DE102013220886A1

DE102013220886A1 - Method for producing a metallic contacting structure on a semiconductor substrate

Info

Publication number: DE102013220886A1
Application number: DE201310220886
Authority: DE
Inventors: Jan Nekarda; Martin Graf
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer metallischen Kontaktierungsstruktur auf einem Halbleitersubstrat, folgende Verfahrensschritte umfassend: A Bereitstellen eines Substrats mit zumindest einer Halbleiterschicht und mindestens einer metallischen Elektrode zur elektrischen Kontaktierung; B Zumindest teilweises Beschichten der Elektrode mit einem leitfähigen, lötbaren Material; Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt B folgende Verfahrensschritte umfasst: B1 Anordnen des lötbaren Materials an einer Oberfläche der Elektrode; B2 Erzeugen einer mechanisch Haftenden und elektrisch leitenden Verbindung zwischen Elektrode (2) und lötbarem Material durch Beaufschlagen des lötbaren Materials mit Laserstrahlung.The invention relates to a method for producing a metallic contacting structure on a semiconductor substrate, comprising the following method steps: A providing a substrate having at least one semiconductor layer and at least one metallic electrode for electrical contacting; B at least partially coating the electrode with a conductive, solderable material; The invention is characterized in that method step B comprises the following method steps: B1 arranging the solderable material on a surface of the electrode; B2 generating a mechanically adhering and electrically conductive connection between the electrode (2) and solderable material by applying laser radiation to the solderable material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer metallischen Kontaktierungsstruktur auf ein Halbleitersubstrat.The invention relates to a method for producing a metallic contacting structure on a semiconductor substrate.

Zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen wie beispielsweise photovoltaischen Solarzellen, Leuchtdioden oder anderen Halbleiterbauelementen werden typischerweise metallische Kontaktstrukturen auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht, so dass typischerweise mit einem dotierten Bereich des Halbleitersubstrates eine elektrisch leitende Verbindung mit der metallischen Kontaktierungsstruktur ausgebildet ist. Diese metallischen Kontaktstrukturen werden auch als Elektroden bezeichnet.For contacting semiconductor components such as, for example, photovoltaic solar cells, light-emitting diodes or other semiconductor components, metallic contact structures are typically applied to a semiconductor substrate, so that an electrically conductive connection with the metallic contacting structure is typically formed with a doped region of the semiconductor substrate. These metallic contact structures are also referred to as electrodes.

Bei der Verbindung solch eines Halbleiterbauelementes mit einem externen Stromkreis und/oder der Verschaltung mehrerer solcher Halbleiterbauelemente werden typischerweise Lötverfahren eingesetzt, um Kontaktierungskabel oder andere metallische Kontaktierungselemente mittels Löten elektrisch leitend mit den metallischen Kontaktierungsstrukturen zu verbinden.When connecting such a semiconductor device to an external circuit and / or the interconnection of a plurality of such semiconductor devices typically soldering methods are used to electrically connect contacting cable or other metallic contacting elements by means of soldering with the metallic contacting structures.

Hierbei ergibt sich das Problem, dass einige Metalle, welche vorzugsweise für das Erzeugen der metallischen Kontaktierungsstruktur verwendet werden, ungeeignet für einen Lötvorgang sind.This results in the problem that some metals, which are preferably used for the production of the metallic contacting structure, are unsuitable for a soldering process.

Es ist daher bekannt, ein Substrat mit mindestens einer Halbleiterschicht und mindestens einer metallischen Elektrode bereit zu stellen und diese Elektrode mit einem leitfähigen, lötbaren Material zumindest teilweise zu beschichten, so dass in einem nachfolgenden Schritt eine elektrisch leitende Verbindung mit einem weiteren metallischen Element mittels Löten wie zuvor beschrieben möglich ist.It is therefore known to provide a substrate with at least one semiconductor layer and at least one metallic electrode and at least partially coat this electrode with a conductive, solderable material, so that in a subsequent step an electrically conductive connection with a further metallic element by means of soldering as described above is possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes und/oder kostengünstigeres Verfahren zum Erzeugen einer lötbaren metallischen Kontaktierungsstruktur bereit zu stellen.It is therefore an object of the present invention to provide a simplified and / or less expensive method for producing a solderable metallic contacting structure.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 15. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit per Referenz in die Beschreibung einbezogen.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention can be found in claims 2 to 15. Hereby, the wording of all claims is explicitly incorporated by reference in the description.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer metallischen Kontaktstruktur auf einem Halbleitersubstrat umfasst folgende Verfahrensschritte:
In einem Verfahrensschritt A erfolgt ein Bereitstellen eines Substrats mit zumindest einer Halbleiterschicht und mindestens einer metallischen Elektrode zur elektrischen Kontaktierung.
In einem Verfahrensschritt B erfolgt ein zumindest teilweises Beschichten der Elektrode mit einem leitfähigen, lötbaren Material.The method according to the invention for producing a metallic contact structure on a semiconductor substrate comprises the following method steps:
In a method step A, provision is made of a substrate having at least one semiconductor layer and at least one metallic electrode for electrical contacting.
In a method step B, at least partial coating of the electrode takes place with a conductive, solderable material.

Wesentlich ist, dass der Verfahrensschritt B folgende Verfahrensschritte umfasst:
In einem Verfahrensschritt B1 erfolgt ein Anordnen des lötbaren Materials an einer Oberfläche der Elektrode und in einem Verfahrensschritt B2 erfolgt ein Erzeugen einer mechanisch Haftenden und elektrisch leitenden Verbindung zwischen Elektrode und lötbarem Material durch Beaufschlagen des lötbaren Materials mit Laserstrahlung.It is essential that process step B comprises the following process steps:
In a method step B1, the solderable material is arranged on a surface of the electrode, and in a method step B2, a mechanically adhering and electrically conductive connection is produced between the electrode and the solderable material by exposing the solderable material to laser radiation.

Die in Verfahrensschritt B2 erzeugte mechanische Haftung und elektrisch leitende Verbindung zwischen Elektrode und lötbarem Material durch Beaufschlagung mit Laserstrahlung. Hierbei kann ein lokales Aufschmelzen des lötbaren Materials erfolgen, um Haftung und elektrische Verbindung herzustellen. Ebenso kann mittels des Laserstrahls das lötbare Material auf die Elektrode beschleunigt werden, so dass die Materialien in engen Kontakt gebracht werden, so dass aufgrund der van der Waals-Kräfte eine Haftung und elektrische Verbindung entsteht, ähnlich dem in der Chiptechnik bekannten Bonden von Drähten. Ebenso ist eine Kombination dieser beiden physikalischen Vorgänge möglich. Im Folgenden wird die Bezeichnung „lasergestütztes Verbinden” für diese Vorgänge verwendet. Das lasergestützte Verbinden umfasst somit ein Aufschmelzen, ein Beschleunigen ähnlich dem Bonden oder eine Kombination dieser Vorgänge.The mechanical adhesion and electrically conductive connection between electrode and solderable material generated in method step B2 by application of laser radiation. In this case, a local melting of the solderable material can take place in order to produce adhesion and electrical connection. Likewise, by means of the laser beam, the solderable material can be accelerated onto the electrode, so that the materials are brought into close contact, so that due to the van der Waals forces adhesion and electrical connection is formed, similar to the known in chip technology bonding of wires. Likewise, a combination of these two physical processes is possible. In the following, the term "laser-assisted bonding" will be used for these operations. Laser assisted bonding thus involves reflow, accelerating similar to bonding, or a combination of these processes.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, Verfahrensschritte B1 und B2 gleichzeitig oder als separate, insbesondere aufeinander folgende Verfahrensschritte auszuführen.It is within the scope of the invention to carry out method steps B1 and B2 simultaneously or as separate, in particular successive, method steps.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit ein besonders prozessunaufwändiges und/oder kostengünstiges Verfahren zum Erzeugen einer metallischen Kontaktierungsstruktur bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements dar. Denn es existiert bereits eine Vielzahl industriell einsetzbarer Anlagen, bei welchen Laserstrahlen mit unterschiedlich vorgebbarer Intensität und Flächenausbreitung auf ein Halbleitersubstrat gerichtet werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit auf industriell einsetzbare Apparaturen zurückgegriffen werden und in einfacher Weise eine Beschichtung der Elektrode mit lötbarem Material vorgenommen werden.The method according to the invention thus represents a particularly process-inconvenient and / or cost-effective method for producing a metallic contacting structure in the production of a semiconductor component. For there already exist a multiplicity of industrially applicable systems in which laser beams with different prescribable intensity and area propagation can be directed onto a semiconductor substrate , In the method according to the invention can thus be made use of industrially usable equipment and be carried out in a simple manner, a coating of the electrode with solderable material.

Durch das lasergestützte Verbinden des lötbaren Materials mittels eines Lasers wird eine stabile mechanische Haftung zwischen der aufgebrachten Schicht lötbaren Materials und der Elektrode erzielt, so dass eine große Haltbarkeit des hergestellten Halbleiterbauelementes möglich ist. Weiterhin gewährleistet das Verbinden zwischen lötbarem Material und Elektrode mittels lasergestütztem Verbinden eine hohe elektrische Leitfähigkeit, so dass Serienwiderstandsverluste vermieden oder zumindest verringert werden.The laser-assisted bonding of the solderable material by means of a laser establishes a stable mechanical adhesion between the applied layer of solderable material and the electrode achieved, so that a high durability of the semiconductor device produced is possible. Furthermore, the connection between the solderable material and the electrode by means of laser-assisted connection ensures high electrical conductivity, so that series resistance losses are avoided or at least reduced.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Beschichtungsvorgang kontaktfrei hinsichtlich der Wärmequelle erfolgt, d. h. es erfolgt kein Anhaften lötbaren Materials beispielsweise an einem Lötkolben oder ähnlichen Wärmequellen.Another advantage of the method according to the invention is that the coating process takes place without contact with respect to the heat source, ie. H. there is no adhesion of solderable material, for example to a soldering iron or similar heat sources.

Da typische lötbare Materialien, insbesondere Silber, problemlos durch Wärmeeinwirkung lasergestützt verbunden, insbesondere aufgeschmolzen werden können, kann über die Wahl der Aufweitung des Laserstrahls, d. h. der von dem Laserstrahl auf dem Halbleitersubstrat bestrahlten Fläche, durch Frequenz und/oder andere Parameter des Lasers wie beispielsweise Intensität, insbesondere Pulsrate und Pulslänge bei gepulsten Lasern, in einfacher Weise der Energieeintrag bei dem Aufschmelzvorgang genau definiert vorgegeben werden.Since typical solderable materials, in particular silver, can be laser-abutted, in particular laser-bonded, by the action of heat, and in particular can be melted, the choice of the widening of the laser beam, i. H. the irradiated by the laser beam on the semiconductor substrate surface, by frequency and / or other parameters of the laser such as intensity, in particular pulse rate and pulse length in pulsed lasers, the energy input in the melting process are defined precisely defined in a simple manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit in einfacher Weise, die Beschichtung der Elektrode mit einer konstanten und vorgegebenen Dicke des lötbaren Materials durchzuführen. Insbesondere ist die Ausbildung dünner Beschichtungen, vorzugsweise mit einer Dicke kleiner 200 nm und vorzugsweise zusätzlich sehr feiner Strukturen bis zu einer minimalen Breite von 10 μm problemlos möglich, so dass eine hohe Materialersparnis hinsichtlich des lötbaren Materials erfolgt.The inventive method thus makes it possible in a simple manner to carry out the coating of the electrode with a constant and predetermined thickness of the solderable material. In particular, the formation of thin coatings, preferably with a thickness of less than 200 nm and preferably additionally very fine structures up to a minimum width of 10 microns is easily possible, so that a high material savings with respect to the solderable material.

Weiterhin kann durch die einfache Dosierbarkeit der mittels des Lasers erzeugten Wärme während des Aufschmelzvorgangs vermieden werden, dass lötbares Material und/oder Material der Elektrode in das Halbleitersubstrat, insbesondere die Halbleiterschicht eingetrieben wird, so dass negative Auswirkungen auf die elektronischen Eigenschaften des Halbleiterbauelements vermieden werden können.Furthermore, it can be avoided during the melting process that the solderable material and / or material of the electrode in the semiconductor substrate, in particular the semiconductor layer is driven, so that negative effects on the electronic properties of the semiconductor device can be avoided by the simple metering of the heat generated by the laser ,

Weiterhin ist durch die Verwendung eines Lasers zum lokalen lasergestützten Verbinden in einfacher Weise die Definition eines oder mehrerer, insbesondere einer Vielzahl von lokalen Bereichen möglich, in denen ein Aufschmelzvorgang erfolgen soll.Furthermore, the use of a laser for local laser-assisted connection in a simple manner, the definition of one or more, in particular a plurality of local areas is possible in which a melting process is to take place.

Dies ermöglicht beispielsweise bei Leuchtdioden oder photovoltaischen Solarzellen in einfacher Weise die Ausbildung einer Vielzahl lokaler Kontakte und/oder großflächiger Kontakte mittels an sich vorbekannter Apparaturen wie beispielsweise xy-Tischen zum Verfahren des Halbleitersubstrates oder optischen Ablenkeinheiten, um den Laserstrahl auf gewünschte Bereiche des Halbleitersubstrates zu lenken. In the case of light-emitting diodes or photovoltaic solar cells, for example, this makes it possible to form a large number of local contacts and / or large-area contacts by means of devices known per se, such as xy-tables for moving the semiconductor substrate or optical deflection units, in order to direct the laser beam to desired regions of the semiconductor substrate ,

In einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Bereitstellen des lötbaren Materials eine Folie umfassend lötbaren Materials verwendet. Verfahrensschritt B umfasst hierbei wie folgende Verfahrensschritte:
In einem Verfahrensschritt B1 erfolgt ein Anordnen einer metallischen Schicht an einer Oberfläche der Elektrode und in einem Verfahrensschritt B2 erfolgt das zumindest lokale lasergestützte Verbinden der Folie mittels eines Lasers.In a preferred embodiment of the method according to the invention, a film comprising solderable material is used to provide the solderable material. Method step B here includes the following method steps:
In a method step B1, a metallic layer is arranged on a surface of the electrode, and in a method step B2, the at least local laser-supported connection of the film takes place by means of a laser.

Bei dieser vorzugsweisen Ausführungsform kann somit besonders unaufwändig und damit kostengünstig das lötbare Material bereitgestellt werden. Insbesondere können hierbei in besonders einfacher Weise lokale Bereiche zum Aufbringen des lötbaren Materials selektiert werden, indem großflächig, vorzugsweise ganzflächig die Folie an dem Halbleitersubstrat angeordnet wird, so dass die Folie zumindest die gesamte Elektrode und bei Vorhandensein mehrerer Elektroden, bevorzugt zumindest sämtliche Elektroden auf dieser Seite des Halbleitersubstrates bedeckt. Anschließend kann durch Auswahl der mittels des Lasers erwärmten Bereiche der Folie in einfacher Weise selektiert werden, welche Bereiche der Elektrode und/oder welche Elektroden mittels des lötbaren Materials beschichtet werden. Insbesondere kann hierdurch in einfacher Weise erzielt werden, dass die Elektrode oder eine vorgegebene Auswahl an Elektroden, vorzugsweise sämtliche Elektroden im wesentlichen ganzflächig mit dem lötbaren Material beschichtet werden, Bereiche des Halbleitersubstrates zwischen den Elektroden jedoch nicht mit lötbarem Material beschichtet werden, da in diesen Bereichen kein lasergestütztes Verbinden des lötbaren Materials der Folie durch Erwärmen mittels Laser erfolgt.In this preferred embodiment, therefore, the solderable material can be provided in a particularly uncomplicated manner and thus cost-effectively. In particular, local areas for applying the solderable material can be selected in a particularly simple manner by arranging the film on the semiconductor substrate over a large area, preferably over the entire area, so that the film has at least the entire electrode and, if several electrodes are present, preferably at least all the electrodes thereon Covered side of the semiconductor substrate. Subsequently, by selecting the areas of the foil which have been heated by means of the laser, it is possible to select in a simple manner which regions of the electrode and / or which electrodes are coated by means of the solderable material. In particular, this can be achieved in a simple manner that the electrode or a predetermined selection of electrodes, preferably all electrodes are substantially over the entire surface coated with the solderable material, areas of the semiconductor substrate between the electrodes but not coated with solderable material, since in these areas no laser-assisted joining of the solderable material of the film takes place by heating by means of laser.

Die Folie kann bevorzugt als Metallfolie, insbesondere als Silberfolie, Zinn- oder Kupferfolie ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung.The film may preferably be formed as a metal foil, in particular as a silver foil, tin or copper foil. This allows easy handling.

Insbesondere ist es vorteilhaft, als Folie ein Folienschichtsystem mit mindestens zwei Schichten zu verwenden und in Verfahrensschritt B ein Transferverfahren auszuführen:
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird in Verfahrensschritt B ein Transferverfahren ausgeführt, in dem in vorgenanntem Verfahrensschritt B1 ein Trägersubstrat an der Oberfläche der Elektrode angeordnet ist, welches Trägersubstrat an der der Elektrode zugewandten Seite mit lötbarem Material beschichtet ist. Bei dieser vorzugsweisen Ausführungsform besteht das Folienverbundsystem bevorzugt aus einer transparenten, zwischen 10–150 μm dicken Kunststofffolie, zum Beispiel Polyester oder PPT, welche mit dem zu übertragenden Material, beispielsweise Silber, Zinn oder Kupfer vorzugsweise mit einer Dicke von 20–200 nm beschichtet ist. Es können auch verschiedene lötbare Materialien als Legierung oder separat abgeschieden als mehrlagiges Folienverbundsystem zum Einsatz kommen welche durch mindestens eine Schicht des lötbaren Materials beschichtet ist.In particular, it is advantageous to use a film layer system with at least two layers as the film and to carry out a transfer process in process step B:
In a further preferred embodiment, in method step B, a transfer method is carried out, in which in the aforementioned method step B1 a carrier substrate is arranged on the surface of the electrode, which carrier substrate is coated on the side facing the electrode with solderable material. In this preferred embodiment, the film composite system preferably consists of a transparent, between 10-150 microns thick plastic film, for example, polyester or PPT, which is coated with the material to be transferred, for example silver, tin or copper, preferably with a thickness of 20-200 nm. It is also possible to use various solderable materials as alloy or deposited separately as a multilayer composite film system which is coated by at least one layer of the solderable material.

In Verfahrensschritt B2 wird die der Elektrode zugewandte Metallschicht (Metallschichtsystem) durch die Folie hindurch mit dem Laser bestrahlt, zum lasergestützten Verbinden des Metalls mit der Elektrode. Aufgrund der starken Absorbtion im Metall wird die Schicht direkt an der Grenzschicht zur Folie erwärmt und verdampft. Der an der Grenzschicht erzeugte Dampfdruck führt zum Ablösen der Schicht und zum Niederschlag auf der Elektrode. Wird die Laserenergie und die Dauer des Pulses entsprechend gewählt, kommt es durch die Bestrahlung zu einem vollständigen oder teilweise aufschmelzen der Schicht kommen. Ebenso kann die Schicht im Fall sehr langer Laserpulse noch weiterbearbeitet werden, nachdem sie auf der Elektrode abgeschieden wurde. In diesem Fall kann ein gezieltes Schmelzen beider Schichten herbeigeführt werden. Durch kurze Pulse wird lediglich lediglich das lötbare Material erwärmt, nicht jedoch das Trägersubstrat aufgeschmolzen, so dass ein zumindest teilweiser Transfer des lötbaren Materials von dem Trägersubstrat zu der Elektrode erfolgt.In method step B2, the metal layer (metal layer system) facing the electrode is irradiated through the film with the laser for laser-assisted bonding of the metal to the electrode. Due to the strong absorption in the metal, the layer is heated directly at the boundary layer to the film and evaporated. The vapor pressure generated at the boundary layer leads to detachment of the layer and to precipitation on the electrode. If the laser energy and the duration of the pulse are selected accordingly, the irradiation leads to complete or partial melting of the layer. Likewise, in the case of very long laser pulses, the layer may be further processed after it has been deposited on the electrode. In this case, a targeted melting of both layers can be brought about. By means of short pulses, only the solderable material is merely heated, but the carrier substrate is not melted, so that an at least partial transfer of the solderable material from the carrier substrate to the electrode takes place.

Das Trägersubstrat weist entsprechend bevorzugt einen höheren Schmelzpunkt gegenüber dem lötbaren Material auf.Accordingly, the carrier substrate preferably has a higher melting point than the solderable material.

Alternativ oder zusätzlich ist das Trägermaterial bevorzugt im Wesentlichen transparent gegenüber der verwendeten Laserstrahlung, insbesondere als für die Laserstrahlung transparente Kunsstofffolie ausgebildet, so dass der Energieeintrag mittels des Lasers nicht oder nur geringfügig in dem Trägersubstrat und im Wesentlichen in dem lötbaren Material erfolgt. In diesem Fall ist es somit nicht zwingend notwendig, dass das Trägersubstrat einen höheren Schmelzpunkt gegenüber dem lötbaren Material aufweist.Alternatively or additionally, the carrier material is preferably substantially transparent to the laser radiation used, in particular formed as plastic film transparent to the laser radiation, so that the energy input by means of the laser is not or only slightly in the carrier substrate and substantially in the solderable material. In this case, it is thus not absolutely necessary for the carrier substrate to have a higher melting point than the solderable material.

Das Trägersubstrat ist bevorzugt flexibel, insbesondere als Folie, bevorzugt als Kunststofffolie ausgebildet.The carrier substrate is preferably flexible, in particular as a film, preferably formed as a plastic film.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren hierbei als Laser Induced Forward Transfer-Verfahren (LIFT-Verfahren) ausgebildet, wie beispielsweise in www.orc.soton.ac.uk/lift.html/ beschrieben.Advantageously, the method is designed here as a laser-induced forward transfer method (LIFT method), such as in www.orc.soton.ac.uk/lift.html/ described.

Die Beaufschlagung des Trägersubstrates erfolgt bevorzugt wie zuvor beschrieben von der dem Halbleitersubstrat abgewandten Seite des Trägersubstrats. Insbesondere ist hierbei wie zuvor beschrieben das Trägersubstrat bevorzugt für die Laserstrahlung im Wesentlichen transparent ausgebildet.The loading of the carrier substrate preferably takes place, as described above, from the side of the carrier substrate which faces away from the semiconductor substrate. In particular, in this case, as described above, the carrier substrate is preferably made substantially transparent to the laser radiation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Elektrode vor der Abscheidung des lötbaren Materials modifiziert, insbesondere durch Beaufschlagen mit Laserstrahlung. Beispielsweise kann eine native Oxidschicht auf der Oberfläche der Elektrode entfernt werden und so ein niedrigerer elektrischer Widerstand erzielt werden oder durch ein Vorheizen der Oberfläche später eine bessere Haftung erzielt werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the electrode is modified before the deposition of the solderable material, in particular by applying laser radiation. For example, a native oxide layer on the surface of the electrode may be removed to provide lower electrical resistance, or better adhesion may be achieved by preheating the surface later.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die abgeschiedenen Schicht durch einen weiteren Laserprozess nachbearbeitet. Dabei können beide schichten miteinander gezielt versintert werden, was zur gewünschten Haftung und elektrischem Widerstand führt.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the deposited layer is post-processed by a further laser process. Both layers can be selectively sintered together, which leads to the desired adhesion and electrical resistance.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Verfahrensschritt B das lötbare Material in Pulverform zumindest auf einen Teilbereich der Elektrode, vorzugsweise zumindest auf die Elektrode aufgebracht. Hierdurch kann in einfacher Weise das lötbare Material als Pulver auf die Elektrode und insbesondere auf die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrates aufgebracht werden. Anschließend wird selektiv an den gewünschten Bereichen durch Beaufschlagung mittels Laserstrahlung ein lasergestütztes Verbinden des pulverförmigen, lötbaren Materials vorgenommen, so dass eine Beschichtung der gewünschten Elektroden bzw. Elektrodenbereiche mittels lötbarem Material erfolgt. Das nicht mit der Elektrode verbundene lötbare Material kann aufgrund seiner Pulverform anschließend in einfacher Weise wieder entfernt werden, beispielsweise durch Abblasen und/oder Absaugen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in step B, the solderable material in powder form is applied at least to a partial region of the electrode, preferably at least to the electrode. In this way, the solderable material can be applied in a simple manner as a powder to the electrode and in particular to the entire surface of the semiconductor substrate. Subsequently, laser-assisted bonding of the pulverulent, solderable material is selectively carried out at the desired regions by application of laser radiation, so that a coating of the desired electrodes or electrode regions takes place by means of solderable material. The solderable material which is not connected to the electrode can subsequently be easily removed again due to its powder form, for example by blowing off and / or suctioning off.

Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, dass das lötbare Material mittels einer Düse auf die Elektrode aufgebracht wird, so dass selektiv das lötbare Material in Pulverform nur auf Teilbereiche aufgebracht wird und somit eine geringere Menge an nicht mit der Elektrode verbundenem Material anschließend wieder entfernt werden muss.In particular, it is advantageous in this case that the solderable material is applied to the electrode by means of a nozzle, so that the solderable material in powder form is selectively applied only to partial areas and thus a smaller amount of material not connected to the electrode subsequently has to be removed again.

Weiter vorteilhaft ist hierbei, überschüssiges lötbares Material nach dem Aufschmelzvorgang unmittelbar abzusaugen, vorzugsweise mittels einer Saugdüse.It is also advantageous in this case to suck off excess solderable material immediately after the melting process, preferably by means of a suction nozzle.

Insbesondere die Kombination des Aufbringens des lötbaren Materials mittels einer Düse und Entfernen des nicht mit der Elektrode verbundenen lötbaren Materials mittels einer Saugdüse bildet einen industriell besonders effizient einsetzbaren Prozess, da eine entsprechende Vorrichtung, bestehend aus einer Düse zum Aufbringen des pulverförmigen lötbaren Materials und einer Saugdüse zum Absaugen des nicht mit der Elektrode verbundenen lötbaren Materials in einfacher Weise relativ zu der Oberfläche des Halbleitersubstrates bewegt werden kann, so dass gewünschte Beschichtungsstrukturen, insbesondere an sich bekannte linienartige, fingerartige und/oder gitterartige Kontaktierungsstrukturen ebenso wie eine Vielzahl kleiner lokaler Kontaktierungsbereiche erzeugt werden können. Vorzugsweise wird hierbei das lötbare Material in Pulverform zwischen, insbesondere bevorzugt in etwa mittig zwischen der Düse zum Aufbringen des lötbaren Materials und der Saugdüse mit Laserbestrahlung zum lasergestützten Verbinden des lötbaren Materials beaufschlagt.In particular, the combination of applying the solderable material by means of a nozzle and removing the not connected to the electrode Solderable material by means of a suction nozzle forms a particularly industrially efficient process, since a corresponding device consisting of a nozzle for applying the powdered solderable material and a suction nozzle for sucking the non-electrode connected to the solderable material in a simple manner relative to the surface of the semiconductor substrate can be moved, so that desired coating structures, in particular per se known line-like, finger-like and / or lattice-like contacting structures as well as a plurality of small local contacting areas can be generated. Preferably, the solderable material in powder form between, in particular preferably approximately centrally between the nozzle for applying the solderable material and the suction nozzle with laser irradiation for laser-assisted bonding of the solderable material is applied.

Eine vorteilhaft hohe Haftung zwischen lötbarem Material und Elektrode und dementsprechend ein vorteilhaft sehr geringer elektrischer Leitungswiderstand kann erzielt werden, indem in Verfahrensschritt B an der dem lötbaren Material zugewandten Oberfläche der Elektrode zumindest ein oberflächennaher Bereich der Elektrode aufgeschmolzen wird. Hierdurch wird somit zumindest in einem oberflächennahen Bereich der Elektrode eine Schmelzmischung aus dem Material der Elektrode und dem lötbaren Material erzeugt, welche nach dem Erstarren eine besonders hochwertige Verbindung, insbesondere hinsichtlich der Haftung und/oder des elektrischen Widerstandes ausbildet. Vorzugsweise wird ein oberflächennaher Bereich der Elektrode mit einer Dicke im Bereich von 10 nm bis 1000 nm aufgeschmolzen.An advantageously high adhesion between solderable material and electrode and accordingly an advantageously very low electrical line resistance can be achieved by melting at least one near-surface region of the electrode in process step B on the surface of the electrode facing the solderable material. As a result, a melt mixture of the material of the electrode and the solderable material is thus generated at least in a near-surface region of the electrode, which forms a particularly high-quality compound after solidification, in particular with regard to adhesion and / or electrical resistance. Preferably, a near-surface region of the electrode is melted with a thickness in the range of 10 nm to 1000 nm.

Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass als lötbares Material bevorzugt mindestens ein Material aus der Gruppe Indium, Zinn, Zink, Kupfer, Silber verwendet wird. Diese Materialien vereinen gute Löteigenschaften mit einer guten Handhabbarkeit.Investigations by the inventors have shown that at least one material from the group indium, tin, zinc, copper, silver is preferably used as the solderable material. These materials combine good soldering properties with good handleability.

Die Elektrode ist bevorzugt umfassend Aluminium ausgebildet. Insbesondere wird bevorzugt eine Aluminiumelektrode verwendet. Denn Elektroden umfassend Aluminium, insbesondere Aluminiumelektroden weisen bei einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen, insbesondere bei Solarzellen und Leuchtdioden vorteilhafte Eigenschaften beispielsweise hinsichtlich einer rekombinationsverringernden Wirkung in der Halbleiterschicht auf.The electrode is preferably formed comprising aluminum. In particular, an aluminum electrode is preferably used. Because electrodes comprising aluminum, in particular aluminum electrodes, have advantageous properties in a large number of semiconductor components, in particular in solar cells and light-emitting diodes, for example with regard to a recombination-reducing effect in the semiconductor layer.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zwischen Verfahrensschritt A und B in einem Verfahrensschritt B0 eine Vorbehandlung, indem zumindest die mit dem lötbaren Material zu beschichtenden Bereiche der Elektrode mit Laserstrahlung beaufschlagt werden. Hierdurch erfolgt vor dem Aufbringen des lötbaren Materials in einfacher Weise selektiv eine Erwärmung derjenigen Bereiche, welche mit dem lötbaren Material beschichtet werden sollen. Die Erwärmung kann Verunreinigungen oder unerwünschte Schichten beseitigen. Insbesondere wird bevorzugt die Vorbehandlung derart ausgeführt, dass ein natives Oxid auf der Oberfläche der Elektrode zumindest in dem mit dem lötbaren Material zu beschichtenden Bereich mittels des Lasers in dem Verfahrensschritt B0 entfernt wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention takes place between method step A and B in a step B0, a pretreatment by at least the areas to be coated with the solderable material of the electrode are exposed to laser radiation. In this way, before the application of the solderable material in a simple manner selectively heating of those areas which are to be coated with the solderable material. The heating can eliminate impurities or unwanted layers. In particular, the pretreatment is preferably carried out in such a way that a native oxide on the surface of the electrode is removed at least in the region to be coated with the solderable material by means of the laser in method step B0.

In einem solchen Vorbehandlungsschritt kann insbesondere auch Struktur der Elektrode positiv verändert werden. So kann eine poröse Schicht, wie im Fall siebgedruckte Metallschichten, lokal vollständig oder teilweise geschmolzen werden. So lässt sich einerseits die Haftung der Elektrode zum darunterliegendem Substrat verbessern und zu anderen auch die eigene Stabilität der Elektrode, welche gerade in diesem Bereich, in dem später andere Bauteile angeschlossen werden und dadurch eine erhöhte mechanische Beanspruchung auftritt essentiell.In particular, the structure of the electrode can also be positively changed in such a pretreatment step. Thus, a porous layer, as in the case of screen-printed metal layers, locally completely or partially melted. Thus, on the one hand, the adhesion of the electrode to the underlying substrate can be improved and, on the other hand, also the inherent stability of the electrode, which is precisely in this area, in which other components are later connected and thus an increased mechanical stress occurs.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform erfolgt nach Verfahrensschritt B in einem Verfahrensschritt C eine Nachbehandlung, indem zumindest die mit dem lötbaren Material beschichteten Bereiche der Elektrode mit Laserstrahlung beaufschlagt werden. Hierdurch kann in einfacher Weise selektiv eine Verbesserung der Löteigenschaften der mit dem lötbaren Material beschichteten Bereiche erzielt werden. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, ein Sintern des lötbaren Materials durch Beaufschlagung mit Laserstrahlung auszuführen, zur zumindest teilweisen Ausbildung einer Legierung mit einem oder mehreren metallischen Materialien der Elektrode Um die elektronische Güte des Halbleitersubstrates, insbesondere der Halbleiterschicht nicht zu beeinträchtigen, wird bevorzugt in Verfahrensschritt B die Halbleiterschicht nicht aufgeschmolzen. Die Beaufschlagung mittels Laserstrahlung ist somit derart gewählt, dass kein Aufschmelzen der Halbleiterschicht erfolgt, vorzugsweise darüber hinaus auch kein Aufschmelzen der Elektrode zumindest an der der Halbleiterschicht zugewandten Seite erfolgt.In a further preferred embodiment, an after-treatment is carried out after process step B in a process step C, by at least the areas of the electrode coated with the solderable material being exposed to laser radiation. As a result, an improvement in the soldering properties of the regions coated with the solderable material can be achieved in a simple manner selectively. In particular, it is advantageous in this case to carry out sintering of the solderable material by exposure to laser radiation for at least partially forming an alloy with one or more metallic materials of the electrode. In order not to impair the electronic quality of the semiconductor substrate, in particular the semiconductor layer, it is preferred in method step B. the semiconductor layer is not melted. The application of laser radiation is thus chosen such that no melting of the semiconductor layer takes place, and preferably no further melting of the electrode takes place at least on the side facing the semiconductor layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Ausbildung metallischer Kontaktierungsstrukturen auf Halbleitersubstraten mit zumindest einer Halbleiterschicht geeignet. Im Sinne dieser Anmeldung kann das Substrat einstückig mit der Halbleiterschicht als Halbleitersubstrat wie beispielsweise ein Siliziumwafer ausgebildet sein. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Halbleitersubstrat eine oder mehrere aufgebrachte Halbleiterschichten aufweist, beispielsweise kann das Halbleitersubstrat als Siliziumwafer ausgebildet sein, auf welchem Siliziumwafer eine oder mehrere Halbleiterschichten aufgebracht sind, beispielsweise amorphe oder polykristalline Siliziumschichten.The method according to the invention is suitable for forming metallic contacting structures on semiconductor substrates with at least one semiconductor layer. For the purposes of this application, the substrate may be formed integrally with the semiconductor layer as a semiconductor substrate such as a silicon wafer. Likewise, it is within the scope of the invention that the semiconductor substrate has one or more deposited semiconductor layers, for example, the semiconductor substrate may be formed as a silicon wafer, on which silicon wafer one or more semiconductor layers are applied, for example amorphous or polycrystalline silicon layers.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft zur Herstellung metallischer Kontaktierungsstrukturen für photovoltaische Solarzellen, insbesondere umfassend eine Silizium-Halbleiterschicht anwendbar und hierbei insbesondere bei der Herstellung kristalliner Siliziumsolarzellen. The inventive method is particularly advantageous for the production of metallic contact structures for photovoltaic solar cells, in particular comprising a silicon semiconductor layer applicable and in this case in particular in the production of crystalline silicon solar cells.

Solarzellen werden typischerweise mittels so genannter Zellverbinderbändchen in Serienverschaltung zu einem Solarzellenmodul verschaltet. Die Zellverbinderbändchen werden typischerweise mittels eines an sich bekannten Lötverfahrens mit einer oder mehrerer Elektroden der Solarzelle verbunden. Da einerseits diese Lötverfahren nicht auf einer Aluminiumoberfläche einer Elektrode durchgeführt werden können, andererseits aber insbesondere Aluminiumelektroden Vorteile bei der Solarzellenherstellung bieten, sind bereits Solarzellenstrukturen bekannt, bei welchen die an sich vorteilhaften Aluminiumelektroden durch Silberelektroden in bestimmten Bereichen ersetzt wurden. Dies führt aufgrund der Materialkosten von Silber jedoch zu stark erhöhten Herstellungskosten und niedrigeren Wirkungsgraden.Solar cells are typically connected in series connection to a solar cell module by means of so-called cell connector strips. The cell connector tapes are typically connected to one or more electrodes of the solar cell by a per se known soldering process. Since, on the one hand, these soldering processes can not be carried out on an aluminum surface of an electrode, but on the other hand aluminum electrodes offer advantages in the production of solar cells, solar cell structures are already known in which the aluminum electrodes which are advantageous per se have been replaced by silver electrodes in certain regions. However, due to the material costs of silver, this leads to greatly increased production costs and lower efficiencies.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können diese Nachteile umgangen werden. Insbesondere können an sich bekannte kostengünstige Herstellungsverfahren zur Herstellung hocheffizienter Siliziumsolarzellen, beispielsweise umfassend das Ausbilden von Aluminiumelektroden mittels Siebdruckverfahren, angewendet werden. Durch das anschließende unaufwändige Beschichten solcher Aluminiumelektroden mit einem lötbaren Material mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit die Vorteile beispielsweise von Aluminiumelektroden kombiniert werden mit einer guten Lötfähigkeit zur Verschaltung in einem Solarzellenmodul mittels an sich bekannter Lötverfahren und Zellverbinderplättchen.With the method according to the invention, these disadvantages can be avoided. In particular, cost-effective production methods known per se for producing highly efficient silicon solar cells, for example comprising the formation of aluminum electrodes by means of screen printing methods, can be used. By the subsequent unobtrusive coating of such aluminum electrodes with a solderable material by means of the method according to the invention, the advantages of, for example, aluminum electrodes can be combined with a good solderability for interconnection in a solar cell module by means of soldering processes and cell connector platelets known per se.

Darüber hinaus ermöglicht dieses Verfahren die konventionelle Verschaltung reiner Aluminiumelektroden und hilft damit Technologien, welche anders als der Siebdruck keine Aufbringung von Strukturen ermöglicht, sondern nur eine vollflächige Beschichtung leisten kann, wie beispielsweise beim Aufdampfen oder Sputtern, zum Durchbruch.In addition, this method allows the conventional interconnection of pure aluminum electrodes and thus helps technologies that unlike the screen printing does not allow the application of structures, but only a full-surface coating, such as vapor deposition or sputtering, for breakthrough.

Ebenso ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Herstellung anderer großflächiger Halbleiterbauelemente geeignet, beispielsweise von Halbleiter-Leuchtdioden.Likewise, the method according to the invention is particularly suitable for producing other large-area semiconductor components, for example of semiconductor light-emitting diodes.

Auch bei Halbleiterbauelementen aus der Mikroelektronik kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden: Das lokale lasergestützte Verbinden mittels des Lasers kann im Mikrometerbereich sehr genau definiert werden, da ein Laserstrahl problemlos mit handelsüblich erhältlichen optischen Elementen und optischen Nachführsystemen auf einen kleinen, wenige Mikrometer umfassenden Oberflächenbereich auf dem Halbleitersubstrat fokussiert werden kann. Es können somit mit handelsüblich erhältlichen optischen Laserapparaturen auch kleine Flächenbereiche beispielsweise auf einem Mikrochip selektiv mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit lötbarem Material beschichtet werden.The method according to the invention can also be used to advantage in semiconductor components from microelectronics. The local laser-assisted connection by means of the laser can be defined very precisely in the micrometer range, since a laser beam can easily be combined with commercially available optical elements and optical tracking systems to form a small surface area of only a few micrometers can be focused on the semiconductor substrate. It can thus be coated with commercially available optical laser apparatuses and small surface areas, for example on a microchip selectively with the inventive method with solderable material.

Bei photovoltaischen Solarzellen ist es weiterhin bekannt, lediglich eine Vielzahl punktförmiger Bereiche auf der Rückseite einer photovoltaischen Solarzelle mit einer metallischen Kontaktierungsstruktur zu versehen (so genannte Point-Contacts). Diese Punktkontakte weisen den Vorteil auf, dass die Ladungsträgerrekombination an der Metall-Halbleiteroberfläche aufgrund des geringen Flächenanteils gering gehalten wird und andererseits durch die Vielzahl in etwa homogen verteilter Punktkontakte auf der Rückseite der Solarzelle dennoch Serienwiderstandsverluste in der Halbleiterschicht gering gehalten werden. Hier zeigt sich eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem bei einer an sich bekannten Solarzellenstruktur mit Punktkontakten (beispielsweise eine an sich bekannte PERC- oder PERL-Solarzelle) rückseitig eine Vielzahl von Punktkontakten mit jeweils einer lokalen metallischen Kontaktstruktur ausgebildet wird und anschließend mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens selektiv jede dieser metallischen Kontaktstrukturen mit dem lötbaren Material beschichtet wird.In photovoltaic solar cells, it is also known to provide only a plurality of point-shaped areas on the back of a photovoltaic solar cell with a metallic contacting structure (so-called point-contacts). These point contacts have the advantage that the charge carrier recombination on the metal semiconductor surface is kept low due to the small area ratio and on the other hand, the plurality of approximately homogeneously distributed point contacts on the back of the solar cell still series resistance losses are kept low in the semiconductor layer. This shows a particularly advantageous use of the method according to the invention by the back in a known solar cell structure with point contacts (for example, a known PERC or PERL solar cell) a plurality of point contacts, each with a local metallic contact structure is formed and then by means of According to the invention, each of these metallic contact structures is selectively coated with the solderable material.

Weitere vorzugsweise Merkmale und Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren beschrieben. Dabei zeigen:Further preferred features and embodiments are described below with reference to exemplary embodiments and the figures. Showing:

1a bis 1d: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welches als LIFT-Verfahren ausgebildet ist und 1a to 1d a first embodiment of a method according to the invention, which is designed as LIFT method and

2a bis 2d: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Düse zum Zuführen von lötbarem Material und einer Saugdüse zum Abführen von nicht mit der Elektrode verbundenem lötbarem Material. 2a to 2d a second embodiment of a method according to the invention using a nozzle for supplying solderable material and a suction nozzle for discharging solderable material not connected to the electrode.

Die Figuren stellen schematische Abbildungen dar. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.The figures represent schematic illustrations. Like reference numerals in the figures indicate the same or equivalent elements.

Das in den 1a bis 1d dargestellte erste Ausführungsbeispiel stellt ein LIFT-Verfahren dar:
Das Halbleitersubstrat 1 ist als p-dotierter Siliziumwafer ausgebildet. In diesem Fall sind somit Halbleitersubstrat und Halbleiterschicht identisch.That in the 1a to 1d illustrated first embodiment is an LIFT method:
The semiconductor substrate 1 is formed as a p-doped silicon wafer. In this case, therefore, the semiconductor substrate and the semiconductor layer are identical.

Auf dem Halbleitersubstrat ist ganzflächig mittels physikalischer Gasphasenabscheidung eine Aluminiumschicht abgeschieden worden, mit einer Dicke von 2 μm. Diese stellt somit die Elektrode 2 zur Kontaktierung der Halbleiterschicht dar.On the semiconductor substrate is the entire surface by means of physical vapor deposition a Aluminum layer has been deposited, with a thickness of 2 microns. This thus represents the electrode 2 for contacting the semiconductor layer.

Weiterhin wurde ein als flexible Kunststofffolie ausgebildetes Trägersubstrat 3 mit einer Silberschicht mit einer Dicke von 50 nm beschichtet. Das Trägersubstrat 3 zusammen mit der Silberschicht stellt somit ein Ausführungsbeispiel einer als Folienverbundsystems ausgebildeten Folie im Sinne dieser Anmeldung dar.Furthermore, a carrier substrate formed as a flexible plastic film was used 3 coated with a silver layer having a thickness of 50 nm. The carrier substrate 3 together with the silver layer thus constitutes an exemplary embodiment of a film designed as a film composite system in the context of this application.

Wie in 1a ersichtlich, wird das Trägersubstrat 3 derart ganzflächig an dem Halbleitersubstrat angeordnet, dass die mit Silber beschichtete Seite 3a des Trägersubstrates 3 der Elektrode 2 zugewandt ist. In den 1a bis 1d ist das Trägersubstrat 3 von der Oberfläche der Elektrode 2 geringfügig beabstandet angeordnet. Ebenso ist es möglich, dass Trägersusbtrat 3 unmittelbar an der Oberfläche der Elektrode 2 anzuordnent, so dass die mit Silber beschichtete Seite 3a des Trägersubstrates 3 an der Elektrode 2 anliegt.As in 1a can be seen, the carrier substrate 3 so arranged over the entire surface of the semiconductor substrate that the silver-coated side 3a of the carrier substrate 3 the electrode 2 is facing. In the 1a to 1d is the carrier substrate 3 from the surface of the electrode 2 arranged slightly spaced. Likewise it is possible that Trägerusbtrat 3 directly on the surface of the electrode 2 arrange so that the side coated with silver 3a of the carrier substrate 3 at the electrode 2 is applied.

Wie in 1b ersichtlich, wird nun selektiv in Teilbereichen mittels eines Laserstrahls 4 das Folienverbundsystem beaufschlagt.As in 1b can now be seen selectively in partial areas by means of a laser beam 4 the film composite system acted upon.

Das als Kunststofffolie ausgebildete Trägersubstrat 3 ist hierbei im Wesentlichen transparent für den Lasterstrahl 4 mit einer Wellenlängen von 1064 nm. Dementsprechend erfolgt der Energieeintrag durch den Laserstrahl 4 im Wesentlichen lokal an der Silberbeschichtung.The carrier film formed as a plastic film 3 is essentially transparent to the load beam 4 with a wavelength of 1064 nm. Accordingly, the energy input is made by the laser beam 4 essentially local to the silver coating.

Wie in 1c ersichtlich, erfolgt durch den Wärmeeintrag mittels des Laserstrahls 4 ein Verdampfen der Silberbeschichtung zumindest an der dem Trägersubstrat 3 zugewandten Oberfläche und hierdurch ein Niederschlag von Silber auf der Elektrode 2, so dass sich eine Beschichtung 3b ausbildet.As in 1c can be seen, is effected by the heat input by means of the laser beam 4 evaporating the silver coating at least on the carrier substrate 3 facing surface and thereby a precipitate of silver on the electrode 2 so that is a coating 3b formed.

Durch kontinuierliches Verfahren von Laserstrahl relativ zu dem Halbleitersubstrat 1 kann somit ein einfacher Weise selektiv an einem oder mehreren gewünschten Bereichen eine Beschichtung der Elektrode 2 oder mehrerer, weiterer (nicht dargestellter) Elektroden mit einer Silberschicht erfolgen. Die Beschichtung mittels Silber weist hierbei eine Dicke von etwa 100 nm auf, so dass gegenüber einer vollständig aus Silber ausgebildeten Elektrode erheblich Kosten eingespart werden.By continuously moving laser beam relative to the semiconductor substrate 1 Thus, a simple way of selectively coating at one or more desired areas a coating of the electrode 2 or more, further (not shown) electrodes are made with a silver layer. In this case, the coating by means of silver has a thickness of approximately 100 nm, so that considerable savings are made in comparison with a completely formed silver electrode.

1d zeigt schließlich den Verfahrensstand, bei welchem auf der Elektrode 2 in einem lokalen Bereich B eine Beschichtung 3b mittels Silber erfolgte und anschließend auf diesem lokalen Bereich B ein Zellverbinder in an sich bekannter Weise mittels Löten aufgebracht wurde, um das Halbleitersubstrat mit einem externen Stromkreis oder einem benachbarten Halbleitersubstrat elektrisch leitend zu verbinden. 1d finally shows the state of the process in which on the electrode 2 in a local area B a coating 3b was carried out by means of silver and then on this local area B, a cell connector was applied in a conventional manner by means of soldering, to electrically connect the semiconductor substrate with an external circuit or an adjacent semiconductor substrate.

Das Halbleitersubstrat 1 ist hierbei als photovoltaische Solarzelle ausgebildet, welche weitere an sich bekannte Komponenten und Dotierungsschichten aufweist, die zum Zwecke der besseren Übersicht in den Figuren nicht dargestellt sind. Dies gilt ebenso für die 2a bis 2d.The semiconductor substrate 1 is here designed as a photovoltaic solar cell, which has further known per se components and doping layers, which are not shown for the purpose of clarity in the figures. This also applies to the 2a to 2d ,

In den 2a bis 2d ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden lediglich auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen:
Wie in 2a ersichtlich, erfolgt mittels einer Auftragsdüse 5 ein kontinuierliches Zuführen von pulverförmigem lötbarem Material, vorliegend Kupfer Überschüssiges pulverförmiges, lötbares Material wird mittels einer Saugdüse 6 wieder von der Oberfläche der Elektrode 2 entfernt.In the 2a to 2d a second embodiment of a method according to the invention is shown. To avoid repetition, only the essential differences are discussed below:
As in 2a can be seen, by means of a Auftragdüse 5 a continuous supply of powdered solderable material, here copper Excess powdered, solderable material is by means of a suction nozzle 6 again from the surface of the electrode 2 away.

Weiterhin wird gemäß der Darstellung in 2b mittels eines Laserstrahls 4 das pulverförmige Material in einem Bereich zwischen Auftragsdüse 5 und Saugdüse 6 an der Oberfläche der Elektrode 2 aufgeschmolzen. Hierdurch wird lokal die Elektrode 2 mit 1 μm beschichtet.Furthermore, as shown in FIG 2 B by means of a laser beam 4 the powdery material in a region between application nozzle 5 and suction nozzle 6 on the surface of the electrode 2 melted. This will become the electrode locally 2 coated with 1 μm.

In 2c ist schließlich dargestellt, dass sich Auftragsdüse 5, Saugdüse 6 und entsprechende optische Vorrichtungen zum Fokussieren des Laserstrahls 4 auf das pulverförmige, lötbare Material auf der Oberfläche der Elektrode 2 in einfacher Weise in einer gemeinsamen Apparatur, insbesondere einem Gehäuse zusammenfassen lassen, so dass durch Verschieben dieses Gehäuses relativ zu der Oberfläche des Halbleitersubstrates wahlweise Bereiche zum Beschichten vorgegeben werden können. In 2d ist schließlich analog zu 1d der Verfahrensstand dargestellt, bei welchem die Elektrode 2 in dem Bereich, in welchem die Beschichtung zuvor erfolgte, mittels eines Lötverfahrens mit einem Zellverbinder elektrisch leitfähig verbunden wurde.In 2c Finally, it is shown that the application nozzle 5 , Suction nozzle 6 and corresponding optical devices for focusing the laser beam 4 on the powdered, solderable material on the surface of the electrode 2 can be summarized in a simple manner in a common apparatus, in particular a housing, so that by moving this housing relative to the surface of the semiconductor substrate optionally areas can be specified for coating. In 2d is finally analogous to 1d the process state shown, in which the electrode 2 in the area in which the coating was previously performed, was electrically conductively connected by means of a soldering process with a cell connector.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

www.orc.soton.ac.uk/lift.html/ [0028]

Claims

Method for producing a metallic contacting structure on a semiconductor substrate ( 1 ), comprising the following method steps: A providing a substrate having at least one semiconductor layer and at least one metallic electrode ( 2 ) for electrical contact; B At least partial coating of the electrode ( 2 ) with a conductive, solderable material; characterized in that method step B comprises the following method steps: B1 arranging the solderable material on a surface of the electrode ( 2 ); B2 generating a mechanically adhering and electrically conductive connection between electrode ( 2 ) and solderable material by applying the laserable material to the solderable material.

A method according to claim 1, characterized in that for providing the solderable material, a film comprising solderable metal is used and method step B comprises the following method steps: B1 arranging a metallic layer on a surface of the electrode ( 2 ); B2 At least local laser-assisted bonding of the metal of the film to the electrode by means of a laser radiation, in particular at least local melting of the metal of the film by means of the laser radiation.

A method according to claim 2, characterized in that in method step B, a transfer method is carried out in that the film is formed as a film composite system and at least one carrier substrate and in step B1, the carrier substrate ( 3 ) on the surface of the electrode ( 2 ), which carrier substrate ( 3 ) at the electrode ( 2 ) facing side is coated with the solderable material.

A method according to claim 3, characterized in that an essentially transparent to the laser radiation carrier substrate is used and that in method step B2, an application of laser radiation from that of the electrode ( 2 ) side facing away from the carrier substrate.

Method according to one of claims 3 to 4, characterized in that a flexible carrier substrate ( 3 ), in particular a film is used.

A method according to claim 1, characterized in that in step B, the solderable material in powder form at least to a portion of the electrode ( 2 ) is applied.

A method according to claim 6, characterized in that the solderable material by means of a nozzle on the electrode ( 2 ) is applied, in particular, that excess solderable material is sucked off after the melting process, preferably by means of a suction nozzle ( 6 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in method step B on the surface of the electrode facing the solderable material ( 2 ) at least a near-surface region is melted.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one material from the group of indium, tin, zinc, copper, silver is used as the solderable material.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrode comprising aluminum ( 2 ), in particular an aluminum electrode is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that between method step A and B in a process step B0, a pretreatment is carried out by at least the areas of the electrode to be coated with the solderable material ( 2 ) are exposed to laser radiation, in particular by a native oxide on the surface of the electrode ( 2 ) is removed by means of the laser and / or to increase the stability of the electrode in the region or to improve the adhesion of the electrode to the substrate.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after process step B in a process step C, a post-treatment is carried out by at least the areas of the electrode coated with the solderable material ( 2 ) are subjected to laser radiation, in particular by sintering the solderable material to at least partially form an alloy with a metallic material of the electrode ( 2 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step B, the semiconductor layer is not melted.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor component is a photovoltaic solar cell.

A method according to claim 14, characterized in that a cell connector for Module interconnection of the solar cell on the coated surface of the electrode ( 2 ) is soldered.