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2015
Conference Paper
Titel
Laserdotieren als mögliche Alternative zur Ionenimplantation zur Erzeugung definierter Dotierprofile
Abstract
Bei den etablierten Technologien zur Dotierung von Halbleitermaterialien, der thermische Diffusion und der Ionenimplantation, sind die Materialien Temperaturen über 200°C ausgesetzt. Am Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden wurde eine Technologie zum selektiven Laserdotieren von Heterojunktion-Solarzellen mittels Ultrakurzpulslasern entwickelt, Bei dieser Technologie wird die Solarwafer nicht mehr komplett auf höhere Temperaturen erhitzt. Als Laserquelle wird ein Ultrakurzpulslaser mit einer Pulsdauer von 10 ps und einer Pulsfolgefrequenz von Einzelschuss bis 8,2 MHz verwendet. Die maximale Pulsenergie beträgt 100 µJ bei einer Wellenlänge von 532 nm und 150 µJ bei 1064 nm. Diese Wellenlängen haben bei Silizium eine hohe optische Eindringtiefe. Wegen der Volumenabsorption der Laserstrahlung werden im Material relativ geringe Höchsttemperaturen erreicht. Dadurch bietet sich ein größeres Prozessfenster zum Erhitzen des Materials. Ziel der Versuche war es, n-dotiertes Si mit einer Grundkonzentration von 1,2×1015 bis 2,4×1015 Phosphor-Atome/cm3 an der Oberfläche bis zu einer Konzentration von 1020 Atome/cm3 anzuheben. Beim Laserdotieren ist es im Gegensatz zur Ionenimplantation nicht möglich, die Form des Dotierungsprofils zu beeinflussen, man erhält stets Profile der thermischen Diffusion. Der Vorteil des Verfahrens liegt in der Flexibilität der Konturen, die durch Strahlablenkung erzeugt werden können. Durch Wahl einer Arbeitswellenlänge von 532 nm ist es wegen der geringeren optischen Eindringtiefe möglich, flachere Dotierprofile zu erzeugen, allerdings führen kleine Änderungen in der Pulsenergie schnell zum Materialabtrag.
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