WO2008025353A2 - Vorrichtung und verfahren zur ausbildung dünner siliciumnitridschichten auf oberflächen von kristallinen silicium-solarwafern - Google Patents

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    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for forming thin Siliziumnitrid füren on surfaces of crystalline silicon solar wafers.
  • the surface exposed to the useable radiation with a passivating and optical properties improving thin coating.
  • This is usually formed from silicon or titanium nitride.
  • the optical properties play an important role in order to reflect as little as possible on electromagnetic radiation on the outer surface and to absorb it in the layer.
  • the layers should be suitably bound to water. fabric included. This serves to saturate (passivate) defect centers in the interior and at the surface of the solar cells and thus ultimately leads to a further improvement in cell efficiency over the service life increase of the free charge carriers.
  • a layer formation by means of plasma sources under atmospheric pressure conditions is known from DE 102 39 875 A1, DE 10 2004 015 216 B4 and the formation of thin layers of silicon nitride from DE 10 2004 015 217 B4.
  • a plasma source is used, which is supplied to a gas or gas mixture for plasma formation.
  • the plasma gas also contains at least one component which is also used for layering. But it can also be at least one
  • Precursorgas be additionally introduced into the plasma or in the outflowing plasma gas flow and used for the film formation ("remote plasma activation") .In any case, however, plasma is directly applied to the silicon to be coated.
  • Solar wafer surface directed and effective for the reactive formation of layers on silicon solar wafer surfaces directly and actively.
  • plasma sources arc or microwave plasma sources can be used.
  • coating material compositions can not be achieved in this form.
  • Solar wafers can be produced, which have a certain coating material formation with desired properties.
  • this object is achieved with a device having the features of claim 1. It can be worked with a method according to claim 12. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be achieved with features described in the subordinate claims.
  • the device according to the invention is designed so that a feed for at least one gaseous silicon-containing precursor is present at a reaction chamber area above a silicon solar wafer surface to be coated, which contributes to layer formation.
  • a source emitting electromagnetic radiation which is a plasma source, is arranged such that a photolytic activation of atoms and / or molecules of the precursor (s) takes place with the emitted electromagnetic radiation.
  • the plasma source should be arranged in this way and should also be operated in such a way that no direct influence of the
  • Plasmas on the silicon solar wafer surface and leading to the layer formation precursors occurs and only the emitted electromagnetic radiation acts.
  • the plasma source should be arranged within the reaction chamber area, wherein a window arranged therebetween can be dispensed with in order to avoid the disadvantages already mentioned in the introductory part of the description.
  • the invention can be used under vacuum conditions but also at atmospheric pressure, atmospheric pressure being understood to mean a pressure range of ⁇ 300 Pa around the respective ambient atmospheric pressure.
  • Electromagnetic radiation in the wavelength range of UV light and below is particularly suitable for the desired photolytic activation.
  • This can be achieved with suitable gases and gas mixtures for plasma formation.
  • the particular gas or gas mixture has an influence on the emission spectrum of the radiation and can therefore be adapted to the precursor (s) used for layer formation.
  • the following gases can be used alone or as a mixture of at least two of these gases: argon, neon, helium, nitrogen, ammonia, hydrogen, oxygen, carbon dioxide, nitrogen dioxide and water vapor.
  • amorphous silicon nitride layers with certain stoichiometries and lattice structure or network structure can also be formed with the invention.
  • the silicon nitride can also advantageously contain hydrogen in bound form, which in turn can favorably influence the properties of solar cells.
  • Organic silicon compounds can be used as precursors. Alternatively, or in a mixture, these may also be silanes or halosilanes, which may also be supplied as a gas mixture and photolytically activated for layer formation. By chemical reactions can then be formed each desired coating material as a thin layer on the silicon solar wafer surface.
  • an amorphous hydrogen-containing silicon nitride layer can be formed as a layer on silicon wafers for solar cells, in order to improve the optical properties for this application compared to known solutions and at the same time to achieve a passivating effect against volume and surface defects ,
  • argon nitrogen or an argon-ammonia mixture in the ratio of 100: 1 can be used as a plasma gas for generating the electromagnetic radiation.
  • the ratio of layer-forming ammonia to silane is for example 4: 1.
  • the temperature of the silicon solar wafer during the layer formation is about 150 0 C, but can be increased to improve the coating properties up to 400 0 C.
  • the deposition rate is usually in the range of 1 to 10 nm / s.
  • the refractive index of the layers can be adjusted within wide limits by the choice of the ratio of ammonia to silane and other process parameters between 1.7 and 2.3 (at
  • the layers are transparent throughout the entire spectrum of sunlight.
  • FIG. 1 is a perspective view of an example of a device according to the invention and FIG. 2 is a sectional view of a device according to FIG. 1.
  • the device shown for the invention and in Figures 1 and 2 may be at least similar, as has already been addressed in the introduction to the description of the formation of layers at atmospheric pressure by means of plasma. Only a different arrangement and / or a different operation of the plasma source 2 has been selected.
  • a silicon solar wafer 1 which is to be coated on a surface, introduced and passed through the device. There is a relative movement between silicon solar wafer 1 and the device. Thus, the entire at least, but a large part of the surface, can be coated.
  • a plasma is formed with an arc formed between a cathode and an anode.
  • the plasma source 2 is arranged in a windowless reaction chamber area 11.
  • the arc is fed to a plasma gas.
  • a volume flow and also a pressure for supplied plasma gas is selected, which is used for plasma formation and thus for the emission of electromagnetic
  • FIG. 2 is intended to further clarify how a device suitable for use under atmospheric pressure can be designed.
  • a sensor 10 is present at the supply for plasma gas, with the aid of which a control by a determination of pressure and / or flow rate of the supplied plasma gas can be done.
  • the correspondingly elongate arc plasma source 2 aligned in the plane of the drawing is arranged here in a slot-shaped reaction chamber region 11. Electromagnetic radiation emitted by the plasma impinges on the surface of the silicon solar wafer 1 to be coated and penetrates gaseous precursor (s) that enter the reaction chamber area 11 via the supply 9 just above the silicon solar wafer surface is / are introduced.
  • the superfluous reaction products can be removed as exhaust gas via an exhaust gas extraction 5 and 5 '. This can take place in the feed direction in front of and behind the reaction chamber area 11, but also circumferentially.
  • an inert purge gas can be fed into a gap 7 via feeds 4 and 4 'formed around the reaction chamber area 11.
  • the purge gas flows out of the device in one direction and into the reaction chamber region 11 in the opposite direction.
  • purge gas can be removed again with the exhaust gas via the exhaust 5 and 5 ', so that no but at least the largest part of the purge gas supplied does not enter the reaction chamber region 11 and the layer formation process is not affected thereby.
  • reaction chamber region 11 can also be designed in such a way that, starting from the plasma source 11, it widens as conically as possible. As a result, a larger surface area can be used, since the emitted electromagnetic radiation propagates divergently anyway. Thus, at least the surface coating rate reduced in comparison with plasma-assisted process control can be compensated for again.
  • the device shown in FIGS. 1 and 2 has a further advantage over other devices which can also be used with the invention. It can be operated temporarily, if desired, even in conventional form. This is particularly favorable in the case of a layer formation with at least two layers which are arranged one above the other.
  • the silicon solar wafer 1, as with the Arrow indicated in Figure 1 are first passed from left to right through the device. The formation of the layer is carried out according to the invention alone by photolytic activation. Subsequently, an oppositely directed movement of the silicon solar wafer through the device takes place. In this case, pressure and / or volume flow of the plasma gas is increased so that the layer formation can be carried out in a conventional manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung dünner Siliciumnitridschichten auf Oberflächen von kristallinen Silicium-Solarwafern. Es ist Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten zur Verfügung zu stellen, mit denen dünne Siliciumnitridschichten auf Oberflächen von kristallinen Silicium-Solarwafern hergestellt werden können, die eine bestimmte Schichtwerkstoffausbildung mit gewünschten Eigenschaften aufweisen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass an einem Reaktionskammerbereich oberhalb einer zu beschichtenden Silicium-Solarwaferoberfläche eine Zuführung für mindestens einen gasförmigen Silicium enthaltenden Precursor vorhanden ist, der zur Schichtbildung beiträgt. Außerdem ist eine elektromagnetische Strahlung emittierende Quelle, die eine Plasmaquelle ist, so angeordnet, dass mit der emittierten elektromagnetischen Strahlung eine photolytische Aktivierung von Atomen und/oder Molekülen des/der Precursor (en) erfolgt. Die Plasmaquelle sollte dabei so angeordnet sein und soll auch so betrieben werden, dass kein unmittelbarer Einfluss des Plasmas auf die Silicium-Solarwaferoberfläche und die zur Schichtausbildung führenden Precursoren auftritt und ausschließlich die emittierte elektromagnetische Strahlung wirkt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Ausbildung dünner SiIi- ciumnitridschichten auf Oberflächen von kristallinen Silicium-Solarwafern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung dünner Siliciumnitridschichten auf Oberflächen von kristallinen Silicium- Solarwafern.
Bei der Herstellung von Solarzellen ist es üblich die der nutzbaren Strahlung ausgesetzte Oberfläche mit einer passivierenden und die optischen Eigenschaften verbessernden dünnen Beschichtung zu versehen. Diese wird üblicherweise aus Silicium- oder Titannitrid ge- bildet. Insbesondere unter dem Wirkungsgradaspekt spielen die optischen Eigenschaften eine wichtige Rolle, um möglichst wenig an elektromagnetischer Strahlung an der äußeren Oberfläche zu reflektieren und in der Schicht zu absorbieren. Weiterhin sollten die Schichten in geeigneter Form gebundenen Wasser- stoff enthalten. Dieser dient der Absättigung (Passi- vierung) von Defektzentren im Inneren und an der O- berfläche der Solarzellen und führt damit über die Lebensdauererhöhung der freien Ladungsträger letzt- endlich zu einer weiteren Verbesserung der Zelleffizienz .
In der Dünnschichttechnik sind die verschiedensten Verfahren bekannt, um dünne Schichten auf Silicium- Solarwaferoberflächen auszubilden. Die Ausbildung erfolgt dabei überwiegend unter Vakuumbedingungen, beispielsweise durch thermische CVD-, PVD oder PECVD- Techniken. Es liegt auf der Hand, dass der Herstellungsaufwand erheblich ist und es sind nur begrenzte Silicium-Solarwaferflachen so beschichtbar.
Es können häufig nur geringe Beschichtungsraten erzielt oder es müssen Probleme durch Beschichtungsfeh- ler (z.B. Droplets oder eine inhomogene Schichtaus- bildung) in Kauf genommen werden. Bestimmte Eigenschaften einer Beschichtung können nicht erreicht werden, was auch auf weitere noch zu erwähnende Verfahren zu treffen kann. Insbesondere bei einer durch thermisches CVD ausgebildeten durch die erforderli- chen hohen Temperaturen eine Beeinträchtigung von bereits vorteilhaft eingestellten elektronischen Zuständen oder Oberflächentexturen auftreten.
Es ist auch bekannt elektromagnetische Strahlung im Vakuum als Aktivierung für CVD-BeSchichtungen einzusetzen. Dabei wird von einer Lichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung von außen durch ein Fenster in eine Beschichtungskammer gerichtet . Solche Fenster müssen aber sehr aufwendig gereinigt werden und es treten Transmissionsverluste auf. Schichten können auch in SoI -Gel-Technik ausgebildet werden. Hierbei sind aber nicht alle gewünschten Schichtwerkstoffe realisierbar und es sind sehr hohe Temperaturen zum Formieren und Aushärten der Schich- ten erforderlich.
Eine Schichtausbildung mittels Plasmaquellen unter Atmosphärendruckbedingungen ist aus DE 102 39 875 Al, DE 10 2004 015 216 B4 und die Bildung dünner Schich- ten aus Siliciumnitrid aus DE 10 2004 015 217 B4 bekannt. Bei diesen Lösungen wird eine Plasmaquelle eingesetzt, der ein Gas oder Gasgemisch zur Plasmabildung zugeführt wird. Das Plasmagas enthält auch zumindest eine Komponente, die auch zur Schichtbil- düng genutzt wird. Es kann aber auch mindestens ein
Precursorgas zusätzlich in das Plasma oder in den abströmenden Plasmagasfluss eingeführt und für die Schichtbildung genutzt werden („Remote Plasmaaktivierung") . In jedem Fall wird aber Plasma unmittelbar auf die zu beschichtende Silicium-
Solarwaferoberfläche gerichtet und für die reaktive Ausbildung von Schichten auf Silicium- Solarwaferoberflächen direkt und aktiv wirksam. Als Plasmaquellen können Lichtbogen- oder Mikrowel- lenplasmaquellen eingesetzt werden.
Es hat sich gezeigt, dass sich mit diesen bekannten technischen Lösungen Schichten ausbilden lassen, wie dies für Siliciumnitrid aus DE 10 2004 015 217 B4 explizit bekannt ist. Bestimmte Eigenschaften und
Schichtwerkstoffkompositionen können in dieser Form aber nicht erreicht werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten zur Verfügung zu stellen, mit denen dünne Siliciumnitrid- schichten auf Oberflächen von kristallinen Silicium- Solarwafern hergestellt werden können, die eine bestimmte Schichtwerkstoffausbildung mit gewünschten Eigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Dabei kann mit einem Verfahren nach Anspruch 12 gearbeitete werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in unterge- ordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass an einem Reaktionskammerbereich oberhalb einer zu beschichtenden Silicium-Solarwaferoberfläche eine Zuführung für mindestens einen gasförmigen SiIi- cium enthaltenden Precursor vorhanden ist, der zur Schichtbildung beiträgt. Außerdem ist eine elektromagnetische Strahlung emittierende Quelle, die eine Plasmaquelle ist, so angeordnet, dass mit der emittierten elektromagnetischen Strahlung eine photolyti- sche Aktivierung von Atomen und/oder Molekülen des/der Precursor (en) erfolgt. Die Plasmaquelle sollte dabei so angeordnet sein und soll auch so betrie- ben werden, dass kein unmittelbarer Einfluss des
Plasmas auf die Silicium-Solarwaferoberfläche und die zur Schichtausbildung führenden Precursoren auftritt und ausschließlich die emittierte elektromagnetische Strahlung wirkt.
Bevorzugt soll die Plasmaquelle innerhalb des Reaktionskammerbereichs angeordnet sein, wobei auf ein dazwischen angeordnetes Fenster verzichtet werden kann, um die im einleitenden Teil der Beschreibung bereits erwähnten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung kann unter Vakuumbedingungen aber auch bei Atmosphärendruck eingesetzt werden, wobei unter Atmosphärendruck ein Druckbereich von ± 300 Pa um den jeweiligen Umgebungsatmosphärendruck verstanden wer- den soll.
Besonders bevorzugt soll mit der Plasmaquelle elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen kleiner als 230 nm emittiert werden. Elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich des UV-Lichts und darunter ist für die gewünschte photolytische Aktivierung besonders geeignet . Dies kann mit geeigneten Gasen und Gasmischungen für die Plasmabildung erreicht werden. Das jeweilige Gas oder Gasgemisch hat einen Einfluss auf das Emissionsspektrum der Strahlung und kann daher auf den/die für Schichtbildung eingesetzten Pre- cursor(en) angepasst werden. Für die Bildung des Plasmas können folgende Gase jeweils allein aber auch als Gemisch von mindestens zwei dieser Gase einge- setzt werden: Argon, Neon, Helium, Stickstoff, Ammoniak, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoffdioxid und Wasserdampf.
Mit der Erfindung können verschiedene auch amorphe Siliciumnitridschichten, mit bestimmten Stöchio- metrien und Gitteraufbau, bzw. Netzwerkstruktur ausgebildet werden. Das Siliciumnitrid kann dabei auch vorteilhaft Wasserstoff in gebundener Form enthalten, was wiederum die Eigenschaften von Solarzellen güns- tig beeinflussen kann.
Es können organische Siliciumverbindungen als Precur- soren eingesetzt werden. Alternativ oder im Gemisch können das auch Silane oder Halogensilane sein, die auch als Gasgemisch zugeführt und photolytisch für die Schichtbildung aktiviert werden können. Durch chemische Reaktionen kann dann der jeweils gewünschte Schichtwerkstoff als dünne Schicht auf der Silicium- Solarwaferoberfläche gebildet werden.
So kann beispielsweise mit SiH4 und Ammoniak eine a- morphe wasserstoffhaltige Siliciumnitridschicht als Schicht auf Silicium-Wafern für Solarzellen ausgebildet werden, um die optischen Eigenschaften für diesen Einsatzfall gegenüber bekannten Lösungen zu verbes- sern und gleichzeitig eine Passivierungswirkung gegenüber Volumen- und Oberflächendefekten zu erzielen.
Als Plasmagas zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung kann Argon-Stickstoff oder ein Argon- Ammoniak-Gemisch im Verhältnis von 100:1 eingesetzt werden. Das Verhältnis von schichtbildendem Ammoniak zu Silan beträgt beispielsweise 4:1. Die Die Temperatur des Silicium-Solarwafers während der Schichtausbildung beträgt ca. 150 0C, kann zur Verbesserung der Schichteigenschaften aber bis auf 400 0C erhöht werden. Die Abscheiderate liegt üblicherweise im Bereich von 1 bis 10 nm/s. Der Brechungsindex der Schichten kann in weiten Grenzen durch die Wahl des Verhältnisses von Ammoniak zu Silan sowie anderer Prozesspara- meter zwischen 1,7 und 2,3 eingestellt werden (bei
%50 nm Wellenlänge) . Die Schichten sind dabei im gesamten Bereich des SonnenlichtSpektrums transparent.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung nach Figur 1.
Die für die Erfindung und in Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung kann zumindest ähnlich aufgebaut sein, wie dies in der Beschreibungseinleitung für die Ausbildung von Schichten bei Atmosphärendruck mittels Plasma bereits angesprochen worden ist. Es ist ledig- lieh eine davon abweichende Anordnung und/oder ein abweichender Betrieb der Plasmaquelle 2 gewählt worden.
Durch einen Spalt 7 wird ein Silicium-Solarwafer 1, der an einer Oberfläche beschichtet werden soll, eingeführt und durch die Vorrichtung hindurchgeführt. Es erfolgt dabei eine Relativbewegung zwischen Silicium- Solarwafer 1 und der Vorrichtung. So kann die gesamte zumindest, jedoch ein großer Teil der Oberfläche, be- schichtet werden.
Ein Plasma wird mit einem Lichtbogen, der zwischen einer Kathode und einer Anode ausgebildet ist, gebildet. Die Plasmaquelle 2 ist in einem fensterlosen Re- aktionskammerbereich 11 angeordnet. Dem Lichtbogen wird ein Plasmagas zugeführt .
Dabei wird ein Volumenstrom und auch ein Druck für zugeführtes Plasmagas gewählt, der zur Plasmaausbil- düng und damit zur Emission elektromagnetischer
Strahlung ausreicht aber verhindert, dass Plasma in einen Bereich des Reaktionskammerbereichs 11 gelangt, in dem Silicium enthaltender Precursor für die Ausbildung einer dünnen amorphen Siliciumnitridschicht vorhanden ist. Ein oder auch mehrere gasförmige Precursor (en) werden über die Zuführung 9 in den Reaktionskammerbereich 11 eingeführt. Die Aktivierung der Atome und/oder Moleküle des/der Precursor (en) erfolgt ausschließlich photolytisch mittels der von der Plasmaquelle 2 emittierten elektromagnetischen Strahlung. Durch diese Aktivierung erfolgen chemische Reaktionen des/der Precursor (en) und die dünne Schicht kann auf der O- berfläche des Silicium-Solarwaferes 1 ausgebildet werden.
Mit Figur 2 soll weiter verdeutlicht werden, wie eine für einen Einsatz unter Atmosphärendruck geeignete Vorrichtung ausgebildet sein kann.
Dabei ist an der Zufuhr für Plasmagas ein Sensor 10 vorhanden, mit dessen Hilfe eine Regelung durch eine Bestimmung von Druck und/oder Volumenstrom des zugeführten Plasmagases erfolgen kann.
Die in die Zeichnungsebene hinein ausgerichtete entsprechend lang gestreckte Lichtbogen-Plasmaquelle 2 ist hier oben in einem in Schlitzform ausgebildeten Reaktionskammerbereich 11 angeordnet. Vom Plasma e- mittierte elektromagnetische Strahlung trifft auf die Oberfläche des zu beschichtenden Silicium-Solarwafers 1 auf und durchdringt dabei gasförmige (n) Precursor (en), der/die über die Zufuhr 9 dicht oberhalb der Silicium-Solarwaferoberflache in den Reaktionskammer- bereich 11 eingeführt wird/werden.
Die überflüssigen Reaktionsprodukte können als Abgas über eine Abgasabsaugung 5 und 5' abgeführt werden. Dies kann in Vorschubrichtung vor und hinter dem Re- aktionskammerbereich 11, aber auch umlaufend erfolgen. Für eine Abdichtung gegenüber der Umgebung kann ein inertes Spülgas über um den Reaktionskammerbereich 11 umlaufend ausgebildete Zuführungen 4 und 4' in eine Spalt 7 zugeführt werden. Das Spülgas strömt dabei in eine Richtung aus der Vorrichtung heraus und in entgegen gesetzter Richtung in den Reaktionskammerbereich 11 hinein. Spülgas kann aber mit dem Abgas über die Absaugung 5 und 5' wieder entfernt werden, so dass kein zumindest aber der größte Teil des zugeführten Spülgases nicht in den Reaktionskammerbereich 11 gelangt und der Schichtbildungsprozess dadurch nicht beeinträchtigt wird.
Für eine Regelung der SpülgasZuführung und Absaugung von Abgas sind hier weitere Sensoren 6 und 8 vorhanden.
Im Gegensatz zur Darstellung, kann der Reaktionskam- merbereich 11 auch so ausgebildet sein, dass er ausgehend von der Plasmaquelle 11 sich möglichst konisch verbreitert. Dadurch kann ein größerer Flächenbereich genutzt werden, da sich die emittierte elektromagnetische Strahlung ohnehin divergent ausbreitet. So kann zumindest die gegenüber plasmaunterstützter Verfahrensführung reduzierte Flächenbeschichtungsrate wieder kompensiert werden.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung hat gegenüber anderen auch mit der Erfindung einsetzbaren Vorrichtungen einen weiteren Vorteil . Sie kann temporär, falls gewünscht nämlich auch in herkömmlicher Form betrieben werden. Dies ist insbesondere bei einer Schichtausbildung mit mindestens zwei Schichten, die übereinander angeordnet sind, günstig. Beispielsweise kann der Silicium-Solarwafer 1, wie mit dem Pfeil in Figur 1 angedeutet, erst von links nach rechts durch die Vorrichtung hindurchgeführt werden. Die Ausbildung der Schicht erfolgt dabei erfindungsgemäß allein durch photolytische Aktivierung. Nach- folgend erfolgt eine entgegengesetzt dazu gerichtete Bewegung des Silicium-Solarwaferes durch die Vorrichtung. Dabei wird Druck und/oder Volumenstrom des Plasmagases so erhöht, dass die Schichtbildung in herkömmlicher Weise erfolgen kann.
Selbstverständlich kann auch in umgekehrter Reihenfolge verfahren werden. Die Verfahrensweise kann aber auch alternierend gewechselt werden, um beispielsweise Oberflächenbereiche des Silicium-Solarwaferes 1 mit unterschiedlichen dünnen Schichten zu versehen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Ausbildung dünner Silicium- nitridschichten Schichten auf Oberflächen von kristallinen Silicium-Solarwafern, bei der an einem Reaktionskammerbereich oberhalb der jeweiligen Oberfläche eine Zuführung für mindestens einen gasförmigen Silicium enthaltenden Precur- sor vorhanden ist und mindestens eine elektro- magnetische Strahlung emittierende Quelle so angeordnet ist, dass mittels emittierter elektromagnetischer Strahlung für die Ausbildung einer Schicht, eine photolytische Aktivierung von Atomen und/oder Molekülen des/der Precursor er- folgt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung emittierende Quelle eine Plasmaquelle (2) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Plasmaquelle (2) innerhalb des Reaktionskammerbereichs (11) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (2) innerhalb des Reaktionskammerbereichs (11) so ange- ordnet und so betreibbar ist, dass das Plasma den/die Precursor (en) nicht unmittelbar beein- flusst .
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest innerhalb des Reaktionskammerbereichs (11) Atmosphärendruck vorliegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck im Bereich ± 300 Pa um den Atmosphärendruck eingehalten ist .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der
Plasmaquelle (2) elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen kleiner als 230 nm emittiert wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Silicium-
Solarwafer (1) und Reaktionskammerbereich (11) mit Plasmaquelle (2) relativ zueinander bewegbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ab- gasabsaugung (5, 5') angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine SpülgasZuführung (4, 4') vorhanden ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spülgas in einen Spalt (7) zwischen Substratoberfläche und Reaktionskammerbereich (11) zuführbar ist und dadurch eine Abdichtung gegenüber der Umgebungs- atmosphäre ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (2) eine Lichtbogen- oder Mikrowellenplasmaquelle ist.
12. Verfahren zur Ausbildung dünner Siliciumnitrid- schichten auf Oberflächen von kristallinene Si- licium-Solarwafern, bei dem mindestens ein gas- förmiger Silicium enthaltender Precursor oberhalb der jeweiligen Oberfläche in einen Reaktionskammerbereich zugeführt wird; im Reaktionskammerbereich (11) eine Plasmaquelle (2) so angeordnet und betrieben wird, dass die Ausbildung einer dünnen Siliciumnitridschicht ausschließlich in Folge photolytischer Aktivierung von Atomen und/oder Molekülen des/der Precursor (s) durch von der Plasmaquelle (2) emittierte elektromagnetische Strahlung erreicht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Schicht bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Plasma mit einem Plasmagas gebildet wird, mit dem elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen kleiner als 230 nm emittiert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine gasförmige organische Siliciumverbindung, als Precursor zugeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Silan und/oder ein Halogensilan zugeführt wird/werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Pre- Cursor Ammoniak, Stickstoff und/oder Wasserstoff zugeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass für die Plasmabil- düng der Volumenstrom von der Plasmaquelle (2) zugeführtem Plasmagas temporär erhöht und dabei eine abweichende Parameter aufweisende Schicht - ausbildung unter diesen Bedingungen erreicht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die Plasmabildung ein Gas, das ausgewählt ist aus Argon, Stickstoff, Ammoniak und Wasserstoff eingesetzt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass gasförmige Reaktionsprodukte als Abgas abgesaugt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem zugeführ- ten inerten Spülgas eine Abdichtung zwischen
Substratoberfläche, Reaktionskammerbereich (11) und Umgebungsatmosphäre erreicht wird.
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