PhocoHila - Photonische Prozesse zum schnellen, präzisen und flexiblen Heizen von Halbleiterbauelementen; Teilprojekt ISE

Abstract

Photonische, insbesondere laserbasierte Heizprozesse sind für die Halbleiter- und Solarzellenfertigung vielversprechend, da klassische Ofentechnologien bei komplexen, temperatursensitiven Schichtsystemen sich oft als zu invasiv darstellt. Ziel der Untersuchung war es, neuartige Laser- und Blitzlampenprozesse für die gezielte, selektive Wärmebehandlung von Funktionsschichten und Kontakten zu entwickeln und deren Potenzial für industrielle Anwendungen zu evaluieren. Dazu wurden verschiedene Lasersysteme und eine prototypische Laser Rapid Thermal Processing (RTP)-Anlage eingesetzt, um amorphe Siliziumschichten, transparente leitfähige Oxide (TCOs) und Kontakte zu prozessieren. Die Materialveränderungen wurden mittels Raman-, Photolumineszenz- und elektrischer Messungen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass laserbasiertes Annealing eine gezielte Kristallisation und Leitfähigkeitssteigerung ohne Substratschädigung ermöglicht, TCOs effizient verbessert und Hochtemperaturprozesse mit Heizraten über 700K/s und Spitzentemperaturen über 1700 °C realisierbar sind. IPL-Prozesse optimieren zudem die Kontaktierung temperatursensitiver Solarzellen. Die entwickelten photonischen Verfahren sind direkt in bestehende industrielle Prozessketten integrierbar und eröffnen neue Möglichkeiten für die flexible, effiziente und materialschonende Fertigung moderner Solarzellen und Halbleiterbauelemente.