DE102013219839B4 - Vorrichtung zur Porosifizierung eines Siliziumsubstrates - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Porosifizierung eines Siliziumsubstrates (1) mit einem Behandlungsbecken (13) zur Aufnahme einer Behandlungsflüssigkeit (14), einer kontinuierlich arbeitenden Transportvorrichtung (2) zum Führen des Substrates durch elektrochemische Prozessbereiche (7, 9, 10) mit mindestens einer Spannungsquelle (4), welche die Prozessbereiche elektrisch versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der elektrochemischen Prozessbereiche (7, 9, 10) des Substrates nur durch Flüssigkeitskontakte erfolgt, wobei das Siliziumsubstrat (1) sowohl anodisch als auch kathodisch einseitig auf derselben Seite kontaktiert ist und der elektrische Anodenkontakt (5, 5A, 5B) und der elektrische Kathodenkontakt (6, 6A, 6B) in Transportrichtung abwechselnd angeordnet sind und jeweils zwischen Anode und Kathode Trennmittel zur elektrischen Trennung angeordnet sind, so dass verhindert ist, dass der Strom über die Behandlungsflüssigkeit direkt von dem einen elektrischen Kontakt zum anderen fließt, sondern durch das Siliziumsubstrat (1) von einem Prozessbereich zum anderen.

Description

  • Einleitung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der flüssigkeitsunterstützten Behandlung flacher und runder Substrate. Insbesondere betrifft die Erfindung die dynamische, nasschemische Kontaktierung derartiger Substrate im Rahmen einer elektrochemischen Prozessierung.
  • Stand der Technik und Nachteile
  • Eine Art poröses Silizium herzustellen ist die anodische Oxidation. Hierbei wird üblicherweise Platin als Kathodenmaterial eingesetzt. Das Silizium bildet die Anode und Wasserstofffluorid (HF) den Elektrolyt. Das Anlegen einer Gleichspannung führt zu einer Bildung der gleichmäßigen porösen Siliziumschicht. So kann auch eine Wechselspannung verwendet werden um ein dünnes Substrat mit einer Substratstärke von 10-80µm durchzubehandeln. Bei dieser Behandlung entsteht Wasserstoffgas. Durch diese Gasbildung können sich Gasblasen bilden welche sich auf dem Substrat absetzen und zu Inhomogenitäten führen. Um dies Entgegenzuwirken wird dem Elektrolyten Ethanol (mindestens 15%) als Benetzungsmittel zugesetzt. Dadurch kann die Homogenität signifikant gesteigert werden.
  • Leider ist diese anodische Oxidation mit großen Nachteilen für die Massenproduktion behaftet. So besteht durch den Ethanol-Anteil eine leichte Entzündbarkeit der Abluft und des Elektrolyten sowie durch die elektrochemische Behandlung eine große Explosionsgefahr. Weiter ist die Durchsatzrate durch den apparativen Aufwand für die erforderlichen Abdichtungen an Kontakten, Subtraten und dadurch die wirtschaftliche Herstellung großer Flächen an porösem Silizium beschränkt.
  • Eine Behandlung zur Herstellung von porösem Silizium für die Massenproduktion ist in der Druckschrift DE 103 11 893 B3 offenbart. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die elektrische Kontaktierung zum einen nicht sicher realisierbar ist. Der vorgeschlagene Lösungsansatz bedarf einer sehr hohen Anforderung an korrosionsbeständigen Kontaktmitteln für eine kontinuierliche, sehr hohe Stromleitung ohne Ausbildung von Lichtbögen oder Funken zwischen Kontaktmittel und rotierenden Substrat. Da dieses rotierende Substrat im Umfang immer kleiner wird sind die kontaktierenden Elemente zusätzlich noch nachzuführen. Ein prozesssicheres Behandeln ist sehr schwierig und die erforderliche Vorrichtung ist sehr aufwendig herzustellen und entsprechend teuer. Zudem ist der Wartungsaufwand der beweglichen Teile sehr hoch und aufwendig.
  • Die Herstellung einer zweiten unterschiedlich porösen Schicht zum Abtrennen ist aus der Druckschrift EP0 797 258 A2 bekannt. So wird hier beschrieben wie an der Oberfläche eine weniger poröse Schicht gegenüber einer zweiten stark porösen Schicht in der Tiefe hergestellt werden kann. Durch die zweite stark poröse Schicht in der Tiefe ist es, bedingt durch die vermehrten Hohlräume, möglich die weniger stark poröse Schicht abzulösen. Allerdings ist das beschriebene Verfahren nicht für die günstige Massenproduktion zur Herstellung von porösem Silizium geeignet.
  • Bekannt ist das Herstellen von porösem Silizium durch chemisches Ätzen. Hierbei wird mit Fluorwasserstoffsäure (HF), Salpetersäure (HNO3) und Wasser eine Bildung von porösen Siliziumschichten erreicht.
  • Allerdings beschränkt sich diese Erzeugungsmöglichkeit auf dünne poröse Siliziumschichten von nur 2,5 nm.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von porösem Silizium ist das Trocknen. Dieses Verfahren ist allerdings sehr zeitaufwendig oder sehr teuer.
  • Aus der DE 199 36 569 B4 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von porösem Silizium bekannt. Dort wird ein flaches und horizontal über Rollen transportiertes Siliziumsubstrat einerseits von unten über die Transportrollen elektrisch kontaktiert und andererseits von oben über einen Elektrolyten. Die elektrochemische Reaktion findet auf der Oberseite statt, wozu Dichtlippen das Elektrolyt in einem Reaktionsbereich halten.
  • Aus der JP H01-141094 A ist eine Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung einer Aluminiumplatte bekannt, bei der die Aluminiumplatte komplett durch einen Elektrolyten gezogen wird. In dem Elektrolyten sind mehrere Platinanoden und Kohlenstoffkathoden angeordnet. Damit soll eine photosensitive Schicht auf die Platte aufgebracht werden.
  • Aus der JP S61-152324 A ist eine ähnliche elektrolytische Vorrichtung bekannt, bei der ein Draht komplett durch eine elektrolytische Flüssigkeit (12) gezogen wird. Im Gegensatz zu der aus der JP H01-141094 A bekannten sind zwischen den Anoden und Kathoden jetzt Trennwände vorgesehen, so dass der Draht durch benachbarte Bereiche mit wechselnder Polarität gezogen wird.
  • Aufgabe der Erfindung und Lösung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren bereitzustellen, das die Herstellung von porösem Silizium mit einfachen technischen Mitteln und einem niedrigen Materialaufwand für die Massenproduktion erlaubt. Ebenso ist eine zugehörige Vorrichtung zu entwickeln. Insbesondere ist eine berührungslose elektrisch Kontaktierung ohne statische Mitführung von Dichtelementen oder den Elektroden am Substrat anzustreben. Vorzugsweise erfolgt dies über lokal voneinander isolierte naßchemische Kontaktierungen unterschiedlicher Polarisation..
  • Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Durchlaufanlage zur einseitigen elektrochemischen Behandlung flacher Substrate, sowie ein Lösungsansatz zur sicheren Kontaktierung von runden Substraten zur Erzeugung von porösen Siliziumfolien.
  • Beschreibung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der kontinuierlichen, berührungsfreien und lokalen Kontaktierung zur einseitigen elektrochemischen Behandlung von flachen und runden Substraten.
  • Zur Prozessierung von flachen Substraten umfasst die Vorrichtung ein Behandlungsbecken zur Aufnahme einer Behandlungsflüssigkeit, eine Transportvorrichtung, die zum horizontalen und einseitigen Führen des Substrates entlang einer Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit in einer Transportrichtung entlang einer Transportebene über das Behandlungsbecken dient. Hierzu werden in den Prozessbereichen Elektroden derart angebracht, dass eine kontinuierliche, berührungsfreie und lokale elektrische Kontaktierung des Substrates unter Vermeidung jeglicher Kurzschlussbildung durch den Elektrolyt zu nächstliegenden Kontaktierungen mit entgegengesetzter Polung erfolgt. Mit anderen Worten, die Vorrichtung ist zur einseitigen elektrochemischen Behandlung großflächiger, flacher Substrate insbesondere in der Ausführung als Durchlaufanlage mit hohem Durchsatz und anschließenden Entfernung der porosifizierten Schicht geeignet.
  • Das Substrat kann ein Siliziumwafer oder auch ein Siliziumblock ausgeführt sein. Dieser wird (Schleif-)kontaktlos über den Prozessbereichen transportiert. Als Transporteinheit sind in bevorzugter Ausführung Transportrollen vorgesehen. Der Transport kann aber auch mit andersartigen Transporteinheiten wie ein von oben angebrachtes Saugelement oder Klemmelement über die Prozessbereiche in einem definierten Abstand befördert werden.
  • Bei einer Prozessierung über die gesamte Breite eines Substrats ist die Länge (Dimension in Durchlaufrichtung) der Prozessbereiche (Lp) durch die Substratabmessung (Ls) sowie die bauliche Dimensionierung der Isolierzonen (Li) also der elektrolytfreien Bereiche nach: Ls = 2×Lp + 2×Li bestimmt. In Abhängigkeit der Prozessparameter ist eine Differenzierung nach der zur Polarisation erforderlichen Prozessbereiche (Lp+, Lp-) denkbar, wodurch sich die allgemeinere Beziehung Ls = Lp+ + Lp- + 2×Li ergibt. Am Beispiel eines quadratischen Substrat mit der Kantenlänge von 15cm bei gleich großen Prozessbereichen ergibt sich somit: Ls = 15cm = 2×5cm +2×2.5cm für eine kontinuierliche Prozessierung mit gleichmäßiger Porosifizierung.
  • Die Prozessbereiche werden über Pumpen angeströmt und benetzen so das darüber befindliche Siliziumsubstrat. Zwischen den Pumpen und der Kontaktfläche für den Prozess befindet sich jeweils der elektrische Kontakt um den Stromkreis im Elektrolyten aufzubauen.
  • Der Strom fließt von der Stromquelle durch den ersten elektrischen Kontakt (Pluspol, Gleichung(5A)) unter anodischer Sauerstoff-Bildung über den Elektrolyt zur ersten Prozessierungsfläche am Substrat (Minuspol, Gleichung (7)), an welcher es zur kathodischen Wasserstoffentwicklung kommt. Die dabei erzeugten Löcher bewirken keine chemische Veränderung an der Oberfläche und wandern im am Substrat anliegenden Feld zur zweiten Prozessierungsfläche (Pluspol, Gleichung (9)) wo es zur angestrebten anodische Porosifizierung von Silizium kommt. Über den Elektrolyten fließt der Strom weiter zum zweiten elektrischen Kontakt (Minuspol, Gleichung (6))und von dort unter Wasserstoffbildung zur Stromquelle ab. Da sich das Substrat im elektrischen Feld mit unterschiedlichen lokalen Polarisationen auflädt spricht man von einer Funktion als bipolare Elektrode. Dabei ist es außerordentlich wichtig, dass kein Kurzschluss durch den Elektrolyten zwischen den Prozessierungsflächen entlang des Substrates oder den zur Anströmung und Kontaktierung erforderlichen Rohrleitungen besteht. Deshalb sind Silizium-Dotierung, Leitfähigkeit des Elektrolyten, Länge und Querschnitt der Rohrleitungen und Pumpen vorzugsweise so zu wählen, dass ähnliche oder geringere elektrische Widerstände entlang der beschriebenen Reaktionskette gegenüber den Kurzschlussreaktionen vorliegen. Um einen Kurzschluss zu vermeiden sind die elektrischen Kontakte zwischen der Pumpeinheit und der Trocknungs- oder Trenneinheit des Elektrolyten angebracht. Die Ausgestaltung der Vorrichtung unter Verwendung einer Membranpumpe verhindert den Fluss des elektrischen Stromes durch die Pumpe bei nicht getrennten Tankvorlagen. Durch die Trocknungs- oder Trenneinheit wird weiter verhindert, dass der Strom über den Elektrolyt direkt von dem einen elektrischem Pol zum anderen fließt ohne am Silizium die gewünschte Reaktion zu verursachen.
  • Die Trocknungseinheit ist so ausgestaltet, dass diese sicher den Elektrolyten von dem Siliziumsubstrat entfernt. Hierzu können mechanische Quetschwalzen und/oder Flüssigkeitswehre und/oder Gasströmungseinrichtungen (Luftmesser oder Gasvorhang) vorgesehen werden, welche den elektrischen Fluss am Siliziumsubstrat vorbei verhindern.
  • Zur Prozessierung von runden Substraten umfasst die Vorrichtung ein Behandlungsbecken zur Aufnahme einer Behandlungsflüssigkeit, eine Vorrichtung zur Rotationsbewegung eines runden Substrats, die zum kontinuierlichen Entlangführen der Substratoberfläche an nicht in direkter Berührung stehenden Elektroden (Minuspol, Gleichung (6)) dient. Diese Elektroden befinden sich im Elektrolyt und polarisieren das Substrat über den Elektrolyten für die Porosifizierung (Gleichung (9)). Die für die Substratbehandlung erforderliche entgegengesetzt polarisierte elektrische Kontaktierung (Gleichung (7)) ist derart gestaltet, dass eine Kurzschlussbildung zwischen über den Elektrolyten ausgeschlossen wird. Dies kann durch einen Gasvorhang im Elektrolyten oder eine hierfür erforderliche kontinuierlich kontaktierende Rotationselektrode (Gleichung (5A)) außerhalb des Elektrolyten erfolgen. Letztere muss derart gestaltet sein, dass ein leitfähiger Kern durch eine nichtleitenden Kunststoffschwamm ummantelt vorliegt. Wobei die elektrische Kontaktierung über den im Schwamm befindlichen und kontinuierlich nachgeführten Elektrolyten gewährleistet wird, jedoch ein direkter Kontakt zwischen leitfähigem Kern und Substrat vermieden wird. Die Zu- und Abführung des Elektrolyten an die Schwammrolle kann außerhalb des Medienniveaus des Behandlungsbeckens erfolgen und muss unter Vermeidung jeglicher Kurzschlussbildung durch die Verwendung von Quetschwalzen und/oder Flüssigkeitswehre und/oder Gasströmungseinrichtungen (Luftmesser oder Gasvorhang) zwischen ersten und zweitem elektrischen Kontakt ausgeführt sein. Mit anderen Worten, die Vorrichtung ist zur kontinuierlichen elektrochemischen Behandlung von runden Substraten und anschließender Entfernung der porosifizierten Schicht im Bereich außerhalb des Elektrolytniveaus geeignet.
  • Als Elektrolyt wird bevorzugt ein Gemisch aus Flußsäure (49%)/ und absolutem Ethanol in der Zusammensetzung 1:0.5 bis 1:3 in Abhängigkeit des Substrates und der gewünschten porösen Eigenschaften oder durch den Zusatz von Tensiden zur Flußsäure angewendet.
  • Um poröses Silizium herzustellen muss für jegliche Vorrichtung entsprechend der gewünschten Porengröße und Porenabstände der Elektrolyt und die zugehörige Stromdichten gewählt werden. Die Dicke der Schicht wird allein durch die Verweilzeit der Oberfläche im Prozessierungsbereich der Porosifizierung (Gleichung (9)) bestimmt. Dadurch ergibt sich im Fall einer Durchlaufanlage eine dem Durchsatz entsprechende Anzahl an Modulen bzw. ein der Schichtdicke entsprechende/r Umdrehungsgeschwindigkeit/Durchsatz bei einem runden Substrat. Für die Erzeugung gängiger poröser Schichten haben sich Stromdichten von 5-40mA/cm2 als geeignet erwiesen.
  • Um diese niederporöse Schicht abzulösen folgt eine nachfolgende Prozessierung mit deutlich höheren Stromdichten im Bereich von 100-500mA/cm2, was eine Ausbildung einer hochporösen Schicht zwischen dem unbehandelten Silizium und der niederporösen Siliziumschicht zur Folge hat.
  • Die Porosität der niederporösen Schicht ist im Bereich von 10-35%. Wohingegen die hochporöse Schicht eine Porosität von über 60% aufweist.
  • So laufen an den Kontakten der Prozessfläche zum Siliziumsubstrat folgende Reaktionen ab.
    (5A) Inert-Anode: 2H2O → 4H+ + O2 +4e-
    (7) Si-Kathode (-): 4H+ → 2H2 + 4h+
    (9) Si-Anode (+): 2Si + 4HF + 4h+ → 2SiF2 + 4H+
    2SiF2 → Si°amorph + SiF4
    (6) Inert-Kathode: 4H+ + 4e- → 2H2
  • Figurenbeschreibung
  • In der 1a ist eine bevorzugte Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gezeigt.
  • Hierbei wird das Substrat (1) über dem Behälter (13) im Inlineverfahren befördert. Der Transport erfolgt durch Antriebe (2) welche als Rollenantriebe über dem Becken (14) angeordnet sind.
  • Der Behälter (13) verfügt über einen gefüllten Flüssigkeitsbereich (14) und einen füllbaren Flüssigkeitsbereich (15) zur Aufnahme von Flüssigkeit.
  • Es sind Prozessbereiche (7, 9, 10) vorgesehen, welche an das Substrat (1) heranreichen. Diese sind mit einem Fluid befüllbar und dieses Fluid wird durch Membranpumpen (11, 12), welche für die Prozessbereiche zueinander elektrisch isolierend wirken, vorangetrieben. In Bereichen dem Substrat zugeordnet befinden sich elektrische Kontaktmittel (5A, 5B, 6) zur elektrischen Kontaktierung des Fluides mit dem voreingestellten Strom. Dieser Strom wird von der Versorgungseinheit (4) bereitgestellt.
  • Zwischen den Prozessbereichen (7, 9, 10) befindet sich jeweils eine mechanische Abtrocknungseinheit. Hier als Quetschwalze (3A) bevorzugt dargestellt, alternativ in 1b als Luftmesser (3B), wiederum alternativ in der Funktion als direkte Prozesstrennung (3C) mit einer Schottwand (17).
  • So wird in 1a, 1b und 1c das Fluid durch die Pumpen (11 und 12) an die Prozessbereiche (7, 9, 10) befördert. Zwischen Prozessbereich (7, 9, 10) und Pumpe (11 und 12) befindet sich das elektrische Kontaktmittel. Die Prozessbereiche sind nacheinander elektrisch unterschiedlich. So folgt nach einer Anode eine Kathode oder umgekehrt.
  • Zwischen den Prozessbereichen (7, 9, 10) folgt die Entfernung der Prozessflüssigkeit (8) und damit die elektrische Unterbrechung am Substrat (8A) entweder durch die mechanische Trocknungseinheit (3A), das Luftmesser (3B) oder die Kombination aus Luftmesser (3B) und Schottwand (17) entsprechend den 1a, 1b, 1c. Die abgetragene Flüssigkeit kann in den Beispielen über den Auffangbereich (15) in den gefüllten Bereich (14) des Flüssigkeitsbehälters (13) abfließen.
  • In der 2 ist eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gezeigt.
  • Hierbei wird die elektrische Trennung zwischen den Prozessbereichen (7, 9, 10) durch ein hochohmiges Fluid (z.B. DI-Wasser) erzielt. Ebenso kann durch eine gasförmig eingeprägte Unterbrechung des Elektrolytfilms die elektrische Trennung erfolgen. Es hat die Aufgabe einen elektrischen Stromfluss durch das unterbrechen der Prozessflüssigkeit zu realisieren.
  • 3 zeigt die kontinuierliche Behandlung des Substrates. Hierbei wird gezeigt wie sich die Prozessmodule periodisch aneinanderreihen lassen, um unterschiedliche Verweilzeiten in einer Durchlaufanlage zu realisieren. Für unterschiedliche Prozesse/Stromdichten werden die Module I-III erneut im Anschluss angeordnet, wobei die hierfür erforderliche separate Stromquelle mit einem anderen Potential zur Erreichung der gewünschten Stromdichte beaufschlagt wird. So können Prozessstufen mit geringem Strom zu Beginn der Behandlung aneinander gegliedert werden(I, II und III). Sowie das eine oder mehrere Prozessmodule der zweiten Prozessstufe (IV...) mit hohem Strom folgen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat, Substratblock aus Silizium
    2
    Transportelement, Rollen oder Walzentransport
    3A
    mechanische Trenneinheit, Quetschwalze
    3B
    Luftmesser (Gas- oder Lufttrennung)
    3C
    DI-Spüler
    4
    Stromquelle
    4A
    Positiver Stromquellenpol
    4B
    Negativer Stromquellenpol
    5A
    elektrischer Kontakt Anode
    5B
    elektrischer Folge-Kontakt Anode
    6A
    elektrischer Kontakt Kathode
    6B
    elektrischer Folge-Kontakt Kathode
    7
    Kontaktfläche Prozessbehandlung
    8(AB)
    elektrische Unterbrechungen
    9
    Kontaktfläche Prozessbehandlung
    10
    Kontaktfläche Prozessbehandlung
    11
    Fluidpumpe
    12
    Fluidpumpe
    13
    Fluidbecken
    14
    Fluid
    15
    Auffangbereich Fluid
    16
    externe Zuführungen für Fluidtrennmittel
    17
    Schottwand zwischen Prozessbereichen
    I
    Prozessmodul für Prozess 1
    II
    Prozessmodul für Prozess 1
    III
    Weitere Prozessmodule für Prozess 1
    IV...
    Prozessmodule für Prozess 2

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Porosifizierung eines Siliziumsubstrates (1) mit einem Behandlungsbecken (13) zur Aufnahme einer Behandlungsflüssigkeit (14), einer kontinuierlich arbeitenden Transportvorrichtung (2) zum Führen des Substrates durch elektrochemische Prozessbereiche (7, 9, 10) mit mindestens einer Spannungsquelle (4), welche die Prozessbereiche elektrisch versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der elektrochemischen Prozessbereiche (7, 9, 10) des Substrates nur durch Flüssigkeitskontakte erfolgt, wobei das Siliziumsubstrat (1) sowohl anodisch als auch kathodisch einseitig auf derselben Seite kontaktiert ist und der elektrische Anodenkontakt (5, 5A, 5B) und der elektrische Kathodenkontakt (6, 6A, 6B) in Transportrichtung abwechselnd angeordnet sind und jeweils zwischen Anode und Kathode Trennmittel zur elektrischen Trennung angeordnet sind, so dass verhindert ist, dass der Strom über die Behandlungsflüssigkeit direkt von dem einen elektrischen Kontakt zum anderen fließt, sondern durch das Siliziumsubstrat (1) von einem Prozessbereich zum anderen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Unterbrechung (8A, 8B) der elektrochemischen Lösung zwischen den Prozessbereichen (7, 9, 10) kontinuierlich erfolgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel als mechanische Trocknungseinheit (3A) ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel durch einen Fluidstrom (3B) ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel als fluide Trocknungseinheit (3B) mit einer Schottwand (17) ausgebildet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel als Flüssigkeitseinheit oder Gasfluid-Trocknungseinheit (3B) mit Schottwand (17) ausgebildet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel als inerte Gasfluid-Trocknungseinheit (16) ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (2) unmittelbar nach den Prozessbereichen (7, 9, 10) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolyt (14) aus HF/Ethanol oder HF/Tensid verwendet wird.
  10. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Prozessmodule aufweist, wobei ein Prozessmodul mehrere Prozessbereiche umfasst und die Prozessmodule (I, II, III, IV, V) so angeordnet sind, um das Substrat (1) mit unterschiedlichen Stromstärken zu behandeln.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013219886A1 (de) * 2013-10-01 2015-04-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung poröser Siliciumschichten
DE102015118042A1 (de) 2015-10-22 2017-04-27 Nexwafe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleiterschicht
DE102015121636A1 (de) 2015-12-11 2017-06-14 Nexwafe Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum einseitigen Ätzen einer Halbleiterschicht
DE102017110297A1 (de) 2016-12-30 2018-07-05 RENA Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Objektoberfläche mittels einer Behandlungslösung
WO2018145699A2 (de) * 2017-02-09 2018-08-16 RENA Technologies GmbH Verfahren zum texturieren einer oberfläche eines halbleitermaterials sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61152324A (ja) 1984-12-27 1986-07-11 Toshiba Corp 電解装置
JPH01141094A (ja) 1987-11-27 1989-06-02 Fuji Photo Film Co Ltd 印刷版用アルミニウム支持体の製造方法
EP0797258A2 (de) 1996-03-18 1997-09-24 Sony Corporation Herstellungsverfahren von Dünnschichthalbleitern, Solarzellen und lichtemittierenden Dioden
DE10311893B3 (de) 2003-03-18 2004-10-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur grossflächigen Herstellung von Solarzellen
DE19936569B4 (de) 1999-08-03 2006-04-27 Robert Bosch Gmbh Herstellung von porösem Silicium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61152324A (ja) 1984-12-27 1986-07-11 Toshiba Corp 電解装置
JPH01141094A (ja) 1987-11-27 1989-06-02 Fuji Photo Film Co Ltd 印刷版用アルミニウム支持体の製造方法
EP0797258A2 (de) 1996-03-18 1997-09-24 Sony Corporation Herstellungsverfahren von Dünnschichthalbleitern, Solarzellen und lichtemittierenden Dioden
DE19936569B4 (de) 1999-08-03 2006-04-27 Robert Bosch Gmbh Herstellung von porösem Silicium
DE10311893B3 (de) 2003-03-18 2004-10-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur grossflächigen Herstellung von Solarzellen

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