DE3490007C2

DE3490007C2 -

Info

Publication number: DE3490007C2
Application number: DE3490007T
Authority: DE
Inventors: Arup R. West Concord Mass. Us Chaudhuri
Original assignee: Mobil Solar Energy Corp
Current assignee: Schott Solar CSP Inc
Priority date: 1983-01-10
Filing date: 1984-01-06
Publication date: 1990-11-29
Also published as: IL70639A; EP0134232A1; US4451969A; GB8416965D0; CA1238480A; DE3490007T1; JPS60500392A; JPH057872B2; AU554909B2; NL8420012A; GB2142777B; GB2142777A; IN160262B; EP0134232B1; AU2490184A; EP0134232A4; IL70639A0; WO1984002805A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Silizium-Solarzelle, bei welchem ein flach-ebenes Silizium-Substrat mit einem pn-Übergang benachbart der ersten von zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen erzeugt, auf der ersten Substratoberfläche ein dielektrischer Antireflexionsüberzug auf Siliziumnitridbasis erzeugt und zum Anbringen der elektrischen Kontakte selektiv geätzt wird sowie an der ersten und der zweiten Oberfläche elektrische Kontakte gebildet werden.

Stand der Technik

Bisher umfaßte ein gebräuchliches Verfahren zur Herstellung von Silizium-Solarzellen die folgenden Schritte: Erzeugen eines PN-Übergangs durch Eindiffundieren einer geeigneten Dotierung in die Vorderseite eines Siliziumplättchens oder -bandes; Ätzen eines Ohmschen Gitterelektrodenmusters in einer auf dieser Vorderseite gebildeten dielektrischen Maskierungsschutzschicht; Abscheiden einer Nickelplattierung auf sämtlichem durch die Ätzung freigelegtem Silizium; Aufplattieren von Kupfer und Zinn über dem Nickel; Entfernung der verbliebenen dielektrischen Maskierungsschicht von der Vorderseite; sowie Anbringung eines Antireflexionsüberzugs auf den neu freigelegten Bereichen der Vorderseite. Bei den bekannten Verfahren war die dielektrische Maskierungsschicht üblicherweise ein Siliziumoxid, und das Aufplattieren von Nickel und Kupfer erfolgte mittels stromloser Abscheidung bzw. mittels Elektroplattierung. Auf die stromlose Nickelabscheidung folgte üblicherweise eine Erhitzung des Siliziumplättchens auf eine Temperatur von etwa 250°C zum Zwecke der Bildung von Nickelsilizid an der Nickel/Silizium-Grenzfläche, um das Nickel zu einem gut haftenden Ohmschen Kontakt zu machen. Das Nickel wirkt als Diffusionsbarriere für die im Elektroplattierverfahren aufgebrachte Kupfer-Leiterschicht. Bei den bekannten Verfahren mit Nickelmetallisierung wurde der PN-Übergang typischerweise bis zu einer Tiefe von etwa 5 Mikron erzeugt. Zellen, die mit oberflächennäheren, weniger tiefen PN-Übergängen, d. h. PN-Übergängen von etwa 3500 Å-Einheiten Tiefe, ausgebildet waren, wurden als unbefriedigend angesehen, und zwar wegen einer durch Nickeldiffusion während der Sinterung verursachten Zunahme des Sperr-Leckstroms. Das Problem der Erhöhung des Sperr-Leckstroms kann dadurch entschärft werden, daß man die PN-Übergänge so ausgebildet, daß sie in den unmittelbar unterhalb der Nickelmetallisierung liegenden Bereichen tiefer liegen. Die Erzeugung eines abgestuften PN-Übergangs erfordert jedoch entweder eine gleichzeitige Diffusion aus einer Gasatmosphäre und einer dotierten SiO₂-Quelle, wie in der US-Patentschrift 41 52 824 beschrieben, oder zumindest zwei in Aufeinanderfolge ausgeführte Diffusionen. Beide Arten der Erzeugung eines abgestuften PN-Übergangs erhöhen die Gestehungskosten. Auch besteht bei der Erzeugung eines abgestuften PN-Übergangs aus einer dotierten SiO₂-Quelle die Gefahr einer Verschlechterung von lebensdauerabhängigen Parametern (V _oc und J _sc) und einer dadurch bedingten Verringerung der Diffusionslängen und des Solarzellen-Wirkungsgrads. Und diese Verschlechterung zeigt steigende Tendenz mit zunehmender Oberflächengröße des Siliziumplättchens und wurde sowohl an Zellen beobachtet, die aus nach dem Czochralski-Verfahren (CZ) gezogenem einkristallinem Silizium hergestellt waren, wie auch an Zellen, die aus im sogenannten EFG-Verfahren gezogenem Silizium hergestellt waren (bei einem EFG-Verfahren="edge-defined film-fed growth" handelt es sich um ein Verfahren, bei welchem aus einem randkantenbegrenzten nachgefüllten Kapillarschlitz ein Schmelzefilm gezogen wird) (das im EFG-Verfahren hergestellte Silizium weist tendentiell wesentlich mehr kristallographische Defekte als das CZ-Material auf).

Im Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung war weithin erkannt, daß eine breite Verwendung lichtelektrischer Solarzellen von der Entwicklung von Herstellungstechniken abhängt, welche die Herstellung zuverlässiger Solarzellen mit einem Umwandlungs-Wirkungsgrad von 10% oder darüber zu relativ geringen Herstellkosten ermöglichen. Die Gestehungskosten von Solarzellen hängen wie die anderer Halbleiteranordnungen von den Kosten der Ausgangsmaterialien und von den Kosten der Umwandlung der Ausgangsmaterialien in das fertige Endprodukt ab. Die kostengünstige Umwandlung von Silizium zu Silizium-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von wenigstens 10% läßt sich jedoch nicht ohne ein geeignetes hochleistungsfähiges Verfahren zur Herstellung von PN-Übergängen und ohne ein kostengünstiges Metallisierungsverfahren bewerkstelligen.

Aus der US-Patentschrift 43 59 487 ist es im Rahmen eines Solarzellenherstellungsverfahrens der eingangs genannten allgemeinen Art bereits bekannt, die Solarzellen-Vorderseite anfänglich, d. h. bereits zu einem frühen Verfahrensstadium, mit einem dielektrischen Material zu überziehen, das nach selektiver Ätzung (zur Freilegung der Elektrodenbereiche) als dauerhaft verbleibender Antireflexionsüberzug in den Bereichen zwischen den Elektrodenfingern dient. Als Material für die Dielektrikumsschicht stehen dabei oxydische Materialien wie Titandioxid, Siliziumdioxid bzw. Magnesiumfluorid im Vordergrund. Als weiteres mögliches Dielektrikumsmaterial für den Antireflexionsüberzug ist auch Siliziumnitrid erwähnt. Die Verwendung oxydischer Materialien als Antireflexionsüberzug ist nicht optimal. Siliziumnitrid hoher Dichte besitzt zwar gute Eigenschaften als Antireflexionsmaterial; jedoch besteht hierbei der Nachteil, daß infolge der frühzeitigen Aufbringung des Antireflexionsmaterials als geschlossener Überzug die Freiätzung der Elektrodenbereiche durch dieses Antireflexionsmaterial hindurch erfolgen muß, was wegen der verhältnismäßig geringen Ätzgeschwindigkeit einen hohen Zeitaufwand bedingt.

Insgesamt bestehen die oben genannten Schwierigkeiten, die sich aus der aufeinanderfolgenden Erzeugung des pn-Übergangs, der Gitterelektrode und des Antireflexionsüberzugs mit den verschiedenen hierfür erforderlichen thermischen und/oder chemischen Behandlungsschritten ergeben, auch bei diesem bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik mit frühzeitiger Aufbringung des Antireflexionsüberzugs.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines einfachen, kostengünstigen Verfahrens zugrunde, das die Herstellung einer Solarzelle hohen Wirkungsgrades mit hochwertiger Gitterelektrode und hochwertigem Antireflexionsüberzugs ohne Beeinträchtigung des inneren, verhältnismäßig oberflächennahen pn-Übergangs gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die folgenden Verfahrensschritte:

(a) auf der ersten Oberfläche wird ein Polysilazanüberzug (10) mit der Formel Si_xN_yH_z, wobei x, y und z einen Wert zwischen etwa 1,0 bis etwa 1,3 haben, erzeugt, der eine verhältnismäßig hohe Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich einem ausgewählten Ätzmittel aufweist;
(b) Bereiche des Polysilazanüberzugs werden gemäß einem vorgegebenen zweidimensionalen Muster entfernt und hierdurch bestimmte Bereiche der ersten Siliziumsubstratoberfläche gegenüber der Umgebungsatmosphäre freigelegt;
(c) die verbliebenen Teile des Polysilazanüberzugs (10) werden in eine Silizium-Stickstoff-Zusammensetzung umgewandelt, die eine höhere Dichte und eine verhältnismäßig niedrige Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich dem ausgewählten Ätzmittel aufweist;
(d) auf die freiliegenden Bereiche der ersten Substratoberfläche wird ein elektrisch leitender Metallüberzug (20) aufgebracht der mit dem Siliziumsubstrat einen ohmschen Kontakt bildet.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist somit vorgesehen, daß die Vorderseite der Solarzelle anfänglich mit einer Schicht überzogen wird, die einerseits als Vorläufermaterial für die spätere Herstellung der Antireflexionsschicht und andererseits gleichzeitig als Abscheidungs- bzw. Plattierungsmaske hoher Delineationsgenauigkeit für die Herstellung der selektiven Gitterelektrodenmetallisierung dienen kann.

Näherhin liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß sich mit einem anfänglich in einer speziellen Form als Polysilazan (d. h. mit substantiellem Wassergehalt) aufgebrachten Siliziumnitridüberzug die Erfindungsaufgabe vorteilhaft lösen läßt. Dieses anfänglich in Polysilazanform (d. h. mit substantiellem Wasserstoffgehalt) aufgebrachte Siliziumnitrid weist zunächst eine hohe Ätzgeschwindigkeit als Plattierungsmaske gegenüber der zur Herstellung des zweidimensionalen Musters erforderlichen Ätzung auf; durch auf die Formgebungsätzung folgende einfache Pyrolysebehandlung kann dieser Polysilazanüberzug sodann in Siliziumnitrid hoher Dichte umgewandelt werden, das einerseits einen wesentlich verringerte Ätzgeschwindigkeit gegenüber nachfolgenden Ätzvorgängen (im Zusammenhang mit der Fertigstellung der Elektroden) besitzt und andererseits die für die Funktion als Antireflexionsüberzug erforderliche hohe Dichte aufweist. Nach diesem Grundgedanken der Erfindung wird somit anfänglich Siliziumnitrid in der besonderen Modifikation als Polysilazan aufgebracht, in der es optimal zur Herstellung und Funktion als Plattierungsmaske für die Elektrodenherstellung geeignet ist, während es gleichzeitig als Vorläufermaterial für den Antireflexionsüberzug dient, das durch eine einfache Pyrolyse-Wärmebehandlung in den erforderlichen hochwertigen Antireflexionsüberzug überführbar ist.

Die selektive Entfernung ausgewählter Bereiche des anfänglich aufgebrachten Polysilazanüberzugs kann vorteilhaft in an sich bekannter Weise im Lichtdruckverfahren mittels eines wärmezersetzbaren Photoabdeckers erfolgen. In diesem Fall kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in einem einzigen Wärmebehandlungsschritt die Entfernung der nichtdeckenden Bereiche des Photoresistmaterials durch Pyrolyse und die Modifikation des Polysilazanüberzugs in eine Siliziumnitrid- Modifikation hoher Dichte erfolgen.

Zur Erzeugung der Gegenelektrode wird in bekannter Weise auf der zweiten Hauptoberfläche des Substrats ein Metallüberzug, beispielsweise ein Aluminiumüberzug aufgebracht, der durch eine Wärmebehandlung mit dem Siliziumsubstrat legiert wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann dabei in einem einzigen Wärmebehandlungsschritt (1) das Photoresistmaterial in den nicht-deckenden Bereichen durch Pyrolyse entfernt, (2) der Polysilazanüberzug in die Siliziumnitridmodifikation hoher Dichte überführt und (3) der Aluminiumüberzug der Gegenelektrode mit dem Siliziumsubstrat legiert werden.

Der erfindungsgemäß vorgesehene anfängliche Polysilazanüberzug kann zweckmäßig durch Plasmaabscheidung gebildet werden. Die Erzeugung von Siliziumnitridmodifikationen mit substantiellem Wasserstoffgehalt (Polysilazanen) durch Plasmaabscheidung aus einem SiH₄, NH₃ und N₂-Gasgemisch ist aus "J. of Appl. Phys.", 49 (4), April 1978, S. 2473-2477, sowie aus "J. Electrochem. Soc.", Vol. 119, Nr. 9, S. 1248-1254 an sich bekannt. Dabei ist hieraus auch bekannt, daß derartige aus dem Plasma abgeschiedene Siliziumnitridüberzüge keine fest vorgegebene stöchiometrische Zusammensetzung besitzen, sondern ihre Zusammensetzung und dementsprechend ihre Eigenschaften von den Abscheidungsbedingungen abhängen. Insbesondere ist es hieraus bekannt, daß mit niedriger Abscheide temperaturerzeugte Siliziumnitridüberzüge eine verhältnismäßig hohe Ätzrate besitzen und eine Temperaturbehandlung eine Verdichtung des Siliziumnitrids mit entsprechend verringerter Ätzrate zur Folge hat. Die Verwendung von Siliziumnitrid (hoher Dichte) als Antireflexionsüberzug ist außer aus der bereits genannten US-Patentschrift 43 59 487 auch aus "Solar Energy Materials", Vol. 7 (1982) S. 1 bis 14, bekannt.

Die Gitterelektrode auf der Vorderseite des Substrates kann in aus der US-Patentschrift 41 52 824 an sich bekannter Weise als Nickelelektrode beispielsweise durch selektive stromlose Nickelabscheidung und anschließende Sinterung zur Erzeugung eines Nickelsilizid-Verbunds mit der Substratoberfläche erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Metallabscheidung in den für die Gitterelektrode freigelegten Oberflächenbereichen der Substratoberfläche mit einem Nickelüberzug erfolgt, der abschließend einer Sinterungsbehandlung unterzogen wird. Der erfindungsgemäß anfänglich aufgebrachte und selektiv entsprechend dem Gitterelektrodenmuster geätzte Polysilazanüberzug dient dabei in der erwähnten Weise als eine präzise Delineation der Gitterelektrodenbereiche gewährleistende Plattierungsmaske.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; die Zeichnung zeigt ein Verfahrensschema zur Veranschaulichung der Aufeinanderfolge der verschiedenen Verfahrensschritte bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Siliziumsolarzellen. In der Zeichnung sind dabei die jeweiligen Dicken und Tiefen verschiedener Überzüge und Bereiche zur besseren Deutlichkeit und Anschaulichkeit in ihren relativen Proportionen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gewählt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Im Zusammenhang mit der Schaffung der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß sich der Vorteil eines leistungsfähigen Verfahrens zur Erzeugung eines PN-Übergangs mit einem kostengünstigen Metallisierungsverfahren verbinden läßt, wenn man eine dielektrische Schicht vorsieht, die (a) in einfacher und präziser Weise in Form eines selektiven Metallisierungsmusters weggeätzt werden kann ohne gleichzeitige nennenswerte Wegätzung von Silizium, die (b) als Maske für eine selektive Metallplattierung zur Erzeugung von Elektroden dienen kann, und (c) als Antireflexionsüberzug dienen kann. Es wurde festgestellt, daß (1) Siliziumdioxid, (2) ein Phosphosilicatglas-Diffusionsprodukt der in der US-Patentschrift 41 52 824 beschriebenen Art, sowie (3) ein CVD-Oxid (d. h. ein durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren - "chemical vapor deposition"-Verfahren - erzeugtes Oxid) nicht wirksam als ein Dielektrikum sind, das als eine Maske zur leichteren selektiven Plattierung ohne Beeinträchtigung der Funktion der Zelle dienen kann. Wie jedoch ebenfalls im Verlauf der Entwicklung der vorliegenden Erfindung festgestellt wurde, kann aus Plasma abgeschiedenes Siliziumnitrid diese Funktion erfüllen und außerdem den weiteren Vorteil bieten, daß es ein besseres Antireflexionsüberzug als die vorerwähnte Oxide oder als Phosphorsilicatglas ist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß Experimente gezeigt haben, daß eine thermische Oxidation eines nach dem EFG-Verfahren gezogenen Siliziumbandes nach Eindiffundieren von Phosphin eine Phosphor- und/oder Unreinheitsverteilung in dem Bandmaterial in einem solchen Ausmaß zur Folge hat, daß sich hieraus eine ernstliche Beeinträchtigung der Qualität und des Leistungsvermögens der Zelle ergeben konnte. Auf der anderen Seite zeigen Phosphorsilicatglasfilme eine Tendenz zu einer unkontrollierbar hohen Ätzgeschwindigkeit in einer Oxid-Ätzlösung und sie eignen sich daher nicht als wirksame Metallplattierungsmasken oder als Antireflexionsüberzug. CVD-Oxide neigen, wenn sie allein als Plattierungsmasken verwendet werden, zur Bildung von Rissen und Sprüngen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß Siliziumnitrid, bei Aufbringung und Anwendung in einer besonderen Weise, dazu beitragen kann, die Qualität und das Leistungsverhalten von Silizium-Solarzellen mit oberflächennahen PN-Übergängen zu verbessern und/oder die Durchführung anderer Verfahrensschritte bei der Herstellung derartiger Zellen zu erleichtern, beispielsweise eines Verfahrensschrittes zur Verbesserung der Qualität und des Leistungsvermögens der Zelle oder eines Metallisierungsverfahrensschrittes zur Bildung einer Elektrode vorgegebener Geometrie auf wenigstens einer Oberfläche des Siliziumsubstrats.

Die in der Zeichnung veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Herstellung von Solarzellen aus nach dem EFG-Verfahren hergestelltem P-Silizium-Bandmaterial. Als erstes Verfahrenserfordernis wird eine Seite (nachfolgend die "Front"- oder "Vorderseite" genannt) eines zuvor gereinigten, im EFG-Verfahren hergestellten Siliziumbandes 2 vom P-Leitfähigkeitstyp einer Phosphin-Diffusion unterworfen, die so berechnet ist, daß ein relativ oberflächennaher, untiefer PN-Übergang 4, d. h. ein PN-Übergang mit einer Tiefe zwischen etwa 3000 und etwa 5000 Å-Einheiten, ein Bereich 6 vom N-Leitfähigkeitstyp sowie ein Phosphorsilicatglas 8 gebildet werden. Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die andere (im folgenden als "Rückseite" bezeichnete) Seite des Substrats während dem Diffusionsschritt nicht maskiert, mit der Folge, daß ein zweiter PN-Übergang 4 A von im wesentlichen gleicher (geringer) Tiefe, ein weiterer N-Bereich 6 A sowie eine Schicht aus Phosphorsilicatglas 8 A auf dieser anderen Substratseite erzeugt werden. Diese Diffusion wird durch einen Ofenkühlungs-Verfahrensschritt ("furnace cooling step") abgeschlossen, der als Getterungsbehandlung dient, um Unreinheiten durch Getterung an die Oberfläche des Bandmaterials zu ziehen, von wo sie durch Ätzen entfernt werden können. Vorzugsweise wird die Diffusion bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 800°C und etwa 1000°C ausgeführt, und die Ofenkühlungs-Getterungsbehandlung beinhaltet eine Kühlung des Bandes auf eine Temperatur von etwa 650°C über eine Zeitdauer im Bereich zwischen etwa 1,5 und etwa 3,0 Stunden. Während der Ofenkühlungs-Getterungbehandlung wird das Siliziumsubstrat einer Gasatmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff (in einem Volumenverhältnis von etwa 1 : 1) ausgesetzt.

Als nächstes wird das Phosphorsilicatglas 8 und 8 A weggeätzt, indem man es in eine gepufferte Lösung von 10 NH₄F (40%): 1 HF bei einer Temperatur zwischen etwa 25°C und etwa 40°C eintaucht. Im nächsten Verfahrensschritt wird ein dünner Überzug 10 aus "Polysilazan", einer Form von Siliziumnitrid, auf der Vorderseite des Bandmaterials abgeschieden, indem man das Band in eine Plasmareaktionskammer in der Gegenwart von Silizium-, Stickstoff- und Wasserstoff-Gasquellen einbringt und diese Gasquellen einer Erhitzung und einer geeigneten elektrischen Spannungsbeaufschlagung unterwirft, derart, daß ein Polysilazan-Überzug geeigneter Dicke auf dem Silizium gebildet wird. In dem hier verwendeten Sinn bedeutet die Bezeichnung "Polysilazan" eine Form von Siliziumnitrid mit einer durch die Formel Si_xN_yH_z wiedergegebenen Zusammensetzung, worin Si, N und H Silizium, Stickstoff bzw. Wasserstoff bedeuten und x, y und z jeweils einen Wert im Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,3 besitzen. Dieser Polysilazan(Siliziumnitrid)-Überzug 10 besitzt eine relativ hohe Ätzgeschwindigkeit (von etwa 1200 Å-Einheiten pro Minute) bezüglich einer gepufferten Oxidätzung, wie beispielsweise einer Lösung von HF und NH₄F, wird in einer relativ dünnen Schicht, d. h. mit einer Dicke im Bereich von etwa 500 und etwa 1500 Å-Einheiten abgeschieden. Vorzugsweise wird das Silazan in einer Plasmareaktionskammer gebildet, die auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 120°C und etwa 200°C erhitzt und mit einer Spannung im Bereich von etwa 450 und etwa 600 V beaufschlagt wird, wobei als Gasquellen für Silizium, Stickstoff und Wasserstoff Silan, Stickstoff und Ammoniak dienen.

Der nächste Schritt umfaßt das Überziehen der Vorderseite des Bandes mit einem negativen Photoresist (Photoabdecker) 12; die Aufbringung dieses Photoabdeckers erfolgt in einer üblichen Weise, beispielsweise mittels Aufsprühen. Üblicherweise wird der Photoresist zum Austreiben darin enthaltender organischer Lösungsmittel ausgeheizt. Die Ausheizung erfolgt im typischen Fall in der Weise, daß man den Photoresist während etwa 30 bis etwa 60 Minuten auf eine Temperatur zwischen 80 und 100°C erhitzt.

Sodann wird der Photoresist durch eine einem geeigneten Gittermuster entsprechende Maske mit einer geeigneten Strahlungsenergiequelle belichtet, derart, daß die belichteten Bereiche des Photoabdeckers polymerisiert werden. Das Elektrodengittermuster ist typischerweise von der Art des in der US-Patentschrift 36 86 036 gezeigten mehrfingrigen oder Kammuster. Sodann wird der Photoresist durch Kontaktierung mit einer oder mehreren Lösung(en) entwickelt, die zur Entfernung der nicht-belichteten Bereiche des Photoresist dienen, wodurch die belichteten Bereiche 12 A intakt zurückbleiben.

Sodann wird die Siliziumnitrid-Schicht einer gepufferten Oxidätzung unterworfen, beispielsweise mit einer gepufferten Lösung von 10 NH₄(40%) : 1 HF, wodurch das Nitrid in den Bereichen, wo der Photoresist entfernt wurde, weggeätzt und außerdem auch die Rückseite des Substrats gereinigt wird.

Sodann wird das Substrat einer Infrarot-Erhitzung unterworfen, die ausreicht, um (1) den verbliebenen Photoresist durch Pyrolyse zu entfernen und (2) das Polysilazan-Siliziumnitrid in eine Siliziumnitridform umzuwandeln, die mehr der Zusammensetzung Si₃N₄ entspricht und eine höhere Dichte und eine wesentlich geringere Ätzgeschwindigkeit, üblicherweise im Bereich von etwa 100 Å-Einheiten pro Minute oder weniger, als das ursprünglich abgeschiedene Polysilazan besitzt. In diesem Erwärmungsschritt wird das Substrat etwa 0,5 bis 2,0 Minuten lang auf eine Temperatur im Bereich von etwa 700 bis etwa 800°C erhitzt, um den Photoresist zu pyrolysieren und das Polysilazan in die erwähnte dichtere Form von Siliziumnitrid umzuwandeln.

Sodann wird die Rückseite des Substrats mit einer Schicht 14 aus einer Aluminiumpaste überzogen. Auf diesen Schritt folgt sodann eine zweite Erhitzung. Bei dieser zweiten Erwärmungsbehandlung wird das Substrat etwa 0,5 bis 2,0 Minuten lang auf eine Temperatur von ungefähr 576 bis 620°C erhitzt, wodurch jegliche flüchtige oder pyrolysierbaren organischen Bestandteile der Paste entfernt und das Aluminium der Paste mit dem Siliziumsubstrat legiert wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß das ursprünglich abgeschiedene Polysilazan einen Brechungsindex von etwa 2,0 besitzt und daß sich dieser bei der Verdichtung des Polysilazans in dem erwähnten ersten Erwärmungsbehandlungsschritt auf etwa 2,1 erhöht. Bei der zweiten Erwärmungsbehandlung wird der Aluminiumüberzug 14 mit der Rückseite des Substrats legiert und hierdurch der N-Bereich 6 A in einen P⁺-Bereich 16 mit einer Tiefe von etwa 1 bis etwa 3 Mikron umgewandelt. Der P⁺-Bereich 16 wird selbst in dem Falle erzeugt, wenn die Rückseite des Substrats keinen N-Bereich aufweist.

Nach Beendigung des zweiten dieser vorstehend erwähnten Infrarot-Wärmebehandlungen wird das Substrat sodann durch Eintauchen in Wasser und Beaufschlagung mit Ultraschallschwingungen gereinigt unter gleichzeitiger Entfernung von überschüssigem nicht-legiertem Aluminium.

Danach werden beide Seiten des Substrats mit Nickel plattiert, und zwar wird die Nickelschicht 18 auf der Rückseite über der gesamten Fläche der Aluminiumschicht 14 aufgebracht, die Nickelschicht 20 an der Vorderseite über denjenigen Bereich hin, in welchem der Siliziumnitrid-Überzug entfernt wurde. Gegenüber dem an der Substratvorderseite verbliebenen verdichteten Siliziumnitrid-Überzug 10 A besitzt das Nickel keine Haftung. Das Aufplattieren der Nickelschichten kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vorzugsweise geschieht es gemäß einem bekannten stromlosen Nickelplattierverfahren, beispielsweise nach einem Verfahren des in der US-Patentschrift 43 21 283 beschriebenen Typs.

Nach der Aufbringung des Nickels wird das Substrat in Stickstoff und Wasserstoff genügend lange und genügend hoch erhitzt, um eine Sinterung der Nickelschichten und eine Reaktion der Nickelschicht 20 an der Vorderseite des Substrats mit dem angrenzenden Silizium unter Bildung eines Ohmschen Nickelsilizid-Kontakts herbeizuführen. Vorzugsweise wird das Substrat etwa 15 bis etwa 40 Minuten lang eine Temperatur von etwa 300°C erhitzt. Dies ergibt eine Nickelsilizid-Schicht mit einer Tiefe von etwa 300 Å-Einheiten. Die Nickelschicht 18 auf der Rückseite bildet dabei eine Legierung mit der Aluminiumschicht.

Nach Abschluß der Sinterung wird das Nickel zur Entfernung von überschüssigem Nickel an beiden Seiten des Substrats mit Salpetersäure geätzt. Der verdichtete Siliziumnitrid-Film 10 A ist dabei gegenüber der Nickelätzlösung hochbeständig und dient so als Maske zum Schutz des darunter befindlichen Siliziums, während das überschüssige Nickel weggeätzt wird.

Danach werden das Nickelsilizid und die Nickel/Aluminium-Legierungen zur Bildung geeigneter Kontakte nochmals metallisiert. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, ist bei dieser weiteren Metallisierung die Aufbringung einer zweiten Nickelschicht auf die auf beiden Seiten des Substrats bereits vorliegenden Nickelschichten nach einem der hierfür im Stande der Technik bekannten Verfahren vorgesehen. Unmittelbar danach werden auf das auf beiden Seiten des Substrats freiliegende Nickel eine oder mehrere Kupferschicht(en) so aufgebracht, daß ein Verbund mit den Nickelschichten zustande kommt und diese hierdurch gegen Oxidation geschützt werden. Das Kupfer kann mittels Elektroplattierung aufgebracht werden. Danach kann die Anordnung für an sich bekannte Zwecke weiteren bekannten Behandlungsschritten unterworfen werden, beispielsweise können aufeinanderfolgend eine Zinn- und Lotschicht über den zuvor aufgebrachten Metallschichten aufgebracht werden.

Die Aluminiumpaste 14 weist vorzugsweise Aluminiumpulver in einem flüchtigen organischen Träger wie beispielsweise Terpineol auf, der durch Verdampfung abgetrieben werden kann. Obzwar der Überzug aus dem Aluminiumanstrich verhältnismäßig dünn ist, wird ein beträchtlicher Anteil des Aluminiumpulvers nicht anlegiert und bleibt nach dem zweiten Infrarot-Wärmungsschritt als eine relativ brüchige Schicht zurück. Dieses überschüssige, nicht-legierte Aluminium wird vorzugsweise durch Ultraschallreinigung in Wasser entfernt.

Die Nickelätzung entfernt nicht nur überschüssiges Nickel, sondern auch einen Teil der auf der Rückseite des Substrats während der Sinterungsbehandlung gebildeten Nickel/Aluminium-Legierung. Nach den Verfahrensschritten der Nickelätzung ist das Substrat an seiner Vorderseite durch den gesamten Bereich des vorgegebenen Elektrodengittermusters einnehmendes Nickelsilizid und an seiner Rückseite durch eine über eine Aluminiumelektrodenschicht liegende Aluminium/Nickel-Legierungsschicht gekennzeichnet.

Das an der Substratvorderseite verbliebene Siliziumnitrid dient als ein wirksamer Antireflexionsüberzug.

Nachfolgend wird ein Beispiel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Beispiel

Ein nach dem EFG-Verfahren hergestelltes Siliziumband vom P-Leitfähigkeitstyp mit einer Leitfähigkeit von etwa 56 Ohm-cm wird zur Reinigung in einer Lösung von HNO₃ : HF (1 : 1) etwa 3 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 25°C geätzt. Danach wird das Band in einen Diffusionsofen eingebracht, der bei einer Temperatur von etwa 900°C etwa 30 Minuten lang mit einem kontinuierlichen Gasstrom aus einer Sauerstoff, Stickstoff und Phosphin (PH₃) enthaltenden Gasatmosphäre beaufschlagt wurde. Danach wird die Phosphinströmung abgeschaltet und der Ofen etwa 1,5 Stunden lang in einer Luft(Sauerstoff und Stickstoff)atmosphäre auf eine Temperatur von etwa 650°C abkühlen gelassen, worauf das Siliziumbandmaterial aus dem Ofen entnommen wird.

In dem Diffusionsofen finden die folgenden Reaktionen statt:

Si(s)+O₂(g)→SiO₂(s)
2 PH₃(g)+40₂(g)→P₂O₅(g)+3 H₂O(g)
P₂O₅(g)+SiO₂(s)→(P₂O₅)_x(SiO₂)_y(s)
2 P₂O₅(s)+5 Si(s)→4 P(s)+5 SiO₂(s),

worin (g) und (s) jeweils den gasförmigen bzw. den festen Zustand bedeuten.

Das (P₂O₅)_x(Si₂)_y, ein Phosphorsilicatglas, wird von den beiden Seiten des Bandes entfernt, indem man dieses etwa 2 Minuten lang in eine gepufferte HF-Säurelösung, d. h. 10 NH₄F(40%) : 1 HF, eintaucht.

Danach wird das Band in eine Plasmareaktionskammer verbracht und seine Vorderseite etwa 3 bis 4 Minuten lang einem Gemisch von Stickstoff-, Ammoniak- und Silangas ausgesetzt, die durch die Reaktionskammer geleitet werden und mit einer Spannung von 500 V Gleichstrom beaufschlagt werden, mit dem Ergebnis, daß die reaktiven Bestandteile dieser Gase unter Bildung eines durch die Formel Si_xN_yH_z, wiedergegebenen Polysilazans reagieren, worin x, y und z jeweils einen Wert von etwa 1,0 bis etwa 1,3 besitzen. Nach seiner Entnahme aus der Kammer weist das Band an seiner Vorderseite einen Siliziumnitrid-Überzug vom Polysilazan-Typ von etwa 1000 Å-Einheiten Stärke auf, der eine verhältnismäßig hohe Ätzgeschwindigkeit von etwa 1000 Å-Einheiten pro Minute bei Eintauchen in eine gepufferte HF-Ätzlösung aufweist. Der Polysilazan-Überzug besitzt auch eine verhältnismäßig niedrige Dichte.

Danach wird eine Schicht aus einem negativen Photoresist (Photoabdecker, Photolack) auf die Vorderseite des Bandes aufgebracht. Ein bevorzugter negativer Photoresist ist unter der Handelsbezeichnung Dynachem handelsüblich. Der Photoresist wird etwa 40 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 85 bis 90°C vor-ausgeheizt, um eine feste Haftung an dem Silizium zu gewährleisten. Sodann wird diese Photoresist-Schicht mit einer Maske gemäß dem Muster einer vielfingrigen Gitterelektrode bedeckt, beispielsweise einer Elektrode der in der US-Patentschrift 36 86 036 veranschaulichten Form. Die Gittermaske wird sodann etwa 5 bis 7 Sekunden lang mit UV-Licht bestrahlt, wodurch der belichtete Bereich des Siliziumnitrid-Überzugs zu einer Polymerisation veranlaßt wird. Sodann wird der Photoresist durch Kontaktierung mit Toluol und Propanol oder anderen geeigneten Chemikalien entwickelt. Durch diesen Entwicklungsvorgang werden diejenigen Bereiche des Photoresist entfernt, die nicht bestrahlt wurden und daher nicht polymerisiert sind.

Nach dem Entwickeln des Photoresist wird das Band mit einer gepufferten Oxidätzlösung, die aus einer Lösung von HF und NH₄F besteht, behandelt. Durch das Ätzmittel wird das Nitrid in denjenigen Bereichen der Vorderseite des Bandes, von welchen der Photoresist entfernt wurde, fortgeätzt. Das Band wird 1 bis 3 Minuten lang in dem Ätzmittel gehalten; dies ist ausreichend, da das Siliziumnitrid eine Ätzgeschwindigkeitvon etwa 1200 Å pro Minute besitzt.

Danach wird das Siliziumband bei einer Temperatur von etwa 750°C etwa 1,5 Minuten lang durch eine Infrarot-Heizzone geführt; dies reicht aus, um den verbliebenen Photoresist an der Vorderseite des Bandes zu pyrolisieren und das Polysilazan durch die Entfernung von Wasserstoff in eine Substanz umzuwandeln, die (a) nahezu Si₃N₄ darstellt und (b) eine Ätzgeschwindigkeit von nur etwa 20 bis 70 Å-Einheiten pro Minute in einer gepufferten Oxidätzlösung besitzt. Der nach der Infrarot-Wärmebehandlung erhaltene Siliziumnitrid-Überzug ist relativ dicht im Vergleich zu dem ursprünglichen Polysilazan-Überzug. Seine genaue Zusammensetzung ist nicht bekannt. Jedoch ist bekannt, daß er noch etwas Wasserstoff enthält. Durch den Verdichtungsprozeß wird auch eine Dickenschrumpfung der Schicht um etwa 10% sowie eine Erhöhung ihres Brechungsindex bewirkt.

Nach der Entnahme aus der Infrarot-Erwärmungszone wird die Rückseite des Bandes mit einer Aluminiumpaste überzogen, die aus winzigen Aluminiumteilchen in einem Terpineol enthaltenden flüchtigen organischen Träger besteht. Die Paste wird als eine relativ dünne Schicht aufgebracht. Sodann wird das Substrat etwa 1,0 Minuten lang einer Infrarot-Erhitzung bei einer Temperatur von etwa 600°C unterzogen, um die organische Komponente der Aluminiumpaste auszutreiben und das zurückbleibende Aluminium mit dem Silizium zu legieren. Während dieses Legierungsschrittes wird der N-Bereich an der Rückseite des Bandes in einen P⁺-Bereich umgewandelt.

Nach der Entnahme aus der Infrarot-Heizzone wird das Siliziumband etwa 1 bis 3 Minuten einer Ultraschall-Reinigung in Wasser unterzogen, zur Entfernung von nicht-legiertem Aluminium. Nach der Entnahme aus dem Ultraschall-Reinigungsbad weist das Siliziumband eine anhaftende Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 1 bis 3 Mikron auf, die in Berührung mit einem bei 16 in der Zeichnung dargestellten P⁺-Bereich steht.

Danach werden beide Seiten des Siliziumbandes nach dem in der US-Patentschrift 43 21 283 beschriebenen Verfahren mit einer Nickelschicht überzogen. Und zwar werden beide Seiten des Siliziumbandes mit einer Nickelschicht überzogen indem man das Band etwa auf Raumtemperatur ungefähr 2 bis 4 Minuten lang in ein wäßriges Bad aus Nickelchlorid und Ammoniumfluorid mit einem pH-Wert von etwa 2,9 eintaucht; danach wird das Band einer Sinterungsbehandlung in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 300°C in einer Stickstoffatmosphäre über eine Zeitdauer von etwa 25 Minuten unterworfen, wodurch das Nickel an der Vorderseite des Bandes mit dem anliegenden freiliegenden Silizium unter Bildung eines Ohmschen Nickelsilizid-Kontakts reagiert und das Nickel an der Rückseite eine Legierung mit der darunter befindlichen Aluminiumschicht bildet.

Sodann wird das Band in eine Ätzlösung aus HNO₃ eingetaucht und etwa 1 bis 2 Minuten lang darin gehalten, um überschüssiges Nickel von beiden Seiten des Bandes zu entfernen. Nach der Entfernung des Bandes aus diesem Bad liegt das Nickel an der Vorderseite des Bandes im wesentlichen in Form eines Nickelsilizids vor.

Nach der Entnahme aus dem Nickelätzbad wird das Bandmaterial erneut einer Ultraschallreinigung in Wasser unterworfen, zur Entfernung sämtlicher Rückstände. Sodann wird nach dem weiter oben für die erste Nickelplattierung beschriebenen Verfahren eine zweite Nickelplattierungszusammensetzung auf die metallisierten Bereiche auf beiden Seiten des Bandes aufgebracht.

Möglichst bald nach Abschluß der zweiten Nickelplattierung wird auf die metallisierten Bereiche der beiden Seiten des Bandes stromlos eine Kupferschicht aufgebracht. Hierauf folgt eine elektrolytische Abscheidung einer zweiten Kupferschicht auf die metallisierten Bereiche auf beiden Seiten des Bandes. Die elektrolytische Plattierung erfolgt mit einer Stromstärke von 15 A mit einer Plattierdauer von 15 Minuten. Sodann wird auf die jeweiligen Kupferschichten elektrolytisch eine Zinnschicht abgeschieden, indem man das Band 10 Minuten lang bei einer Stromstärke von 10 A in ein elektrolytisches Verzinnungsbad eintaucht.

Danach wird die fertige Zeile in ein 62% Zinn, 36% Blei und 2% Silber enthaltendes Lötbad eingetaucht, zur Aufbringung einer Lotschicht über den Zinnüberzügen.

Es wurde festgestellt, daß nach dem vorstehend beschriebenen Beispiel aus nach dem EFG-Verfahren gezogenen Bändern hergestellte Solarzellen routinemäßig Umwandlungswirkungsgrade von 10 bis 13% zeigen. Das an der Vorderseite der fertigen Anordnungen verbleibende Siliziumnitrid dient als ein wirksamer Antireflexionsüberzug. In diesem Zusammenhang ist, wie bereits früher erwähnt, darauf hinzuweisen, daß der Siliziumnitrid-Überzug bei seiner Wärmebehandlung oder bei der Wärmebehandlung im Zuge der Aluminiumlegierung nicht springt.

Es wurde ferner auch festgestellt, daß bei der beschriebenen Phosphindiffusion mit nachfolgender Ofenkühl-Getterungsbehandlung Werte von lebensdauerabhängigen Parametern (V _oc und J _sc) erhalten bleiben, wie sie zur Erzielung von Umwandlungswirkungsgraden im Bereich von 10% bis 13% erforderlich sind.

Zur kombinierten Erzielung der Vorteile (1) eines leistungsfähigen Verfahrens zur Bildung von PN-Übergängen mit Phosphindiffusion zur Erzeugung eines oberflächennahen, untiefen PN-Übergangs und einer Ofenabkühlung für Getterungszwecke und (2) eines Metallisierungsverfahrens mit niedrigen Gestehungskosten ist, wie bereits erwähnt, ein Dielektrikum erforderlich, der als Maske für eine selektive Plattierung ohne Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Zelle dienen kann. Das durch Plasmaabscheidung aufgebrachte Siliziumnitrid genügt dieser Forderung und bietet darüber hinaus den weiteren Vorteil, daß es ein sehr wirksamer Antireflexionsüberzug ist. Da ferner der nicht-verdichtete Polysilazanüberzug eine hohe Ätzgeschwindigkeit besitzt und daher nur kurzzeitig der Ätzung ausgesetzt zu werden braucht, besteht nur eine geringe oder gar keine Gefahr einer Ablösung des Photoresist durch das Ätzmittel, womit eine entsprechende Einbuße an Genauigkeit der Ätzung des Gitterelektrodenmusters in dem Polysilazanüberzug einherginge.

Ein weiterer Vorteil des vorstehend beschriebenen Siliziumnitridabscheidungs- und -wärmebehandlungsverfahrens besteht darin, daß die Metallplattierungen nicht wie bei anderen Solarzellen-Herstellungsverfahren durch den Antireflexionsüberzug bedeckt sind. Es ist auch zu beachten, daß der Siliziumnitrid-Überzug abgeschieden wird und nicht durch Umwandlung des stark dotierten, d. h. hochleitfähigen N⁺-Siliziums gebildet wird, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn ein Antireflexionsüberzug durch chemische Beizung erzeugt wird, welche Silizium in einen A/R-Oxidfluorid-Beizüberzug umwandelt, oder wenn ein Siliziumnitrid-Antireflexionsüberzug durch thermische Nitridbildung erzeugt wird (bezüglich der Bildung direkter thermischer Nitridfilme vergleiche die US-Patentschrift 42 66 985).

Es scheint auch Anhaltspunkte dafür zu geben, daß die Wärmebehandlung des Siliziumnitrids während des Aluminium-Legierungsschritts eine Verbesserung der Qualität und des Leistungsvermögens der fertigen Solarzelle durch eine Herabsetzung der Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit zur Folge hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht auf die Herstellung von Solarzellen aus nach dem EFG-Verfahren gewonnenen Substraten beschränkt. So können beispielsweise auch Siliziumsubstrate aus nach dem Czochralski-Verfahren gezogenem Material oder aus nach anderen Verfahren aus der Schmelze gezogenem Material zur Herstellung von Solarzellen relativ hohen Wirkungsgrades nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Die Erfindung eignet sich auch zur Anwendung auf nicht bandförmige und nicht flach-ebene Siliziumsubstrate, beispielsweise auf kreisförmige Siliziumstücke oder Silizium in Formen mit gekrümmter oder Vieleck-Querschnittskonfiguration.

Die vorstehend beschriebenen Siliziumnitrid-Verfahrensschritte können auch bei der Herstellung anderer Arten von Halbleiteranordnungen Anwendung finden. Des weiteren kann die Siliziumnitrid-Wärmebehandlung auch ohne gleichzeitige Pyrolyse des Photoresist durchgeführt werden, da diese mit chemischen Mitteln unmittelbar nachdem der Polysilazanüberzug in der Form eines ausgewählten Gitterelektrodenmusters geätzt wurde und vor der thermischen Behandlung des Polysilazanüberzugs entfernt werden kann. Des weiteren kann das Substrat unmittelbar nach dem Ätzen des Phosphorsilicatglases auf seine Leitfähigkeit und seinen spezifischen Widerstand getestet werden, oder, falls der Photoresist nach dem Ätzen des Polysilazanüberzugs entfernt wurde, unmittelbar nachdem der Photoresist abgelöst wurde, jedoch bevor die Aluminiumplattierung stattgefunden hat.

Eine weitere Modifikation oder Abwandlung sieht die Aufbringung der Aluminiumpaste auf die Rückseite des Substrats nach dem Ätzen des anfänglichen Siliziumnitridüberzugs, jedoch vor dessen Verdichtung durch Erhitzung, vor, wobei dann ein einziger Erwärmungsschritt Anwendung findet, um gleichzeitig (a) den restlichen Photoresist zu pyrolysieren, (b) die Pasten-Trägerflüssigkeit zu verdampfen und den Aluminiumüberzug zu trocknen, (c) das Aluminium mit dem Silizium zu legieren und (d) den Polysilazanüberzug in eine dichtere Form von Siliziumnitrid mit niedrigerer Ätzgeschwindigkeit zu modifizieren. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man das Substrat nach der Aufbringung der Aluminiumpaste auf eine Temperatur zwischen etwa 700 und etwa 850°C, vorzugsweise zwischen etwa 805 und etwa 825°C während einer Zeitdauer von etwa 2 bis 6 Minuten erhitzt. Bei dieser Abwandlung wird das Substrat in der oben beschriebenen Weise durch Ultraschallbehandlung gereinigt, nachdem der einzige Erwärmungsbehandlungsschritt abgeschlossen ist, worauf sodann die Verfahrensschritte der Nickelplattierung und die nachfolgenden Metallisierungsschritte in der weiter oben beschriebenen Weise durchgeführt werden können. Eine weitere offensichtliche Abwandlung besteht darin, daß man die Rückseite des Substrats während dem Verfahrensschritt der Bildung des PN-Übergangs durch Diffusion maskiert, um die Bildung des rückseitigen PN-Übergangs 4 A und des N-Bereichs 6 A zu verhindern. In diesem Fall wird dennoch ein P⁺-Bereich, wie bei 16 dargestellt, erzeugt, wenn die Aluminiumschicht 14 mit dem Siliziumsubstrat legiert wird.

Es können noch weitere Änderungen vorgenommen werden, ohne von den Grundprinzipien der Erfindung abzuweichen, wie beispielsweise die Erzeugung des rückseitigen P⁺-Bereichs der Zelle durch Flammsprühen von Aluminium anstelle eines Aluminiumanstrichs oder Anwendung verschiedener Verfahren zur Aufbringung des zweiten und nachfolgender Überzüge aus Nickel und/oder des Kupferüberzugs bzw. der Kupferüberzüge, oder Bildung des PN-Übergangs durch Ionenimplantation.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Silizium-Solarzelle, bei welchem ein flach-ebenes Silizium-Substrat mit einem pn-Übergang benachbart der ersten von zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen erzeugt, auf der ersten Substratoberfläche ein dielektrischer Antireflexionsüberzug auf Siliziumnitridbasis erzeugt und zum Anbringen der elektrischen Kontakte selektiv geätzt wird sowie an der ersten und der zweiten Oberfläche elektrische Kontakte gebildet werden, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

(a) auf der ersten Oberfläche wird ein Polysilazanüberzug (10) mit der Formel Si_xN_yH_z, wobei x, y und z einen Wert zwischen etwa 1,0 bis etwa 1,3 haben, erzeugt, der eine verhältnismäßig hohe Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich einem ausgewählten Ätzmittel aufweist,
(b) Bereiche des Polysilazanüberzugs werden gemäß einem vorgegebenen zweidimensionalen Muster entfernt und hierdurch bestimmte Bereiche der ersten Siliziumsubstratoberfläche gegenüber der Umgebungsatmosphäre freigelegt;
(c) die verbliebenen Teile des Polysilazanüberzugs (10) werden in eine Silizium-Stickstoff-Zusammensetzung umgewandelt, die eine höhere Dichte und eine verhältnismäßig niedrige Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich dem ausgewählten Ätzmittel aufweist,
(d) auf die freiliegenden Bereiche der ersten Substratoberfläche wird ein elektrisch leitender Metallüberzug (20) aufgebracht, der mit dem Siliziumsubstrat einen ohmschen Kontakt bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Polysilazanüberzugs das Substrat in eine Plasmareaktionskammer in Gegenwart von gasförmigem Silizium-, Stickstoff- und Wasserstoffsquellen eingebracht und diese Gasquellen bei einer Temperatur zwischen etwa 120°C und etwa 200°C mit einer Spannung im Bereich von etwa 450 bis etwa 600 V beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polysilazanüberzug durch Wärmebehandlung in eine Zusammensetzung umgewandelt wird, die Wasserstoff enthält, sich jedoch der Formel Si₃N₄ annähert.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polysilazanüberzug durch Erhitzen in eine Formel Si₃N₄ angenäherte Zusammensetzung (10 A) umgewandelt wird, und daß der Polysilazanüberzug in seinem anfänglich gebildeten Zustand (10) eine Ätzgeschwindigkeit gegenüber einem ausgewählten Ätzmittel aufweist, die wenigstens 10mal größer als die Ätzgeschwindigkeit gegenüber dem gleichen Ätzmittel nach der Umwandlung des Polysilazans in die der Formel SI₃N₄ angenäherte Zusammensetzung ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Polysilazanüberzug (10) ein ätzbeständiger Überzug (12 A) aufgebracht wird, der ein vorgegebenes zweidimensionales Muster definiert, daß die von dem ätzbeständigen Überzug (12 A) nicht abgedeckten Bereiche des Polysilazanüberzugs entfernt werden und hierdurch ausgewählte Bereiche der ersten Substratoberfläche gegenüber der Umgebungstemperatur freigelegt werden, und daß sodann in ausgewählter Aufeinanderfolge die Verfahrensschritte (1) Entfernen des verbliebenen ätzbeständigen Überzugs (12 A) und (2) Umwandlung des Polysilazan-Überzugs in eine Silizium- Stickstoff-Zusammensetzung, welche eine höhere Dichte und eine verhältnismäßig niedrige Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich dem ausgewählten Ätzmittel besitzt, durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Bildung eines Aluminiumüberzugs (14) auf der zweiten Hauptoberfläche des Substrates, und durch eine Wärmebehandlung der Aluminiumschicht, um diese mit dem Siliziumsubstrat zu legieren.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Metallüberzug (20) für die ohmschen Kontakte aus Nickel besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Bildung der ohmschen Kontakte aufgebrachte Nickelüberzug gesintert wird, derart daß das Nickel und das Silizium unter Bildung eines Nickelsilizids an ihrer Grenzfläche reagieren.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelüberzug mit Kupfer überzogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelüberzug (20, 18) nach der Sinterung und vor dem Überziehen mit Kupfer zur Entfernung von nicht-gebondetem Nickel in eine Ätzflüssigkeit eingetaucht wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ätzbeständige Überzug (12) aus einem thermisch zersetzbaren Photoabdecker (Photoresist) besteht und daß das Siliziumsubstrat ausreichend lang und auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, um (1) den ätzbeständigen Überzug (12 A) durch Pyrolyse zu entfernen und (2) das Polysilazan so zu modifizieren, daß es eine höhere Dichte und verhältnismäßig niedrige Ätzgeschwindigkeit relativ gegenüber dem ausgewählten Ätzmittel aufweist.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polysilazanüberzug (10) mit einer Dicke im Bereich von etwa 500 und etwa 1500 ÅE erzeugt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des ätzbeständigen Überzugs (12 A) und die Umwandlung des Polysilazanüberzugs (10 A) vor der Aufbringung einen bzw. der Aluminiumschicht auf die zweite Substrathauptoberfläche vorgenommen werden.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung des Aluminium-Überzugs (14) auf der zweiten Substrathauptoberfläche Bereiche dieser Oberfläche mit einer Aluminium in der flüchtigen Trägerflüssigkeit enthaltenden Aluminiumpaste überzogen werden.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) aus p-Silizium besteht, und daß die Herstellung des pn-Übergangs (4) durch Eindiffundieren von Phosphor in die erste Substratoberfläche bis zu einer Tiefe von etwa 3000 bis 4000 ÅE bei einer Temperatur zwischen etwa 800°C und etwa 1000°C erfolgt, und daß die Beendigung der Diffusion durch Abkühlen des Substrats auf eine Temperatur von etwa 650°C über eine Zeitdauer zwischen etwa 1,5 und etwa 3,0 Stunden in einer Sauerstoff- und Stickstoffgas enthaltenden Atmosphäre erfolgt.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) P-Silizium ist, daß der pn-Übergang (4) durch einen Diffusionsprozeß erzeugt wird, der gleichzeitig zur Bildung eines N-Leitfähigkeitsbereichs (6 A) an der zweiten Substrathauptoberfläche führt, und daß dieser N-Leitfähigkeitsbereich (6 A) durch Aufbringen eines Aluminiumüberzugs (14) auf die zweite Substrathauptoberfläche und Legieren dieses Aluminiumüberzugs mit dem Substrat in einen P⁺-Bereich (16) umgewandelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge:

(a) In dem Substrat wird benachbart der ersten Hauptoberfläche ein pn-Übergang (4) erzeugt;
(b) auf der ersten Substrat-Hauptoberfläche wird ein Polysilazanüberzug (10) erzeugt, der durch die Formel Si_xN_yH_z worin x, y und z jeweils einen Wert im Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,3 besitzen, wiedergegeben wird und eine verhältnismäßig hohe Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich einem ausgewählten flüssigen Ätzmittel aufweist;
(c) der Polysilazanüberzug (10) wird mit einem anhaftenden Überzug (12) aus einem Photoresist-Material überzogen;
(d) der Photoresist-Überzug (12) wird durch eine ein vorgegebenes zweidimensionales Muster für eine Frontelektrode definierende Maske mit Strahlungsenergie belichtet,
(e) das Photoresist-Material wird chemisch entwickelt, derart daß ausgewählte Bereiche des Photoabdeckers gemäß dem vorgegebenen Muster von dem Polysilazanüberzug (10) entfernt werden;
(f) das Substrat wird ein Ätzmittel eingetaucht, um die nicht von dem Photoresist abgedeckten Bereiche des Polysilazanüberzugs wegzuätzen, wodurch ausgewählte Bereiche der ersten Substratoberfläche gegenüber der Umgebungsatmosphäre freigelegt werden;
(g) das Siliziumsubstrat wird während einer ausreichenden Zeitdauer auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um (1) das Photoresistmaterial durch Pyrolyse zu entfernen und (2) den Polysilazanüberzug so zu modifizieren, daß er eine verhältnismäßig hohe Dichte aufweist;
(h) auf die zweite Substrat-Hauptoberfläche wird eine Aluminiumüberzug (14) aufgebracht;
(i) das Siliziumsubstrat wird während einer ausreichenden Zeitdauer auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, damit der Aluminiumgehalt des Aluminiumüberzugs (14) mit dem Siliziumsubstrat legiert wird,
(j) auf die ausgewählten Bereiche der ersten Substratoberfläche wird ein Nickelüberzug (20) aufgebracht;
(k) der Nickelüberzug wird gesintert, derart daß das Nickel und das Silizium unter Bildung eines Nickelsilizids an ihrer Grenzfläche miteinander reagieren;
(l) der Nickelüberzug wird zur Entfernung von nichtgebondetem Nickel mit einem Ätzmittel behandelt, und
(m) der Nickelüberzug wird mit Kupfer überzogen.

18. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge:

(a) In dem Substrat wird benachbart der ersten Hauptoberfläche ein pn-Übergang (4) erzeugt;
(b) auf der ersten Substrat-Hauptoberfläche wird ein Polysilazanüberzug (10) erzeugt, der durch die Formel Si_xN_yH_z worin x, y und z jeweils einen Wert im Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,3 besitzen, wiedergegeben wird und eine verhältnismäßig hohe Ätzgeschwindigkeit relativ bezüglich einem ausgewählten flüssigen Ätzmittel aufweist;
(c) der Polysilazanüberzug (10) wird einem mit einem anhaftenden Überzug (12) aus einem Photoresist-Material überzogen;
(d) der Photoresist-Überzug (12) wird durch eine ein vorgegebenes zweidimensionales Muster für eine Frontelektrode definierende Maske mit Strahlungsenergie belichtet;
(e) das Photoresist-Material wird chemisch entwickelt, derart daß ausgewählte Bereiche des Photoabdeckers gemäß dem vorgegebenen Muster von dem Polysilazanüberzug (10) entfernt werden;
(f) das Substrat wird in ein Ätzmittel eingetaucht, um die nicht von dem Photoresist abgedeckten Bereiche des Polysilazanüberzugs wegzuätzen, wodurch ausgewählte Bereiche der ersten Substratoberfläche gegenüber der Umgebungsatmosphäre freigelegt werden;
(g) auf die zweite Substrat-Hauptoberfläche wird ein Aluminiumüberzug (14) aufgebracht;
(h) das Siliziumsubstrat wird während einer ausreichenden Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um (1) das Photoresist-Material durch Pyrolyse zu entfernen, (2) den Polysilazanüberzug so zu modifizieren, daß der eine verhältnismäßig hohe Dichte aufweist, und (3) den Aluminiumüberzug (14) mit dem Siliziumsubstrat zu legieren;
(i) auf die ausgewählten Bereiche der ersten Substratoberfläche wird ein Nickelüberzug (20) aufgebracht;
(j) der Nickelüberzug wird gesintert, derart daß das Nickel und Silizium unter Bildung eines Nickelsilizids an ihrer Grenzfläche miteinander reagieren;
(k) der Nickelüberzug wird zur Entfernung von nichtgebondetem Nickel mit einem Ätzmittel behandelt, und
(l) der Nickelüberzug wird mit Kupfer überzogen.