Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung unterschiedlich dotierter Halbleiter, die nach dem Verfahren erhältlichen Halbleiter und ihre Verwendung.

Für verschiedene Anwendungen werden dotierte Halbleiterschichten benötigt, z.B. in der Photovoltaik. Die Photovoltaik basiert auf der Erzeugung freier Ladungsträger in einem

Halbleiter durch einfallendes Licht. Zur elektrischen Nutzung dieser Ladungsträger (Trennung von Elektronen und Löchern) wird ein p-n Übergang im Halbleiter benötigt. Typischerweise wird Silicium als Halbleiter verwendet. Der dabei verwendete Silicium-Wafer weist üblicherweise eine Grunddotierung, z.B. mit Bor (p-Typ), auf. Typischerweise wird der p-n Übergang durch Eindiffusion von Phosphor (n-Typ Dotiermittel) aus der Gasphase bei Temperaturen um 900 °C erzeugt. Beide Halbleitertypen (p und n) werden zur Extraktion der entsprechenden

Ladungsträger mit Metallkontakten kontaktiert.

Zur Optimierung des p-n Übergangs ist es vorteilhaft, unter den aufzubringenden

Metallkontakten eine hohe Dotierung zu erzeugen (zur Reduzierung des Kontaktwiderstands), wohingegen in dem Bereich zwischen den Kontakten eine niedrige Dotierung vorteilhaft ist, um die Rekombination sowie die free-carrier-absorption zu reduzieren. Zur Erzeugung höchster Wirkungsgrade in Bezug auf die Energieumwandlung ist es des Weiteren vorteilhaft, neben einem p-n Übergang ebenfalls Übergänge von unterschiedlich stark dotierten Bereichen desselben Dotiertyps (p-p ⁺ bzw. n-n ⁺ ) zu erzeugen.

Im Stand der Technik sind bereits Verfahren zur Dotierung von Halbleitersubstraten bekannt. So offenbart beispielsweise die US 2012/0052618 A1 ein Verfahren zu selektiven Dotierung eines Wafers durch die Verwendung einer flüssigen, Dotierstoffe-haltigen Silicium- Precursorverbindung, die auf den Wafer aufgebracht, partiell in elementares Silicium

enthaltende Schichten konvertiert wird und die nicht konvertierten Bereiche der Beschichtung anschließend oxidiert werden. Durch die unterschiedlichen Diffusionsraten der konvertierten und oxidierten Bereiche lassen sich nachfolgend hoch und niedrig dotierte Bereiche in dem Wafer erzeugen. Die Dotierung mit unterschiedlichen Dotierstoffen (p- und n-Typ) wird allerdings nicht erwähnt. Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Dotierung eines Halbleiters bereitzustellen, das es ermöglicht, in Bezug auf die Art und die Konzentration der Dotieratome unterschiedlich dotierte Bereiche auf dem Halbleiter zu erzeugen.

Die vorliegende Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Flussigphasenverfahren zum Dotieren eines Halbleitersubstrats, insbesondere eines Silicium-Wafers, bei dem

eine erste Zusammensetzung enthaltend mindestens ein erstes Dotiermittel auf einen oder mehrere Bereiche der Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebracht wird, um einen oder mehrere mit der ersten Zusammensetzung beschichtete(n) Bereich(e) der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu erzeugen;

eine zweite Zusammensetzung enthaltend mindestens ein zweites Dotiermittel auf einen oder mehrere Bereiche der Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebracht wird, um einen oder mehrere mit der zweiten Zusammensetzung beschichtete(n) Bereich(e) der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu erzeugen, wobei der eine oder die mehreren Bereich(e), die mit der ersten Zusammensetzung beschichtet sind, und der eine oder die mehreren Bereich(e), die mit der zweiten Zusammensetzung beschichtet sind, verschieden sind und nicht oder nicht wesentlich überlappen und wobei das erste Dotiermittel ein Dotiermittel vom n-Typ ist und das zweite Dotiermittel ein Dotiermittel vom p-Typ ist oder umgekehrt;

die mit der ersten Zusammensetzung und die mit der zweiten Zusammensetzung beschichteten Bereiche der Oberfläche des Halbleitersubstrats jeweils partiell oder vollständig aktiviert werden;

optional die mit der ersten Zusammensetzung und die mit der zweiten

Zusammensetzung beschichteten, nicht aktivierten Bereiche der Oberfläche des Halbleitersubstrats jeweils oxidiert werden; und

das Halbleitersubstrat auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Dotiermittel aus der Beschichtung in das Halbleitersubstrat diffundieren.

Die in diesem Verfahren verwendeten Zusammensetzungen sind vorzugsweise

Precursorzusammensetzungen. Unter einem Precursor ist dabei eine in der Zusammensetzung im Wesentlichen im verwendeten Lösemittel lösliche chemische Verbindung oder eine flüssige chemische Verbindung einer oder mehrerer Halbleiteratome zu verstehen, die thermisch oder mit elektromagnetischer Strahlung in das Halbleitermaterial umgewandelt werden kann. Auch wenn die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf derartige

Precursorzusammensetzungen beschrieben wird, ist sie nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Unter einem Flüssigphasenverfahren ist vorliegend ein Verfahren zu verstehen, bei dem mindestens eine flüssige Zusammensetzung (enthaltend mindestens einen flüssigen Precursor das Halbleiter- oder des Dotiermittelmaterials, in dem weitere andere flüssige oder feste Dotiermittelprecursoren, Halbleiterprecursoren und ggf. andere Additive gelöst oder dispergiert sind) und/oder mindestens eine lösemittelhaltige Formulierung enthaltend die (selbst flüssigen oder festen) Dotiermittel, optional Halbleiterprecursoren (und ggf. weitere Additive), auf das zu dotierende Substrat aufgebracht werden. Im Fall von Silicium-basierten Halbleiterprecursoren, können diese dann nachfolgend beispielsweise thermisch oder mit elektromagnetischer Strahlung in eine im Wesentlichen elementare, amorphe, monokristalline und/oder

polykristalline Silicium-haltige Beschichtung umgewandelt werden. Anwesende

Dotiermittelprecursoren werden dabei im Wesentlichen in den zugrunde liegenden Dotanden umgewandelt und in die entstehende Silicium-haltige Beschichtung eingebaut. Bei dem als Produkt entstehenden dotierten Halbleitersubstrat handelt es sich somit um ein

Halbleitersubstrat, dass mit mindestens einer dotierten Halbleiterschicht beschichtet wurde. Das Substrat selbst kann weiterhin (muss aber nicht) durch Eindiffusion von Dotierstoff dotiert sein.

Unter einer„Aktivierung" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine„Konvertierung" der Beschichtung aus einer Precursorzusammensetzung in die genannte elementare, amorphe, monokristalline und/oder polykristalline Silicium-haltige Beschichtung zu verstehen.„Partielle Aktivierung" bedeutet hierbei, dass nicht die gesamte Beschichtung umgewandelt wird, sondern nur ausgewählte Teilbereiche. Auf die jeweils beschichte Fläche bezogen kann das

beispielsweise bedeuten, dass nicht weniger als 2 % und nicht mehr als 98 % der Fläche, vorzugsweise nicht weniger als 5 % und nicht mehr als 50 % der Fläche, derart konvertiert werden. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung wird aber die gesamte

Beschichtung, d.h. 100 % der Fläche, aktiviert.

Die Dotiermittel vom p-Typ bzw. vom n-Typ können insbesondere in Form von

Elementverbindungen der III. bzw. V. Hauptgruppe vorliegen. Das mindestens eine Dotiermittel vom n-Typ kann bevorzugt aus phosphor-haltigen Dotiermitteln, insbesondere PH ₃ , P ₄ , P(SiMe ₃ ) ₃ , PhP(SiMe ₃ ) ₂ , CI ₂ P(SiMe ₃ ), PPh ₃ , PMePh ₂ und P(t-Bu) ₃ , arsen-haltigen Dotiermitteln, insbesondere As(SiMe ₃ ) ₃ , PhAs(SiMe ₃ ) ₂ , CI ₂ As(SiMe ₃ ), AsPh ₃ , AsMePh ₂ , As(t-Bu) ₃ und AsH ₃ , antimon-haltigen Dotiermitteln, insbesondere Sb(SiMe ₃ ) ₃ , PhSb(SiMe ₃ ) ₂ , CI ₂ Sb(SiMe ₃ ), SbPh ₃ , SbMePh ₂ und Sb(t-Bu) ₃ , und Mischungen der vorgenannten ausgewählt werden. Das mindestens eine Dotiermittel vom p-Typ kann bevorzugt ausgewählt werden aus bor-haltigen Dotiermitteln, insbesondere B ₂ H ₆ , BH ₃ ^* THF, BEt ₃ , BMe ₃ , B(SiMe ₃ ) ₃ , PhB(SiMe ₃ ) ₂ , CI ₂ B(SiMe ₃ ), BPh ₃ , BMePh ₂ , und B(t-Bu) ₃ , und Mischungen davon.

„Mindestens ein", wie hierin verwendet, bedeutet 1 oder mehr, d.h. 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder mehr. Bezogen auf einen Inhaltsstoff bezieht sich die Angabe auf die Art des Inhaltsstoffs und nicht auf die absolute Zahl der Moleküle.„Mindestens ein Dotiermittel" bedeutet somit beispielsweise mindestens eine Art von Dotiermittel, d.h. dass eine Art von Dotiermittel oder eine Mischung mehrerer verschiedener Dotiermittel verwendet werden kann. Zusammen mit Mengenangaben bezieht sich die Angabe auf alle Verbindungen der angegebenen Art, die in der Zusammensetzung/Mischung enthalten sind, d.h. dass die Zusammensetzung über die angegebene Menge der entsprechenden Verbindungen hinaus keine weiteren Verbindungen dieser Art enthält.

Alle Prozentangaben, die im Zusammenhang mit den hierin beschriebenen

Zusammensetzungen gemacht werden, beziehen sich, sofern nicht explizit anders angegeben auf Gew.-%, jeweils bezogen auf die entsprechende Zusammensetzung.

„Ungefähr" oder„ca.", wie hierin im Zusammenhang mit einem Zahlenwert verwendet bezieht sich auf den Zahlenwert ±10 %, vorzugsweise ±5 %.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, aktivierten Beschichtungen können elementares Silicium, beispielsweise in amorpher, monokristalliner und/oder polykristalliner Form, in Kombination mit dem jeweiligen Dotiermittel enthalten oder daraus bestehen.

Ebenfalls kann es sich bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten aktivierten Beschichtungen um Beschichtungen handeln, die neben elementarem Silicium und dem jeweiligen Dotiermittel auch andere Elemente enthalten. In ähnlicher Weise können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, oxidierten Beschichtungen Siliciumoxid in Kombination mit dem jeweiligen Dotiermittel enthalten oder daraus bestehen. Auch in diesen Beschichtungen können optional andere Elemente enthalten sein.

In den Verfahren gemäß der Erfindung können die Beschichtungen mit der ersten

Zusammensetzung bzw. mit der zweiten Zusammensetzung strukturiert sein, wobei unter einer „strukturierten" Beschichtung hierin eine Beschichtung zu verstehen ist, die das Substrat nicht vollständig oder im Wesentlichen vollständig bedeckt, sondern die das Substrat partiell unter Erzeugung einer Strukturierung bedeckt. Entsprechende Strukturierungen können insbesondere in der Halbleitertechnik die Lösung technischer Aufgaben übernehmen. Typische Beispiele für strukturierte Schichten sind Leiterbahnen (z.B. für Kontaktierungen), Fingerstrukturen oder punktförmige Strukturen (z.B. für Emitter- und Basisbereiche bei Back-Contact-Solarzellen) und selektive Emitter-Strukturen bei Solarzellen.

In den Verfahren der Erfindung werden die erste Zusammensetzung, die mindestens ein erstes Dotiermittel enthält, und die zweite Zusammensetzung, die mindestens ein zweites Dotiermittel enthält, auf unterschiedliche, nicht oder nicht wesentlich überlappende Bereiche der

Substratoberfläche aufgetragen.„Nicht wesentlich überlappend" bedeutet hierbei, dass die Bereiche mit nicht mehr als 5% ihrer jeweiligen Fläche überlappen. Es ist bevorzugt, dass die Bereiche überhaupt nicht überlappen, allerdings kann es prozessbedingt zu derartigen

Überlappungen kommen. Diese sind dann allerdings häufig unerwünscht. Die Auftragung kann dabei jeweils strukturiert erfolgen, so dass die erste Zusammensetzung und die zweite

Zusammensetzung beispielsweise einseitig in einer ineinandergreifenden Struktur

(interdigitated) auf die Oberfläche des Silicium-Wafers aufgebracht werden oder die erste Zusammensetzung und die zweite Zusammensetzung auf die jeweils gegenüberliegenden Seiten des Silicium-Wafers aufgebracht werden.

In verschiedenen Ausführungsformen kann vor dem Schritt des Erhitzens des Silicium-Wafers (Ausdiffusionsschritt) (aber entweder vor oder nach, insbesondere aber nach dem Schritt der Aktivierung und ggf. auch nach dem Oxidationsschritt) eine dritte Zusammensetzung, die kein Dotierungsmittel enthält, auf die mit der ersten und/oder zweiten Zusammensetzung

beschichteten aktivierten und/oder nicht aktivierten Bereiche aufgetragen werden. Das bedeutet, dass die Beschichtung aus der ersten bzw. der zweiten Zusammensetzung mit einer

Beschichtung, die aus der dritten Zusammensetzung besteht, beschichtet werden. Diese Zusammensetzung kann, bis auf das Fehlen des Dotiermittels, mit der ersten und/oder zweiten Zusammensetzung hinsichtlich der Bestandteile identisch sein.

Diese Beschichtung mit der dritten Zusammensetzung verhindert beim Ausdiffusionsschritt eine Kontamination des in diesem Schritt üblicherweise verwendeten Diffusionsofens, d.h. ein Entweichen der Dotieratome in die Ofenatmosphäre.

Unter den Zusammensetzungen im Sinne der vorliegenden Erfindung, d.h. der ersten und zweiten Zusammensetzung sowie der optionalen dritten Zusammensetzung, sind insbesondere bei SATP Bedingungen (25 °C, 1 ,013 bar) flüssige Zusammensetzungen zu verstehen, die entweder mindestens einen bei SATP-Bedingungen flüssigen Silicium-haltigen Precursor enthalten oder mindestens ein Lösemittel und mindestens einen bei SATP-Bedingungen flüssigen oder festen Silicium-haltigen Precursor jeweils in Kombination mit dem jeweiligen Dotierstoff enthalten oder daraus bestehen. Besonders gute Ergebnisse können mit

Zusammensetzungen umfassend mindestens ein Lösemittel und mindestens einen bei SATP- Bedingungen flüssigen oder festen Silicium-haltigen Precursor in Kombination mit dem jeweiligen Dotiermittel erzielt werden, da sich diese besonders gut verdrucken lassen.

Die Precursoren schließen allgemein alle geeigneten Polysilane, Polysilazane und Polysiloxane ein. Bevorzugte Silicium-haltige Precursoren sind (bei SATP-Bedingungen insbesondere flüssige oder feste) Silicium-haltige Verbindungen der Formel Si _n X _c mit X = H, F, Cl, Br, I, d- Cio-Alkyl-, d-Cio-Alkenyl, C ₅ -C ₂ o-Aryl, n > 4 und 2n < c < 2n+2. Ebenfalls bevorzugte

Siliciumhaltige Precursoren sind Polysiloxane, insbesondere die der Formel Si _n H _c O _d R _e mit R = d-Cio-Alkyl-, C Ci ₀ -Alkenyl, C ₅ -C ₂ o-Aryl, n > 2 und (n-1 ) < d < n , 0 < c < 3n und 0 < e < 3n. Ebenfalls bevorzugte Siliciumhaltige Precursoren sind Polysilazane der Formel Si _n H _m N _b R _c mit R = organischer Rest (bevorzugt R = d-Cio-Alkyl-, d-Cio-Alkenyl, C ₅ -C2o-Aryl, = d-Cio-Alkoxy-), n > 2, 0 < m < 3n, (n-1 ) < b < n und 0 < c < 3n. Ebenfalls bevorzugte Silicium-haltige

Precursoren sind Silicium-haltige Nanopartikel. Die Precursoren können sowohl einzeln als auch in Mischung eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Polysilane eingesetzt. Auch diese können einzeln oder in Mischung eingesetzt werden.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich erhalten, wenn eine Zusammensetzung eingesetzt wird, die mindestens zwei Precursoren aufweist, von denen mindestens einer ein Hydridosilan, insbesondere der generischen Formel Si _n H ₂ n+2 mit n = 3 bis 10, und mindestens einer ein Hydridosilan-Oligomer ist. Entsprechende Formulierungen eignen sich insbesondere zur Herstellung hochqualitativer, dünner und feiner Schichten aus der flüssigen Phase, benetzen im Beschichtungsprozess gängige Substrate gut und weisen scharfe Kanten nach der

Strukturierung auf. Bevorzugt ist die Formulierung flüssig, da sie so besonders gut handhabbar ist.

Hydridosilane der Formel Si _n H _2n +2 mit n = 3 bis 10 sind nicht-cyclische Hydridosilane. Die Isomere dieser Verbindungen können linear oder verzweigt sein. Bevorzugte nicht-cyclische Hydridosilane sind Trisilan, iso-Tetrasilan, n-Pentasilan, 2-Silyl-Tetrasilan und Neopentasilan sowie Octasilan (d.h. n-Octasilan, 2-Silyl-Heptasilan, 3-Silyl-Heptasilan, 4-Silyl-Heptasilan, 2,2- Disilyl-Hexasilan, 2,3-Disilyl-Hexasilan, 2,4-Disilyl-Hexasilan, 2,5-Disilyl-Hexasilan, 3,4-Disilyl- Hexasilan, 2,2,3- Trisilal-Pentasilan, 2,3,4-Trisilyl-Pentasilan, 2,3,3-Trisilyl-Pentasilan, 2,2,4- Trisilal-Pentasilan, 2,2,3,3-Tetrasilyl-Tetrasilan, 3-Disilyl-Hexasilan, 2-Silyl-3-disilyl-Pentasilan und 3-Silyl-3-disilyl-Pentasilan) und Nonasilan (d.h. n-Nonasilan, 2-Silyl-Oktasilan, 3-Silyl- Oktasilan, 4-Silyl-Oktasilan, 2,2-Disilyl-Heptasilan, 2,3-Disilyl-Heptasilan, 2,4-Disilyl-Heptasilan, 2,5-Disilyl-Heptasilan, 2,6-Disilyl-Heptasilan, 3,3-Disilyl-Heptasilan, 3,4-Disilyl-Heptasilan, 3,5- Disilyl-Heptasilan, 4,4-Disilyl-Heptasilan, 3-Disilyl-Heptasilan, 4-Disilyl-Heptasilan, 2,2,3-Trisilyl- Hexasilan, 2,2,4-Trisilyl-Hexasilan, 2,2,5-Trisilyl-Hexasilan, 2,3,3-Trisilyl-Hexasilan, 2,3,4- Trisilyl-Hexasilan, 2,3,5-Trisilyl-Hexasilan, 3,3,4-Trisilyl-Hexasilan, 3,3,5-Trisilyl-Hexasilan, 3- Disilyl-2-Silyl-Hexasilan, 4-Disilyl-2-Silyl-Hexasilan, 3-Disilyl-3-Silyl-Hexasilan, 4-Disilyl-3-Silyl- Hexasilan, 2,2,3,3-Tetrasilyl-Pentasilan, 2,2,3,4-Tetrasilyl-Pentasilan, 2,2,4,4-Tetrasilyl- Pentasilan, 2,3,3,4-Tetrasilyl-Pentasilan, 3-Disilyl-2,2-Disilyl-Pentasilan, 3-Disilyl-2,3-Disilyl- Pentasilan, 3-Disilyl-2,4-Disilyl-Pentasilan und 3,3-Disilyl-Pentasilan), deren Formulierungen zu besonders guten Ergebnissen führen.

Ebenfalls bevorzugt handelt es sich bei dem Hydridosilan der genannten generischen Formel um ein verzweigtes Hydridosilan, das zu stabileren Lösungen und besseren Schichten führt als ein lineares Hydridosilan.

Ganz besonders bevorzugt ist das Hydridosilan iso-Tetrasilan, 2-Silyl-Tetrasilan, Neopentasilan oder ein Gemisch von Nonasilan-Isomeren, das hergestellt werden kann über thermische Behandlung von Neopentasilan oder nach einer durch Holthausen et al. beschrieben Vorschrift (Posterpräsentation: A. Nadj, 6th European Silicon Days, 2012). Mit entsprechenden

Formulierungen können die besten Ergebnisse erzielt werden.

Bei dem Hydridosilan-Oligomer handelt es sich um das Oligomerisat einer Hydridosilan- Verbindung und bevorzugt um das Oligomerisat eines Hydridosilans. Besonders gut eignet sich die erfindungsgemäße Formulierung für die Herstellung dünner Schichten, wenn das

Hydridosilan-Oligomer ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 200 bis 10.000 g/ml aufweist. Verfahren zur ihrer Herstellung sind dem Fachmann bekannt. Entsprechende

Molekulargewichte können über Gelpermeations-Chromatographie unter Verwendung einer linearen Polystyrolsäule mit Cyclooktan als Eluent gegen Polybutadien als Referenz bestimmt werden.

Das Hydridosilan-Oligomer wird bevorzugt durch Oligomerisation nicht-cyclischer Hydridosilane erhalten. Anders als Hydridosilan-Oligomere aus cyclischen Hydridosilanen weisen diese Oligomere aufgrund des unterschiedlich ablaufenden, dissoziativen

Polymerisationsmechanismus einen hohen Quervernetzungsanteil auf. Oligomere aus cylischen Hydridosilanen haben stattdessen aufgrund des ringöffnenden Reaktionsmechanismus, dem cyclische Hydridosilane unterworfen sind, wenn überhaupt, nur einen sehr geringen

Quervernetzungsanteil. Entsprechende aus nicht-cyclischen Hydridosilanen hergestellte Oligomere benetzen anders als Oligomere aus cyclischen Hydridosilanen in Lösung die

Substratoberfläche gut, können für die Herstellung dünner Schichten besonders gut eingesetzt werden und führen zu homogenen und glatten Oberflächen. Noch bessere Ergebnisse zeigen Oligomere aus nichtcyclischen, verzweigten Hydridosilanen. Ein besonders bevorzugtes Hydridosilan-Oligomer ist ein durch thermische Umsetzung einer Zusammensetzung umfassend mindestens ein nicht-cyclisches Hydridosilan mit maximal 20 Siliciumatomen in Abwesenheit eines Katalysators bei Temperaturen von < 235 °C erhältliches Oligomer. Entsprechende Hydridosilan-Oligomere und ihre Herstellung werden in WO

201 1/104147 A1 beschrieben, worauf im Hinblick auf die Verbindungen und ihre Herstellung Bezug genommen wird und das hierin durch diese Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen ist. Dieses Oligomer weist noch bessere Eigenschaften auf als die weiteren Hydridosilan-Oligomere aus nicht-cyclischen, verzweigten Hydridosilanen. Das Hydridosilan- Oligomer kann neben Wasserstoff und Silicium noch andere Reste aufweisen. So können Vorteile der mit den Formulierungen hergestellten Schichten resultieren, wenn das Oligomer kohlenstoffhaltig ist. Entsprechende kohlenstoffhaltige Hydridosilan-Oligomere können durch Co-Oligomerisation von Hydridosilanen mit Kohlenwasserstoffen hergestellt werden. Bevorzugt handelt es sich jedoch bei dem Hydridosilan-Oligomer um eine ausschließlich Wasserstoff- und Silicium-aufweisende Verbindung, die also keine Halogen- oder Alkylreste aufweist.

Bevorzugt sind weiterhin Hydridosilan-Oligomere, die bereits dotiert sind. Bevorzugt sind die Hydridosilan-Oligomere bor- oder phosphordotiert. Entsprechende Hydridosilan-Oligomere können durch Zugabe der entsprechenden Dotierstoffe bereits bei ihrer Herstellung erzeugt werden. Alternativ können auch bereits hergestellte, nicht dotierte Hydridosilan-Oligomere mit den oben genannten Dotierungsmitteln vom p-Typ bzw. n-Typ p-dotiert oder mittels eines energetischen Prozesses (z.B. UV-Bestrahlung oder thermische Behandlung) n-dotiert werden.

Der Anteil des bzw. der Hydridosilane beträgt bevorzugt 0,1 bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt 1 bis 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Zusammensetzung.

Der Anteil des bzw. der Hydridosilan-Oligomere beträgt bevorzugt 0,1 bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt 1 bis 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 20 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Zusammensetzung.

Der Anteil des Hydridosilan-Oligomers an der jeweiligen Zusammensetzung, beträgt weiterhin zur Erzielung besonders guter Ergebnisse bevorzugt 40 - 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 - 99, ganz besonders bevorzugt 70 - 90 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse an anwesendem Hydridosilan und Hydridosilan-Oligomer.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Zusammensetzungen müssen kein Lösemittel enthalten. Bevorzugt weisen sie jedoch mindestens ein Lösemittel auf. Enthalten sie ein Lösemittel, beträgt dessen Anteil bevorzugt 0,1 bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt 25 bis 95 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 60 bis 95 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Formulierung. Ganz besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen aufweisend 1 - 30 Gew.-% Hydridosilan, 1 - 20 Gew.-% Hydridosilan-Oligomer und 60 - 95 Gew.-% Lösemittel, bezogen auf die

Gesamtmasse der Formulierung. Für die hierin beschriebenen Zusammensetzungen bevorzugt einsetzbare Lösemittel sind solche, die ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus linearen, verzweigten oder cyclischen gesättigten, ungesättigten oder aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (ggf. partiell oder vollständig halogeniert), Alkoholen, Ethern, Carbonsäuren, Estern, Nitrilen, Aminen, Amiden, Sulfoxiden und Wasser. Besonders bevorzugt sind n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, n-Oktan, n-Dekan, Dodekan, Cyclohexan, Cyclooctan, Cyclodekan, Dicyclopentan, Benzol, Toluol,

m-Xylol, p-Xylol, Mesitylen, Indan, Inden, Tetrahydronaphtalin, Decahydronaphtalin,

Diethylether, Dipropylether, Ethylenglycoldimethylether, Ethylenglycoldiethylether,

Ethylenglycol-methylethylether, Diethylenglycoldimethylether, Diethylenglycol-diethylether, Diethylenglycolmethylethylether, Tetrahydrofuran, p-Dioxan, Acetonitril, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dichlormethan und Chloroform.

Die erfindungsgemäß verwendeten Formulierungen können weiterhin neben dem mindestens einen Dotiermittel, dem mindestens einen Hydridosilan und dem mindestens einen

Hydridosilan-Oligomer und dem oder den ggf. anwesenden Lösemitteln noch weitere Stoffe, insbesondere Nanopartikel oder Additive zur Einstellung der rheologischen Eigenschaften enthalten. Entsprechende Stoffe sind dem Fachmann bekannt. Es ist allerdings bevorzugt, dass die eingesetzten Zusammensetzungen nicht aus Nanopartikeln bestehen. Für das erfindungsgemäße Verfahren werden als Halbleitersubstrat insbesondere Silicium-

Wafer eingesetzt. Diese können beispielsweise polykristallin oder monokristallin und ggf. bereits grunddotiert sein. Diese Basisdotierung kann eine Dotierung mit einem Dotierstoff vom n- oder p-Typ sein, wie bereits oben definiert. Das Aufbringen der Zusammensetzungen erfolgt bevorzugt über ein Flüssigphasenverfahren ausgewählt aus Druckverfahren (insbesondere Flexo/Gravur-Druck, Nano- bzw. Mikroimprint, Inkjet-Druck, Offset-Druck, reverse Offset-Druck, digitalem Offset-Druck und Siebdruck) und Sprühverfahren (pneumatisches Sprühen, Ultraschallsprühen, Electrospray-Verfahren). Generell sind alle bekannten Auftragsverfahren geeignet, die eine strukturierte Beschichtung mit zwei unterschiedlichen Zusammensetzungen ohne substantiellen Überlapp ermöglichen.

Das Aufbringen der Zusammensetzungen kann prinzipiell flächig (d.h. unstrukturiert) oder strukturiert erfolgen. Eine flächige Auftragung kann insbesondere in den Fällen erfolgen, in denen die erste und die zweite Zusammensetzungen auf unterschiedliche Seiten des Wafers aufgetragen werden. Besonders feine Strukturen können mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren erzielt werden, wenn auch bereits das Aufbringen der Zusammensetzungen auf das Substrat strukturiert erfolgt. Ein entsprechendes strukturiertes Aufbringen kann z.B. durch den Einsatz von Druckprozessen realisiert werden. Möglich ist auch eine Strukturierung über Oberflächenvorbehandlung des Substrates, insbesondere über eine Modifizierung der

Oberflächenspannung zwischen Substrat und der precursorhaltigen

Beschichtungszusammensetzung durch eine lokale Plasma- bzw. Corona-Behandlung und somit einer lokalen Entfernung von chemischen Bindungen an der Substratoberfläche oder einer lokalen Aktivierung der Oberfläche (z.B. Si-H Terminierung), durch chemische Ätzungen oder Aufbringen chemischer Verbindungen (insbesondere durch self-assembled monolayers). Damit wird eine Strukturierung insbesondere dadurch erreicht, dass die precursorhaltige Beschichtungszusammensetzung nur an den vordefinierten Bereichen mit günstiger

Oberflächenspannung haftet und/oder dass die getrocknete oder konvertierte Schicht nur an vordefinierten Bereichen mit günstiger Oberflächenspannung haftet.

Bevorzugt lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch mit Druckverfahren durchführen.

Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass die erste und die zweite Zusammensetzung gleichzeitig oder nacheinander ohne Überlapp auf unterschiedliche Bereiche des Wafers strukturiert aufgebracht, die resultierenden

Beschichtungen partiell oder vollständig aktiviert und optional nicht aktivierte

Beschichtungsbereiche auf dem Wafer oxidiert werden. Hiermit können besonders feine Strukturen mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden. Mit einem entsprechenden Verfahren können besonders gute und einfach strukturierte Schichten hergestellt werden. Nach dem Aufbringen der Formulierungen (Zusammensetzungen) kann bevorzugt eine Vorvernetzung über eine UV-Bestrahlung des flüssigen Filmes auf dem Substrat durchgeführt werden, nach der der noch flüssige Film quervernetzte Precursoranteile aufweist. Nach Aufbringen und ggf. Vorvernetzen der Formulierung kann das beschichtete Substrat weiterhin bevorzugt vor der Konvertierung getrocknet werden, um ggf. anwesendes Lösemittel zu entfernen. Entsprechende Maßnahmen und Bedingungen hierfür sind dem Fachmann bekannt. Um ausschließlich leicht flüchtige Formulierungsbestandteile zu entfernen, sollte im Falle einer thermischen Trocknung die Heiztemperatur weniger als 200 °C betragen. Im Anschluss an das Aufbringen auf das Substrat und eine ggf. anschließende Vorvernetzung und/oder Trocknung wird die auf dem Substrat befindliche Beschichtungszusammensetzung vollständig oder partiell aktiviert.

Eine partielle Aktivierung kann dabei zum Beispiel durch Verwendung einer Maske oder durch Verwendung von Kontaktstempeln erfolgen.

Die Aktivierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann prinzipiell verschieden erfolgen. Bevorzugt wird die Aktivierung bzw. Konvertierung thermisch und/oder unter Verwendung elektromagnetischer Strahlung und/oder durch Elektronen- oder lonenbeschuss durchgeführt. Thermische Aktivierung wird bevorzugt bei Temperaturen von 200 - 1000 °C, vorzugsweise 250 - 750 °C, insbesondere bevorzugt 300 - 700 °C durchgeführt. Thermische

Aktivierungszeiten betragen bevorzugt zwischen 0,01 ms und 360 min. Die Aktivierungszeit beträgt weiter bevorzugt zwischen 0,1 ms und 10 min, besonders bevorzugt zwischen 1 s und 120 s.

Entsprechende schnelle energetische Prozessführungen können zum Beispiel durch den Einsatz eines IR-Strahlers, einer Heizplatte, eines Heizstempels, einem Ofen, einer Blitzlampe, eines Plasmas (insbesondere eines Wasserstoffplasmas) oder einer Corona mit geeigneter Gaszusammensetzung, einer RTP-Anlage, einer Mikrowellenanlage oder einer

Elektronenstrahlbehandlung (wenn erforderlich, im jeweils vorgeheizten bzw. warmgelaufenen Zustand) erfolgen. Alternativ bzw. ergänzend kann eine Aktivierung durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Licht, erfolgen. Die Aktivierungszeit kann dabei bevorzugt zwischen 1 s und 360 min betragen. Die Strukturierung bzw. (partielle) Aktivierung kann in diesem Falle z.B. durch Verwendung punkt- oder linienförmiger Strahlungsquellen oder durch die Verwendung von Masken realisiert werden. Besonders bevorzugt wird die Aktivierung durch Bestrahlung mit Laserstrahlung durchgeführt. Die Verwendung punkt- oder linienförmiger Strahlungsquellen, insbesondere von Lasern, ist vorteilhaft, da hiermit besonders feine

Strukturen erzielt werden können. Zudem kann bei Verwendung monochromatischer Strahlung über ein gezieltes Einstellen der für die Aktivierung notwendigen Wellenlänge die parasitäre Absorption reduziert und damit das unerwünschte Erwärmen von Substrat und/oder Umgebung verhindert werden. Die Verwendung elektromagnetischer Strahlung für die Aktivierung ist aufgrund dessen somit bevorzugt.

Ebenfalls möglich ist eine Aktivierung unter lonenbeschuss. Die Ionen können dabei auf verschiedene Weisen erzeugt werden. Häufig kommen Stoßionisation, insbesondere

Elektronenstoßionisation (El) oder chemische Ionisation (Cl), Photoionisation (PI),

Feldionisation (Fl), Fast Atom Bombardment (FAB), Matrix-unterstützte Laser

Desorption/Ionisation (MALDI) und Elektrospray-Ionisation (ESI) zum Einsatz. Eine

Strukturierung kann im Falle des lonenbeschusses ebenfalls über Masken erzielt werden.

Die partielle Aktivierung führt somit zu Bereichen auf dem Substrat, bei denen die darauf befindliche Beschichtungszusammensetzung konvertiert wurde, und zu Bereichen, in denen die darauf befindliche Beschichtungszusammensetzung nicht konvertiert wurde. Unter einer Aktivierung kann vorliegend eine Umwandlung der abgeschiedenen Precursoren des entstandenen Beschichtungsfilms in amorphe oder kristalline Halbleiterschichten verstanden werden. Bevorzugt wird die Aktivierung im Falle der Verwendung ausschließlich Silicium-haltiger Precursoren so durchgeführt, dass nach der Konvertierung strukturierte amorphe oder kristalline, insbesondere poly- oder monokristalline, Siliciumschichten resultieren. Mittel und Wege hierzu sind dem Fachmann bekannt. In einer Ausführungsform wird die Aktivierung derart durchgeführt, dass amorphes Silicium (a-Si) entsteht. Wurde vor der Konvertierung nicht getrocknet, können die nicht konvertierten Bereiche auch nach der Konvertierung getrocknet werden. Die Trocknung erfolgt auch hier bei Temperaturen unterhalb von 200 °C, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 °C. Über die Trocknung können auch in den Bereichen mit nicht konvertierter Beschichtung definierte Zustände eingestellt werden, mit denen die optischen und elektrischen Eigenschaften der Beschichtung nach dem nun anschließenden optionalen Oxidationsschritt mit gesteuert werden können.

Nach der partiellen Konvertierung kann nicht konvertierte Beschichtung auf dem Substrat oxidiert werden. Bei der Verwendung von Silicium-Precursor-Verbindungen entstehen somit in den Bereichen mit nicht konvertierter Beschichtung Siliciumoxid-haltige Schichtstrukturen. Die bereits durch die vorherige Konversion erhaltenen konvertierten Silicium-haltigen Bereiche werden dabei nicht oxidiert, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Silicium-haltige Schichtstrukturen erhalten werden können, die direkt an Siliciumoxid-haltige Schichtstrukturen angrenzen. Aufgrund der Verwendung unterschiedlich dotierter Ausgangszusammensetzungen werden somit n-dotierte Silicium-haltige, n-dotierte Siliciumoxid-haltige, p-dotierte Silicium- haltige und p-dotierte Siliciumoxid-haltige Schichtstrukturen erhalten. Die Silicium-haltigen und Siliciumoxid-haltigen Schichtstrukturen unterscheiden sich in ihren Diffusionsraten, so dass im Diffusionsschritt die Dotieratome aus den Silicium-haltigen Schichten mit einer höheren Diffusionsrate in das darunter liegende Substrat diffundieren als die Dotieratome aus den Siliciumoxid-haltigen Schichten. Daher werden unter den aktivierten Bereichen hoch dotierte Bereiche erzeugt, während unter den nicht aktivierten, oxidierten Bereichen niedrig dotierte Bereiche erzeugt werden.

Dem Fachmann ist bekannt, wie er die Oxidationsbedingungen wählen muss, damit nicht konvertierte Beschichtungsbereiche oxidiert werden können, ohne dass bereits konvertierte Bereiche ebenfalls oxidiert werden.

Bevorzugt erfolgt die Oxidation in einer Sauerstoff-haltigen Atmosphäre bei einer Temperatur <300 °C, weiter bevorzugt bei einer Temperatur < 150 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C. Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Oxidation in einer

Sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Raumtemperatur. Die Sauerstoff-haltige Atmosphäre hat bevorzugt eine Sauerstoff-Konzentration von 1 - 100 Mol-% und kann z.B. als weitere gasförmige Bestandteile Stickstoff oder Argon enthalten. Besonders bevorzugt ist weiterhin die Oxidation mit Oxidationsmitteln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ozon, Kohlendioxid, Wasserstoffperoxid (H ₂ 0 ₂ ), Wasserdampf (H ₂ 0), einem ein- oder mehrwertigem Alkohol, einem Keton, einer Carbonsäure (insbesondere Trichloressigsäure), einem Kohlensäureester und Gemischen umfassend Trichloressigsäure und Sauerstoff sowie HCl und Sauerstoff. Mittel und Wege zur Oxidation mit diesen

Oxidationsmitteln sind dem Fachmann bekannt. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Ozon, Kohlendioxid, Wasserstoffperoxid (H ₂ 0 ₂ ), Wasserdampf (H ₂ 0), einer Carbonsäure (insbesondere Trichloressigsäure), einem Kohlensäureester und einem Gemisch umfassend Trichloressigsäure und Sauerstoff.

Das beschriebene Verfahren zur Dotierung von Silicium-Wafern kann weiterhin bezogen auf einen Wafer gleichzeitig oder zeitlich hintereinander mehrfach durchgeführt werden, wobei allerdings entsprechende Bereiche der Wafer-Oberfläche entweder mehrfach mit der ersten Zusammensetzung oder mehrfach mit der zweiten Zusammensetzung aber nicht mit beiden Zusammensetzungen beschichtet werden. Die Aktivierung unterschiedlicher Beschichtungen kann gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Das heißt, die Erfindung erfasst sowohl

Verfahren in denen die erste und die zweite Zusammensetzung gleichzeitig oder nacheinander aufgetragen werden und nachfolgend die vollständige oder partielle Aktivierung und danach optional Oxidation sowohl der mit der ersten als auch der mit der zweiten Zusammensetzung beschichteten Bereiche erfolgt, als auch Verfahren in denen erst die erste Zusammensetzung aufgetragen, vollständig oder partiell aktiviert und optional oxidiert wird und anschließend die zweite Zusammensetzung aufgetragen, vollständig oder partiell aktiviert und optional oxidiert wird.

Der Diffusionsschritt, d.h. der Schritt des Erhitzens des Halbleitersubstrats um die Dotieratome aus der Beschichtung in das darunterliegende Halbleitersubstrat diffundieren zu lassen, erfolgt in verschiedenen Ausführungsformen bei Temperaturen von mehr als 700°C, insbesondere 700-1200°C. Ein solcher Schritt wird beispielsweise für 10 Minuten bis 10 h, insbesondere mindestens etwa 30 Minuten, durchgeführt.

In anderen Ausführungsformen wird die Aktivierung derart durchgeführt, dass kristallines Silicium entsteht. Besonders bevorzugt ist es dabei, die Aktivierung so durchzuführen, dass das Silicium epitaktisch kristallisiert. D.h., dass der abgeschiedene dotierte Precursor sich in der Kristallstruktur an den Silicium- Wafer anpasst. Insbesondere bei Verwendung von

einkristallinen Si-Wafern (FZ oder Cz) weist der epitaktisch kristallisierte Bereich also eine sehr hohe elektronische Qualität auf und muss nicht nachträglich entfernt werden. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch der zusätzliche Prozessschritt des Entfernens entfällt. Das epitaktische Wachstum erfolgt bevorzugt bei Temperaturen von 600 - 1200°C, die für einen Zeitraum von 30 s - 3 Stunden vorherrschen. Insbesondere kann epitaktisches Wachstum auch durch einen Rapid- Thermal-Annealing Step von 20 - 40 s bei Temperaturen von 800 - 1200°C erzeugt werden. Vorteilhaft für das epitaktische Wachstum ist die hohe Reinheit der verwendeten Polysilane und die geringe Dicke der abgeschiedenen Schichten von bevorzugt 5 - 150 nm.

Der Diffusionsschritt kann unter einer Schutzgasatmosphäre erfolgen, insbesondere einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre, oder alternativ auch in einer Sauerstoff-reichen Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen wird der Diffusionsschritt in Gegenwart von Sauerstoff durchgeführt. Dadurch erfolgt eine in-situ Oxidation des elementaren Siliciums auf der

Substratoberfläche, bei der ein Oxid aufwächst. Dieses kann dann im Folgenden als

Passivierungsschicht weiterverwendet werden. Diese Oxidation muss nicht auf bestimmte Bereiche der Oberfläche beschränkt sein, sondern kann allgemein in allen Bereichen erfolgen in denen elementares Silicium in Kontakt mit der Sauerstoff-haltigen Atmosphäre kommt. Das derart erzeugte Oxid hat typischerweise eine Schichtdicke von ca. 10 nm. Alternativ kann ein derartiger Oxidationsschritt auch separat nach dem Diffusionsschritt erfolgen.

Der Schritt wird üblicherweise in einem Diffusionsofen durchgeführt. Bei diesem Ofen kann es sich beispielsweise um einen Banddurchlaufofen oder einen Quarz-Röhrenofen handeln.

Die hierin beschriebenen Verfahren können ferner einen Schritt umfassen, in welchem die oxidierten Bereiche der Beschichtung der Oberfläche des Silicium-Wafers entfernt werden. Das kann beispielsweise mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens erfolgen. Um Siliciumoxid zu entfernen ist beispielsweise ein nasschemisches Ätzverfahren unter Verwendung von

Flusssäure, beispielsweise 2-10 % HF in Wasser, geeignet. Ein solcher Ätzschritt kann nach dem Schritt der Ausdiffusion erfolgen und erfolgt beispielsweise über einen Zeitraum von 1 bis 20 Minuten. Mit einem solchen Schritt können sowohl die Oxide, die bei der Oxidation der nicht aktivierten Bereiche der Beschichtungen entstanden sind, als auch die ggf. während des Diffusionsschritts erzeugten Oxide entfernt werden.

In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung richtet sich das erfindungsgemäße

Verfahren auf die unterschiedliche Dotierung eines Silicium-Wafers für die Herstellung von Back-Contact-Solarzellen, umfassend die Schritte

1 . Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom p-Typ enthaltenden, Si-basierten

Zusammensetzung in Form eines Nassfilmes in Fingerstruktur oder punktförmig auf eine Seite des Siliciumwafers;

2. Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom n-Typ enthaltenden, Si-basierten

Zusammensetzung in Form eines Nassfilmes in zu der gemäß 1 . abgeschiedenen Form komplementärer Form auf dieselbe Seite des Siliciumwafers;

3. Umwandlung der Nassfilme in elementares Silicium, insbesondere amorphes oder

kristallines, epitaktisches Silicium, bzw. Siliciumoxid durch vollständige oder partielle Konversion bzw. Oxidation

4. Ausdiffusion

5. Optional: Entfernen des SiO, z.B. mittels Flusssäure

In allen hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, in denen die beiden

Zusammensetzungen auf dieselbe Seite des Wafers aufgetragen werden, kann das Verfahren zusätzlich den Schritt des Aufbringens einer weiteren Zusammensetzung auf die

gegenüberliegende Seite des Halbleitersubstrats, d.h. insbesondere des Wafers, umfassen. Diese Zusammensetzung kann ebenfalls flüssig sein und beispielsweise in Form eines

Nassfilms aufgedruckt werden. Diese Zusammensetzung kann entweder Dotiermittel vom n- oder p-Typ, insbesondere vom n-Typ enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Zusammensetzung eine Precursorzusammensetzung und so definiert wie die oben

beschriebene erste bzw. zweite Zusammensetzung. Die Auftragung, Aktivierung, Oxidation, etc. können ebenfalls wie oben für die erste und zweite Zusammensetzung beschrieben erfolgen. Insbesondere können die entsprechenden Aktivierungs- und optionalen Oxidationsschritte zusammen mit der Aktivierung/Oxidation der mit der ersten und/oder zweiten

Zusammensetzung beschichteten Bereiche oder separat erfolgen. In verschiedenen anderen Ausführungsformen der Erfindung richtet sich das erfindungsgemäße Verfahren auf die unterschiedliche Dotierung eines Silicium-Wafers für die Herstellung von bifacialen Solarzellen, umfassend die Schritte

1 . Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom p-Typ enthaltenden, Si-basierten

Zusammensetzung in Form eines Nassfilmes auf eine Seite des Siliciumwafers

2. Umwandlung des Nassfilms in elementares Silicium, insbesondere amorphes oder

kristallines, epitaktisches Silicium, bzw. Siliciumoxid durch vollständige oder partielle Konversion bzw. Oxidation

3. Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom n-Typ enthaltenden, Si-basierten

Zusammensetzung in Form eines Nassfilmes auf die andere Seite des Siliciumwafers

4. Umwandlung des Nassfilms in elementares Silicium, insbesondere amorphes oder

kristallines, epitaktisches Silicium, bzw. Siliciumoxid durch vollständige oder partielle Konversion bzw. Oxidation

5. Ausdiffusion

6. Optional: Entfernen des SiO, z.B. mittels Flusssäure

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbleitersubstrate sowie deren Verwendung, insbesondere für die Herstellung elektronischer oder optoelektronischer Bauteile, vorzugsweise Solarzellen. Die Solarzellen können beispielsweise Back-Contact-Solarzellen sein.

Bei der Herstellung von Solarzellen, kann das erfindungsgemäß hergestellte Halbleitersubstrat in einem weiteren Schritt mit einer Siliciumnitridschicht (flächig, insbesondere ganzflächig) beschichtet werden, wonach eine metallhaltige Zusammensetzung für die Herstellung metallischer Kontakte, beispielsweise eine Silberpaste, auf bestimmte Bereiche der

Siliciumnitridschicht aufgebracht und durch Erhitzen durchgefeuert wird, um den Kontakt mit der darunter liegenden dotierten Schicht herzustellen. Die metallhaltige Zusammensetzung wird dabei insbesondere in den Bereichen aufgetragen, die hoch dotiert sind.

Schließlich erfasst die vorliegende Erfindung auch Solarzellen und Solarmodule, die die erfindungsgemäß hergestellten Halbleitersubstrate enthalten. Die nachfolgenden Beispiele erläutern den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ohne selbst beschränkend zu wirken.

Beispiele

1 . Mittels Spin-Coating wurden Phosphor-dotierte Formulierungen, bestehend aus 30 % Neopentasilan mit 1.5 % Phosphor-Dotierung und 70% Lösemittel Toluol und

Cyclooctan auf beide Seiten eines n-Typ Siliciumwafers einer Ohmigkeit von 5 Ohmcm abgeschieden. Konvertierung bei 500 °C für 60 s in eine 50 nm-dicke amorphe

Siliciumschicht. Ausdiffusion der Phosphor-Atome bei 30 min 1000°C in den Si Wafer. Es bildet sich ein Phosphor-dotierter Bereich im Silicium-Wafer mit einem

Schichtwiderstand von 60 Ohm/sq.. Der Emittersättigungsstrom des hochdotierten Bereiches konnte zu 800 fA/cm ² bestimmt werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass das amorphe Silicium epitaktisch auf dem Siliciumwafer während der Ausdiffusion kristallisiert. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sich das amorphe Silicium an die Kristallstruktur des Silicium Wafers anpasst und epitaktisch auf dem Siliciumwafer während der Ausdiffusion kristallisiert, wie dem als Anlage 1 beigefügten Beugungsbild zu entnehmen ist.

2. Mittels Spin-Coating wurden Bor-dotierte Formulierungen, bestehend aus 30 %

Neopentasilan mit 1.5 % Bor-Dotierung und 70% Lösemittel Toluol und Cyclooctan auf beide Seiten eines n-Typ Siliciumwafers einer Ohmigkeit von 5 Ohmcm abgeschieden. Konvertierung bei 500 °C für 60 s in eine 50 nm-dicke amorphe Siliciumschicht.

Ausdiffusion der Bor-Atome bei 60 min 1050 °C in den Si Wafer. Es bildet sich ein Bordotierter Bereich im Siliciumwafer mit einem Schichtwiderstand von 50 Ohm/sq.. Der Emittersättigungsstrom des hochdotierten Bereiches konnte zu 1000 fA/cm ² bestimmt werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass das amorphe Silicium epitaktisch auf dem Siliciumwafer während der Ausdiffusion kristallisiert.

3. Herstellung einer bifacialen Solarzelle: Mittels Spin-Coating wurden Bor-dotierte

Formulierungen, bestehend aus 30% Neopentasilan mit 1.5 % Bor-Dotierung und 70 % Lösemittel Toluol und Cyclooctan auf die Vorderseite eines n-Typ Siliciumwafers einer Ohmigkeit von 5 Ohmcm abgeschieden. Konvertierung bei 500 °C für 60 s in eine 50 nm-dicke amorphe Siliciumschicht. Anschließend mittels Spin-Coating Abscheidung einer Phosphor-dotierten Formulierungen, bestehend aus 30 % Neopentasilan mit 1.5 % Phosphor-Dotierung und 70% Lösemittel Toluol und Cyclooctan auf die Rückseite des n- Typ Wafers. Konvertierung bei 500°C für 60 s in eine 50 nm-dicke amorphe Silicium Schicht. Ausdiffusion der Bor- und Phosphor Atome bei 30 min 1050 °C in den Si Wafer. Anschließend Abscheidung von Aluminium in einer Fingerstruktur auf die Vorderseite und ganzflächig auf die Rückseite. Die auf diese Weise hergestellte Solarzelle wies einen Wirkungsgrad von 10.2 % auf. Herstellung einer Back-Contact Solarzelle a. Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom p-Typ enthaltenden, Si-basierten Zusammensetzung in Form eines Nassfilmes in Fingerstruktur oder punktförmig auf eine Seite des Siliciumwafers. Tinte enthält normalerweise 30 %

Neopentasilan mit 1 - 10 % Bor-Dotierung und 70 % Lösemittel Toluol und Cyclooctan. Die Finger haben typischerweise Breiten von 200 μηη - 1000 μηη.; Die Punkte einen Durchmesser von 10 μηη - 400 μηη.

b. Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom n-Typ enthaltenden, Si-basierten Zusammensetzung in Form eines Nassfilmes in zu gemäß 1 . Abgeschiedenen Struktur komplementärer Form auf dieselbe Seite des Siliciumwafers. Tinte enthält auch hier normalerweise 30 % Neopentasilan mit 1 - 10 % Phosphor- Dotierung und 70 % Lösemittel Toluol und Cyclooctan. Die Finger haben typischerweise Breiten von 200 μηη - 1000 μηη.;

c. Umwandlung der Nassfilme in elementares Silicium, insbesondere amorphes Silicium, bzw. Siliciumoxid durch partielle Konversion bzw. Oxidation. Die

Konvertierung findet bei Temperaturen von 400 - 600 °C statt. Dauer 1 s - 2 Minuten. Bevorzugt 60 s bei 500 °C. Oxidation in einer Sauerstoff-haltigen Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 300 °C. Dauer: Abhängig von Temperatur 30 s - 30 min. Die Schichtdicke des amorphen Siliciums beträgt 10 - 100 nm.

d. Drucken einer flüssigen, ein Dotiermittel vom p- oder n-Typ enthaltendes, Si- basierten Zusammensetzung in Form eines Nassfilms auf die gegenüberliegende Seite des Wafers;

e. Umwandlung der Nassfilme in elementares Silicium, insbesondere amorphes Silicium, bzw. Siliciumoxid durch partielle Konversion bzw. Oxidation f. Ausdiffusion bei 700 - 1300 °C für eine Dauer von 5 - 120 Minuten unter Stickstoffatmosphäre. Optional Hinzugabe von Sauerstoff in Form von 0 ₂ oder H ₂ 0. Durch die Zugabe des Sauerstoffs oxidiert die Si-Oberfläche und ein SiO Film wächst auf dem Si Wafer. Typische Schichdicke des SiO liegt bei 10 nm, g. Optional: Entfernen des SiO, z.B. mittels Flusssäure, 1 -15 min in 1 - 40 %iger H bei Raumtemperatur.