In den letzten Kapiteln wurde gezeigt, daß eine ortsaufgelöste Messung des Emitterschichtwider-stands mit Sheet Resistance Imaging (SRI) möglich ist.
Die Homogenität des Emitterschichtwiderstands ist auch für weitere technologische Größen wichtig. So kann z.B. ein auf Teilen der Zelle zu flacher Emitter dazu führen, daß die Vordersei-tenmetallisierung beim Feuern der Kontakte durch den Emitter hindurch die Basis kontaktiert und somit lokale Leckströme („Shunts“) entstehen. Außerdem ist — zumindest bei multikristal-linem Silizium — die Emitterdiffusion mit ihrem Hochtemperaturschritt in Kombination mit dem Phosphorangebot der entscheidende Schritt zur Lebensdauerverbesserung im Prozeß. Die Effektivität des Getterns in diesem Hochtemperaturschritt und damit die Volumenlebensdauer in der fertigen Solarzelle sind somit ebenfalls von den Parametern der Emitterdiffusion abhängig.
Folglich stellt eine ortsaufgelöste Messung des Emitterschichtwiderstands In-Line direkt nach der Emitterdiffusion eine wertvolle Messung für die Prozeßkontrolle dar. Im Folgenden soll erörtert werden, inwieweit die in dieser Arbeit entwickelte Methode des Sheet Resistance Imaging (SRI) für diesen Zweck geeignet ist. Für weitere In-Line-fähige Meßtechniken zur Schichtwiderstandsbe-stimmung siehe [RFP+03]. Mit den dort vorgestellten Meßtechniken ist jedoch, zumindest wenn die Messung nur Sekunden dauern darf, keine Ortsauflösung zu realisieren.
SRI erfüllt zwei wichtige Bedingungen für die In-Line-Prozeßkontrolle: Es handelt sich um eine kontaktlose Messung, die auf einer Zeitskala von Sekunden stattfindet, so daß mit geringem Aufwand eine Weiterentwicklung hin zu Meßzeiten zwischen einer und drei Sekunden realistisch erscheint. Problematisch ist jedoch die momentane Prozeßführung bei SRI-Messungen. Bei den oben diskutierten Messungen wurde stets gegen eine Referenz gemessen, wobei Probe und Refe-renz poliert waren und somit identische Oberflächeneigenschaften hatten. Bei geätzten Proben
— insbesondere bei Verwendung von multikristallinem Silizium — ist eine solche Messung nicht mehr möglich, da die lokalen Unterschiede in den Reflexionseigenschaften von Probe und Refe-renz größer sind als das Meßsignal. Auch ein mechanisches Abdünnen der Proben zur Erzeugung identischer optischer Oberflächeneigenschaften, wie es im wissenschaftlichen Bereich gut möglich ist, scheidet In-Line aus. Eine Möglichkeit könnte es jedoch sein, jede Probe als Referenz „für sich selber“ zu verwenden, d.h. die Transmission durch jede Probe vor und nach der Diffusion zu mes-sen und die Messung vor der Diffusion als Referenzmessung zu nutzen. Durch dieses Verfahren können zwar Inhomogenitäten in der Reflexion an den Probenoberflächen nicht beseitigt werden, jedoch wären sie bei diesem Verfahren in der Messung vor und nach Emitterdiffusion identisch, wodurch sie bei der Differenzbildung herausfallen. Unklar ist jedoch, ob das Phosphorglas bzw.
der Ätzschritt, um dieses zu entfernen, die Reflexionseigenschaften zu stark beeinflußt, und somit dieses Verfahren evtl. nicht anwendbar ist. Entsprechende Untersuchungen müßten im Rahmen einer Industrialisierung dieser Meßtechnik erfolgen.
Wenn SRI erfolgreich In-Line für die Prozeßkontrolle nach der Emitterdiffusion eingesetzt wird, so ist es nur mit geringem Mehraufwand (Laser bzw. Blitz) verbunden, die entsprechende Meßvorrichtung auch noch zu einem Lebensdauermeßplatz auszubauen. Somit wäre es möglich, mit einem Meßplatz sowohl die Lebensdauerverteilung als auch die Homogenität des Emitters direkt nach der Emitterdiffusion zu kontrollieren.
6.10 Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurde die Entwicklung einer völlig neuen Methode zur ortsaufgelösten Be-stimmung des Emitterschichtwiderstands vorgestellt. Die Methode des Sheet Resistance Imaging (SRI) ist ein rein optisches Verfahren, das die Absorption an freien Ladungsträgern ausnutzt.
Es wurden zwei verschiedene Eichungen zur Bestimmung des Emitterschichtwiderstands ent-wickelt. Eine verwendet die 4-Spitzen-Methode als Referenzmethode zur Eichung der SRI, die andere beruht auf „first principles“. Für die zweite Methode ist das in Kapitel 2.3.3 parametri-sierte super-lineare Modell zur Absorption an freien Ladungsträgern notwendige Voraussetzung.
Mehrere Vergleiche mit der 4-Spitzen-Methode, die zur Zeit Standardmethode zur Messung des Schichtwiderstands in der Halbleitertechnologie ist, demonstrieren die Anwendbarkeit von SRI als quantitative Meßmethode.
Durch das rein optische Meßprinzip und die Anwendung einer CCD-Kamera können Messun-gen mit guter Ortsauflösung kontaktfrei in weniMessun-gen Sekunden Meßzeit realisiert werden. Damit sind wichtige Voraussetzungen für einen In-Line-Einsatz dieser Meßtechnik gegeben, jedoch wer-den zur Zeit noch Referenzmessungen benötigt, die einem In-Line-Einsatz entgegenstehen. Ob diese Einschränkungen überwunden werden können, müssen weitere Forschungsarbeiten zeigen.
Vorschläge für mögliche Vorgehensweisen wurden in Kapitel 6.3.3 gemacht.
Die schnelle Messung mit einer hohen Ortsauflösung ermöglicht in der Praxis eine einfache und schnelle Kontrolle der Homogenität des Schichtwiderstands nach Diffusionsprozessen. Insbeson-dere können, wie an einem Beispiel gezeigt wurde, bei der Optimierung von Diffusionsöfen eine große Anzahl von Parametervariationen getestet und die sich ergebenden Schichtwiderstände ortsaufgelöst gemessen werden. Bei Verwendung der 4-Spitzen-Methode wäre dies ein enorm zeitaufwendiges Experiment, das deshalb nur äußerst selten durchgeführt wird.
Ein weiterer Vorteil der optischen Messung mit SRI ist, daß die Meßergebnisse auf einem inho-mogenen Emitter unabhängig vom Meßaufbau sind. Bei der 4-Spitzen-Methode sind sie hingegen stark von Größe und Orientierung des Meßkopfs abhängig. Somit eignet sich SRI besonders zur Charakterisierung selektiver Emitter. Entsprechende Untersuchungen wurden durchgeführt und mit 4-Spitzen-Messungen verglichen. Hierbei erwies sich SRI als die klar überlegene Methode zur Untersuchung selektiver Emitter.