WO2012130392A1 - Production of a semiconductor component by laser-assisted bonding - Google Patents

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WO2012130392A1
WO2012130392A1 PCT/EP2012/001145 EP2012001145W WO2012130392A1 WO 2012130392 A1 WO2012130392 A1 WO 2012130392A1 EP 2012001145 W EP2012001145 W EP 2012001145W WO 2012130392 A1 WO2012130392 A1 WO 2012130392A1
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semiconductor film
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semiconductor
doping
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PCT/EP2012/001145
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Richard Auer
Vladimir Gazuz
Thomas Kunz
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Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V.
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, for. B. based on Si, wherein a semiconductor film forms at least one eutectic compound with a bonding layer on a substrate. Furthermore, the invention relates to a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, which is produced by the said method.
  • the cost of photovoltaic modules, z. B. with Si solar cells can be reduced by the solar cells are made with the thinnest possible layers of silicon (Si). These can be z. B.
  • the method described has a number of disadvantages.
  • the substrate is strongly heated so that it may undesirably change its shape.
  • the thermal expansion coefficient of the substrate is often significantly greater than the thermal expansion coefficient of the silicon.
  • surface heating can thus create strong tension.
  • substrates of glasses with high temperature stability and low thermal expansion would have to be used.
  • such glasses are relatively expensive.
  • full surface heating of the substrate is possible.
  • no localized contacts can be made, as required for solar cells with very high efficiencies.
  • a module interconnection is complicated.
  • Methods for metallizing a solar cell are known from the prior art, wherein metallic material is introduced into a surface of the solar cell under the action of laser radiation.
  • metallic material that has been deposited in advance on a surface of the solar cell is inserted into the semiconductor material of the solar cell by the laser radiation.
  • DE 10 2009 053 776 A1 published after the priority date of the present invention
  • DE 10 2006 044 936 B4 to transfer metal from a separate carrier film to the surface of the solar cell.
  • the support film is placed in contact with the surface or at a distance therefrom and according to the desired pattern of metallization, e.g. B. linear, irradiated.
  • the metal is separated from the carrier film and deposited on the solar cell. After the transfer of the metal, the carrier film is removed.
  • a method for producing a semiconductor component in particular a diode or a solar cell, in which a semiconductor film is connected to a substrate by means of laser radiation via a bonding layer (intermediate layer).
  • the semiconductor film is applied to the joining layer containing a metal.
  • the semiconductor film and the bonding layer are heated by the laser radiation to a temperature above the eutectic temperature of a composition of the metal contained in the bonding layer and the semiconductor material, so that the semiconductor film and the bonding layer merge.
  • the laser radiation is directed in particular to the bonding layer, from which metal, possibly via further intermediate layers, can migrate into the semiconductor film.
  • the laser radiation melts the bonding layer and the eutectic bond of the semiconductor film with the bonding layer is achieved without the metal of the bonding layer being separated from the substrate.
  • the inventors have found that the adhesion of the bonding layer to the substrate is surprisingly not impaired and therefore the permanent mechanical bond between the semiconductor film and the substrate can be achieved.
  • z. B. produced by vapor deposition in a high vacuum Fünelln, z. As aluminum, have sufficient adhesion to the To obtain connection between the semiconductor film and the substrate.
  • the semiconductor foil is made of silicon.
  • another semiconductor material may be provided, such. Ge or GaAs.
  • the semiconductor film has a thickness less than 200 pm, in particular less than 100 ⁇ .
  • substrate denotes any solid having a surface which is suitable as a carrier of the semiconductor material in the semiconductor component.
  • the substrate comprises glass or a glass-ceramic, i. H. the substrate is made entirely of glass or glass ceramic, such as. Example, borosilicate glass, soda-lime glass, glass-ceramic, in particular with main components lithium oxide, aluminum oxide and silicon dioxide, or of another material, in particular ceramic, z.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • a plastic substrate is provided on the surface of which a glass or glass-ceramic layer is formed.
  • a provided on the substrate glass or glass ceramic layer preferably has a thickness of more than 0.5 ⁇ , in particular more than 5 ⁇ .
  • At least one locally limited eutectic compound is formed whose extent is less than the lateral extent of the semiconductor film and the substrate with the joining layer.
  • the localized eutectic bond can be formed by irradiation at a single position or multiple irradiations on adjacent ⁇ Posi tions. It forms an inseptic contact section, in which the semiconductor film and the bonding layer are materially connected. The area surrounding the Maisab ⁇ -section, the semiconductor film touching, possibly with further intermediate layers and loose the bonding layer.
  • the at least one contact portion is advantageously for the production at least one electrical contact and simultaneously used for locally limited doping of the semiconductor material.
  • the laser irradiation is repeated at different positions, so that at least two contact sections are formed.
  • the pulsed laser irradiation can be repeated along lines or areas, so that a plurality of contact portions, for. B. at least 100, preferably at least 1000 or even at least 10,000 contact portions on a semiconductor film of size 10 cm * 10 cm are formed. With pulsed lasers high processing speeds are possible, so that z. B. 10,000 contact sections per second are generated.
  • the contact sections may, for. B. have a distance of 1 mm.
  • the interconnected portions of the semiconductor film and the substrate preferably extend over at least 50% of the area of the semiconductor film, more preferably over at least 90% of the area of the semiconductor film.
  • the locally limited eutectic compounds may have such small spacings that a surface-extended connection of the semiconductor foil to the bonding layer is formed.
  • the bonding layer can cover the entire substrate in a planar manner.
  • a structured joining layer which comprises a multiplicity of joining layer sections which are separated relative to one another.
  • the provision of the bonding layer sections can be advantageous for the formation of delimited contact sections for contacting and / or doping purposes.
  • the joining layer sections can all uniformly contain the same metal or different metals.
  • the joining layer sections can be Divorce of the at least one material of the bonding layer on the substrate, for example by a masking, are formed.
  • the substrate after the substrate has been provided with a surface-applied bonding layer, it can be locally structured and divided into a plurality of bonding layer sections.
  • the semiconductor film may have on one or both sides a dielectric passivation layer.
  • the passivation layer can be arranged on the side of the semiconductor film facing away from the substrate and have a passivating effect as well as a reduction in reflection.
  • the passivation layer is arranged on the side of the semiconductor film facing the substrate.
  • the laser-assisted joining according to the invention can take place through the passivation layer.
  • the laser irradiation may preferably occur at individual positions distributed over the surface of the substrate, so that a plurality of contact portions are formed, which project from the joining layer or the bonding layer sections through the dielectric passivation layer to the semiconductor film, wherein an overwhelming surface portion of the substrate is not irradiated.
  • This allows the provision of a plurality of mutually insulated contacts with a lateral extent in the range of 0.5 ym to 100 ⁇ .
  • the conventional technique according to V. Gazuz et al. Are the areas of the contacts and thus possibly disturbing effects of the contacts, such. B. interfering recombination effects minimized.
  • they can be manufactured with increased efficiency.
  • the semiconductor film can be at least one or both sides a doping layer, the z.
  • boron or phosphorus contains.
  • the doping layer is arranged on the substrate-facing side of the semiconductor film and the joining layer is divided into a plurality of bonding layer sections, this makes it possible to provide doping regions on the semiconductor film on one side.
  • first doping regions with a first conductive type can be generated on the side of the semiconductor film facing the substrate.
  • the semiconductor component is characterized in that, on the side of the semiconductor film facing the substrate, the first doping regions of the first conductivity type with the first group of the joining layer sections, the second doping regions of the second opposite conductivity type with the second group For historical sections are connected.
  • the semiconductor film may additionally have a first doping region with a first conductive type on the side facing away from the substrate exhibit.
  • the laser irradiation of the first group of the bonding layer sections generates contact sections which project through the semiconductor film to the first doping region.
  • the laser irradiation of the doping layer generates second doping regions with a second conductivity type opposite to the first conductivity type, which are each connected to joining layer sections of a second group of bonding layer sections.
  • the semiconductor component is accordingly characterized in that the first group of bonding layer sections are connected to the first doping region (3.1) via the contact sections projecting through the semiconductor film and the second doping regions are on the side facing the substrate the semiconductor foil are connected to the second group of the bonding layer sections.
  • the joining layer sections of the first and the second group of joining layer sections may each comprise different metals, e.g. As aluminum and silver included.
  • this makes it possible that the contacting of both p- and n-silicon can take place with a similar Al-containing layer. While in conventional techniques p-type silicon is often contacted with Al, contacting by means of Al of n-type silicon has hitherto been uncommon. A suitable electrical contact can preferably be achieved in particular if locally a high n-type doping (n ++) (> 10 18 cm -3 ) is produced.
  • the bonding of the semiconductor foil with the bonding layer or the bonding layer portions forms an aluminum doping region in the semiconductor material to form a p-type emitter.
  • the Semiconductor film comprises p-type silicon and the joining layer or the joining layer sections contain aluminum, formed by the connection of the semiconductor film with the bonding layer or the bonding layer sections, an aluminum doping region in the semiconductor material for producing an electron-reflecting layer (back surface field, BSF).
  • the compound of the semiconductor film with the substrate takes place in an inert or a reducing atmosphere, for. B. in nitrogen, argon or forming gas (inert gas with a hydrogen additive) or in a vacuum.
  • an inert or a reducing atmosphere for. B. in nitrogen, argon or forming gas (inert gas with a hydrogen additive) or in a vacuum.
  • the semiconductor film and the substrate are pressed against each other during the laser irradiation under the action of a mechanical force.
  • the mechanical force may be applied locally at the location of exposure to the laser irradiation or to extended portions of the semiconductor foil and the substrate.
  • the mechanical force may be formed by the weight of the semiconductor film or the substrate when they are respectively placed on the substrate or on the semiconductor film.
  • a weight body can temporarily be placed on the stack of semiconductor film and substrate to strengthen the mechanical force.
  • the weight body is z. As a plane-parallel plate, which is transparent to the laser and a thickness of z. B. 0.2 to 5 cm.
  • FIG. 1 shows embodiments of the production according to the invention of a semiconductor component with a planar eutectic connection
  • FIG. 2 shows an embodiment of the production according to the invention of a semiconductor component with a plurality of eutectic compounds
  • FIG. 3 shows embodiments of a semiconductor component according to the invention
  • Figures 4 and 5 further embodiments of the inventive production of a semiconductor device having a plurality of eutectic compounds
  • FIG. 6 shows an embodiment of solar cells according to the invention with electrical series connection
  • Figures 7 and 8 further embodiments of the inventive production of a semiconductor device with multiple eutectic compounds.
  • a thin semiconductor film for.
  • the semiconductor film is laser beamed onto a stable substrate, e.g. Glass or glass-coated polymer.
  • a stable substrate e.g. Glass or glass-coated polymer.
  • an aluminum-containing joining layer is melted locally.
  • a stable mechanical connection, at least one electrical contact and at least one heavily doped region in the Si foil, which is required for the function of the Si solar cell, are produced at the same time.
  • the substrate 1 is made of glass, for. B. borosilicate glass with a thickness of z. B. 1 mm, on one side with an aluminum-containing joining layer 2 see.
  • the joining layer 2 can be applied to the surface of the substrate 1 by vacuum vapor deposition of aluminum or screen printing of an Al-containing paste with a thickness of 5 ⁇ m, for example.
  • an n-type silicon semiconductor film 3 is then applied with a thickness of 50 ⁇ , z. B. launched.
  • the semiconductor film 3 may also be previously coated on its contact side with aluminum.
  • the doping layer 4 comprises z. B. a thin film one phosphorus-containing solution or paste having a thickness of z. B. 50 nm.
  • a P-doped doping region 3.2 (n + -Si) is produced on the front side of the semiconductor film 3.
  • a further laser irradiation with a laser L3 is provided.
  • the laser L3 is preferably directed from the front side to the doping layer 4 and the semiconductor film 3. Local heating occurs under the effect of the laser radiation of the laser L3, so that P atoms diffuse out of the doping layer 4 into the semiconductor film 3 and form the doping region 3.2.
  • the eutectic compound 2.1 between the bonding layer 2 and the semiconductor film 3 with the formation of the first doping region 3.1 and the formation of the second doping region 3.2 are produced together with a single laser irradiation.
  • the laser L2 With the laser L2, the eutectic temperature in the bonding layer 2 and the adjoining part of the semiconductor film 3 is exceeded, and at the same time causes such a heating in the doping layer 4 that locally the P atoms from the doping layer 4 diffuse into the semiconductor film 3.
  • a laser L2 is preferably used for generating long-pulse radiation (pulse duration: 10 s).
  • the semiconductor device 10 is present, in the semiconductor (semiconductor film 3) with the first and second doping regions 3.1, 3.2 a pn junction is formed.
  • the second doping region 3.2 may have advantages for decreasing front surface recombination.
  • the semiconductor device 10 may be contacted be applied by in each case a contact electrode 6.1, 6.2, for example made of silver, on the exposed portion of the bonding layer 2, for example at 2.2, and on the second doping region 3.2, for example at 3.3.
  • the passivation layer 5 consists for example of silicon nitride, with a thickness of eg 50 nm by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) is applied to the semiconductor film 3.
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • the second joining layer 2.4 on the passivation layer 5 consists, for example, of aluminum with a thickness of, for example, 1 ⁇ m.
  • the semiconductor film 3 with the passivation layer 5, the bonding layer 2 and the doping layer 4 is placed on the substrate 1, so that the first and second bonding layers 2.4, 2.5 touch.
  • the arrangement is then irradiated from the back with a laser LI.
  • the locally molten aluminum of the first and second joining layers 2.4, 2.5 penetrates the passivation layer 5, so that the contact sections 2.3 are formed.
  • the contact sections 2.3 the mechanical joining and the electrical contact between the bonding layers 2.4, 2.5 and the semiconductor film 3 and the local aluminum doping (first doping regions 3.1) of the semiconductor film 3 form.
  • Doping p-type silicon (p + -Si) formed.
  • a local P doping of the front side of the semiconductor film 3 opposite the substrate 1 takes place.
  • a laser irradiation with a laser L2 is provided from the front side, under whose action P atoms are formed of the doping layer 4 diffuse into the semiconductor film 3 and form the second, n-type doping regions 3.2 (n + -Si).
  • P atoms are formed of the doping layer 4 diffuse into the semiconductor film 3 and form the second, n-type doping regions 3.2 (n + -Si).
  • locally limited doping regions 3.2 are generated according to FIG.
  • a semiconductor device 10 which has a patterned pn junction.
  • the contacting of the semiconductor component takes place by the application Contact electrodes (not shown), as described above with reference to Figure 1.
  • FIG. 3 shows, by way of example, embodiments of solar cells 10 according to the invention, which can be produced by the method according to the invention.
  • the solar cell 10 comprises the substrate 1 with the bonding layer 2, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2, and the contact electrodes 6.1, 6.2.
  • the solar cell 10 comprises the substrate 1 with the bonding layer 2, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2, and the contact electrodes 6.1, 6.2.
  • the solar cell 10 comprises the substrate 1 with the bonding layer 2, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2, and the contact electrodes 6.1, 6.2.
  • an antireflection layer 7 for example of silicon nitride with a thickness of, for example, 70 nm.
  • AR layer 7 for example of silicon nitride with a thickness of, for example, 70 nm
  • the semiconductor foil 3 in this variant of the invention is an n-conducting Si foil.
  • the first doping region 3.1 comprises Al-doped Si, so that a p-type emitter of the solar cell 10 is formed.
  • the second doping region 3.2 is n-doped, so that n + -Si is formed.
  • the second doping region 3.2 serves to reduce the front-side surface recombination and to improve the electrical properties of the front-side contact electrodes 6.2.
  • the back-side contact electrodes 6.1 are formed, for example, on freestanding sections of the bonding layer 2.
  • FIG. 3B illustrates a solar cell 10 which contains a p-doped Si foil as semiconductor foil 3.
  • the solar cell 10 comprises the substrate 1 made of glass with the joining layer 2 made of aluminum, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2 and the contacts 6.1, 6.2 in conjunction with the bonding layer 2 or the second doping region 3.2.
  • the invention provides for the rear side Al doping (first doping region 3.1) of the production of a so-called "back surface field" (BSF) for reducing rear surface recombination.
  • BSF back surface field
  • the front-side P-type doping serves as the n-type emitter of the solar cell 10.
  • FIG. 3C shows a further embodiment of the solar cell 10 according to the invention, which can be produced according to the method in FIG.
  • the semiconductor film 3 with the passivation layer 5 and the second bonding layer 2.5 is bonded.
  • the contact sections 2, 3 are formed, at which p-type emitters (doping regions 3.1) are provided in the semiconductor film 3 by the Al doping.
  • an antireflection layer 7 and contact electrodes 6.2 are provided on the free upper side of the solar cell 10 (front or illumination side), as in FIG. 3A.
  • FIG. 4 schematically illustrates a further embodiment of the inventive production of a semiconductor component 10 with a structured eutectic connection between a semiconductor film and a substrate.
  • a semiconductor device is a
  • the substrate 1 and the semiconductor film 3 are provided.
  • the substrate 1 comprises eg Borsi ⁇ likat glass, on the surface of the bonding layer 2 is formed.
  • the joining layer 2 consists, for example, of aluminum with a thickness of, for example, 10 ⁇ m.
  • the semiconductor film 3 is composed of n-conducting silicon, which for example has a phosphorus concentration in the range of 0.5 '10 16 cm -3 to 5' 10 16 cm "3.
  • the semiconductor film 3 carries a dielectric passivation layer 5 and a arrival tireflex layer 7, both of which act passivating.
  • the anti-reflection layer 7 acts at the same reflection-reducing.
  • the layers 5, 7 are made for example of SiN, Si0 2, A1 2 0 3, SiC, or a combination thereof.
  • the thickness of the For example, layers 5, 7 are in each case 70 nm.
  • a doping layer 4 is provided on the contact side of the semiconductor foil 3 facing the substrate 1.
  • the doping layer 4 forms a dopant source, for example comprising phosphorus-containing glass.
  • the substrate 1 and the semiconductor foil 3 are processed while they are not yet connected to each other.
  • the processing in step 2 serves to form the n-type doping regions 3.2 on the contact side of the semiconductor film 3 facing the substrate 1 and the structuring of the bonding layer 2 into electrically separate joining layer sections 2.6, 2.7.
  • first or second joining layer sections 2.6 are selected as a function of the specific application, in each case a first group of bonding layer sections (2.6) for connection to the semiconductor material of the semiconductor film 3 outside the doping regions 3.2 and a second group of joining layer sections (2.7) are provided for connection to the doping regions 3.2 in the semiconductor material of the semiconductor film 3.
  • the joining layer sections 2.6, 2.7 extend z. B. strip-shaped along the surface of the substrate 1 (see Figure 6).
  • step 3 to produce the back-contact solar cell 10 the substrate 1 and the semiconductor film 3 are connected to one another.
  • the semiconductor film 3 is placed on the substrate 1 with the doping regions 3.2 facing the substrate 1 and subjected to local laser irradiation.
  • contact sections 2.3 with two different
  • first doping regions 3.1 are formed in the semiconductor foil 3.
  • the phosphorus glass present in the vicinity of the first contact sections 2.3 does not disturb the formation of the first doping regions 3.1, since the P atoms diffuse considerably more slowly than the Al atoms. Atoms from the joining layer 2. As a result, 2.6 p contacts are formed at the first joining layer sections.
  • FIG. 5 illustrates a further variant of the production of a semiconductor component with a structured eutectic connection between the substrate 1 and the semiconductor film 3.
  • the substrate 1 and the semiconductor film 3 are provided.
  • the substrate 1 comprises a polymer film, for example of EVA, on the surface of which an amorphous layer 1.1 (glass or glass-ceramic layer) and a bonding layer 2 are formed.
  • the amorphous layer 1.1 consists for example of Si0 2 , SiN or Sic, with a thickness of z. B. 1 ⁇ .
  • the joining layer 2 is formed on the amorphous layer 1.1.
  • the semiconductor film 3 carries on its contact side a doping layer 4 of phosphorus-containing glass and a dielectric passivation layer 5.
  • the semiconductor film 3 has a first heavily doped impurity region 3.1 on the front side facing away from the substrate 1 (FIG. p ++ layer).
  • the first doping region 3.1 is formed by diffused boron atoms with a doping concentration of z. B. 5 ⁇ 0 19 cm -3 formed.
  • a further dielectric layer is provided as an antireflection layer 7.
  • a highly doped second doping region 3.2 (n ++ -Si) in the semiconductor film 3 is produced by a first laser irradiation with the laser LI and by a second laser irradiation with the laser L2 Structuring the joining layer 2 into individual joining layer sections 2.6, 2.7.
  • the semiconductor film 3 is joined to the substrate 1, wherein a back irradiation with the laser L4 causes such a heating of the joining layer sections 2.6, that the Al atoms through the semiconductor film 3 to the p-type diffuse first doping region 3.1 and form contact sections 3.2.
  • a back irradiation with the laser L4 causes such a heating of the joining layer sections 2.6, that the Al atoms through the semiconductor film 3 to the p-type diffuse first doping region 3.1 and form contact sections 3.2.
  • p-contacts are formed.
  • a front-side irradiation with the laser L3 is provided in order to connect the bonding layer section 2.7 to the highly doped second doping zone 3.2.
  • n contacts are formed. Ent ⁇ speaking a flat emitter structure is formed in the embodiment according to FIG 5 so that the p-contacts greater distances from the n-contacts, including in the range of 0.3 mm to 3 mm, than in the embodiment according to FIG. 4.
  • FIG. 6 illustrates by way of example an embodiment of a semiconductor component (solar cell 10) according to the invention, wherein two separate semiconductor foils 3.4, 3.5 are bonded to the substrate 1 by the method according to FIG.
  • the joining layer is structured such that three joining layer sections 2.6, 2.7 and 2.8 are formed.
  • Each of the bonding layer sections 2.6, 2.7 and 2.8 comprises an array of parallel strips electrically connected at one end along the length of which n contacts or p contacts are formed by the method of FIG.
  • the joining layer sections 2.6, 2.7 and 2.8 are arranged interlocking so that strips alternate with n contacts and strips with p contacts.
  • the first joining layer section 2.6 comprises strips with p contacts over the first semiconductor foil 3.4
  • the third joining layer section 2.8 strips with n contacts over the second semiconductor foil 3.5
  • the second, middle joining layer section 2.7 strips with n contacts over the first semiconductor foil 3.4
  • a solar cell 10 is formed with a series connection of the electrical contacts, which is designed for a highly effective dissipation of generated charge carriers.
  • the bonding layer (s) each contain a predetermined metal selected for the desired doping of the semiconductor film.
  • different metals can be used to form different joining layer sections, as shown schematically in FIG.
  • FIG. 7A are the Substrate 1 and the semiconductor film 3 before the mutual connection schematically illustrated.
  • the substrate 1 comprises glass, on the surface of which joining layer sections 2.6, 2.7 of different metals are formed.
  • the middle joining layer section 2.7 comprises aluminum with a thickness of 10 .mu.m, while the outer joining layer sections 2.6 comprise silver with a thickness of 3 .mu.m.
  • the application of the bonding layer sections 2.6, 2.7 is effected by a local deposition of the metal layers and possibly by an electrical separation of the metal layers by a
  • the semiconductor film 3 is formed from n-conducting silicon, on whose contact side facing the substrate 1 a passivation layer 5 and highly doped n-type doping regions 3.2 are formed. On the opposite side, a highly doped p-type impurity region 3.1 (p ++ -Si) is formed, which is covered by an antireflective layer 7.
  • the mutual connection of the substrate 1 with the semiconductor film 3 is illustrated analogously to the method in FIG. 5 (3).
  • the metal of the bonding layer sections 2.6 diffuses under the action of laser irradiation with the laser L7 into the n ++ -type doping region 3.2.
  • the metal of the bonding layer section 2.7 diffuses under the effect of laser irradiation with the laser L8 through the semiconductor film 3 to the doping region 3.1.
  • a p ++ -type doping region 3.4 is formed in the p ++ .
  • FIG. 8A On the upper A first joining layer section 2.7 made of aluminum is arranged on the surface of the substrate 1 made of glass, which extends over the substrate surface and is covered by the insulating intermediate layer 2.9.
  • the bonding layer sections 2.6 are formed from a further metal, eg silver.
  • the joining layer sections 2.6 are structured, for example, by ablation.
  • the semiconductor foil 3 is constructed as shown in Fig. 7A.
  • the laser bonding with a first laser L8 forms the contact between the bonding layer sections 2.6 and the highly doped n-type doping regions 3.2 (n ++ -Si) of the semiconductor film 3.
  • the laser irradiation with a second laser L9 forms the contact between the bonding layer section 2.7 and the highly doped p-type doping region 3.1 (p ++ -Si). Which of the joining layer sections 2.6 or 2.7 are contacted can be determined by the choice of the irradiation side, ie by the irradiation from the rear or front side.
  • the irradiation of the bonding layer sections 2.6 can also take place from the side of the substrate 1 (see dotted arrow). In this case, the joining layer section 2.7 is irradiated with a wavelength which is not negligibly or only negligibly absorbed in the bonding layer section 2.6.
  • the invention offers the following advantages.
  • thin semiconductor wafers or films can be processed into semiconductor components, such as solar cells or diodes.
  • no high processing temperatures are required.
  • the laser irradiation for local heating of the bonding layer and the semiconductor film can be directed and / or focused by simple optical means in the areas of the desired contact portions.
  • Semiconductor devices according to the invention can be produced with a multiplicity of substrate materials. In particular, glass substrates can be used without special demands being placed on the thermal expansion coefficient or the temperature resistance.
  • Semiconductor material In particular, p- or n-type silicon can be used.
  • the contacting of the doping regions of the semiconductor film can be realized inexpensively.
  • a one-sided (back) contacting is possible. This simplifies an encapsulation of the semiconductor device in such a way that only the semiconductor film, if necessary with an antireflection layer, is exposed.
  • the substrate can be used for encapsulation.
  • Solar cells produced according to the invention can be produced with a particularly high degree of efficiency (> 20%) because high-quality silicon can be used, a locally selective and therefore highly efficient cell design can be realized by laser processing, and the process is suitable for the processing of n-silicon, that is pulled by the Czochralski method.

Abstract

A method for producing a semiconductor component (10), more particularly a diode or a solar cell, comprises the steps of providing a substrate (1), on which a joining layer (2, 2.4) containing a metal is formed, placing a semiconductor film (3) composed of a semiconductor material onto the joining layer (2, 2.4), and heating the semiconductor film (3) and the joining layer (2, 2.4) to a temperature above the eutectic point of a composition composed of the metal and the semiconductor material, wherein a connection of the semiconductor film (3) to the joining layer (2, 2.4) and via the joining layer (2, 2.4) to the substrate (1) is formed, wherein the heating is effected by means of locally acting laser irradiation. A semiconductor component, more particularly a diode or a solar cell, produced by the method is also described.

Description

Herstellung eines Halbleiter-Bauelements durch  Production of a semiconductor device by
Laser-unterstütztes Bonden  Laser-assisted bonding
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, z. B. auf Si-Basis, wobei eine Halbleiterfolie mindestens eine eutektische Verbindung mit einer Fügeschicht auf einem Substrat bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle, das mit dem genannten Verfahren hergestellt ist . Die Kosten von Photovoltaikmodulen, z. B. mit Si-Solarzellen, können verringert werden, indem die Solarzellen mit möglichst dünnen Schichten aus Silizium (Si) hergestellt werden. Diese können z. B. gesägte Si-Wafer sein oder als Halbleiterfolien durch Transfertechniken erhalten werden (siehe z. B. F. Hen- ley et al. "Kerf-free 20 - 150 um c-Si wafering for thin PV manufacturing" in "Proc. 24th EU PVSEC" Hamburg 2009, S. 886; und R. Brendel et al. " 15.4 %-efficient and 25μπι-ίηίη crystalline Si solar cell from layer transfer using porous Silicon" in "Phys. Stat. Solidi (a)" Bd. 197, 2003, S. 497). Dabei ergibt sich das Problem, die dünnen Si-Wafer oder The invention relates to a method for producing a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, for. B. based on Si, wherein a semiconductor film forms at least one eutectic compound with a bonding layer on a substrate. Furthermore, the invention relates to a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, which is produced by the said method. The cost of photovoltaic modules, z. B. with Si solar cells can be reduced by the solar cells are made with the thinnest possible layers of silicon (Si). These can be z. B. sawn Si wafers or are obtained as semiconductor films by transfer techniques (see, for example, BF Henley et al., "Kerf-free 20 - 150 um c-Si wafering for thin PV manufacturing" in "Proc. 24th EU PVSEC" Hamburg 2009, p. 886, and R. Brendel et al., "15.4% -efficient and 25μπι-ηηίη crystalline silicon solar cell from layer transfer using porous silicon" in Phys. Stat. Solidi (a) "Vol. 197, 2003 , P. 497). This results in the problem, the thin Si wafer or
-Folien mit industriellen Prozessen zu Solarzellen weiterzu- verarbeiten. Neben der Bruchfestigkeit sind dabei vor allem die Metallkontakte problematisch, die zwecks ausreichender Leitfähigkeit eine gewisse Mindestdicke aufweisen müssen und bei dünnen Wafern zur erheblichen Durchbiegung der Zelle führen .  Films with industrial processes to form solar cells. In addition to the breaking strength, in particular the metal contacts are problematic, which must have a certain minimum thickness for the purpose of sufficient conductivity and lead to considerable deflection of the cell in the case of thin wafers.
Eine Möglichkeit, aus dünnen Si-Folien Solarzellen herzustellen wird von V. Gazuz et al. mit "Thin (90 μπι) multicrystal- line Si solar cell with 15% efficiency by Al-bonding to glass " in "23th EU PVSEC" Valencia 2008, S. 1040-1042, und in DE 10 2004 033 553 AI beschrieben. Dabei wird die Si-Folie in einem kombinierten RTP-Verfahren (RTP: "Rapid Thermal Proces- sing") auf ein Glas- oder Keramik-Substrat gebonded. Nach dem Bonden kann das Substrat ähnlich wie ein Si-Wafer verarbeitet werden . One way of making solar cells from thin Si films is by V. Gazuz et al. with "Thin (90 μπι) multicrystal "Si silicon cell with 15% efficiency by Al-bonding to glass" in "23rd EU PVSEC" Valencia 2008, pp 1040-1042, and described in DE 10 2004 033 553 AI., The Si film is in a combined RTP Bonding process (RTP: "Rapid Thermal Processing") onto a glass or ceramic substrate After bonding, the substrate can be processed similarly to a Si wafer.
Das von V. Gazuz et al . beschriebene Verfahren hat jedoch ei- ne Reihe von Nachteilen. Erstens wird beim RTP-Verfahren das Substrat stark aufgeheizt, so dass es in unerwünschter Weise seine Form ändern kann. Hinzu kommt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats oft deutlich größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Silizium ist. Durch flächiges Heizen können somit starke Verspannungen entstehen. Um diese Probleme, die mit der Fläche der verarbeiteten Substrate wachsen, zu vermeiden, müssten Substrate aus Gläsern mit hoher Temperaturstabilität und geringer Wärmeausdehnung verwendet werden. Derartige Gläser sind jedoch relativ teuer. Zwei- tens ist beim RTP-Verfahren nur ein ganzflächiges Heizen des Substrats möglich. Somit können keine lokalisierten Kontakte hergestellt werden, wie sie für Solarzellen mit sehr hohen Wirkungsgraden benötigt werden. Schließlich ist aufgrund der zum Teil vorderseitigen Kontakte (Emitter) und zum Teil rück- seitigen Kontakte der Solarzellen eine Modulverschaltung aufwändig . The by V. Gazuz et al. However, the method described has a number of disadvantages. First, in the RTP process, the substrate is strongly heated so that it may undesirably change its shape. In addition, the thermal expansion coefficient of the substrate is often significantly greater than the thermal expansion coefficient of the silicon. By surface heating can thus create strong tension. In order to avoid these problems, which grow with the surface of the processed substrates, substrates of glasses with high temperature stability and low thermal expansion would have to be used. However, such glasses are relatively expensive. Secondly, in the RTP process only full surface heating of the substrate is possible. Thus, no localized contacts can be made, as required for solar cells with very high efficiencies. Finally, because of the partly front-side contacts (emitters) and, in some cases, rear-side contacts of the solar cells, a module interconnection is complicated.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Metallisierung einer Solarzelle bekannt, wobei unter Einwirkung von Laser- Strahlung metallisches Material in eine Oberfläche der Solarzelle eingebracht wird. Beispielsweise wird gemäß DE 11 2005 002 592 T5 metallisches Material, das vorab auf einer Oberfläche der Solarzelle abgeschieden wurde, durch die Laserstrahlung in das Halbleitermaterial der Solarzelle einge- bracht. Aus DE 10 2009 053 776 AI (nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht) und aus DE 10 2006 044 936 B4 ist bekannt, Metall von einer separaten Trägerfolie auf die Oberfläche der Solarzelle zu übertragen. Die Träger- folie wird in Kontakt mit der Oberfläche oder mit einem Abstand von dieser angeordnet und entsprechend dem gewünschten Muster der Metallisierung, z. B. linienförmig, bestrahlt. Durch die Bestrahlung wird das Metall von der Trägerfolie getrennt und auf der Solarzelle abgeschieden. Nach der Übertra- gung des Metalls wird die Trägerfolie entfernt. Methods for metallizing a solar cell are known from the prior art, wherein metallic material is introduced into a surface of the solar cell under the action of laser radiation. For example, according to DE 11 2005 002 592 T5, metallic material that has been deposited in advance on a surface of the solar cell is inserted into the semiconductor material of the solar cell by the laser radiation. introduced. It is known from DE 10 2009 053 776 A1 (published after the priority date of the present invention) and from DE 10 2006 044 936 B4 to transfer metal from a separate carrier film to the surface of the solar cell. The support film is placed in contact with the surface or at a distance therefrom and according to the desired pattern of metallization, e.g. B. linear, irradiated. As a result of the irradiation, the metal is separated from the carrier film and deposited on the solar cell. After the transfer of the metal, the carrier film is removed.
Die Anwendung der herkömmlichen Metallisierungsverfahren ist auf die Bildung von Kontakten der Solarzelle beschränkt. Das oben genannte Problem der beschränkten mechanischen Stabili- tät von dünnen Si-Wafern oder -Folien wird mit den Metallisierungsverfahren jedoch nicht gelöst. The application of the conventional metallization process is limited to the formation of contacts of the solar cell. However, the above-mentioned problem of limited mechanical stability of thin Si wafers or foils is not solved by the metallization methods.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, bereitzustellen, mit demThe object of the invention is to provide an improved method for producing a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, with which
Nachteile herkömmlicher Verfahren überwunden werden. Das Verfahren soll insbesondere ermöglichen, dünne Halbleiterfolien mit Schichtdicken im sub-mm-Bereich vereinfacht zu Halbleiter-Bauelementen zu verarbeiten. Die Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, ein verbessertes Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle, bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Halbleiter-Bauelemente überwunden werden. Das Halbleiter-Bauelement soll sich insbesondere durch eine reproduzierbare und genaue Form und/oder eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Bereitstellung von Kontakten und/oder Dotierungen auszeichnen. Disadvantages of conventional methods are overcome. The method should in particular make it possible to process thin semiconductor films with layer thicknesses in the sub-mm range in a simplified manner to form semiconductor components. The object of the invention is furthermore to provide an improved semiconductor component, in particular a diode or a solar cell, with which disadvantages of conventional semiconductor components can be overcome. The semiconductor component is to be characterized in particular by a reproducible and precise shape and / or a high degree of flexibility with regard to the provision of contacts and / or dopings.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren bzw. ein Halblei¬ ter-Bauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These objects are achieved by a method and a semiconducting ¬ ter-component having the features of the independent claims solved. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Ver- fahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, bereitgestellt, bei dem mittels Laserstrahlung eine Halbleiterfolie über eine Fügeschicht (Zwischenschicht) mit einem Substrat verbunden wird. Gemäß der Erfindung wird die Halbleiterfolie auf die Fügeschicht, die ein Metall enthält, aufgelegt. Die Halbleiterfolie und die Fügeschicht werden durch die Laserstrahlung auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur einer Zusammensetzung aus dem Metall, das in der Fügeschicht enthalten ist, und dem Halbleitermaterial erwärmt, so dass die Halbleiterfolie und die Fügeschicht verschmelzen. Die Laserstrahlung wird insbesondere auf die Fügeschicht gerichtet, von der Metall, ggf. über weitere Zwischenschichten, in die Halbleiterfolie wandern kann. Gemäß der Erfindung wird durch die Laserstrahlung eine eutektische Verbindung der Halblei- terfolie mit der Fügeschicht gebildet. Die eutektische Verbindung, die sich über optional vorgesehene weitere Zwischenschichten erstrecken kann, bildet gleichzeitig eine mechanische Verbindung und einen elektrischen Kontakt und/oder einen Dotierungsbereich in der Halbleiterfolie. Der elektrische Kontakt ist in Abhängigkeit von dem Leitungstyp des Halbleitermaterials und dem Metall ein Kontakt zur Verbindung mit einem p-Dotierungsbereich (p-Kontakt) oder ein Kontakt zur Verbindung mit einem n-Dotierungsbereich (n-Kontakt) . Das Verfahren umfasst somit allgemein ein Laser-unterstütztes kombiniertes Bonden, insbesondere Aluminiumbonden, und Eindiffundieren zur Herstellung des Halbleiter-Bauelements, insbesondere einer Si-Solarzelle oder Si-Diode. Vorteilhafterweise erfolgt durch die Laserstrahlung eine lokal begrenzte Erwärmung in einem vorbestimmten, durch die Ausdehnung des Strahlungsfeldes der Laserstrahlung begrenzten Bereich (eutektischer Bereich) . Die Laserstrahlung wirkt lo- kal begrenzt, d. h in einem Bereich, der kleiner als die Fläche des Halbleiterfolie ist. Während der Bestrahlung wird im eutektischen Bereich die eutektische Temperatur überschritten, so dass lokal die eutektische Verbindung gebildet wird. In der Umgebung des eutektischen Bereich erfolgt keine oder eine vernachlässigbare Erwärmung. Da die Ausdehnung des eutektischen Bereiches (Durchmesser vorzugsweise kleiner als 1 mm, insbesondere kleiner als 0,1 mm) wesentlich kleiner ist als die praktisch interessierenden Substratgrößen, werden durch die lokale Erwärmung das Substrat oder die Halbleiter- folie nicht verändert. Unerwünschte Deformationen des Substrats und Spannungen durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten werden vermieden. Des weiteren können vorteilhafterweise lokalisierte, über die Fläche der Halbleiterfolie verteilte Kontakte hergestellt werden. Somit vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Solarzellen mit einem Wirkungsgrad oberhalb 20%. According to a first aspect of the invention, a method is provided for producing a semiconductor component, in particular a diode or a solar cell, in which a semiconductor film is connected to a substrate by means of laser radiation via a bonding layer (intermediate layer). According to the invention, the semiconductor film is applied to the joining layer containing a metal. The semiconductor film and the bonding layer are heated by the laser radiation to a temperature above the eutectic temperature of a composition of the metal contained in the bonding layer and the semiconductor material, so that the semiconductor film and the bonding layer merge. The laser radiation is directed in particular to the bonding layer, from which metal, possibly via further intermediate layers, can migrate into the semiconductor film. According to the invention, a eutectic connection of the semiconductor foil with the bonding layer is formed by the laser radiation. The eutectic compound, which may extend over optionally provided further intermediate layers, simultaneously forms a mechanical connection and an electrical contact and / or a doping region in the semiconductor film. The electrical contact is a contact for connection to a p-type doping region (p-type contact) or a contact for connection to an n-type doped region (n-type contact), depending on the conductivity type of the semiconductor material and the metal. The method thus generally comprises a laser-assisted combined bonding, in particular aluminum bonding, and diffusion for producing the semiconductor component, in particular a Si solar cell or Si diode. Advantageously, the laser radiation causes locally limited heating in a predetermined region (eutectic region) delimited by the extent of the radiation field of the laser radiation. The laser radiation is locally limited, i. h in an area smaller than the area of the semiconductor film. During irradiation, the eutectic temperature is exceeded in the eutectic region, so that the eutectic compound is formed locally. There is no or negligible warming around the eutectic area. Since the extent of the eutectic region (diameter preferably less than 1 mm, in particular less than 0.1 mm) is substantially smaller than the substrate sizes of practical interest, the local heating does not change the substrate or the semiconductor foil. Undesirable deformations of the substrate and stresses due to different coefficients of expansion are avoided. Furthermore, it is advantageously possible to produce localized contacts distributed over the surface of the semiconductor film. Thus, the inventive method simplifies the production of solar cells with an efficiency above 20%.
Im Unterschied zur herkömmlichen strahlungsbasierten Abschei- dung von Metall auf der Solarzelle wird erfindungsgemäß durch die Laserstrahlung ein Aufschmelzen der Fügeschicht und die eutektische Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht erreicht, ohne dass das Metall der Fügeschicht vom Substrat getrennt wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Haftung der Fügeschicht am Substrat überraschenderweise nicht beeinträchtigt wird und daher die dauerhafte mechanische Verbindung zwischen der Halbleiterfolie und dem Substrat erzielt werden kann. Des Weiteren wurde festgestellt, dass z. B. durch Aufdampfen im Hochvakuum hergestellte Fügeschichten, z. B. aus Aluminium, eine ausreichende Haftung haben, um die Verbindung zwischen der Halbleiterfolie und dem Substrat zu erhalten . In contrast to the conventional radiation-based deposition of metal on the solar cell, the laser radiation melts the bonding layer and the eutectic bond of the semiconductor film with the bonding layer is achieved without the metal of the bonding layer being separated from the substrate. The inventors have found that the adhesion of the bonding layer to the substrate is surprisingly not impaired and therefore the permanent mechanical bond between the semiconductor film and the substrate can be achieved. Furthermore, it was found that z. B. produced by vapor deposition in a high vacuum Fügeschichten, z. As aluminum, have sufficient adhesion to the To obtain connection between the semiconductor film and the substrate.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle bereitgestellt, das ein Substrat, eine Fügeschicht, die ein Metall enthält und auf der Substratoberfläche gebildet ist, und mindestens eine Halbleiterfolie aus einem Halbleitermaterial umfasst, das über mindestens eine eutektische Verbindung mit der Fügeschicht und über die Fügeschicht mit dem Substrat verbunden ist. Gemäß der Erfindung ist die mindestens eine eutektische Verbindung mittels lokaler Laserbestrahlung erzeugt. Des Weiteren ist gemäß der Erfindung das Halbleitermaterial an der mindestens einen eutektischen Ver- bindung mit dem Metall so dotiert, dass im Halbleitermaterial eine Ladungsträger-Konzentration oberhalb von 1018 cm-3 gebildet ist. Die Kontaktierung des Halbleiter-Bauelements erfolgt über die Fügeschicht oder deren Abschnitte ( Fügeschicht- abschnitte) , die mit Dotierungsbereichen im Halbleitermateri- al verbunden sind. According to a second aspect of the invention, there is provided a semiconductor device, in particular a diode or a solar cell, comprising a substrate, a bonding layer containing a metal and formed on the substrate surface, and at least one semiconductor foil made of a semiconductor material over at least a eutectic compound is bonded to the bonding layer and via the bonding layer to the substrate. According to the invention, the at least one eutectic connection is generated by means of local laser irradiation. Furthermore, according to the invention, the semiconductor material is doped at the at least one eutectic connection with the metal such that a charge carrier concentration above 10 18 cm -3 is formed in the semiconductor material. The contacting of the semiconductor component takes place via the bonding layer or its sections (bonding layer sections), which are connected to doping regions in the semiconductor material.
Erfindungsgemäß wird allgemein mindestens eine Halbleiterfolie über eine Fügeschicht mit der Glasoberfläche des Substrats verbunden. Mit dem Begriff "Halbleiterfolie" wird je- des schichtförmige Halbleitermaterial bezeichnet, das vorzugsweise als freitragender Bogen (Blatt, Platte) bereitgestellt wird und z. B. einen Wafer umfasst. Das Schichtförmige, vorzugsweise freitragende Halbleitermaterial kann mit an sich bekannten Verfahren hergestellt sein, wie z. B. durch Sägen, Einbringen einer porösen Opferschicht (siehe R. Brendel et al. in "Phys. Stat. Solidi (a) " Bd. 197, 2003, S. According to the invention, at least one semiconductor film is generally connected to the glass surface of the substrate via a bonding layer. The term "semiconductor film" refers to any layered semiconductor material which is preferably provided as a cantilevered sheet (sheet, plate) and z. B. comprises a wafer. The layered, preferably self-supporting semiconductor material may be prepared by methods known per se, such as. By sawing, introducing a porous sacrificial layer (see R. Brendel et al., Phys. Stat., Solidi (a), Vol. 197, 2003, p.
497), Protonenbeschuss und/oder thermisches Absprengen von einem Volumenmaterial (siehe F. Henley et al. in "Proc. 24th EU PVSEC" Hamburg 2009, S. 886). Das Halbleitermaterial kann dotiert oder undotiert sein. Die Halbleiterfolie kann weitere Schichten tragen, die im fertigen Halbleiterbauelement Zwischen- oder Deckschichten, z. B. für Isolations- Dotierungsoder Passivierungszwecke bilden. Auf einem Substrat können mehrere Halbleiterfolien nebeneinander angeordnet sein. 497), proton bombardment and / or thermal bursting of bulk material (see F. Henley et al., Proc. 24th EU PVSEC Hamburg 2009, p. The semiconductor material can be doped or undoped. The semiconductor film may carry further layers which in the finished semiconductor component intermediate or outer layers, for. B. for isolation doping or passivation purposes. On a substrate, a plurality of semiconductor films may be arranged side by side.
Vorteile für praktische Anwendungen der Erfindung ergeben sich, wenn die Halbleiterfolie aus Silizium besteht. Alternativ kann ein anderes Halbleitermaterial vorgesehen sein, wie z. B. Ge oder GaAs . Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die Halbleiterfolie eine Dicke geringer als 200 pm, insbesondere geringer als 100 μπι auf. Advantages for practical applications of the invention arise when the semiconductor foil is made of silicon. Alternatively, another semiconductor material may be provided, such. Ge or GaAs. According to a further preferred feature of the invention, the semiconductor film has a thickness less than 200 pm, in particular less than 100 μπι.
Mit dem Begriff "Substrat" wird jeder Festkörper mit einer Oberfläche bezeichnet, die als Träger des Halbleitermaterials im Halbleiter-Bauelement geeignet ist. Vorzugsweise weist zumindest die Oberfläche des Substrats Glas oder eine Glaskeramik auf, d. h. das Substrat besteht vollständig aus Glas oder Glaskeramik, wie z. B. Borsilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Glaskeramik, insbesondere mit Hauptbestandteilen Lithiumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, oder aus einem anderen Material, wie insbesondere Keramik, z. B. Aluminiumoxid, oder Polymer, z. B. Ethylenvinylacetat (EVA), das auf seiner Oberfläche mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht versehen ist. Es ist zum Beispiel ein KunststoffSubstrat vorgesehen, auf dessen Oberfläche eine Glas- oder Glaskeramikschicht gebildet ist. Eine auf dem Substrat vorgesehene Glas- oder Glaskeramikschicht hat vorzugsweise eine Dicke von mehr als 0,5 μπι, insbesondere mehr als 5 μπι. The term "substrate" denotes any solid having a surface which is suitable as a carrier of the semiconductor material in the semiconductor component. Preferably, at least the surface of the substrate comprises glass or a glass-ceramic, i. H. the substrate is made entirely of glass or glass ceramic, such as. Example, borosilicate glass, soda-lime glass, glass-ceramic, in particular with main components lithium oxide, aluminum oxide and silicon dioxide, or of another material, in particular ceramic, z. For example, alumina, or polymer, z. B. ethylene vinyl acetate (EVA), which is provided on its surface with a glass or glass ceramic layer. For example, a plastic substrate is provided on the surface of which a glass or glass-ceramic layer is formed. A provided on the substrate glass or glass ceramic layer preferably has a thickness of more than 0.5 μπι, in particular more than 5 μπι.
Mit dem Begriff "Fügeschicht" wird eine mit der Oberfläche des Substrats fest verbundene Metallschicht oder Metall enthaltende Schicht bezeichnet, die mit dem Halbleiter die eu- tektische Verbindung eingehen kann. Gemäß einem weiteren be- vorzugten Merkmal der Erfindung weist die Fügeschicht eine Dicke geringer als 30 μπι, insbesondere geringer als 10 μπ\ auf, und größer als 0,1 μπι, insbesondere größer als 0,5 \im auf. Vorzugsweise besteht die Fügeschicht aus Aluminium (AI). Eine Metall enthaltende Schicht umfasst z. B. eine reine Metallschicht oder alternativ eine Schicht umfassend Aluminiumpartikel und/oder Silberpartikel (jeweils bis zu wenigen μιτι groß) und organisches Bindemittel. Gemäß weiteren Varianten der Erfindung kann die Fügeschicht mehrere Metalle, z. B. Ag und Ni, enthalten, die auf dem Substrat in Teilschichten nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. Bei Verwendung von mehreren Metallen können sich Vorteile für eine gezielte Dotierung des Halbleiters ergeben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Erwärmung der Halbleiterfolie und der Fügeschicht mittels gepulster Laserstrahlung (Pulslaserstrahlung) vorgesehen. Die Verwendung von gepulster Laserstrahlung, z. B. mit ns-, ps- oder fs-Pulsen, hat aufgrund der geringen Pulsdauer Vorteile in Bezug auf die Erzielung extrem hoher Leistungen. The term "bonding layer" denotes a metal layer or metal-containing layer which is firmly connected to the surface of the substrate and which can enter into the eutectic connection with the semiconductor. According to another preferred feature of the invention, the bonding layer has a thickness less than 30 μπι, in particular less than 10 μπ \ on, and greater than 0.1 μπι, in particular greater than 0.5 \ im on. Preferably, the joining layer consists of aluminum (AI). A metal-containing layer comprises, for. B. a pure metal layer or alternatively a layer comprising aluminum particles and / or silver particles (each up to a few μιτι large) and organic binder. According to further variants of the invention, the joining layer may comprise a plurality of metals, e.g. B. Ag and Ni, which are arranged on the substrate in partial layers next to each other or one above the other. When using several metals, there may be advantages for a targeted doping of the semiconductor. According to a preferred embodiment of the invention, a heating of the semiconductor film and the bonding layer by means of pulsed laser radiation (pulsed laser radiation) is provided. The use of pulsed laser radiation, z. B. with ns, ps or fs pulses, has advantages in terms of achieving extremely high performance due to the low pulse duration.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mindestens eine lokal begrenzte eutektische Verbindung gebildet, deren Ausdehnung geringer als die laterale Ausdehnung der Halbleiterfolie und des Substrats mit der Fügeschicht ist. Die lokal begrenzte eutektische Verbindung kann durch eine Bestrahlung an einer einzigen Position oder durch mehrere Bestrahlungen an aneinander angrenzenden Posi¬ tionen gebildet werden. Sie bildet einen inseiförmigen Kon- taktabschnitt, in dem die Halbleiterfolie und die Fügeschicht stofflich verbunden sind. In der Umgebung des Kontaktab¬ schnitts berühren sich die Halbleiterfolie, ggf. mit weiteren Zwischenschichten, und die Fügeschicht lose. Der mindestens eine Kontaktabschnitt wird vorteilhafterweise zur Herstellung mindestens eines elektrischen Kontakts und gleichzeitig zur lokal begrenzten Dotierung des Halbleitermaterials verwendet. Vorzugsweise wird die Laserbestrahlung an verschiedenen Positionen wiederholt, so dass mindestens zwei Kontaktabschnitte gebildet werden. According to a further preferred embodiment of the invention, at least one locally limited eutectic compound is formed whose extent is less than the lateral extent of the semiconductor film and the substrate with the joining layer. The localized eutectic bond can be formed by irradiation at a single position or multiple irradiations on adjacent ¬ Posi tions. It forms an inseptic contact section, in which the semiconductor film and the bonding layer are materially connected. The area surrounding the Kontaktab ¬-section, the semiconductor film touching, possibly with further intermediate layers and loose the bonding layer. The at least one contact portion is advantageously for the production at least one electrical contact and simultaneously used for locally limited doping of the semiconductor material. Preferably, the laser irradiation is repeated at different positions, so that at least two contact sections are formed.
Des pulsförmige Laserbestrahlung kann entlang von Linien oder Flächen wiederholt werden, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten, z. B. mindestens 100, vorzugsweise mindestens 1000 oder sogar mindestens 10000 Kontaktabschnitte auf einer Halbleiterfolie der Größe 10 cm * 10 cm, gebildet werden. Mit Pulslasern sind hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten möglich, so dass z. B. 10000 Kontaktabschnitte pro Sekunde erzeugt werden. Die Kontaktabschnitte können z. B. einen Abstand von 1 mm haben. Die miteinander verbundenen Abschnitte der Halbleiterfolie und des Substrates erstrecken sich vorzugsweise über mindestens 50% der Fläche der Halbleiterfolie, besonders bevorzugt über mindestens 90% der Fläche der Halbleiterfolie . The pulsed laser irradiation can be repeated along lines or areas, so that a plurality of contact portions, for. B. at least 100, preferably at least 1000 or even at least 10,000 contact portions on a semiconductor film of size 10 cm * 10 cm are formed. With pulsed lasers high processing speeds are possible, so that z. B. 10,000 contact sections per second are generated. The contact sections may, for. B. have a distance of 1 mm. The interconnected portions of the semiconductor film and the substrate preferably extend over at least 50% of the area of the semiconductor film, more preferably over at least 90% of the area of the semiconductor film.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können die lokal begrenzten eutektischen Verbindungen so geringe Abstände aufweisen, dass eine flächig ausgedehnte Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht gebildet wird. According to a further variant of the invention, the locally limited eutectic compounds may have such small spacings that a surface-extended connection of the semiconductor foil to the bonding layer is formed.
Erfindungsgemäß kann die Fügeschicht flächig das gesamte Substrat bedecken. Alternativ ist eine strukturierte Fügeschicht vorgesehen, die eine Vielzahl von relativ zueinander getrennten Fügeschichtabschnitten umfasst. Die Bereitstellung der Fügeschichtabschnitte kann für die Bildung abgegrenzter Kontaktabschnitte für Kontaktierungs- und/oder Dotierungszwecke von Vorteil sein. Die Fügeschichtabschnitte können sämtlich einheitlich das gleiche Metall oder jeweils verschiedene Metalle enthalten. Die Fügeschichtabschnitte können bei der Ab- Scheidung des mindestens einen Materials der Fügeschicht auf dem Substrat, zum Beispiel durch eine Maskierung, gebildet werden. Alternativ kann nach der Bereitstellung des Substrats mit einer flächig aufgebrachten Fügeschicht diese lokal strukturiert und in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten geteilt werden. According to the invention, the bonding layer can cover the entire substrate in a planar manner. Alternatively, a structured joining layer is provided, which comprises a multiplicity of joining layer sections which are separated relative to one another. The provision of the bonding layer sections can be advantageous for the formation of delimited contact sections for contacting and / or doping purposes. The joining layer sections can all uniformly contain the same metal or different metals. The joining layer sections can be Divorce of the at least one material of the bonding layer on the substrate, for example by a masking, are formed. Alternatively, after the substrate has been provided with a surface-applied bonding layer, it can be locally structured and divided into a plurality of bonding layer sections.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Halbleiterfolie ein- oder beidseitig eine dielektrische Passivierungsschicht aufweisen. Die Passivierungs- schicht kann auf der zum Substrat wegweisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet sein und passivierend sowie re- flektionsmindernd wirken. Besonders bevorzugt ist die Passivierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet. Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße, laserunterstützte Fügung durch die Passivierungsschicht hindurch erfolgen. Somit kann die Laserbestrahlung vorzugsweise an einzelnen, über die Fläche des Substrats verteilten Positionen erfolgen, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten gebildet werden, die von der Fügeschicht oder den Fügeschichtabschnitten durch die dielektrische Passivierungsschicht zu der Halbleiterfolie ragen, wobei ein ü- berwiegender Flächenanteil des Substrats nicht bestrahlt wird. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer Vielzahl voneinander isolierter Kontakte mit einer lateralen Ausdehnung im Bereich von 0,5 ym bis 100 μπι. Im Unterschied zu der herkömmlichen Technik gemäß V. Gazuz et al. werden die Flächen der Kontakte und somit ggf. störende Effekte der Kontakte, wie z. B. störende Rekombinationseffekte minimiert. Somit können bei der Herstellung von Solarzellen diese mit einem erhöhten Wirkungsgrad hergestellt werden. According to a further preferred embodiment of the invention, the semiconductor film may have on one or both sides a dielectric passivation layer. The passivation layer can be arranged on the side of the semiconductor film facing away from the substrate and have a passivating effect as well as a reduction in reflection. Particularly preferably, the passivation layer is arranged on the side of the semiconductor film facing the substrate. Advantageously, the laser-assisted joining according to the invention can take place through the passivation layer. Thus, the laser irradiation may preferably occur at individual positions distributed over the surface of the substrate, so that a plurality of contact portions are formed, which project from the joining layer or the bonding layer sections through the dielectric passivation layer to the semiconductor film, wherein an overwhelming surface portion of the substrate is not irradiated. This allows the provision of a plurality of mutually insulated contacts with a lateral extent in the range of 0.5 ym to 100 μπι. In contrast to the conventional technique according to V. Gazuz et al. Are the areas of the contacts and thus possibly disturbing effects of the contacts, such. B. interfering recombination effects minimized. Thus, in the manufacture of solar cells, they can be manufactured with increased efficiency.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Halbleiterfolie ein- oder beidseitig mindestens eine Dotierungsschicht, die z. B. Bor oder Phosphor enthält, aufweisen. Mittels lokaler Erwärmung, insbesondere mittels Laserbestrahlung kann eine lokale Dotierung der Halbleiterfo lie durch Eindiffundieren von Atomen von der Dotierungs- schicht in das Halbleitermaterial erhalten werden. According to a further preferred embodiment of the invention, the semiconductor film can be at least one or both sides a doping layer, the z. As boron or phosphorus contains. By means of local heating, in particular by means of laser irradiation, local doping of the semiconductor film can be obtained by diffusing atoms from the doping layer into the semiconductor material.
Wenn die Dotierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet und die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten geteilt ist, ermög- licht dies die einseitige Bereitstellung von Dotierungsberei chen auf der Halbleiterfolie. Durch die Laserbestrahlung einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte können auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie erste Dotie rungsbereiche mit einem ersten Leitungstyp erzeugt werden. Des Weiteren können durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie zweite Dotierungsbereiche mit einem zweiten, zum ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt wer den, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten verbunden sind. Das Halbleiterbauelement zeichnet sich bei dieser Variante der Erfin dung entsprechend dadurch aus, dass auf der zum Substrat wei senden Seite der Halbleiterfolie die ersten Dotierungsbereiche des ersten Leitungstyps mit der ersten Gruppe der Füge- schichtabschnitte die zweiten Dotierungsbereiche des zweiten entgegengesetzten Leitungstyps mit der zweiten Gruppe der Fü geschichtabschnitte verbunden sind. If the doping layer is arranged on the substrate-facing side of the semiconductor film and the joining layer is divided into a plurality of bonding layer sections, this makes it possible to provide doping regions on the semiconductor film on one side. By the laser irradiation of a first group of the bonding layer sections, first doping regions with a first conductive type can be generated on the side of the semiconductor film facing the substrate. Furthermore, by the laser irradiation of the doping layer on the substrate facing side of the semiconductor film second doping regions with a second, the first conductivity type opposite conductivity type generated who the, which are each connected to Fügeschichtabschnitten a second group of Fügeschichtabschnitten. In this variant of the invention, the semiconductor component is characterized in that, on the side of the semiconductor film facing the substrate, the first doping regions of the first conductivity type with the first group of the joining layer sections, the second doping regions of the second opposite conductivity type with the second group For historical sections are connected.
Gemäß einer alternativen Variante kann, wenn die Dotierungs- schicht auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie angeordnet und die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fü geschichtabschnitten geteilt ist, die Halbleiterfolie zusätz lieh auf der vom Substrat wegweisenden Seite einen ersten Do tierungsbereich mit einem ersten Leitungstyp aufweisen. In diesem Fall werden durch die Laserbestrahlung der ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte Kontaktabschnitte erzeugt, die durch die Halbleiterfolie zu dem ersten Dotierungsbereich ragen. Des Weiteren werden durch die Laserbestrahlung der Do- tierungsschicht zweite Dotierungsbereiche mit einem zweiten, zum ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten verbunden sind. Das Halbleiterbauelement zeichnet sich bei dieser Variante der Erfindung ent- sprechend dadurch aus, dass die erste Gruppe der Fügeschichtabschnitte über die Kontaktabschnitte, die durch die Halbleiterfolie ragen, mit dem ersten Dotierungsbereich (3.1) verbunden sind und die zweiten Dotierungsbereiche auf der zum Substrat weisenden Seite der Halbleiterfolie mit der zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte verbunden sind. According to an alternative variant, if the doping layer is arranged on the side of the semiconductor film facing the substrate and the bonding layer is divided into a plurality of bonding layer sections, the semiconductor film may additionally have a first doping region with a first conductive type on the side facing away from the substrate exhibit. In In this case, the laser irradiation of the first group of the bonding layer sections generates contact sections which project through the semiconductor film to the first doping region. Furthermore, the laser irradiation of the doping layer generates second doping regions with a second conductivity type opposite to the first conductivity type, which are each connected to joining layer sections of a second group of bonding layer sections. In this variant of the invention, the semiconductor component is accordingly characterized in that the first group of bonding layer sections are connected to the first doping region (3.1) via the contact sections projecting through the semiconductor film and the second doping regions are on the side facing the substrate the semiconductor foil are connected to the second group of the bonding layer sections.
Die Fügeschichtabschnitte der ersten und der zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten können jeweils verschiedene Metalle, z. B. Aluminium und Silber enthalten. Vorteilhafterweise wird dadurch ermöglicht, dass die Kontaktierung sowohl von mit p- als auch von n-Silizium mit einer gleichartigen Al- haltigen Schicht erfolgen kann. Während bei herkömmlichen Techniken p-Silizium oft mit AI kontaktiert wird, ist die Kontaktierung mittels AI von n-Silizium bisher ungebräuch- lieh. Ein geeigneter elektrischer Kontakt kann vorzugsweise insbesondere dann erzielt werden, wenn lokal eine hohe n- Dotierung (n++) (> 1018 cm"3) erzeugt wird. The joining layer sections of the first and the second group of joining layer sections may each comprise different metals, e.g. As aluminum and silver included. Advantageously, this makes it possible that the contacting of both p- and n-silicon can take place with a similar Al-containing layer. While in conventional techniques p-type silicon is often contacted with Al, contacting by means of Al of n-type silicon has hitherto been uncommon. A suitable electrical contact can preferably be achieved in particular if locally a high n-type doping (n ++) (> 10 18 cm -3 ) is produced.
Wenn die Halbleiterfolie n-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht oder die Fügeschichtabschnitte Aluminium enthalten, wird durch die Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht oder den Fügeschichtabschnitten ein Aluminium- Dotierungsbereich im Halbleitermaterial zur Erzeugung eines p-leitenden Emitter gebildet wird. Alternativ wird, wenn die Halbleiterfolie p-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht oder die Fügeschichtabschnitte Aluminium enthalten, durch die Verbindung der Halbleiterfolie mit der Fügeschicht oder den Fügeschichtabschnitten ein Aluminium-Dotierungs- bereich im Halbleitermaterial zur Erzeugung einer Elektronen reflektierenden Schicht (Back Surface Field, BSF) gebildet. When the semiconductor foil comprises n-type silicon and the joining layer or the bonding layer portions contain aluminum, the bonding of the semiconductor foil with the bonding layer or the bonding layer portions forms an aluminum doping region in the semiconductor material to form a p-type emitter. Alternatively, if the Semiconductor film comprises p-type silicon and the joining layer or the joining layer sections contain aluminum, formed by the connection of the semiconductor film with the bonding layer or the bonding layer sections, an aluminum doping region in the semiconductor material for producing an electron-reflecting layer (back surface field, BSF).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung der Halbleiterfolie mit dem Sub- strat in einer inerten oder eine reduzierenden Atmosphäre, z. B. in Stickstoff, Argon oder Formiergas (Inertgas mit einem Wasserstoffzusatz ) oder in einem Vakuum. Vorteilhafterweise wurden dabei Vorteile in Bezug auf eine besonders hohe Haftfestigkeit der Verbindung der Halbleiterfolie mit dem Sub- strat gefunden. Im Falle der Beaufschlagung des Stapels aus Halbleiterfolie und Substrat mit einem Vakuum wird dieses vorzugsweise lokal selektiv am Ort der Laserbestrahlung erzeugt, so dass die Halbleiterfolie und das Substrat lokal aneinander gedrückt werden. According to a further preferred embodiment of the invention, the compound of the semiconductor film with the substrate takes place in an inert or a reducing atmosphere, for. B. in nitrogen, argon or forming gas (inert gas with a hydrogen additive) or in a vacuum. Advantageously, advantages were found in relation to a particularly high adhesive strength of the compound of the semiconductor film with the substrate. In the case of applying a vacuum to the stack of semiconductor film and substrate, it is preferably produced locally selectively at the location of the laser irradiation, so that the semiconductor film and the substrate are pressed together locally.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Halbleiterfolie und das Substrat während der Laserbestrahlung unter der Wirkung einer mechanischen Kraft zueinander gedrückt werden. Vorteilhafterweise wird damit die Herstellung der Verbindung der Halblei- terfolie über die Fügeschicht mit dem Substrat verbessert. Die mechanische Kraft kann lokal am Ort der Einwirkung der Laserbestrahlung oder auf ausgedehnte Abschnitte der Halbleiterfolie und des Substrats ausgeübt werden. Beispielsweise kann die mechanische Kraft durch das Gewicht der Halbleiterfolie oder des Substrats gebildet werden, wenn diese jeweils auf das Substrat oder auf die Halbleiterfolie aufgelegt werden. Zusätzlich kann temporär auf den Stapel aus Halbleiterfolie und Substrat ein Gewichtskörper aufgelegt werden, um die mechanische Kraft zu verstärken. Der Gewichtskörper ist z. B. eine planparallele Platte, die für den Laser transparent ist und eine Dicke von z. B. 0,2 bis 5 cm aufweist . It is preferably provided that the semiconductor film and the substrate are pressed against each other during the laser irradiation under the action of a mechanical force. Advantageously, this improves the production of the compound of the semiconductor film via the bonding layer with the substrate. The mechanical force may be applied locally at the location of exposure to the laser irradiation or to extended portions of the semiconductor foil and the substrate. For example, the mechanical force may be formed by the weight of the semiconductor film or the substrate when they are respectively placed on the substrate or on the semiconductor film. In addition, a weight body can temporarily be placed on the stack of semiconductor film and substrate to strengthen the mechanical force. The weight body is z. As a plane-parallel plate, which is transparent to the laser and a thickness of z. B. 0.2 to 5 cm.
Eine lokale Wirkung der mechanischen Kraft am Ort der Einwirkung der Laserbestrahlung kann z. B. durch einen lokal wirkenden Gasstrom, insbesondere Inertgasstrom, erzielt werden. Es kann z. B. eine mit Stickstoffgas beaufschlagte Düse vorgesehen sein, mit welcher der Gasstrom auf den Ort der Laserbestrahlung gerichtet wird. Die Düse kann mit einem Laser- Kopf kombiniert sein, wie dies vom herkömmlichen Laserschneidens von Metallen bekannt ist. Alternativ kann die Düse vom Laser getrennt auf der entgegengesetzten Seite des Stapels aus Halbleiterfolie und Substrat betrieben werden, um die Halbleiterfolie und das Substrat am Ort der aneinander zu drücken . A local effect of the mechanical force at the location of the action of the laser irradiation can, for. B. by a locally acting gas stream, in particular inert gas stream can be achieved. It can, for. Example, be provided with a nitrogen gas nozzle, with which the gas stream is directed to the location of the laser irradiation. The nozzle may be combined with a laser head, as is known from conventional laser cutting of metals. Alternatively, the nozzle may be operated separately from the laser on the opposite side of the stack of semiconductor foil and substrate to force the semiconductor foil and the substrate together at the location of one another.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Further advantages and features of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1: Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer flächigen eu- tektischen Verbindung; FIG. 1 shows embodiments of the production according to the invention of a semiconductor component with a planar eutectic connection;
Figur 2: eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mehreren eu- tektischen Verbindungen; FIG. 2 shows an embodiment of the production according to the invention of a semiconductor component with a plurality of eutectic compounds;
Figur 3: Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements; Figur 4 und 5: weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mehreren eutektischen Verbindungen; Figur 6: eine Ausführungsform erfindungsgemäßer Solarzellen mit elektrischer Serienverschaltung; und FIG. 3 shows embodiments of a semiconductor component according to the invention; Figures 4 and 5: further embodiments of the inventive production of a semiconductor device having a plurality of eutectic compounds; FIG. 6 shows an embodiment of solar cells according to the invention with electrical series connection; and
Figur 7 und 8: weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mehreren eutektischen Verbindungen. Figures 7 and 8: further embodiments of the inventive production of a semiconductor device with multiple eutectic compounds.
Gemäß einer bevorzugten Anwendung der Erfindung ist vorgesehen, eine dünne Halbleiterfolie, z. B. einen Si-Wafer oder eine Si-Folie mit einer Dicke geringer als 200 μιη, insbeson- dere geringer als 100 μιη, zu einer hocheffizienten Solarzelle (d.h. Solarzelle mit einem Wirkungsgradpotential > 20%) zu verarbeiten, wie im Folgenden beispielhaft erläutert wird. Die Halbleiterfolie wird unter Verwendung von Laserstrahlung auf ein stabiles Substrat, z. B. aus Glas oder mit Glas be- schichtetem Polymer, gebonded. Beim Prozess wird eine alumi- niumhaltige Fügeschicht lokal geschmolzen. Dabei entstehen gleichzeitig eine stabile mechanische Verbindung, mindestens ein elektrischer Kontakt und mindestens ein hochdotierter Bereich in der Si-Folie, die für die Funktion der Si-Solarzelle benötigt wird. Obwohl die Erfindung im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf die Herstellung einer Si-Solarzelle beschrieben ist, wird betont, dass in gleicher Weise eine Diode oder ein anderes Halbleiter-Bauelement auf der Basis von Si oder einem anderen Halbleiter hergestellt werden kann. Die Wahl anderer Materialien und Dimensionen, insbesondere des Substrats, der Fügeschicht, der Halbleiterfolie und der eutektischen Verbindung, sowie geeigneter Verfahrensparameter, wie z. B. die Leistung der Laserstrahlung, ist dem Fachmann aufgrund seiner Kenntnisse im Bereich der Halbleiterphysik oder durch einfache Versuche möglich. According to a preferred application of the invention is provided, a thin semiconductor film, for. Example, a Si wafer or a Si foil having a thickness of less than 200 μιη, in particular less than 100 μιη, to process a highly efficient solar cell (ie solar cell with an efficiency potential> 20%), as will be exemplified below , The semiconductor film is laser beamed onto a stable substrate, e.g. Glass or glass-coated polymer. During the process, an aluminum-containing joining layer is melted locally. At the same time, a stable mechanical connection, at least one electrical contact and at least one heavily doped region in the Si foil, which is required for the function of the Si solar cell, are produced at the same time. Although the invention is described below by way of example with reference to the production of a Si solar cell, it is emphasized that a diode or another semiconductor component based on Si or another semiconductor can likewise be produced. The choice of other materials and dimensions, in particular the substrate, the bonding layer, the semiconductor film and the eutectic compound, and suitable process parameters, such. As the power of the laser radiation, the skilled person due to his knowledge in the field of semiconductor physics or by simple experiments possible.
Das Halbleiter-Bauelement hat eine flächige Schicht- oder Sandwich-Struktur mit einer ersten Seite, auf der sich das Substrat befindet und die im folgenden als Rückseite des Halbleiter-Bauelements oder insbesondere des Substrats bezeichnet wird, und mit einer zweiten, gegenüberliegenden Seite, auf der sich die Halbleiterfolie befindet und die im fol- genden als Vorderseite des Halbleiter-Bauelements oder insbesondere der Halbleiterfolie bezeichnet wird. Die Seiten der Halbleiterfolie und des Substrats, die zueinander weisen, werden auch als Kontaktseiten der Halbleiterfolie bzw. des Substrats bezeichnet. Wenn das Halbleiter-Bauelement eine So- larzelle umfasst, ist die Vorderseite typischerweise die Beleuchtungsseite der Solarzelle, wobei mit transparenten The semiconductor device has a sheet-like sandwich structure with a first side on which the substrate is located and which is referred to below as the rear side of the semiconductor device or in particular of the substrate, and with a second, opposite side the semiconductor foil is located, which is referred to below as the front side of the semiconductor component or in particular of the semiconductor foil. The sides of the semiconductor film and the substrate facing each other are also referred to as contact sides of the semiconductor film and the substrate, respectively. When the semiconductor device comprises a solar cell, the front side is typically the illumination side of the solar cell, with transparent
Schichten auch eine Beleuchtung von der Rückseite her erfolgen kann. Ausführungsformen der Verbindung eines Substrats 1 mit einer Halbleiterfolie 3 gemäß der Erfindung sind in Figur 1 schematisch dargestellt. Im ersten Schritt (1.) wird das Substrat 1 aus Glas, z. B. Borsilikat-Glas mit einer Dicke von z. B. 1 mm, einseitig mit einer aluminiumhaltigen Fügeschicht 2 ver- sehen. Die Fügeschicht 2 kann z.B. durch Vakuumaufdampfen von Aluminium oder Siebdruck einer Al-haltigen Paste mit einer Dicke von 5 pm auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht werden. Auf die Fügeschicht 2 wird dann eine n-leitende Silizium-Halbleiterfolie 3 mit einer Dicke von 50 μπι aufgebracht, z. B. aufgelegt. Optional kann die Halbleiterfolie 3 zuvor auf ihrer Kontaktseite ebenfalls mit Aluminium beschichtet werden. Auf der Vorderseite der Halbleiterfolie 3 ist eine Dotierungsschicht 4 vorgesehen, die Phosphor (P) enthält. Die Dotierungsschicht 4 umfasst z. B. einen dünnen Film einer phosphorhaltigen Lösung oder Paste mit einer Dicke von z. B. 50 nm. Layers can also be done lighting from the back. Embodiments of the connection of a substrate 1 with a semiconductor film 3 according to the invention are shown schematically in FIG. In the first step (1), the substrate 1 is made of glass, for. B. borosilicate glass with a thickness of z. B. 1 mm, on one side with an aluminum-containing joining layer 2 see. The joining layer 2 can be applied to the surface of the substrate 1 by vacuum vapor deposition of aluminum or screen printing of an Al-containing paste with a thickness of 5 μm, for example. On the joining layer 2, an n-type silicon semiconductor film 3 is then applied with a thickness of 50 μπι, z. B. launched. Optionally, the semiconductor film 3 may also be previously coated on its contact side with aluminum. On the front side of the semiconductor film 3 is provided a doping layer 4 containing phosphorus (P). The doping layer 4 comprises z. B. a thin film one phosphorus-containing solution or paste having a thickness of z. B. 50 nm.
Die Fläche der Halbleiterfolie 3 ist geringer als die Fläche des Substrats 1 mit der Fügeschicht 2, so dass die Fügeschicht 2 am Rand der Halbleiterfolie 3 freiliegt. Im freiliegenden Abschnitt der Fügeschicht 2 wird Platz für eine Kontaktelektrode (siehe 2., 3.) geschaffen. Im zweiten Schritt (2.) wird die Anordnung von der Rückseite her mit einem Laser (LI oder L2 ) bestrahlt. Dabei wird die Al-Fügeschicht 2 lokal über die eutektische Temperatur des Al-Si-Systems (577°C) aufgeheizt. Zur Unterdrückung einer O- xidation des Aluminiums kann es dabei zweckmäßig sein, den Prozess in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre oder alternativ im Vakuum durchzuführen. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, nur den Spaltbereich zwischen der Halbleiterfolie 3 und dem Substrat 1 zu evakuieren, so dass durch die Wirkung eines Umgebungsdrucks die flexible Halbleiterfolie 3 gegen die Fügestelle gedrückt wird. Beim Abkühlen erhält man im bestrahlten und aufgeheizten Bereich eine mechanisch stabile Verbindung 2.1 zwischen der Fügeschicht 2 und der Halbleiterfolie 3, einen elektrischen Kontakt und darüber einen AI-dotierten Dotierungsbereich 3.1, der in der fertigen So- larzelle 10 als Emitter-Kontakt dient. Eine flächige Prozessierung entlang der Ausdehnung des Substrats 1 wird durch zeilenweisen Vorschub der Laserbestrahlung erreicht. The area of the semiconductor film 3 is smaller than the area of the substrate 1 with the bonding layer 2, so that the bonding layer 2 is exposed at the edge of the semiconductor film 3. In the exposed section of the bonding layer 2, space is created for a contact electrode (see 2., 3.). In the second step (2.), the arrangement is irradiated from the back with a laser (LI or L2). The Al bonding layer 2 is locally heated above the eutectic temperature of the Al-Si system (577 ° C). To suppress an oxidation of the aluminum, it may be expedient to carry out the process in an inert or reducing atmosphere or alternatively in a vacuum. In the latter case, it is advantageous to evacuate only the gap region between the semiconductor film 3 and the substrate 1, so that the flexible semiconductor film 3 is pressed against the joint by the action of an ambient pressure. On cooling, a mechanically stable compound 2.1 is obtained in the irradiated and heated region between the bonding layer 2 and the semiconductor film 3, an electrical contact and, moreover, an Al-doped doping region 3.1, which serves as an emitter contact in the finished solar cell 10. A planar processing along the extent of the substrate 1 is achieved by line-by-line feed of the laser irradiation.
Figur 1 illustriert zwei Varianten für den zweiten Schritt (2.). Gemäß der ersten Variante (A) ist eine Bestrahlung mit dem Laser LI derart vorgesehen, dass ausschließlich die eutektische Verbindung 2.1 gebildet wird. Die Leistung des Lasers LI und dessen Fokussierung werden so eingestellt, dass die lokale Erwärmung über die eutektische Temperatur hinaus auf die Fügeschicht 2 und den angrenzenden Teil der Halbleiterfolie 3 begrenzt ist. Hierzu wird vorzugsweise ein Laser LI zur Erzeugung von Kurzpuls-Strahlung (Pulsdauer: 100 ns) verwendet. Im Ergebnis wird im Dotierungsbereich 3.1 Al- dotiertes Silizium (p+-Si) erzeugt. Anschließend wird in einem dritten Schritt (3.) auf der Vorderseite der Halbleiterfolie 3 ein P-dotierter Dotierungsbereich 3.2 (n+-Si) erzeugt. Hierzu ist eine weitere Laserbestrahlung mit einem Laser L3 vorgesehen. Der Laser L3 wird vorzugsweise von Vorder- seite auf die Dotierungsschicht 4 und die Halbleiterfolie 3 gerichtet. Unter der Wirkung der Laserstrahlung des Lasers L3 erfolgt eine lokale Erwärmung, so dass P-Atome aus der Dotierungsschicht 4 in die Halbleiterfolie 3 diffundieren und den Dotierungsbereich 3.2 bilden. FIG. 1 illustrates two variants for the second step (2). According to the first variant (A), irradiation with the laser LI is provided such that only the eutectic connection 2.1 is formed. The power of the laser LI and its focusing are adjusted so that the local heating beyond the eutectic temperature is limited to the bonding layer 2 and the adjacent part of the semiconductor film 3. For this purpose, a laser LI is preferably used for generating short-pulse radiation (pulse duration: 100 ns). As a result, Al doped silicon (p + -Si) is generated in the doping region 3.1. Subsequently, in a third step (3), a P-doped doping region 3.2 (n + -Si) is produced on the front side of the semiconductor film 3. For this purpose, a further laser irradiation with a laser L3 is provided. The laser L3 is preferably directed from the front side to the doping layer 4 and the semiconductor film 3. Local heating occurs under the effect of the laser radiation of the laser L3, so that P atoms diffuse out of the doping layer 4 into the semiconductor film 3 and form the doping region 3.2.
Gemäß der zweiten Variante (B) werden die eutektische Verbindung 2.1 zwischen der Fügeschicht 2 und der Halbleiterfolie 3 mit der Bildung des ersten Dotierungsbereiches 3.1 und die Bildung des zweiten Dotierungsbereiches 3.2 gemeinsam mit ei- ner einzigen Laserbestrahlung hergestellt. Mit dem Laser L2 wird in der Fügeschicht 2 und dem angrenzenden Teil der Halbleiterfolie 3 die eutektische Temperatur überschritten und gleichzeitig in der Dotierungsschicht 4 eine derartige Erwärmung bewirkt, dass lokal die P-Atome aus der Dotierungs- schicht 4 in die Halbleiterfolie 3 diffundieren. Hierzu wird vorzugsweise ein Laser L2 zur Erzeugung von Langpuls- Strahlung (Pulsdauer: 10 s) verwendet. According to the second variant (B), the eutectic compound 2.1 between the bonding layer 2 and the semiconductor film 3 with the formation of the first doping region 3.1 and the formation of the second doping region 3.2 are produced together with a single laser irradiation. With the laser L2, the eutectic temperature in the bonding layer 2 and the adjoining part of the semiconductor film 3 is exceeded, and at the same time causes such a heating in the doping layer 4 that locally the P atoms from the doping layer 4 diffuse into the semiconductor film 3. For this purpose, a laser L2 is preferably used for generating long-pulse radiation (pulse duration: 10 s).
Im Ergebnis liegt das Halbleiter-Bauelement 10 vor, in dessen Halbleiter (Halbleiterfolie 3) mit den ersten und zweiten Dotierungsbereichen 3.1, 3.2 ein p-n-Übergang gebildet ist. Zusätzlich kann der zweite Dotierungsbereich 3.2 Vorteile für eine Herabsetzung einer vorderseitigen Oberflächenrekombination haben. Das Halbleiter-Bauelement 10 kann kontaktiert werden, indem auf dem freiliegenden Abschnitt der Fügeschicht 2, z.B. bei 2.2, und auf dem zweiten Dotierungsbereich 3.2, z.B. bei 3.3, jeweils eine Kontaktelektrode 6.1, 6.2, z.B. aus Silber, aufgebracht wird. As a result, the semiconductor device 10 is present, in the semiconductor (semiconductor film 3) with the first and second doping regions 3.1, 3.2 a pn junction is formed. In addition, the second doping region 3.2 may have advantages for decreasing front surface recombination. The semiconductor device 10 may be contacted be applied by in each case a contact electrode 6.1, 6.2, for example made of silver, on the exposed portion of the bonding layer 2, for example at 2.2, and on the second doping region 3.2, for example at 3.3.
Anschließend sind weitere Prozessschritte vorgesehen, wie sie an sich von der Herstellung von Standard-Si-Solarzellen bekannt sind (siehe die oben genannte Publikation von V. Gazuz et al.) . Da der Verbund aus dem Substrat 1 und der Halblei- terfolie 3 eine hohe mechanische Stabilität aufweist, ist die Weiterverarbeitung und insbesondere die Aufbringung der Kontaktelektroden mit einer Dicke oberhalb von 10 ym unproblematisch. Die Verwendung von Kontaktelektroden mit einer derartigen Dicke hat den Vorteil, dass bei der Kontaktierung ein niedriger Serienwiderstand erzielt wird. Die Kontaktierung erfolgt vorteilhafterweise ohne eine Erwärmung des Halbleiter-Bauelements 10, z.B. durch Aufdampfen, Drucken mittels eines Aerosol-Druckers oder Metallabscheidung mittels eines galvanischen Prozesses. Subsequently, further process steps are provided, as they are known per se from the production of standard Si solar cells (see the above-mentioned publication by V. Gazuz et al.). Since the composite of the substrate 1 and the semiconductor foil 3 has a high mechanical stability, further processing and in particular the application of the contact electrodes with a thickness of more than 10 μm is unproblematic. The use of contact electrodes having such a thickness has the advantage that a low series resistance is achieved during the contacting. The contacting is advantageously carried out without heating the semiconductor device 10, e.g. by vapor deposition, printing by means of an aerosol printer or metal deposition by means of a galvanic process.
Während gemäß Figur 1 eine flächige Bildung der eutektischen Verbindung 2.1 durch eine wiederholte Laserbestrahlung vorgesehen ist, kann gemäß einer abgewandelten Variante der Erfindung die Bildung der eutektischen Verbindung in einzelnen Kontaktabschnitten 2.3 vorgesehen sein, wie in Figur 2 illustriert ist. In diesem Fall wird im ersten Schritt (1.) wie in Figur 1 das Substrat 1 mit einer ersten Fügeschicht 2.4 bereitgestellt. Abweichend von Figur 1 wird jedoch die Halbleiterfolie 3 auf der zum Substrat 1 weisenden Kontaktseite mit einer dielektrischen Passivierungsschicht 5 und einer weiteren Fügeschicht 2.5 bereitgestellt. Auf der Vorderseite ist die Halbleiterfolie 3 mit einer Dotierungsschicht 4 versehen (siehe Figur 1) . Die Passivierungsschicht 5 besteht z.B. aus Siliziumnitrid, das mit einer Dicke von z.B. 50 nm mittels PECVD ( Plasma-unterstützte chemische Gasphasenab- scheidung) auf die Halbleiterfolie 3 aufgebracht wird. Die zweite Fügeschicht 2.4 auf der Passivierungsschicht 5 besteht z.B. aus Aluminium mit einer Dicke von z.B. 1 μιη. While, according to FIG. 1, a planar formation of the eutectic connection 2.1 is provided by a repeated laser irradiation, according to a modified variant of the invention, the formation of the eutectic connection can be provided in individual contact sections 2.3, as illustrated in FIG. In this case, in the first step (1), as in FIG. 1, the substrate 1 is provided with a first joining layer 2.4. In contrast to FIG. 1, however, the semiconductor film 3 is provided on the contact side facing the substrate 1 with a dielectric passivation layer 5 and a further bonding layer 2.5. On the front side, the semiconductor film 3 is provided with a doping layer 4 (see FIG. 1). The passivation layer 5 consists for example of silicon nitride, with a thickness of eg 50 nm by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) is applied to the semiconductor film 3. The second joining layer 2.4 on the passivation layer 5 consists, for example, of aluminum with a thickness of, for example, 1 μm.
Die Halbleiterfolie 3 mit der Passivierungsschicht 5, der Fügeschicht 2 und der Dotierungsschicht 4 wird auf das Substrat 1 aufgelegt, so dass sich die ersten und zweiten Fügeschichten 2.4, 2.5 berühren. Im zweiten Schritt (2.) wird die An- Ordnung dann von der Rückseite her mit einem Laser LI bestrahlt. Das lokal geschmolzene Aluminium der ersten und zweiten Fügeschichten 2.4, 2.5 durchdringt die Passivierungsschicht 5, so dass die Kontaktabschnitte 2.3 gebildet werden. In den Kontaktabschnitten 2.3 bilden sich die mechanische Fü- gung und der elektrische Kontakt zwischen den Fügeschichten 2.4, 2.5 und der Halbleiterfolie 3 und die lokale Aluminium- Dotierung (erste Dotierungsbereiche 3.1) der Halbleiterfolie 3. In den ersten Dotierungsbereichen 3.1 wird durch die AI- Dotierung p-leitendes Silizium (p+-Si) gebildet. The semiconductor film 3 with the passivation layer 5, the bonding layer 2 and the doping layer 4 is placed on the substrate 1, so that the first and second bonding layers 2.4, 2.5 touch. In the second step (2.), the arrangement is then irradiated from the back with a laser LI. The locally molten aluminum of the first and second joining layers 2.4, 2.5 penetrates the passivation layer 5, so that the contact sections 2.3 are formed. In the contact sections 2.3, the mechanical joining and the electrical contact between the bonding layers 2.4, 2.5 and the semiconductor film 3 and the local aluminum doping (first doping regions 3.1) of the semiconductor film 3 form. In the first doping regions 3.1, Doping p-type silicon (p + -Si) formed.
Schließlich erfolgt im dritten Schritt (3.) eine lokale P- Dotierung der zum Substrat 1 entgegengesetzten Vorderseite der Halbleiterfolie 3. Wie in Figur 1 dargestellt, ist eine Laserbestrahlung mit einem Laser L2 von der Vorderseite her vorgesehen, unter deren Wirkung P-Atome aus der Dotierungsschicht 4 in die Halbleiterfolie 3 diffundieren und die zweiten, n-leitenden Dotierungsbereiche 3.2 (n+-Si) bilden . Im Unterschied zu der flächigen Dotierung gemäß Figur 1 werden gemäß Figur 2 jedoch lokal begrenzte Dotierungsbereiche 3.2 er- zeugt. Finally, in the third step (3), a local P doping of the front side of the semiconductor film 3 opposite the substrate 1 takes place. As shown in FIG. 1, a laser irradiation with a laser L2 is provided from the front side, under whose action P atoms are formed of the doping layer 4 diffuse into the semiconductor film 3 and form the second, n-type doping regions 3.2 (n + -Si). In contrast to the planar doping according to FIG. 1, however, locally limited doping regions 3.2 are generated according to FIG.
Im Ergebnis wird ein Halbleiter-Bauelement 10 bereitgestellt, das einen strukturierten p-n-Übergang aufweist. Die Kontak- tierung des Halbleiter-Bauelements erfolgt durch die Aufbrin- gung von Kontaktelektroden (nicht dargestellt) , wie oben unter Bezug auf Figur 1 beschrieben ist. As a result, a semiconductor device 10 is provided which has a patterned pn junction. The contacting of the semiconductor component takes place by the application Contact electrodes (not shown), as described above with reference to Figure 1.
In Figur 3 sind beispielhaft Ausführungsformen erfindungsge- mäßer Solarzellen 10 gezeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können. Gemäß Figur 3A umfasst die Solarzelle 10 das Substrat 1 mit der Fügeschicht 2, die Halbleiterfolie 3 mit dem ersten Dotierungsbereich 3.1 und dem zweiten Dotierungsbereich 3.2 und die Kontaktelektroden 6.1, 6.2. Zusätzlich ist auf der Vorderseite der SolarzelleFIG. 3 shows, by way of example, embodiments of solar cells 10 according to the invention, which can be produced by the method according to the invention. According to FIG. 3A, the solar cell 10 comprises the substrate 1 with the bonding layer 2, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2, and the contact electrodes 6.1, 6.2. In addition, on the front of the solar cell
10 eine Antireflex-Schicht 7 (AR-Schicht 7), z.B. aus Siliziumnitrid mit einer Dicke von z.B. 70 nm, vorgesehen. Die An¬ tireflex-Schicht 7 hat eine reflektionsmindernde Wirkung und dient gleichzeitig als Passivierungsschicht einer vordersei- tigen Oberflächenpassivierung . Sie kann daher wie die o. g. Passivierungsschicht 5 gebildet sein. Die Halbleiterfolie 3 ist bei dieser Variante der Erfindung eine n-leitende Si- Folie. Der erste Dotierungsbereich 3.1 umfasst Al-dotiertes Si, so dass ein p-leitender Emitter der Solarzelle 10 gebil- det wird. Der zweite Dotierungsbereich 3.2 ist n-dotiert, so dass n+-Si gebildet wird. Der zweite Dotierungsbereich 3.2 dient einer Herabsetzung der vorderseitigen Oberflächenrekombination und einer Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der vorderseitigen Kontaktelektroden 6.2. Die rückseiti- gen Kontaktelektroden 6.1 werden z.B. auf freistehenden Abschnitten der Fügeschicht 2 gebildet. 10, an antireflection layer 7 (AR layer 7), for example of silicon nitride with a thickness of, for example, 70 nm, is provided. At the ¬ tireflex layer 7 has a reflection-reducing effect and also serves as a passivation layer of a vordersei- term surface passivation. It can therefore be formed like the above-mentioned passivation layer 5. The semiconductor foil 3 in this variant of the invention is an n-conducting Si foil. The first doping region 3.1 comprises Al-doped Si, so that a p-type emitter of the solar cell 10 is formed. The second doping region 3.2 is n-doped, so that n + -Si is formed. The second doping region 3.2 serves to reduce the front-side surface recombination and to improve the electrical properties of the front-side contact electrodes 6.2. The back-side contact electrodes 6.1 are formed, for example, on freestanding sections of the bonding layer 2.
Figur 3B illustriert eine Solarzelle 10, die als Halbleiterfolie 3 eine p-dotierte Si-Folie enthält. Wie in Figur 3A um- fasst die Solarzelle 10 das Substrat 1 aus Glas mit der Fügeschicht 2 aus Aluminium, die Halbleiterfolie 3 mit dem ersten Dotierungsbereich 3.1 und dem zweiten Dotierungsbereich 3.2 und die Kontakte 6.1, 6.2 in Verbindung mit der Fügeschicht 2 bzw. dem zweiten Dotierungsbereich 3.2. Bei dieser Variante der Erfindung dient die rückseitig vorgesehene AI-Dotierung (erster Dotierungsbereich 3.1) der Erzeugung eines sogenannten "Back-Surface-Field" (BSF) zur Herabsetzung einer rückseitigen Oberflächenrekombination. Die vorderseitige P- Dotierung (zweiter Dotierungsbereich 3.2, n+-Si) dient als n- leitender Emitter der Solarzelle 10. FIG. 3B illustrates a solar cell 10 which contains a p-doped Si foil as semiconductor foil 3. As in FIG. 3A, the solar cell 10 comprises the substrate 1 made of glass with the joining layer 2 made of aluminum, the semiconductor film 3 with the first doping region 3.1 and the second doping region 3.2 and the contacts 6.1, 6.2 in conjunction with the bonding layer 2 or the second doping region 3.2. In this variant The invention provides for the rear side Al doping (first doping region 3.1) of the production of a so-called "back surface field" (BSF) for reducing rear surface recombination. The front-side P-type doping (second doping region 3.2, n + -Si) serves as the n-type emitter of the solar cell 10.
Figur 3C zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarzelle 10, die gemäß dem Verfahren in Figur 2 her- stellt sein kann. Auf das Substrat 1 aus Glas mit der ersten Fügeschicht 2.4 ist die Halbleiterfolie 3 mit der Passivie- rungsschicht 5 und der zweiten Fügeschicht 2.5 aufgebondet . Durch eine lokal begrenzte Laserbestrahlung sind die Kontaktabschnitte 2.3 gebildet, an denen durch die AI-Dotierung p- leitende Emitter (Dotierungsbereiche 3.1) in der Halbleiterfolie 3 bereitgestellt werden. Auf der freien Oberseite der Solarzelle 10 (Vorder- oder Beleuchtungsseite) sind wie in Figur 3A eine Antireflex-Schicht 7 und Kontaktelektroden 6.2 vorgesehen . FIG. 3C shows a further embodiment of the solar cell 10 according to the invention, which can be produced according to the method in FIG. On the substrate 1 made of glass with the first joining layer 2.4, the semiconductor film 3 with the passivation layer 5 and the second bonding layer 2.5 is bonded. By means of a locally limited laser irradiation, the contact sections 2, 3 are formed, at which p-type emitters (doping regions 3.1) are provided in the semiconductor film 3 by the Al doping. On the free upper side of the solar cell 10 (front or illumination side), as in FIG. 3A, an antireflection layer 7 and contact electrodes 6.2 are provided.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung eines Halbleiter-Bauelements 10 mit einer strukturierten eutektischen Verbindung zwischen einer Halbleiterfolie und einem Substrat schematisch illustriert. Bei dieser Ausführungsform wird als Halbleiter-Bauelement eineFIG. 4 schematically illustrates a further embodiment of the inventive production of a semiconductor component 10 with a structured eutectic connection between a semiconductor film and a substrate. In this embodiment, as a semiconductor device is a
Rückkontakt-Solarzelle mit selektiver Emitterstruktur hergestellt . Back contact solar cell made with selective emitter structure.
Im ersten Schritt (1.) werden das Substrat 1 und die Halblei- terfolie 3 bereitgestellt. Das Substrat 1 umfasst z.B. Borsi¬ likat-Glas, auf dessen Oberfläche die Fügeschicht 2 gebildet ist. Die Fügeschicht 2 besteht z.B. aus Aluminium mit einer Dicke von z.B. 10 μιτι. Die Halbleiterfolie 3 besteht aus n-leitendem Silizium, das z.B. eine Phosphor-Konzentration im Bereich von 0,5 ' 1016 cm-3 bis 5 ' 1016 cm"3 aufweist. Beidseitig trägt die Halbleiterfolie 3 eine dielektrische Passivierungsschicht 5 bzw. eine An- tireflex-Schicht 7, die beide passivierend wirken. Die Anti- reflex-Schicht 7 wirkt gleichzeitig reflektionsmindernd. Die Schichten 5, 7 bestehen z.B. aus SiN, Si02, A1203, SiC oder einer Kombination davon. Die Dicke der Schichten 5, 7 beträgt z.B. jeweils 70 nm. Des Weiteren ist auf der zum Substrat 1 weisenden Kontakteite der Halbleiterfolie 3 eine Dotierungsschicht 4 vorgesehen. Die Dotierungsschicht 4 bildet eine Dotierstoffquelle , sie besteht z.B. aus Phosphor-haltigem Glas. In the first step (1), the substrate 1 and the semiconductor film 3 are provided. The substrate 1 comprises eg Borsi ¬ likat glass, on the surface of the bonding layer 2 is formed. The joining layer 2 consists, for example, of aluminum with a thickness of, for example, 10 μm. The semiconductor film 3 is composed of n-conducting silicon, which for example has a phosphorus concentration in the range of 0.5 '10 16 cm -3 to 5' 10 16 cm "3. On both sides, the semiconductor film 3 carries a dielectric passivation layer 5 and a arrival tireflex layer 7, both of which act passivating. the anti-reflection layer 7 acts at the same reflection-reducing. the layers 5, 7 are made for example of SiN, Si0 2, A1 2 0 3, SiC, or a combination thereof. the thickness of the For example, layers 5, 7 are in each case 70 nm. Furthermore, a doping layer 4 is provided on the contact side of the semiconductor foil 3 facing the substrate 1. The doping layer 4 forms a dopant source, for example comprising phosphorus-containing glass.
Im zweiten Schritt (2.) werden das Substrat 1 und die Halb- leiterfolie 3 bearbeitet, während sie noch nicht miteinander verbunden sind. Die Bearbeitung in Schritt 2. dient der Bildung der n-leitenden Dotierungsbereiche 3.2 auf der zum Substrat 1 weisenden Kontaktseite der Halbleiterfolie 3 und der Strukturierung der Fügeschicht 2 in elektrisch voneinander getrennte Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7. In the second step (2), the substrate 1 and the semiconductor foil 3 are processed while they are not yet connected to each other. The processing in step 2 serves to form the n-type doping regions 3.2 on the contact side of the semiconductor film 3 facing the substrate 1 and the structuring of the bonding layer 2 into electrically separate joining layer sections 2.6, 2.7.
Die Dotierung der Halbleiterfolie 3 erfolgt in Schritt 2., indem die Dotierungsschicht 4 durch Bestrahlung mit einem Laser LI lokal erhitzt wird. Durch die Erwärmung der Dotie- rungsschicht 4 diffundieren Dotierungsatome durch die Passivierungsschicht 5 in die Halbleiterfolie 3. Es wird beispielsweise ein stark dotiertes Silizium (n++-Si) mit einer P-Konzentration von 1020 cm-3 oder höher gebildet. Die Strukturierung der Fügeschicht 2 zur Bildung der ersten und zweiten Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 erfolgt durch eine Ablation durch Bestrahlung mit einem zweiten Laser L2. Der Laser L2 umfasst vorzugsweise einen Kurzpuls-Laser mit einer Pulsdauer geringer als 100 ns. In Figur 4 (3.) sind beispiel- haft schematisch drei Fügeschichtabschnitte 2.6 und zwei Fü- geschichtabschnitte 2.7 illustriert. In der Praxis wird die Zahl, Größe und Anordnung der ersten bzw. zweiten Fügeschichtabschnitte 2.6 in Abhängigkeit von der konkreten An- wendung gewählt, wobei in jedem Fall eine erste Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.6) zur Verbindung mit dem Halbleitermaterial der Halbleiterfolie 3 außerhalb der Dotierungsbereiche 3.2 und eine zweite Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.7) zur Verbindung mit den Dotierungsbereichen 3.2 im Halb- leitermaterial der Halbleiterfolie 3 vorgesehen sind. Die Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 erstrecken sich z. B. streifenförmig entlang der Oberfläche des Substrats 1 (siehe Figur 6) . Schließlich werden in Schritt 3. zur Herstellung der Rückkon- takt-Solarzelle 10 das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 miteinander verbunden. Die Halbleiterfolie 3 wird mit den zum Substrat 1 weisenden Dotierungsbereichen 3.2 auf das Substrat 1 aufgelegt und einer lokalen Laserbestrahlung unterzogen. Dabei werden Kontaktabschnitte 2.3 mit zwei verschiedenenThe doping of the semiconductor film 3 takes place in step 2, in that the doping layer 4 is locally heated by irradiation with a laser LI. By heating the doping layer 4, doping atoms diffuse through the passivation layer 5 into the semiconductor film 3. For example, a heavily doped silicon (n ++ -Si) having a P concentration of 10 20 cm -3 or higher is formed. The structuring of the bonding layer 2 to form the first and second joining layer sections 2.6, 2.7 takes place by ablation by irradiation with a second laser L2. The laser L2 preferably comprises a short-pulse laser with a pulse duration of less than 100 ns. In FIG. 4 (3), exemplary schematically illustrates three joining layer sections 2.6 and two joining layer sections 2.7. In practice, the number, size and arrangement of the first or second joining layer sections 2.6 are selected as a function of the specific application, in each case a first group of bonding layer sections (2.6) for connection to the semiconductor material of the semiconductor film 3 outside the doping regions 3.2 and a second group of joining layer sections (2.7) are provided for connection to the doping regions 3.2 in the semiconductor material of the semiconductor film 3. The joining layer sections 2.6, 2.7 extend z. B. strip-shaped along the surface of the substrate 1 (see Figure 6). Finally, in step 3 to produce the back-contact solar cell 10, the substrate 1 and the semiconductor film 3 are connected to one another. The semiconductor film 3 is placed on the substrate 1 with the doping regions 3.2 facing the substrate 1 and subjected to local laser irradiation. In this case, contact sections 2.3 with two different
Kontaktarten (p-Kontakt, n-Kontakt) gebildet. Durch eine Bestrahlung mit einem ersten Laser L4, die vorzugsweise von der Rückseite des Substrats 1 her erfolgt, wird die Fügeschicht im ersten Fügeschichtabschnitt 2.6 lokal geschmolzen und so stark erwärmt, dass die Zwischenschichten (Dotierungsschicht 4, Passivierungsschicht 5) lokal zerstört werden und die eu- tektische Verbindung (erste Kontaktabschnitte 2.3) mit dem Halbleitermaterial der Halbleiterfolie 3 gebildet wird. Contact types (p-contact, n-contact) formed. By irradiation with a first laser L4, which preferably takes place from the rear side of the substrate 1, the joining layer in the first joining layer section 2.6 is locally melted and heated so strongly that the intermediate layers (doping layer 4, passivation layer 5) are locally destroyed and the eu - Tectic connection (first contact sections 2.3) is formed with the semiconductor material of the semiconductor film 3.
Gleichzeitig werden erste Dotierungsbereiche 3.1 in der Halb- leiterfolie 3 gebildet. Vorteilhafterweise stört das in der Umgebung der ersten Kontaktabschnitte 2.3 vorhandene Phosphorglas die Bildung der ersten Dotierungsbereiche 3.1 nicht, da die P-Atome erheblich langsamer diffundieren als die AI- Atome aus der Fügeschicht 2. Im Ergebnis werden an den ersten Fügeschichtabschnitten 2.6 p-Kontakte gebildet. At the same time, first doping regions 3.1 are formed in the semiconductor foil 3. Advantageously, the phosphorus glass present in the vicinity of the first contact sections 2.3 does not disturb the formation of the first doping regions 3.1, since the P atoms diffuse considerably more slowly than the Al atoms. Atoms from the joining layer 2. As a result, 2.6 p contacts are formed at the first joining layer sections.
Anschließend werden durch Laserbestrahlung mit dem Laser L3, vorzugsweise von der Vorderseite der Halbleiterfolie 3 her, zweite Kontaktabschnitte 2.3 zwischen den Dotierungsbereichen 3.2 und den Fügeschichtabschnitten 2.7 hergestellt. Die Kon- taktierung des n-leitenden Siliziums mit Aluminium stellt ein besonderes Merkmal der Erfindung dar, das von herkömmlichen Kontaktierungstypen im Stand der Technik abweicht. Die Erfinder haben festgestellt, dass insbesondere durch die Hochdotierung des Dotierungsbereiches 3.2 in Schritt 2. in Verbindung mit dem Metall, insbesondere Aluminium der Fügeschich- tabschnitte 2.7 ohmsche elektrische n-Kontakte erhalten wer- den. Subsequently, laser irradiation with the laser L3, preferably from the front side of the semiconductor film 3, produces second contact sections 2.3 between the doping regions 3.2 and the bonding layer sections 2.7. The contacting of the n-type silicon with aluminum is a particular feature of the invention, which differs from conventional types of contacting in the prior art. The inventors have found that, in particular by virtue of the high doping of the doping region 3.2 in step 2. In conjunction with the metal, in particular aluminum, of the joining layer tabs 2.7, ohmic electrical n contacts are obtained.
Da bei der Solarzelle 10 gemäß Figur 4 die Emitter-Bereiche nicht ganzflächig gebildet, sondern strukturiert sind, wird der Lateralabstand zwischen den p-leitenden und n-leitenden Dotierungsbereichen 3.1, 3.2 und entsprechend zwischen den zugehörigen p- und n-Kontakten im Bereich der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger oder darunter gewählt. Vorzugsweise beträgt der Lateralabstand rund 30 μιτι bis 300 μπ\. Figur 5 illustriert eine weitere Variante der Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer strukturierten eutekti- schen Verbindung zwischen dem Substrat 1 und der Halbleiterfolie 3. Im ersten Schritt (1.) werden das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 bereitgestellt. Das Substrat 1 umfasst eine Polymerfolie, z.B. aus EVA, auf deren Oberfläche eine amorphe Schicht 1.1 (Glas- oder Glaskeramikschicht) und eine Fügeschicht 2 gebildet sind. Die amorphe Schicht 1.1 besteht z.B. aus Si02, SiN oder Sic, mit einer Dicke von z. B. 1 μπ. Die Fügeschicht 2 ist auf der amorphen Schicht 1.1 gebildet. Die Halbleiterfolie 3 trägt wie in Figur 4 auf ihrer Kontaktseite eine Dotierungsschicht 4 aus Phosphorhaltigem Glas und eine dielektrische Passivierungsschicht 5. Des Weiteren weist abweichend von Figur 4 (1.) die Halbleiterfolie 3 auf der vom Substrat 1 wegweisenden Vorderseite einen ersten hochdotierten Dotierungsbereich 3.1 (p++-Schicht ) auf. Der erste Dotierungsbereich 3.1 wird durch eindiffundierte Bor-Atome mit einer Dotierungskonzentration von z. B. 5Ί019 cm-3 gebildet. Auf der Vorderseite des ersten Dotierungsbereiches 3.1 derSince in the solar cell 10 according to Figure 4, the emitter regions are not formed over the entire surface, but are structured, the lateral distance between the p-type and n-type doping regions 3.1, 3.2 and corresponding between the associated p and n contacts in the Diffusion length of the minority carriers or chosen below. Preferably, the lateral distance is about 30 μιτι to 300 μπ \. FIG. 5 illustrates a further variant of the production of a semiconductor component with a structured eutectic connection between the substrate 1 and the semiconductor film 3. In the first step (1), the substrate 1 and the semiconductor film 3 are provided. The substrate 1 comprises a polymer film, for example of EVA, on the surface of which an amorphous layer 1.1 (glass or glass-ceramic layer) and a bonding layer 2 are formed. The amorphous layer 1.1 consists for example of Si0 2 , SiN or Sic, with a thickness of z. B. 1 μπ. The joining layer 2 is formed on the amorphous layer 1.1. As in FIG. 4, the semiconductor film 3 carries on its contact side a doping layer 4 of phosphorus-containing glass and a dielectric passivation layer 5. Furthermore, unlike FIG. 4 (1), the semiconductor film 3 has a first heavily doped impurity region 3.1 on the front side facing away from the substrate 1 (FIG. p ++ layer). The first doping region 3.1 is formed by diffused boron atoms with a doping concentration of z. B. 5Ί0 19 cm -3 formed. On the front side of the first doping region 3.1 of
Halbleiterfolie 3 ist eine weitere dielektrische Schicht als Antireflex-Schicht 7 vorgesehen. Semiconductor film 3, a further dielectric layer is provided as an antireflection layer 7.
Im zweiten Schritt (2.) werden wie in Figur 4 (2.) durch eine erste Laserbestrahlung mit dem Laser LI ein hochdotierter zweiter Dotierungsbereich 3.2 (n++-Si) in der Halbleiterfolie 3 und durch eine zweite Laserbestrahlung mit dem Laser L2 eine Strukturierung der Fügeschicht 2 in einzelne Fügeschich- tabschnitte 2.6, 2.7 bereitgestellt. In the second step (2), as in FIG. 4 (2), a highly doped second doping region 3.2 (n ++ -Si) in the semiconductor film 3 is produced by a first laser irradiation with the laser LI and by a second laser irradiation with the laser L2 Structuring the joining layer 2 into individual joining layer sections 2.6, 2.7.
Im dritten Schritt (3.) erfolgt die Verbindung der Halbleiterfolie 3 mit dem Substrat 1, wobei eine rückseitige Bestrahlung mit dem Laser L4 eine derartige Erwärmung der Füge- schichtabschnitte 2.6 bewirkt, dass die AI-Atome durch die Halbleiterfolie 3 bis zum p-leitenden ersten Dotierungsbereich 3.1 diffundieren und Kontaktabschnitte 3.2 bilden. An den Fügeschichtabschnitten 2.6 werden p-Kontakte gebildet. Des Weiteren ist eine vorderseitige Bestrahlung mit dem Laser L3 vorgesehen, um den Fügeschichtabschnitt 2.7 mit dem hoch- dotierten zweiten Dotierungsbereich 3.2 zu verbinden. An den Fügeschichtabschnitten 2.7 werden n-Kontakte gebildet. Ent¬ sprechend wird bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 eine flächige Emitterstruktur gebildet, so dass die p-Kontakte größere Abstände von den n-Kontakten, z.B. im Bereich von 0,3 mm bis 3 mm, aufweisen können, als bei der Ausführungsform gemäß Figur 4. In the third step (3), the semiconductor film 3 is joined to the substrate 1, wherein a back irradiation with the laser L4 causes such a heating of the joining layer sections 2.6, that the Al atoms through the semiconductor film 3 to the p-type diffuse first doping region 3.1 and form contact sections 3.2. At the joining layer sections 2.6, p-contacts are formed. Furthermore, a front-side irradiation with the laser L3 is provided in order to connect the bonding layer section 2.7 to the highly doped second doping zone 3.2. At the joining layer sections 2.7, n contacts are formed. Ent ¬ speaking a flat emitter structure is formed in the embodiment according to FIG 5 so that the p-contacts greater distances from the n-contacts, including in the range of 0.3 mm to 3 mm, than in the embodiment according to FIG. 4.
Figur 6 illustriert beispielhaft eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Bauelements (Solarzelle 10), wobei auf dem Substrat 1 zwei getrennte Halbleiterfolien 3.4, 3.5 mit dem Verfahren gemäß Figur 5 gebondet sind. Auf dem Substrat 1 ist die Fügeschicht so strukturiert, dass drei Fü- geschichtabschnitte 2.6, 2.7 und 2.8 gebildet werden. Jeder der Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 und 2.8 umfasst eine Anordnung von parallelen, an einem Ende elektrisch verbundenen Streifen, entlang deren Länge mit dem Verfahren gemäß Figur 5 n-Kontakte oder p-Kontakte gebildet sind. Die Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 und 2.8 sind ineinander greifend so ange- ordnet, dass sich Streifen mit n-Kontakten und Streifen mit p-Kontakten abwechseln. Entsprechend umfasst der erste Füge- schichtabschnitt 2.6 Streifen mit p-Kontakten über der ersten Halbleiterfolie 3.4, der dritte Fügeschichtabschnitt 2.8 Streifen mit n-Kontakten über der zweiten Halbleiterfolie 3.5 und der zweite, mittlere Fügeschichtabschnitt 2.7 Streifen mit n-Kontakten über der ersten Halbleiterfolie 3.4 und FIG. 6 illustrates by way of example an embodiment of a semiconductor component (solar cell 10) according to the invention, wherein two separate semiconductor foils 3.4, 3.5 are bonded to the substrate 1 by the method according to FIG. On the substrate 1, the joining layer is structured such that three joining layer sections 2.6, 2.7 and 2.8 are formed. Each of the bonding layer sections 2.6, 2.7 and 2.8 comprises an array of parallel strips electrically connected at one end along the length of which n contacts or p contacts are formed by the method of FIG. The joining layer sections 2.6, 2.7 and 2.8 are arranged interlocking so that strips alternate with n contacts and strips with p contacts. Correspondingly, the first joining layer section 2.6 comprises strips with p contacts over the first semiconductor foil 3.4, the third joining layer section 2.8 strips with n contacts over the second semiconductor foil 3.5 and the second, middle joining layer section 2.7 strips with n contacts over the first semiconductor foil 3.4 and
Streifen mit p-Kontakten über der zweiten Halbleiterfolie 3.5. Im Ergebnis wird eine Solarzelle 10 mit einer Serienver- schaltung der elektrischen Kontakte gebildet, die für eine hocheffektive Ableitung von generierten Ladungsträgern ausgelegt ist. Strip with p-contacts over the second semiconductor foil 3.5. As a result, a solar cell 10 is formed with a series connection of the electrical contacts, which is designed for a highly effective dissipation of generated charge carriers.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung enthält/enthalten die Fügeschicht/en jeweils ein vorbestimm- tes Metall, das für die gewünschte Dotierung der Halbleiterfolie ausgewählt ist. Abweichend von diesen Ausführungsformen können erfindungsgemäß verschiedene Metalle zur Bildung von verschiedenen Fügungsschichtabschnitten verwendet werden, wie schematisch in Figur 7 gezeigt ist. Gemäß Figur 7A sind das Substrat 1 und die Halbleiterfolie 3 vor der gegenseitigen Verbindung schematisch illustriert. Das Substrat 1 umfasst Glas, auf dessen Oberfläche Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 aus verschiedenen Metallen gebildet sind. Beispielsweise um- fasst der mittlere Fügeschichtabschnitt 2.7 Aluminium mit einer Dicke von 10 μπι, während die äußeren Fügeschichtabschnitte 2.6 Silber mit einer Dicke von 3 μιη umfassen. Die Aufbringung der Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 erfolgt durch eine lokale Abscheidung der Metallschichten und ggf. durch eine elektrische Trennung der Metallschichten durch einenIn the embodiments of the invention described above, the bonding layer (s) each contain a predetermined metal selected for the desired doping of the semiconductor film. Differing from these embodiments, according to the invention, different metals can be used to form different joining layer sections, as shown schematically in FIG. According to Figure 7A are the Substrate 1 and the semiconductor film 3 before the mutual connection schematically illustrated. The substrate 1 comprises glass, on the surface of which joining layer sections 2.6, 2.7 of different metals are formed. By way of example, the middle joining layer section 2.7 comprises aluminum with a thickness of 10 .mu.m, while the outer joining layer sections 2.6 comprise silver with a thickness of 3 .mu.m. The application of the bonding layer sections 2.6, 2.7 is effected by a local deposition of the metal layers and possibly by an electrical separation of the metal layers by a
Graben. Die Halbleiterfolie 3 ist wie in Figur 5 (2.) aus n- leitendem Silizium gebildet, auf dessen zum Substrat 1 weisenden Kontaktseite eine Passivierungsschicht 5 und hochdotierte n-leitende Dotierungsbereiche 3.2 gebildet sind. Auf der entgegengesetzten Seite ist ein hochdotierter p-leitender Dotierungsbereich 3.1 (p++-Si) gebildet, der durch eine Anti- reflex-Schicht 7 bedeckt ist. Dig. As in FIG. 5 (2), the semiconductor film 3 is formed from n-conducting silicon, on whose contact side facing the substrate 1 a passivation layer 5 and highly doped n-type doping regions 3.2 are formed. On the opposite side, a highly doped p-type impurity region 3.1 (p ++ -Si) is formed, which is covered by an antireflective layer 7.
Gemäß Figur 7B ist die gegenseitige Verbindung des Substrats 1 mit der Halbleiterfolie 3 analog zum Verfahren in Figur 5 (3.) illustriert. Das Metall der Fügeschichtabschnitte 2.6 diffundiert unter der Wirkung von Laserbestrahlung mit dem Laser L7 in den n++-leitenden Dotierungsbereich 3.2. Das Metall des Fügeschichtabschnitts 2.7 diffundiert unter der Wir- kung von Laserbestrahlung mit dem Laser L8 durch die Halbleiterfolie 3 hindurch bis zum Dotierungsbereich 3.1. Dabei wird in der ein p++-leitender Dotierungsbereich 3.4 gebildet. According to FIG. 7B, the mutual connection of the substrate 1 with the semiconductor film 3 is illustrated analogously to the method in FIG. 5 (3). The metal of the bonding layer sections 2.6 diffuses under the action of laser irradiation with the laser L7 into the n ++ -type doping region 3.2. The metal of the bonding layer section 2.7 diffuses under the effect of laser irradiation with the laser L8 through the semiconductor film 3 to the doping region 3.1. In this case, a p ++ -type doping region 3.4 is formed in the p ++ .
Vorteile für den Fertigungsprozess können sich ergeben, wenn bei der Bereitstellung von Fügeschichtabschnitten 2.6, 2.7 aus verschiedenen Metallen mehrere Teilschichten übereinander angeordnet sind, die durch eine isolierende Zwischenschicht 2.9 getrennt sind. Diese Variante der Erfindung ist in Figur 8 schematisch illustriert. Gemäß Figur 8A ist auf der Ober- fläche des Substrats 1 aus Glas ein erster Fügeschichtab- schnitt 2.7 aus Aluminium angeordnet, der sich über die Substratoberfläche erstreckt und von der isolierenden Zwischenschicht 2.9 bedeckt ist. Auf der isolierenden Zwischenschicht 2.9 sind die Fügeschichtabschnitte 2.6 aus einem weiteren Metall, z.B. Silber gebildet. Die Fügeschichtabschnitte 2.6 sind z.B. durch Ablation strukturiert. Advantages for the manufacturing process can result if, in the provision of joining layer sections 2.6, 2.7 of different metals, a plurality of sub-layers are arranged one above the other, which are separated by an insulating intermediate layer 2.9. This variant of the invention is illustrated schematically in FIG. According to FIG. 8A, on the upper A first joining layer section 2.7 made of aluminum is arranged on the surface of the substrate 1 made of glass, which extends over the substrate surface and is covered by the insulating intermediate layer 2.9. On the insulating intermediate layer 2.9, the bonding layer sections 2.6 are formed from a further metal, eg silver. The joining layer sections 2.6 are structured, for example, by ablation.
Die Halbleiterfolie 3 ist aufgebaut, wie in Figur 7A gezeigt ist. Zur Verbindung des Substrats 1 mit der Halbleiterfolie 3 wird gemäß Figur 8B durch die Laserbestrahlung mit einem ersten Laser L8 die Kontaktierung zwischen den Fügeschich- tabschnitten 2.6 und den hochdotiert n-leitenden Dotierungsbereichen 3.2 (n++-Si) der Halbleiterfolie 3 gebildet. Durch die Laserbestrahlung mit einem zweiten Laser L9 wird die Kontaktierung zwischen dem Fügeschichtabschnitt 2.7 und dem hochdotiert p-leitenden Dotierungsbereich 3.1 (p++-Si) gebildet. Welche der Fügeschichtabschnitte 2.6 oder 2.7 kontaktiert werden, kann durch die Wahl der Bestrahlungsseite, d.h. durch die Bestrahlung von der Rück- oder Vorderseite, bestimmt werden. Wenn die Fügeschichtabschnitte 2.6, 2.7 in verschiedenen Wellenlängenbereichen absorbieren, kann die Bestrahlung der Fügeschichtabschnitte 2.6 auch von der Seite des Substrats 1 her erfolgen (siehe gepunkteter Pfeil) . In diesem Fall wird der Fügeschichtabschnitt 2.7 mit einer Wellenlänge bestrahlt, die im Fügeschichtabschnitt 2.6 nicht o- der nur vernachlässigbar schwach absorbiert wird. The semiconductor foil 3 is constructed as shown in Fig. 7A. For bonding the substrate 1 to the semiconductor film 3, according to FIG. 8B the laser bonding with a first laser L8 forms the contact between the bonding layer sections 2.6 and the highly doped n-type doping regions 3.2 (n ++ -Si) of the semiconductor film 3. The laser irradiation with a second laser L9 forms the contact between the bonding layer section 2.7 and the highly doped p-type doping region 3.1 (p ++ -Si). Which of the joining layer sections 2.6 or 2.7 are contacted can be determined by the choice of the irradiation side, ie by the irradiation from the rear or front side. If the joining layer sections 2.6, 2.7 absorb in different wavelength ranges, the irradiation of the bonding layer sections 2.6 can also take place from the side of the substrate 1 (see dotted arrow). In this case, the joining layer section 2.7 is irradiated with a wavelength which is not negligibly or only negligibly absorbed in the bonding layer section 2.6.
Zusammengefasst bietet die Erfindung die folgenden Vorteile. Erfindungsgemäß können dünne Halbleiter-Wafer oder -Folien zu Halbleiter-Bauelementen, wie z.B. Solarzellen oder Dioden, verarbeitet werden. Vorteilhafterweise sind keine hohen Bearbeitungstemperaturen erforderlich. Die Laserbestrahlung zur lokalen Erwärmung der Fügeschicht und der Halbleiterfolie kann mit einfachen optischen Mitteln in die Bereiche der gewünschten Kontaktabschnitte gelenkt und/oder fokussiert werden. Erfindungsgemäße Halbleiter-Bauelemente können mit einer Vielzahl von Substratmaterialien hergestellt werden. Es sind insbesondere Glas-Substrate verwendbar, ohne dass an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder die Temperaturfestigkeit besondere Anforderungen gestellt werden. In summary, the invention offers the following advantages. According to the invention, thin semiconductor wafers or films can be processed into semiconductor components, such as solar cells or diodes. Advantageously, no high processing temperatures are required. The laser irradiation for local heating of the bonding layer and the semiconductor film can be directed and / or focused by simple optical means in the areas of the desired contact portions. Semiconductor devices according to the invention can be produced with a multiplicity of substrate materials. In particular, glass substrates can be used without special demands being placed on the thermal expansion coefficient or the temperature resistance.
Vorteilhafterweise bestehen des Weiteren keine Beschränkungen in Bezug auf die Art und/oder Dotierung des verarbeitetenFurthermore, there are advantageously no restrictions with regard to the type and / or doping of the processed material
Halbleitermaterials. Es kann insbesondere p- oder n-leitendes Silizium verwendet werden. Die Kontaktierung der Dotierungsbereiche der Halbleiterfolie ist kostengünstig realisierbar. Es ist insbesondere eine einseitige (rückseitige) Kontaktie- rung möglich. Dies vereinfacht eine Verkapselung des Halbleiter-Bauelements derart, dass lediglich die Halbleiterfolie, ggf. mit einer Antireflex-Schicht freiliegt. Vorteilhafterweise kann das Substrat zur Verkapselung verwendet werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen durch das Halbleitermaterial zur Rückseite durchgeführte Emitter unter Verwendung von Durchgangslöchern gebildet werden, können erfindungsgemäß dünne Wafer verwendet werden, die auf einem Substrat weiterverarbeitet werden. Insbesondere der Emitter- durchgang gemäß Figur 7 ist mit hochdotiertem Silizium gefüllt, was gegenüber der herkömmlichen Technik unter Verwendung von Durchgangslöchern in Bezug auf einen niedrigen Serienwiderstand des Kontakts von Vorteil ist. Erfindungsgemäß hergestellte Solarzellen können mit einem besonders hohen Wirkungsgrad (> 20 %) hergestellt werden, weil Silizium mit hoher Qualität verwendet werden kann, durch die Laserprozessierung ein örtlich selektives und somit hocheffizientes Zelldesign realisiert werden kann und das Verfahren für die Verarbeitung von n-Silizium geeignet ist, dass nach dem Czochralski-Verfahren gezogen ist. Semiconductor material. In particular, p- or n-type silicon can be used. The contacting of the doping regions of the semiconductor film can be realized inexpensively. In particular, a one-sided (back) contacting is possible. This simplifies an encapsulation of the semiconductor device in such a way that only the semiconductor film, if necessary with an antireflection layer, is exposed. Advantageously, the substrate can be used for encapsulation. In comparison with conventional methods in which emitters made through the semiconductor material to the back side are formed using through-holes, it is possible according to the invention to use thin wafers which are further processed on a substrate. In particular, the emitter junction according to FIG. 7 is filled with highly doped silicon, which is advantageous over the conventional technique using through holes with respect to a low series resistance of the contact. Solar cells produced according to the invention can be produced with a particularly high degree of efficiency (> 20%) because high-quality silicon can be used, a locally selective and therefore highly efficient cell design can be realized by laser processing, and the process is suitable for the processing of n-silicon, that is pulled by the Czochralski method.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, drawings and claims may be significant to the realization of the invention in its various forms both individually and in combination.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements (10), insbesondere einer Diode oder einer Solarzelle, mit den Schritten : 1. A method for producing a semiconductor component (10), in particular a diode or a solar cell, comprising the steps:
(a) Bereitstellung eines Substrates (1), auf dem eine Füge¬ schicht (2, 2.4) gebildet ist, die ein Metall enthält und mit dem Substrat (1) fest verbunden ist, (a) providing a substrate (1) on which is formed a joint ¬ layer (2, 2.4) containing a metal and the substrate (1) is firmly connected,
(b) Auflage einer Halbleiterfolie (3) aus einem Halbleitermaterial auf die Fügeschicht (2, 2.4), und  (b) applying a semiconductor film (3) made of a semiconductor material to the bonding layer (2, 2.4), and
(c) Erwärmung der Halbleiterfolie (3) und der Fügeschicht (2, 2.4) auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur einer Zusammensetzung aus dem Metall und dem Halbleitermate¬ rial, wobei eine Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) und über die Fügeschicht (2, 2.4) mit dem Substrat (1) gebildet wird, (c) heating of the semiconductor film (3) and the bonding layer (2, 2.4) to a temperature above the eutectic temperature of a composition of the metal and the semiconductor materials ¬ rial, whereby a compound semiconductor film (3) with the bonding layer (2, 2.4 ) and via the bonding layer (2, 2.4) with the substrate (1) is formed,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- die Erwärmung mittels lokal wirkender Laserbestrahlung er¬ folgt . - The heating by means of locally acting laser irradiation he follows ¬ .
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem 2. The method according to claim 1, wherein
- die Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) mittels Pulslaserbestrahlung erzeugt wird,  - The compound of the semiconductor film (3) with the bonding layer (2, 2.4) is generated by pulsed laser irradiation,
- die Halbleiterfolie (3) und das Substrat (1) während der Laserbestrahlung unter der Wirkung einer mechanischen Kraft zueinander gedrückt werden,  the semiconductor foil (3) and the substrate (1) are pressed together during the laser irradiation under the action of a mechanical force,
- die Halbleiterfolie (3) aus Silizium besteht,  the semiconductor foil (3) consists of silicon,
- die Halbleiterfolie (3) eine Dicke geringer als 200 μπι, insbesondere geringer als 100 pm aufweist, - The semiconductor film (3) has a thickness less than 200 μπι, in particular less than 100 pm,
- das Substrat (1) Glas, Glaskeramik oder ein mit einer Glas¬ oder Glaskeramikschicht (1.1) versehenes Polymer umfasst, und/oder 2 - the substrate (1) comprises glass, glass ceramic or a ¬ or a glass ceramic layer (1.1) provided with polymer, and / or 2
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- die Fügeschicht (2, 2.4) Aluminium enthält. - The joining layer (2, 2.4) contains aluminum.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 3. The method according to any one of the preceding claims, in which
- in Schritt (c) die Laserbestrahlung an verschiedenen Posi¬ tionen der Fügeschicht (2, 2.4) wiederholt wird, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten (2.3) mit Verbindungen der Halbleiterfolie (3) und der Fügeschicht (2, 2.4) gebildet werden . - in step (c), the laser irradiation at various posi ¬ functions of the bonding layer (2, 2.4) is repeated so that a plurality of contact portions (2.3) with compounds of the semiconductor film (3) and the bonding layer (2, 2.4) are formed.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem 4. The method according to claim 3, wherein
- die verschiedenen Positionen der Fügeschicht, an denen die Laserbestrahlung erfolgt, so geringe Abstände aufweisen, dass eine flächig ausgedehnte Verbindung (2.1) der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) gebildet wird.  - The different positions of the joining layer, where the laser irradiation takes place, have such small distances, that a flat extended connection (2.1) of the semiconductor film (3) with the bonding layer (2, 2.4) is formed.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) geteilt ist, die auf dem Substrat (1) in - The joining layer is divided into a plurality of joining layer sections (2.6, 2.7, 2.8), which on the substrate (1) in
Teilschichten nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und an denen jeweils in Schritt (c) eine Verbindung mit der Halbleiterfolie (3) gebildet wird. 6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Partial layers are arranged side by side or one above the other and at which in each case in step (c) a compound with the semiconductor film (3) is formed. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- die Halbleiterfolie (3) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite eine dielektrische Passivierungsschicht (5) aufweist, und  - The semiconductor film (3) on the substrate (1) side facing a dielectric passivation layer (5), and
- in Schritt (c) die Laserbestrahlung an einzelnen, über die Fläche des Substrats (1) verteilten Positionen erfolgt, so dass eine Vielzahl von Kontaktabschnitten (2.3) gebildet werden, die von der Fügeschicht (2, 2.4) oder den Fügeschichtabschnitten (2.in step (c) the laser irradiation takes place at individual, over the surface of the substrate (1) distributed positions, so that a plurality of contact portions (2.3) are formed, of the joining layer (2, 2.4) or the Fügeschichtabschnitten (2.
6, 2.7, 2.8) durch die dielektrische Passivie- 3 6, 2.7, 2.8) through the dielectric passivation 3
WO 2012/130392 PCT/EP2012/001145 rungsschicht (5) zu der Halbleiterfolie (3) ragen, wobei ein überwiegender Flächenanteil des Substrats (1) nicht bestrahlt wird .  The layer (5) protrude to the semiconductor film (3), wherein a predominant surface portion of the substrate (1) is not irradiated.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- die Halbleiterfolie (3) mit mindestens einer Dotierungsschicht (4), insbesondere Bor oder Phosphor enthaltend, bereitgestellt wird, und vor Schritt (b) als weiterer Schritt vorgesehen ist:  - The semiconductor film (3) with at least one doping layer (4), in particular boron or phosphorus containing, is provided, and before step (b) is provided as a further step:
(d) lokale Dotierung der Halbleiterfolie (3) mittels Laserbestrahlung .  (D) local doping of the semiconductor film (3) by means of laser irradiation.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem 8. The method according to claim 7, wherein
- die Dotierungsschicht (4) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) angeordnet ist und die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, wobei - The doping layer (4) on the substrate (1) facing side of the semiconductor film (3) is arranged and the joining layer is divided into a plurality of Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7), wherein
- durch die Laserbestrahlung einer ersten Gruppe der Füge- schichtabschnitte (2.6) auf der zum Substrat (1) weisenden - By the laser irradiation of a first group of the joining layer sections (2.6) on the substrate (1) facing
Seite der Halbleiterfolie (3) erste Dotierungsbereiche (3.1) mit einem ersten Leitungstyp erzeugt werden, und Side of the semiconductor film (3) first doping regions (3.1) are generated with a first conductivity type, and
- durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht (4) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) zweite Dotierungsbereiche (3.2) mit einem zweiten, entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt werden, die jeweils mit Fügeschichtabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.7) verbunden sind.  - By the laser irradiation of the doping layer (4) on the side facing the substrate (1) side of the semiconductor film (3) second doping regions (3.2) are produced with a second, opposite conductivity type, each connected to Fügeschichtabschnitten a second group of Fügeschichtabschnitten (2.7) are.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem 9. The method according to claim 7, wherein
- die Dotierungsschicht (4) auf der zum Substrat (1) weisen¬ den Seite der Halbleiterfolie (3) angeordnet ist die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, und die Halbleiterfolie (3) auf der vom 4 - the doping layer (4) have ¬ the side of the semiconductor film (3) disposed on the the substrate (1), the bonding layer in a plurality of joining layer portions (2.6, 2.7) is divided, and the semiconductor film (3) on the 4
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Substrat (1) wegweisenden Seite einen ersten Dotierungsbereich (3.1) mit einem ersten Leitungstyp aufweist, wobeiSubstrate (1) pioneering side having a first doping region (3.1) with a first conductivity type, wherein
- durch die Laserbestrahlung einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) Kontaktabschnitte (2.3) erzeugt wer- den, die durch die Halbleiterfolie (3) zu dem ersten Dotierungsbereich (3.1) ragen, und - By the laser irradiation of a first group of Fügeschichtabschnitte (2.6) contact portions (2.3) are generated, which protrude through the semiconductor film (3) to the first doping region (3.1), and
- durch die Laserbestrahlung der Dotierungsschicht (4) zweite Dotierungsbereiche (3.2) mit einem zweiten, entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt werden, die jeweils mit Fügeschich- tabschnitten einer zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.7) verbunden sind.  - By the laser irradiation of the doping layer (4) second doping regions (3.2) are produced with a second, opposite conductivity type, which are each connected to Fügeschich- tabschnitten a second group of Fügeschichtabschnitten (2.7).
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem 10. The method according to claim 8 or 9, wherein
- die Fügeschichtabschnitte der ersten und der zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) jeweils verschiedene - The joining layer sections of the first and the second group of joining layer sections (2.6, 2.7) each different
Metalle enthalten, oder Contain metals, or
- alle Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7) das gleiche Metall, insbesondere Aluminium, enthalten.  - All joining layer sections (2.6, 2.7) contain the same metal, in particular aluminum.
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 11. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- mindestens Schritt (c) in inerter oder reduzierender Atmosphäre oder in einem Vakuum erfolgt.  - At least step (c) takes place in an inert or reducing atmosphere or in a vacuum.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem 12. The method according to claim 11, wherein
- das Vakuum lokal selektiv am Ort der Laserbestrahlung erfolgt.  - The vacuum takes place locally selectively at the location of the laser irradiation.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- die Halbleiterfolie (3) n-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht (2, 2.4) oder die Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7, 2.8) Aluminium enthalten, wobei durch die Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) oder den Fü- 5 - The semiconductor film (3) comprises n-type silicon and the Fügeschicht (2, 2.4) or the Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7, 2.8) contain aluminum, wherein by the compound of the semiconductor film (3) with the bonding layer (2, 2.4) or the 5
WO 2012/130392 PCT/EP2012/001145 geschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) ein Aluminium- Dotierungsbereich (3.1) im Halbleitermaterial zur Erzeugung eines p-leitenden Emitter gebildet wird, oder  WO 2012/130392 PCT / EP2012 / 001145 layer portions (2.6, 2.7, 2.8) an aluminum doping region (3.1) is formed in the semiconductor material to produce a p-type emitter, or
- die Halbleiterfolie (3) p-leitendes Silizium umfasst und die Fügeschicht (2, 2.4) oder die Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7, 2.8) Aluminium enthalten, wobei durch die Verbindung der Halbleiterfolie (3) mit der Fügeschicht (2, 2.4) oder den Fü- geschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) ein Aluminium- Dotierungsbereich (3.1) im Halbleitermaterial zur Erzeugung einer Elektronen reflektierenden Schicht (Back Surface Field, BSF) gebildet wird.  - The semiconductor film (3) comprises p-type silicon and the joining layer (2, 2.4) or the joining layer sections (2.6, 2.7, 2.8) contain aluminum, wherein by the compound of the semiconductor film (3) with the bonding layer (2, 2.4) or an aluminum doping region (3.1) is formed in the semiconductor material for the production of an electron-reflecting layer (back surface field, BSF) in the joining layer sections (2.6, 2.7, 2.8).
14. Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Diode oder eine Solarzelle, umfassend: 14. Semiconductor component, in particular a diode or a solar cell, comprising:
- ein Substrat (1) , a substrate (1),
- eine Fügeschicht (2, 2.4), die ein Metall enthält, wobei die Fügeschicht (2, 2.4) auf dem Substrat (1) gebildet und mit dem Substrat (1) fest verbunden ist, und  a bonding layer (2, 2.4) containing a metal, wherein the bonding layer (2, 2.4) is formed on the substrate (1) and fixedly connected to the substrate (1), and
- eine Halbleiterfolie (3) aus einem Halbleitermaterial, das in mindestens einer eutektischen Verbindung mit der Fügeschicht (2, 2.4) und über die Fügeschicht (2, 2.4) mit dem Substrat (1) verbunden ist,  a semiconductor foil (3) made of a semiconductor material which is connected to the substrate (1) in at least one eutectic connection with the joining layer (2, 2.4) and via the joining layer (2, 2.4),
dadurch gekennzeichnet , dass characterized in that
- die mindestens eine eutektische Verbindung mittels lokaler Laserbestrahlung erzeugt ist, und  - The at least one eutectic compound is generated by means of local laser irradiation, and
- das Halbleitermaterial an der mindestens einen eutektischen Verbindung mit dem Metall so dotiert ist, dass eine Ladungsträger-Konzentration oberhalb von 1018 cm-3 gebildet ist. - The semiconductor material is doped at the at least one eutectic compound with the metal so that a charge carrier concentration above 10 18 cm -3 is formed.
15. Halbleiter-Bauelement gemäß Anspruch 14, bei dem 15. A semiconductor device according to claim 14, wherein
- die Halbleiterfolie (3) aus Silizium besteht,  the semiconductor foil (3) consists of silicon,
- die Halbleiterfolie (3) eine Dicke geringer als 200 μπα, insbesondere geringer als 100 μιτι aufweist, und/oder 6 - The semiconductor film (3) has a thickness less than 200 μπα, in particular less than 100 μιτι, and / or 6
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- das Substrat (1) Glas, Glaskeramik oder ein mit einer Glasoder Glaskeramikschicht versehenes Polymer umfasst, the substrate (1) comprises glass, glass ceramic or a polymer provided with a glass or glass-ceramic layer,
- die Fügeschicht entlang der Substratoberfläche in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7, 2.8) geteilt ist, an denen jeweils eine Verbindung mit der Halbleiterfolie (3) gebildet ist und die auf dem Substrat (1) in Teilschichten nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, und/oder the joining layer is divided along the substrate surface into a multiplicity of joining layer sections (2.6, 2.7, 2.8), on each of which a connection with the semiconductor film (3) is formed and which are arranged side by side or one above the other on the substrate (1) in partial layers, and or
- die Fügeschicht (2, 2.4) Aluminium enthält. - The joining layer (2, 2.4) contains aluminum.
16. Halbleiter-Bauelement gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem16. The semiconductor device according to claim 14 or 15, wherein
- das Halbleitermaterial an der mindestens einen eutektischen Verbindung mit dem Metall so dotiert ist, dass sich ein dotierter Kontaktabschnitt über die gesamte Dicke der Halbleiterfolie (3) erstreckt. - The semiconductor material is doped at the at least one eutectic compound with the metal so that a doped contact portion extends over the entire thickness of the semiconductor film (3).
17. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis17. Semiconductor component according to one of claims 14 to
16, bei dem 16, in which
- das Substrat (1) ein mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht versehenes Polymer umfasst und die Glas- oder Glaske- ramikschicht eine Dicke von mehr als 0,5 pm, insbesondere mehr als 5 μιη aufweist.  - The substrate (1) comprises a polymer provided with a glass or glass ceramic layer and the glass or Glaske- ramikschicht has a thickness of more than 0.5 pm, in particular more than 5 μιη.
18. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis18. Semiconductor component according to one of claims 14 to
17, bei dem 17, at the
- die Halbleiterfolie (3) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite eine Dotierungsschicht (4) und eine dielektrische Pas- sivierungsschicht (5) aufweist, und - The semiconductor film (3) on the side facing the substrate (1) has a doping layer (4) and a dielectric Pas- sivierungsschicht (5), and
- die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, wobei  - The joining layer is divided into a plurality of joining layer sections (2.6, 2.7), wherein
- auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) erste Dotierungsbereiche (3.1) eines ersten Leitungstyps, die mit einer ersten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) verbunden sind, und zweite Dotierungsbereiche (3.2) eines zweiten, entgegengesetzten Leitungstyps gebildet sind, 7 - On the substrate (1) facing side of the semiconductor film (3) first doping regions (3.1) of a first conductivity type, which are connected to a first group of Fügeschichtabschnitte (2.6), and second doping regions (3.2) of a second, opposite conductivity type are formed . 7
WO 2012/130392 PCT/EP2012/001145 die mit einer zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.7) verbunden sind.  WO 2012/130392 PCT / EP2012 / 001145 which are connected to a second group of the joining layer sections (2.7).
19. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem 19. Semiconductor component according to one of claims 14 to 17, in which
- die Halbleiterfolie (3) auf der zum Substrat (1) weisenden Seite eine Dotierungsschicht (4) und eine dielektrische Pas- sivierungsschicht (5) aufweist,  the semiconductor foil (3) has a doping layer (4) and a dielectric passivation layer (5) on the side facing the substrate (1),
- die Fügeschicht in eine Vielzahl von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) geteilt ist, und  - The joining layer is divided into a plurality of joining layer sections (2.6, 2.7), and
- die Halbleiterfolie (3) auf der vom Substrat (1) wegweisenden Seite einen ersten Dotierungsbereich (3.1) eines ersten Leitungstyps aufweist, wobei  - The semiconductor film (3) on the side facing away from the substrate (1) side, a first doping region (3.1) of a first conductivity type, wherein
- eine erste Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.6) über Kon- taktabschnitte (2.3), die durch die Halbleiterfolie (3) ragen, mit dem ersten Dotierungsbereich (3.1) verbunden sind, und  a first group of the bonding layer sections (2.6) are connected to the first doping region (3.1) via contact sections (2.3) which protrude through the semiconductor film (3), and
- auf der zum Substrat (1) weisenden Seite der Halbleiterfolie (3) zweite Dotierungsbereiche (3.2) eines zweiten, entge- gengesetzten Leitungstyps gebildet sind, die mit einer zweiten Gruppe der Fügeschichtabschnitte (2.7) verbunden sind.  on the side of the semiconductor film (3) facing the substrate (1), second doping regions (3.2) of a second, opposite conductivity type are formed, which are connected to a second group of the bonding layer sections (2.7).
20. Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, bei dem 20. A semiconductor device according to any one of claims 18 or 19, wherein
- die Fügeschichtabschnitte der ersten und der zweiten Gruppe von Fügeschichtabschnitten (2.6, 2.7) jeweils verschiedene Metalle enthalten, oder - The joining layer sections of the first and the second group of joining layer sections (2.6, 2.7) each contain different metals, or
- alle Fügeschichtabschnitte (2.6, 2.7) das gleiche Metall, insbesondere Aluminium, enthalten.  - All joining layer sections (2.6, 2.7) contain the same metal, in particular aluminum.
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