出すことができる、少なくとも一つの引き出し要素を備える場合に、特に有利であり、ここで、コーティングツールは、挿入要素に配置されている。このように、コーティングツールが特に単純な方法で交換又は維持することができるので、処理時間を最小限にする方法のためにモジュラーシステムが設けられる。特に、例えば、上述した気相堆積について、二つの蒸発器は、交互に動作し、このような挿入可能な要素において続いての真空処理チャンバ内に配置される場合、このコーティングツールについての処理時間は完全に避けることができる。
それぞれの真空前処理装置は、ＥＰ １ ６９８ ７１５ Ａ１から既知であり、この文献とその中に示される真空処理システムは、本発明の開示内容に全体で援用されている。
特に好ましい方法において、システムの少なくとも一つの真空処理チャンバは、少なくとも二つの堆積ツールを備え、ここで、第一堆積ツールは、真空処理システムで被覆される一枚又は数枚の基板の前側を向き、第二堆積ツールは、裏側を向いている。このように、システムの長さ、従って、そのコストとそのスループットは、上記のように最適化することができる。有利な方法において、少なくとも一つの挿入要素は、二つの堆積ツールを持ち、それぞれが基板の前側と裏側を向いている。従って、システムの長さは更に短くすることができ、双方の堆積ツールは、一つの挿入可能な要素によって同時に取り出し、更に維持することができる。
特に簡易化された操作について、真空処理システムが、搬送ローラを持ち、一枚又は複数の基板又は数枚の基板のためのキャリヤを真空処理システムによって搬送させることができることが提供され得る。
本発明は、ここで、以下に示される図による二実施形態について詳細に説明する。
図１は、単に概略方法で水平インライン真空堆積システム１を示す図である。このシステムは、いくつかの真空堆積チャンバ２、３、４、５、６、７、８、ローディング領域９、非ローディング領域１０に分けられ、システム１の伸長に沿って搬送ローラ上のキャリヤ（図示せず）に位置する基板（図示せず）を、続く具体的な真空チャンバ２、３、４、５、６、７、８を通って搬送させるために、機械的に駆動される搬送ローラによって可能になる、水平面に配置された基板搬送システム（図示せず）を持つ。
コーティングのために設けられる真空チャンバ４、５、６は、チャンバに付随する堆積ツール１４、１５、１６が配置されている、挿入要素１１、１２、１３を持つ。更に、各々の堆積チャンバに付随する具体的な真空ポンプ（図示せず）は、典型的には、ターボ分子ポンプである。スパッタ源は、例えば、スパッタカソードやマグネトロン、熱蒸発器、その他は、堆積ツールとして用いられるのに適している。このような挿入可能な要素１１、１２、１３を設けることにより、それぞれのコーティングツールの迅速な維持と急速な交換が可能である。
キャリヤに収容される、単一の又は複数のシリコン基板は、ここで引き続き、搬送ローラ上に入れられ、具体的なチャンバ２、３、４、５、６、７、８を通って連続して移動し、続いて、ソーラーセルに必要な層を備える。確かに、基板がコーティングプロセス中に搬送されない場合、不連続搬送も可能である。
従って、基板の前側に位置しているこれらの層の堆積は、基板の搬送路上に位置し垂直に下に向いている堆積ツールによって行われる。これらの層がスパッタリングによって堆積される場合には、この堆積は、いわゆる“スパッタダウン”モードで行われる。しかしながら、図１の実施形態は、裏側コンタクトの製造のみを示している。ソーラーセルの裏側コンタクトのための金属層は、基板の搬送路の下に配置されるので、垂直に上方に向いている堆積ツール１４、１５、１６によって順に堆積される。これらの層がスパッタリングによって堆積される場合には、この堆積は、いわゆる“スパッタアップ”モードで行われる。
システムの縦の伸長を減らすために、また、同時にスループットを増大させるために、裏側コンタクトを堆積するための堆積ツールが同時に設けられているチャンバにおいて、前側に層を堆積するための堆積ツールが設けられる（図示せず）ことを提供することができる。しかしながら、上述したように、二つの堆積プロセスが互いに影響せず或いは妨げないことがここで確かめられなければならない。例えば、基板の前側又は裏側のＳｉＮ：Ｈの層の作成は、同時に行うことができる。その後、このようなチャンバの堆積ツールは共に、それぞれの挿入可能な要素に配置されるので、交換し維持することができる。スパッタ源が堆積ツールとして順に設けられる場合には、その結果、チャンバ内で“スパッタダウン”と“スパッタアップ”プロセスが同時に行われる。連続基板搬送について、二つの堆積ツールの堆積速度は調整されなければならないので、各々の望ましい層の厚さが搬送ローラ上の基板の前記搬送速度によって両側で同時に達成される。同時に、その他のチャンバの堆積ツールの堆積速度も適合されるので、一枚又は複数の基板をシステムの中の全ての搬送路に沿って連続的に搬送することができる。この堆積速度の調整は、不連続搬送の場合には必要とされない。
裏側コンタクトに関してシステムに入れられたシリコン基板の堆積プロセスがシリコンソーラーセルの製造中に行われるので、“スパッタアップ”プロセスにおいて、一つ又はいくつかの回転カソード１４、１５、１６が、不動態化層、金属接触層、おそらくバリヤ層（図示せず）、最終的には、続くチャンバ４、５、６において、裏側コンタクトのはんだ付け性能の改善のために、シリコン基板の裏側のはんだ付け可能な層を同時に堆積させる。
従って、コーティングチャンバ当たりの回転カソード１４、１５、１６の数は、堆積速度、望ましい層の厚さ、望ましいスループット、従って、システムの搬送速度に左右される。別の実施形態（図示せず）において、システムは、実質的に第一実施形態のように設けられ、ここで、金属層及び／又はバリヤ層及び／又ははんだ付けされる層を堆積させるための堆積ツールは、スパッタ源ではなく、熱蒸発器である。この熱蒸発器は、挿入可能な要素に配置され、基板裏側のコーティングのために設けられる。従って、大気から真空パススルーまで密封されたワイヤとして、金属を蒸発器に供給することでき、又は、好ましくは、各々に、一つの挿入可能な要素における続くチャンバ内に二つのそれぞれの蒸発器が設けられる。典型的には、操作の２４時間後に生じる、蒸発器の材料が消費される場合、水平バルブは、それぞれの挿入可能な要素の上で移動し、基板が移動する搬送容積から分離される。同時に、堆積プロセスは、隣接のチャンバ内のその他の蒸発器から開始する。バルブによって分けられる挿入可能な要素は、ここで、通気し除去することができるので、その中に配置された空の蒸発器は、新しい材料を備えることができる。
従って、不動態化層は、一つ又はいくつかの回転カソードによって“スパッタアップ”プロセスにおいて再び堆積される。また、バリヤ層と、はんだ付けされ得る層とは、気相堆積の代わりに、スパッタされ得るので、金属層のみが気相堆積される。
本発明の方法によって製造されるソーラーセル２０は、図２の裏側コンタクト２１を持ち、シリコン基板２２の基板裏側にラミネートシステムとして構成され、不動態化層２３、金属接触層２４、はんだ付け可能な層２５というシーケンスを持っている。不動態化層は、ＳｉＮ：Ｈ、ＳｉＣ：Ｈ、ＳｉＯ２：Ｈ又はａ-Ｓｉ：Ｈから構成される。金属層は、アルミニウム、銀、モリブデン、及び／又はニッケルの群からの材料を含み、好ましくはアルミニウムから作られる。不動態化層２３は、好ましくは、ＳｉＮ：Ｈから作られ、金属層は、好ましくはアルミニウムから製造される。はんだ付け可能な層２５と金属層２４の間に、例えば、ＷＴｉから作られる、バリヤ層が設けられてもよい（図示せず）。はんだ付け可能な層は、例えば一連のＡｇ／ＮｉＶ層などのＡｇ、Ｎｉ、ＮｉＶ、ＮｉＣｒ、及びＣｒの群からの材料の一つ又はいくつかの層、例えば、Ａｇ／ＮｉＶの層というシーケンスを含み、好ましくは銀から作られる。金属層２４の堆積後、ＬＦＣ-ステップが提供され、金属層２４が、基板２２と特定の点で接触し、レーザによって融解が引き起こされ、それによってレーザファイヤ接触が形成される。
金属アルミニウム接触層２４に気相堆積又はスパッタする選択は、実際に必要とされる層の厚さ、スパッタリングツールの堆積速度による。例えば、ＬＦＣ-接触（レーザファイヤ接触）が生じる場合、数μｍの層の厚さが必要とされ、気相堆積が用いられる。一方、１μｍ未満の薄層については、スパッタリングが用いられる。それ故、厚さが１μｍ未満であるので、好ましくはバリヤ層と、はんだ付け可能な層２５とがスパッタされる。
更に、ソーラーセル２０は、エミッタ層２６を持ち、ドーピング材料、例えば、リンの拡散、ＳｉＮ：Ｈ-不動態化層２７、銀から作られる棒状前面コンタクト２８によって作成された。これらの層の堆積は、インライン真空堆積システム１のプロセスシーケンスへ一体化される。
上記の説明により、本発明の方法によって、また、本発明の真空処理システムの使用によって、特にシリコンベースのソーラーセルは、単純な方法で裏側コンタクトのための金属層を備えることができ、ここで、プロセスシーケンスは、シルクスクリーニングステップを省くことができ、従って、真空の中断が必要でないので、特に効率的（高スループット）で、且つ経済的であることが明らかになった。更に、ウエハの操作が減少するので、ウエハの破損率を低下させることができる。
本発明についてソーラーセルのみを詳細に記載したが、本発明が有利な方法で他の半導体要素の裏側コンタクトに適用することができることは明らかである。
１…インライン真空堆積システム、２…真空堆積チャンバ、３…真空堆積チャンバ、４…真空堆積チャンバ、５…真空堆積チャンバ、６…真空堆積チャンバ、７…真空堆積チャンバ、８…真空堆積チャンバ、９…ローディング領域、１０…アンローディング領域、１１…挿入要素、１２…挿入要素、１３…挿入要素、１４…回転カソード、１５…回転カソード、１６…回転カソード、２０…ソーラーセル、２１…裏側コンタクト、２２…シリコン基板、２３…不動態化層、２４…金属接触層、２５…はんだ付け可能な層、２６…エミッタ層、２７…ＳｉＮ：Ｈ-不動態化層、２８…棒状前面コンタクト。
Claims (21)
- 半導体素子（２０）、好ましくはソーラーセル、特にシリコンベースのソーラーセルの裏側コンタクト（２１）の製造方法であって、該裏側コンタクト（２１）が基板（２２）の該裏側に金属層（２４）を備え、該半導体構成要素（２０）が、更に、該基板（２２）の前側及び/又は裏側に層（２３、２５、２７、２８）を持ち、該層（２３、２５、２７、２８）が堆積ツール（１４、１５、１６）で堆積される、前記方法であって、
該金属層（２４）が、インライン真空堆積システム（１）においてスパッタリング或いは気相堆積でターゲット（１５）によって堆積され、該金属層（２４）を堆積させる前後に少なくとも一つの追加層（２３、２５、２７、２８）が真空を中断せずに該インライン真空堆積システム（１）において堆積される、前記方法。 - 該基板（２２）の裏側に該層（２３、２４、２５）を堆積させる該堆積ツール（１４、１５、１６）が、該基板（２２）の前側に該層（２７、２８）を堆積させる該堆積ツールに対向して、該真空堆積システム（１）の製品流路に関して配置され、ここで、該基板（２２）が、特にキャリヤの点状（punctiform）支持体上に置かれて、該キャリヤを通る該基板（２２）のシャドーイングを避けるように、該堆積ツール（１４、１５、１６）が設けられている、請求項１に記載の方法。
- 該基板（２２）が、該堆積ツール（１４、１５、１６）に沿った水平路において実質的に移動され、堆積方向が縦である、請求項１又は２に記載の方法。
- 該金属層（２４）が、アルミニウム、銀、モリブデン及び/又はニッケルの群からの材料、又は材料混合物を含み、好ましくは、アルミニウムから構成され、ここで、該金属層が、特に、０.１μｍ〜１０μｍ、好ましくは２μｍの厚さで堆積される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 該金属層（２４）を堆積させるステップの前に、ＳｉＮ：Ｈ、ＳｉＣ：Ｈ、ＳｉＯ２：Ｈ、又はａ-Ｓｉ：Ｈの群の材料から作られる、好ましくはＳｉＮ：Ｈから作られる不動態化層（２３）が堆積される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 該金属層（２４）を堆積させた後、該基板の裏側の該金属層（２４）を該基板（２２）に接触させるために、該金属層（２４）を強いレーザビームで部分的に融解させ、レーザファイヤ接触（ＬＦＣ）が形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
- 該金属層（２４）を堆積させるステップの後、バリヤ層が堆積され、好ましくは、ＷＴｉから製造される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
- 該金属層（２４）を堆積させるステップの後、又は該バリヤ層を堆積させるステップの後、Ａｇ、Ｎｉ、ＮｉＶ、ＮｉＣｒ、又はＣｒの群からの材料の一層又は複数層を備える、はんだ付け可能な層（２５）が堆積される、請求項５又は７に記載の方法。
- 少なくとも二層が、真空処理チャンバ内で堆積され、ここで、該基板（２２）の裏側の層の堆積中に、該基板（２２）の前側に層が堆積される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
- 特に共通のキャリヤにおいて配置されているいくつかの基板が、一つ又は複数の層を同時に備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
- 少なくとも一つの堆積ツール（１４、１５、１６）が、引き出し（drawer）として形成される、挿入可能な要素（１１、１２、１３）における真空処理チャンバ内に設けられている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
- 少なくとも二つのコーティングツールが、引き出しとして形成される、共通の挿入可能な要素における真空処理チャンバ内に設けられ、ここで、好ましくは、第一堆積ツールが前側を向き、第二堆積ツールが該基板の裏側を向いている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
- 該層の少なくとも一つ、金属層（２４）、バリヤ層、はんだ付け可能な層（２５）が、気相堆積され、ここで、それぞれの該材料が、真空パススルーを通って蒸発器へワイヤとして設けられる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
- 該層の少なくとも一つ、金属層（２４）、バリヤ層、はんだ付け可能な層（２５）が、気相堆積され、ここで、それぞれの該材料が、それぞれ二つの後の真空チャンバ内で、第一蒸発器と第二蒸発器において蒸発させ、該第一蒸発器における該材料が消費されるまで該第一蒸発器において蒸発させ、次に、それぞれの該第一蒸発器におけるそれぞれの該材料が消費される場合、他のそれぞれの真空処理チャンバにおいて該気相堆積を中断せずに該第二蒸発器によって該材料を蒸発させ、ここで、特に同時にそれぞれの該第一蒸発器が維持されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
- 該層（２３、２５）の少なくとも一つが、好ましくは、セラミックスパッタターゲットで金属層又は誘電体層のＤＣスパッタプロセスにおいて、少なくとも一つの回転可能なカソード（１４、１６）によって、或いは金属スパッタターゲットで誘電体層の反応性中周波数スパッタリングによってスパッタされる、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
- カソード数が、該カソードのスパッタ収率、達成すべき層の厚さ、達成すべき該真空処理システムのスループットによって選ばれる、請求項１５に記載の方法。
- 少なくとも一つの真空処理チャンバおける真空処理システム（１）の使用であって、該真空処理システムが、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法を行うために少なくとも二つの堆積ツールを備えている、前記使用。
- 該真空処理システム（１）が、ほぼ水平な製品流路を持ち、ここで、堆積方向が縦に向いている、請求項１７に記載の使用。
- 該真空処理システム（１）が、少なくとも一つの真空チャンバ（４、５、６）の内部に挿入することができ、更に／又はそれを前記内部から取り出すこともできる、少なくとも一つの挿入可能な要素（１１、１２、１３）を持ち、ここで、少なくとも一つの堆積ツール（１４，１５，１６）が該挿入可能な要素（１１、１２、１３）に配置されている、請求項１７又は１８に記載の使用。
- 少なくとも一つの真空処理チャンバが、少なくとも二つの堆積ツールを持ち、ここで、第一堆積ツールが前側を向き、第二堆積ツールが該真空処理システムで堆積される一枚又は数枚の基板の裏側を向いている、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の使用。
- 該真空処理チャンバ（１）が、搬送ローラを持ち、一つ又は複数の該基板（２２）、又はいくつかの基板のためのキャリヤが、該真空処理システム（１）によって搬送される、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の使用。
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