DE102017206455A1 - Method and apparatus for chemical processing of a semiconductor substrate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur asymmetrischen Bearbeitung von Wafern (2) in einem einzigen Prozessschritt.The invention relates to an apparatus and a method for the asymmetric processing of wafers (2) in a single process step.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur chemischen Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle.The invention relates to a method for the chemical processing of a semiconductor substrate. The invention also relates to a device for the chemical processing of a semiconductor substrate. Finally, the invention relates to a method for producing a solar cell.

Sämtliche Schritte bei der Herstellung einer Solarzelle aus einem Wafer umfassen die Bearbeitung der Vorderseite und Rückseite des Wafers. Hierbei kann es vorteilhaft sein, die Vorderseite und die Rückseite des Wafers unterschiedlich zu bearbeiten. Dies erfordert üblicherweise sehr aufwändige Verfahren.All steps in the fabrication of a solar cell from a wafer involve the processing of the front and back of the wafer. In this case, it may be advantageous to process the front side and the rear side of the wafer differently. This usually requires very complicated procedures.

Verfahren zur Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats sind beispielsweise aus der DE 10 2011 056 495 A1 und der WO 2016/012 405 A1 bekannt.Methods for processing a semiconductor substrate, for example, from DE 10 2011 056 495 A1 and the WO 2016/012405 A1 known.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur chemischen Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats zu verbessern.It is an object of the invention to improve a method of chemically processing a semiconductor substrate.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1.

Der Kern der Erfindung besteht darin, das Halbleiter-Substrat derart zu bearbeiten, dass es zu einer asymmetrischen Texturierung kommt. Hierunter sei verstanden, dass sich die Textur der Vorderseite des Halbleiter-Substrats von der der Rückseite desselben unterscheidet.The essence of the invention is to process the semiconductor substrate such that asymmetric texturing occurs. By this is meant that the texture of the front side of the semiconductor substrate differs from that of the backside thereof.

Die Texturierung der Oberfläche eines Halbleiter-Substrats wird üblicherweise über deren Reflexionsgrad charakterisiert. Hierunter ist der mittlere Reflexionsgrad im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 1100 nm bei senkrechtem Einfall verstanden. Die Messung erfolgt üblicherweise mit einem handelsüblichen Spektralphotometer im Wellenlängenbereich zwischen 300nm und 1200nm, wobei für die Auswertung der Bereich von 400nm bis 1100 nm betrachtet wird. Hierbei wird sowohl das diffus als auch direkt reflektierte Licht gemessen, unter Verwendung einer Ulbrichtkugel.The texturing of the surface of a semiconductor substrate is usually characterized by its reflectance. This is understood to mean the average reflectance in the wavelength range between 400 nm and 1100 nm at normal incidence. The measurement is usually carried out with a commercially available spectrophotometer in the wavelength range between 300 nm and 1200 nm, with the range from 400 nm to 1100 nm being considered for the evaluation. Here, both the diffused and directly reflected light is measured, using an integrating sphere.

Es ist insbesondere vorgesehen, das Halbleiter-Substrat derart mittels eines Ätzmediums zu bearbeiten, dass die Rückseite des Halbleiter-Substrats einen Reflexionsgrad RR aufweist, welcher um mindestens 2 %, insbesondere um mindestens 5 %, insbesondere um mindestens 8 % größer ist als ein Reflexionsgrad Rv der Vorderseite des Halbleiter-Substrats.In particular, it is provided to process the semiconductor substrate by means of an etching medium such that the back side of the semiconductor substrate has a reflectance R R which is greater than at least 2%, in particular at least 5%, in particular at least 8% Reflectance Rv of the front side of the semiconductor substrate.

Der Reflexionsgrad RR der Rückseite des Halbleiter-Substrats beträgt insbesondere mindestens 30 %, insbesondere mindestens 33 %.The reflectance R R of the rear side of the semiconductor substrate is in particular at least 30%, in particular at least 33%.

Der Reflexionsgrad Rv der Vorderseite des Halbleiter-Substrats beträgt insbesondere höchstens 27 %, insbesondere höchstens 23 %, insbesondere höchstens 20 %.The reflectivity Rv of the front side of the semiconductor substrate is in particular at most 27%, in particular at most 23%, in particular at most 20%.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt insbesondere zu einer Texturierung der Vorderseite und zu einer Polierung der Rückseite des Halbleiter-Substrats. Unter einer polierten Seite wird hierbei ein mit einem Reflexionsgrad von mehr als 28% verstanden. Dies wird zum Teil auch als „reduzierte Textur“ bezeichnet.In particular, the method according to the invention leads to a texturing of the front side and to a polishing of the rear side of the semiconductor substrate. A polished side is understood to mean one with a reflectance of more than 28%. This is sometimes referred to as "reduced texture".

Bei dem Halbleiter-Substrat handelt es sich insbesondere um einen Wafer. Es kann sich insbesondere um einen Silizium-Wafer, insbesondere um einen Wafer aus multikristallinem Silizium handeln. Der Wafer kann insbesondere eine Dicke im Bereich von 50 µm bis 1000 µm, insbesondere im Bereich von 140 µm bis 200 µm aufweisen. Insbesondere wird der Wafer mittels Diamantdrahtverfahren aus einem multikristallinen Block gesägt.The semiconductor substrate is in particular a wafer. It may in particular be a silicon wafer, in particular a wafer made of multicrystalline silicon. The wafer may in particular have a thickness in the range from 50 μm to 1000 μm, in particular in the range from 140 μm to 200 μm. In particular, the wafer is sawn from a multicrystalline block by diamond wire method.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Halbleiter-Substrat zur Bearbeitung mittels des Ätzmediums derart in ein Prozessbecken eingebracht, dass sowohl die Vorderseite des Halbleiter-Substrats als auch dessen Rückseite vollständig in das Ätzmedium eintauchen. Gemäß eines weiteren Aspekts wird das Halbleiter-Substrat während des gesamten Verlaufs komplett in das Ätzmedium eingetaucht.According to one aspect of the invention, the semiconductor substrate for processing by means of the etching medium is introduced into a process tank in such a way that both the front side of the semiconductor substrate and its rear side are completely immersed in the etching medium. According to a further aspect, the semiconductor substrate is completely immersed in the etching medium during the entire course.

Die Rückseite des Halbleiter-Substrats weist hierbei insbesondere nach oben. Sie ist insbesondere der freien Oberfläche des Ätzmediums im Becken zugewandt.The back of the semiconductor substrate in this case has in particular upwards. In particular, it faces the free surface of the etching medium in the basin.

Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Kontrolle über die Bearbeitung des Halbleiter-Substrats. Es erleichtert dessen Handhabung bei der Bearbeitung.This allows a particularly reliable control over the processing of the semiconductor substrate. It facilitates its handling during processing.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Halbleiter-Substrat unbehandelt in das Ätzmedium eingetaucht. Hierunter sei verstanden, dass weder die Vorderseite noch die Rückseite des Halbleiter-Substrats zum Eintauchen in das Ätzmedium mit einer Schutzschicht versehen werden. Die Oberflächen der Vorderseite und der Rückseite des Halbleiter-Substrats werden mit anderen Worten durch die Kristallstruktur des Halbleiter-Substrats gebildet. Es ist jedoch möglich, vor dem eigentlichen Texturschritt noch den Sägeschaden zu entfernen.According to a further aspect of the invention, the semiconductor substrate is immersed untreated in the etching medium. This is understood to mean that neither the front side nor the rear side of the semiconductor substrate are provided with a protective layer for immersion in the etching medium. In other words, the surfaces of the front side and the back side of the semiconductor substrate are formed by the crystal structure of the semiconductor substrate. However, it is possible to remove the sawing damage before the actual texture step.

Hierdurch wird der Aufwand zur Durchführung der asymmetrischen Texturierung des Halbleiter-Substrats erheblich verringert. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass auf eine Vorbehandlung des Halbleiter-Substrats, insbesondere auf eine Beschichtung desselben mit einer oder mehreren Schutzschichten, verzichtet werden kann.As a result, the effort to perform the asymmetric texturing of Semiconductor substrate significantly reduced. According to the invention, it has been recognized that a pretreatment of the semiconductor substrate, in particular a coating thereof with one or more protective layers, can be dispensed with.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgen die Texturierung der Vorderseite des Halbleiter-Substrats und die Polierung der Rückseite desselben gleichzeitig. Sie erfolgen insbesondere in einem einzigen Prozessschritt.According to a further aspect of the invention, the texturing of the front side of the semiconductor substrate and the polishing of the rear side thereof occur simultaneously. They take place in particular in a single process step.

Hierdurch wird der Aufwand für das Verfahren verringert. Außerdem führt dies zu einer Zeitersparnis.As a result, the cost of the process is reduced. In addition, this leads to a time savings.

Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um einen Zweiseitenprozess. Es unterscheidet sich somit von Einseitenprozessen, bei welchen Vorder- und Rückseite eines Halbleiter-Substrats nacheinander bearbeitet und/oder mit unterschiedlichen Medien bearbeitet werden.The method is in particular a two-sided process. It thus differs from single-sided processes in which front and back sides of a semiconductor substrate are processed one after the other and / or processed with different media.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich das Halbleiter-Substrat insgesamt im Becken mit dem Ätzmedium. Es ist insbesondere möglich, dass die grundsätzliche Zusammensetzung des Ätzmediums im Bereich der Vorderseite des Halbleiter-Substrats im Wesentlichen identisch ist zu der im Bereich der Rückseite des Halbleiter-Substrats.In the method according to the invention, the semiconductor substrate is altogether in the basin with the etching medium. In particular, it is possible for the basic composition of the etching medium in the region of the front side of the semiconductor substrate to be substantially identical to that in the region of the rear side of the semiconductor substrate.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dient als Ätzmedium eine Säure. Das Ätzmedium kann insbesondere Metallionen aufweisen. Es kann sich insbesondere um ein Ätzmedium für ein metallunterstütztes chemisches Ätzen (Metal Assisted Chemical Etching, MACE) handeln.According to a further aspect of the invention serves as an etching medium, an acid. The etching medium may in particular comprise metal ions. In particular, it can be an etching medium for metal-assisted chemical etching (MACE).

Das Ätzmedium kann insbesondere Flusssäure (HF) und/oder Salpetersäure (HNO3) und/oder ein metallisches Salz derselben, insbesondere Silbernitrat (AgNO3) aufweisen.The etching medium may in particular have hydrofluoric acid (HF) and / or nitric acid (HNO 3 ) and / or a metallic salt thereof, in particular silver nitrate (AgNO 3 ).

Der Anteil der Flusssäure am Ätzmedium liegt insbesondere im Bereich von 3 % bis 21 %, insbesondere im Bereich von 15 % bis 20 %, vorzugsweise im Bereich von 15 % bis 16 %.The proportion of hydrofluoric acid in the etching medium is in particular in the range of 3% to 21%, in particular in the range of 15% to 20%, preferably in the range of 15% to 16%.

Der Anteil der Salpetersäure am Ätzmedium liegt vorzugsweise im Bereich von 12 % bis 20 %, insbesondere bei 15% bis höchstens 20 %, insbesondere im Bereich von 18 % bis 20 %.The proportion of nitric acid in the etching medium is preferably in the range from 12% to 20%, in particular from 15% to at most 20%, in particular in the range from 18% to 20%.

Das Ätzmedium weist insbesondere einen Anteil an Silbernitrat im Bereich von 0,001 % bis 0,05 %, insbesondere von höchstens 0,015 % auf.In particular, the etching medium has a content of silver nitrate in the range of 0.001% to 0.05%, in particular of at most 0.015%.

Bei den Angaben handelt es sich um Gewichts-%.The information is weight%.

Vorzugsweise liegt die Temperatur des Ätzmediums während des Bearbeitens des Halbleiter-Substrats im Bereich von 10°C bis 45°C.Preferably, the temperature of the etching medium during processing of the semiconductor substrate is in the range of 10 ° C to 45 ° C.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Gasbläschen, welche sich während des Bearbeitens des Halbleiter-Substrats mittels des Ätzmediums bilden, zumindest teilweise von der Rückseite des Halbleiter-Substrats entfernt.According to a further aspect of the invention, gas bubbles which form during the processing of the semiconductor substrate by means of the etching medium are at least partially removed from the back side of the semiconductor substrate.

Es hat sich überraschenderweise ergeben, dass hierdurch eine asymmetrische Texturierung des Halbleiter-Substrats unterstützt werden konnte. It has surprisingly been found that this asymmetric texturing of the semiconductor substrate could be supported.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Entfernung der Gasbläschen an der Rückseite des Halbleiter-Substrats auf mechanische und/oder strömungsmechanische und/oder thermische und/oder chemische Weise.According to a further aspect of the invention, the removal of the gas bubbles at the rear side of the semiconductor substrate takes place in a mechanical and / or fluid mechanical and / or thermal and / or chemical manner.

Es kann sich insbesondere um eine Auswahl eines oder mehrerer entsprechender Verfahren handeln.In particular, it may be a selection of one or more appropriate methods.

Beispielsweise kann zur Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats ein Abstreifverfahren vorgesehen sein. Die Gasbläschen können insbesondere mittels einer Abstreifrolle (Squeegee) von der Rückseite des Halbleiter-Substrats entfernt werden. Die Abstreifrolle kann gleichzeitig als Niederhalter für das Halbleiter-Substrat im Becken dienen. Sie erstreckt sich insbesondere über die gesamte Breite des Halbleiter-Substrats.For example, a stripping method may be provided for removing the gas bubbles from the backside of the semiconductor substrate. In particular, the gas bubbles can be removed from the rear side of the semiconductor substrate by means of a squeegee. The stripper roller can simultaneously serve as a hold-down for the semiconductor substrate in the basin. It extends in particular over the entire width of the semiconductor substrate.

Alternativ oder zusätzlich können die Gasbläschen mit Hilfe einer Strömung des Ätzmediums im Becken, insbesondere mit Hilfe einer Oberflächenströmung desselben, von der Rückseite des Halbleiter-Substrats entfernt werden. Eine Oberflächenströmung kann insbesondere durch Ausbildung des Beckens als Überlaufbecken erzeugt werden. Das Becken kann hierfür vertikal verstellbare Seitenwände, welche als Rückhalteelemente beziehungsweise Wehre wirken, aufweisen.Alternatively or additionally, the gas bubbles can be removed from the rear side of the semiconductor substrate by means of a flow of the etching medium in the basin, in particular by means of a surface flow thereof. A surface flow can be generated in particular by forming the basin as an overflow basin. The basin can have vertically adjustable side walls, which act as restraint elements or weirs.

Eine Oberflächenströmung des Ätzmediums kann auch durch geeignet angeordnete Einströmdüsen für das Ätzmedium erzeugt werden. Bei dieser Alternative ist die Oberflächenströmung auf besonders einfache Weise steuerbar. Die Einströmdüsen können insbesondere eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Einströmgeschwindigkeit und/oder Richtung des Ätzmediums aufweisen. Sie können insbesondere relativ zum Becken verstellbar angeordnet sein.A surface flow of the etching medium can also be generated by suitably arranged inlet nozzles for the etching medium. In this alternative, the surface flow is controlled in a particularly simple manner. The inlet nozzles can in particular have a control device for controlling the inflow velocity and / or direction of the etching medium. They can be arranged in particular relative to the pelvis adjustable.

Für eine Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats kann auch vorgesehen sein, die Rückseite des Halbleiter-Substrats zu erwärmen. Dies kann mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Hilfe von Infrarotstrahlung, erreicht werden. Eine Erwärmung der Rückseite des Halbleiter-Substrats kann zu einer Konvektionsströmung im Bereich zwischen der Rückseite des Halbleiter-Substrats und der freien Oberfläche des Ätzmediums führen.For removal of the gas bubbles from the back side of the semiconductor substrate may also be provided to heat the back of the semiconductor substrate. This can be done with the help of electromagnetic radiation, in particular with the help of Infrared radiation can be achieved. Heating the backside of the semiconductor substrate may result in convective flow in the area between the back side of the semiconductor substrate and the free surface of the etch medium.

Zur Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats kann außerdem eine chemische Reaktion vorgesehen sein. Hierzu kann eine chemische Reagenz dem Ätzmedium zugegeben werden, insbesondere im Bereich zwischen der Rückseite des Halbleiter-Substrats und der freien Oberfläche des Ätzmediums. Die chemische Reagenz kann beispielsweise über die Niederhalterollen in das Ätzmedium eingebracht werden. Sie kann auch als Gasstrom in das Ätzmedium eingebracht werden. Sie kann auch über die Einströmdüsen in das Ätzmedium eingebracht werden.To remove the gas bubbles from the back of the semiconductor substrate may also be provided a chemical reaction. For this purpose, a chemical reagent may be added to the etching medium, in particular in the region between the rear side of the semiconductor substrate and the free surface of the etching medium. The chemical reagent can be introduced into the etching medium via the hold-down rollers, for example. It can also be introduced as a gas stream in the etching medium. It can also be introduced via the inlet nozzles in the etching medium.

Zur Unterstützung der Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats können insbesondere ein oder mehrere Entlüftungsadditive dienen.To assist the removal of the gas bubbles from the backside of the semiconductor substrate, in particular one or more venting additives may be used.

Zur Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats kann auch ein Ultraschall-Verfahren dienen. Hierbei können insbesondere im Bereich zwischen der Rückseite des Halbleiter-Substrats und der freien Oberfläche des Ätzmediums stehende Wellen im Becken erzeugt werden.To remove the gas bubbles from the back of the semiconductor substrate may also serve an ultrasonic method. Here, in particular in the region between the back of the semiconductor substrate and the free surface of the etching medium standing waves can be generated in the basin.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Halbleiter-Substrat während des Bearbeitens im Wesentlichen horizontal im Becken ausgerichtet. Die Rückseite des Halbleiter-Substrats zeigt hierbei insbesondere nach oben, das heißt zur freien Oberfläche des Ätzmediums. Die Vorderseite des Halbleiter-Substrats zeigt insbesondere nach unten, das heißt zum Boden des Beckens.In accordance with another aspect of the invention, the semiconductor substrate is substantially horizontal in the pelvis during processing. The back side of the semiconductor substrate in this case points in particular upwards, that is to the free surface of the etching medium. The front side of the semiconductor substrate points in particular downwards, that is to the bottom of the basin.

Hierdurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass Gasbläschen, welche sich auf der nach unten weisenden Vorderseite des Halbleiter-Substrats bilden, vom Halbleiter-Substrat am Aufsteigen und Entweichen aus dem Ätzmedium gehindert werden. Sie bleiben somit zumindest größtenteils auf der Vorderseite des Halbleiter-Substrats.In this way, it can be achieved in a simple manner that gas bubbles which form on the downwardly facing front side of the semiconductor substrate are prevented from rising and escaping from the etching medium by the semiconductor substrate. They thus remain, for the most part, on the front side of the semiconductor substrate.

Durch die horizontale Ausrichtung des Halbleiter-Substrats im Becken kann somit auf einfache Weise unterstützt werden, dass die Konzentration von sich bei der Bearbeitung des Halbleiter-Substrats bildenden Gasbläschen auf der Vorderseite des Halbleiter-Substrats größer ist als auf dessen Rückseite.The horizontal orientation of the semiconductor substrate in the basin can thus be supported in a simple manner such that the concentration of gas bubbles forming in the processing of the semiconductor substrate on the front side of the semiconductor substrate is greater than on the rear side thereof.

Bei dem Verfahren zur Bearbeitung des Halbleiter-Substrats handelt es sich insbesondere um ein Inline-Verfahren.The method for processing the semiconductor substrate is in particular an inline method.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Halbleiter-Substrat während des Bearbeitens mittels einer Transport-Einrichtung durch das Becken transportiert. Es wird insbesondere kontinuierlich durch das Becken transportiert. Hierdurch wird der Prozessablauf vereinfacht sowie insbesondere der Durchsatz erhöht.According to another aspect of the invention, the semiconductor substrate is transported through the basin during processing by means of a transport device. It is transported in particular continuously through the basin. This simplifies the process flow and in particular increases the throughput.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bleibt das Halbleiter-Substrat beim Transport durch das Becken relativ zu einem Transport-Element der Transport-Einrichtung ortsfest. Das Halbleiter-Substrat kann insbesondere ortsfest zu einem Auflage-Element bleiben. Es kann insbesondere mit Hilfe eines derartigen Auflage-Elements durch das Becken transportiert werden.According to a further aspect of the invention, the semiconductor substrate remains stationary during transport through the basin relative to a transport element of the transport device. The semiconductor substrate may in particular remain stationary to a support element. It can be transported in particular by means of such a support element through the basin.

Vorzugsweise ist das Auflage-Element derart ausgebildet, dass es gleichzeitig ein strömungsbeeinflussendes Mittel, insbesondere zur Beeinflussung der relativen Strömung des Ätzmediums im Bereich der Vorderseite des Halbleiter-Substrats beim Transport desselben durch das Becken bildet. Es ist insbesondere möglich, das Auflage-Element mit einem Strömungsleitblech auszubilden. Das Strömungsleitblech ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich im Bereich der Vorderseite des Halbleiter-Substrats beim Transport desselben durch das Ätzmedium eine Strömungstotzone bildet. Hierdurch wird verhindert, dass sich Gasbläschen, welche sich auf der Vorderseite des Halbleiter-Substrats bilden, aufgrund des Transport-Vorgangs von der Vorderseite des Halbleiter-Substrats entfernt werden.Preferably, the support element is designed such that it simultaneously forms a flow-influencing means, in particular for influencing the relative flow of the etching medium in the region of the front side of the semiconductor substrate during transport thereof through the basin. It is particularly possible to form the support element with a flow baffle. The flow baffle is preferably designed such that in the region of the front side of the semiconductor substrate during transport of the same through the etching medium forms a Strömungsstotzone. This prevents gas bubbles formed on the front side of the semiconductor substrate from being removed from the front side of the semiconductor substrate due to the transporting operation.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur chemischen Bearbeitung von Halbleiter-Substraten zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit einer Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von einer Oberfläche eines im Becken angeordneten Halbleiter-Substrats gelöst.Another object of the invention is to improve a device for the chemical processing of semiconductor substrates. This object is achieved by a device having a device for at least partial removal of gas bubbles from a surface of a semiconductor substrate arranged in the basin.

Die Vorteile ergeben sich aus den vorhergehend beschriebenen.The advantages result from the previously described.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des vorhergehend beschriebenen Verfahrens.The device is particularly suitable for carrying out the method described above.

Sie umfasst ein Becken zur Aufnahme eines Ätzmediums. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Überlaufbecken. Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Rückströmeinrichtung, insbesondere eine Umwälzpumpe.It comprises a basin for receiving an etching medium. This is in particular an overflow basin. The device preferably comprises a return flow device, in particular a circulation pump.

Die Rückströmeinrichtung ist vorzugsweise steuerbar.The return flow device is preferably controllable.

Außerdem umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Transporteinrichtung zum Transport des Halbleiter-Substrats durch das im Becken angeordnete Ätzmedium. Die Transporteinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die damit durch das Becken transportierten Halbleiter-Substrate vollständig in das Ätzmedium eintauchen. Sie ist insbesondere mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 1 cm unterhalb der untersten Oberkante des Beckens angeordnet. Dies entspricht der Füllhöhe des Beckens beim Betrieb der Vorrichtung.In addition, the device preferably comprises a transport device for transporting the Semiconductor substrate through the arranged in the basin etching medium. The transport device is preferably arranged such that the semiconductor substrates transported thereby through the basin completely immerse themselves in the etching medium. It is arranged in particular at least 1 mm, in particular at least 1 cm below the lowest upper edge of the basin. This corresponds to the filling level of the basin during operation of the device.

Die Transporteinrichtung kann eine Mehrzahl von Transportrollen und/oder ein Transportband aufweisen. Sie weist vorzugsweise Auflageelemente zum Auflegen des Halbleiter-Substrats auf. Für Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.The transport device may have a plurality of transport rollers and / or a conveyor belt. It preferably has support elements for placing the semiconductor substrate. For details refer to the previous description.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche des im Becken angeordneten Halbleiter-Substrats ein Mittel zur Erzeugung einer Strömung des Ätzmediums im Becken, insbesondere ein Mittel zur Erzeugung einer Oberflächenströmung des Ätzmediums im Becken, auf.According to one aspect of the invention, the device for at least partially removing gas bubbles from the surface of the semiconductor substrate arranged in the basin has a means for generating a flow of the etching medium in the basin, in particular a means for generating a surface flow of the etching medium in the basin.

Das Strömungserzeugungsmittel ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Ätzmedium beim Betrieb der Vorrichtung im Bereich seiner freien Oberfläche eine größere horizontale Strömungsgeschwindigkeit aufweist als im Bereich einer davon vertikal beabstandeten Transportebene, im Bereich derer die Halbleiter-Substrate durch das Ätzmedium transportiert werden.In particular, the flow-generating means is designed in such a way that the etching medium has a greater horizontal flow velocity in the region of its free surface during operation of the device than in the region of a vertically spaced transport plane in the region of which the semiconductor substrates are transported through the etching medium.

Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass das Ätzmedium im Bereich der nach oben weisenden Rückseite des Halbleiter-Substrats eine größere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als im Bereich seiner Vorderseite. Hierdurch kann eine ungleiche Entfernung von Gasbläschen von den beiden Seiten des Halbleiter-Substrats erreicht werden.In this way, in particular, it can be achieved that the etching medium has a greater flow velocity in the region of the upwardly pointing rear side of the semiconductor substrate than in the region of its front side. As a result, uneven removal of gas bubbles from the two sides of the semiconductor substrate can be achieved.

Die Transportebene, entlang welcher die Halbleiter-Substrate durch das Becken transportiert werden, ist im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Sie verläuft insbesondere im Wesentlichen parallel zur freien Oberfläche des Ätzmediums im Becken.The transport plane along which the semiconductor substrates are transported through the basin is oriented substantially horizontally. In particular, it runs essentially parallel to the free surface of the etching medium in the basin.

Die Strömungserzeugungseinrichtung kann mindestens ein in Vertikalrichtung verstellbares Rückhalte- oder Überlaufelement aufweisen.The flow generating device may have at least one vertically adjustable retention or overflow element.

Das verstellbare Überlaufelement des Beckens ist insbesondere an einer Seite des Beckens vorgesehen, welche parallel zur Transportrichtung der Halbleiter-Substrate verläuft.The adjustable overflow element of the basin is provided in particular on one side of the basin, which runs parallel to the transport direction of the semiconductor substrates.

Die Oberflächenströmung des Ätzmediums weist vorzugsweise eine Hauptkomponente auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung der Halbleiter-Substrate verläuft. Sie kann auch parallel oder schräg zur Transportrichtung ausgerichtet sein.The surface flow of the etching medium preferably has a main component which is substantially perpendicular to the transport direction of the semiconductor substrates. It can also be aligned parallel or obliquely to the transport direction.

Die Strömungserzeugungseinrichtung kann eine oder mehrere Einströmdüsen aufweisen. Für Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.The flow generating device may have one or more inlet nozzles. For details refer to the previous description.

Die Strömungserzeugungseinrichtung kann eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gasströmung im Bereich der freien Oberfläche des Ätzmediums aufweisen. Die Gasströmung verläuft hierbei vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Ätzmediums. Hierdurch kann ein selektives Entfernen von Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats unterstützt werden.The flow generating device may have a device for generating a gas flow in the region of the free surface of the etching medium. The gas flow in this case preferably runs essentially parallel to the surface of the etching medium. As a result, a selective removal of gas bubbles from the back of the semiconductor substrate can be supported.

Das Mittel zur Erzeugung einer Strömung des Ätzmediums kann ein Mittel zur Erzeugung einer Konvektionsströmung auf der der freien Oberfläche des Ätzmediums zugewandten Seite des Halbleiter-Substrats, insbesondere auf dessen Rückseite, aufweisen. Hierdurch wird eine selektive Entfernung von Gasbläschen von dieser Seite des Halbleiter-Substrats unterstützt.The means for generating a flow of the etching medium may comprise a means for generating a convection flow on the side of the semiconductor substrate facing the free surface of the etching medium, in particular on its rear side. This assists selective removal of gas bubbles from this side of the semiconductor substrate.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche des im Becken angeordneten Halbleiter-Substrats ein oder mehrere mechanische Elemente auf.According to a further aspect of the invention, the device for at least partially removing gas bubbles from the surface of the semiconductor substrate arranged in the basin has one or more mechanical elements.

Hierbei kann es sich um Abstreifelemente (Squeegee) handeln. Die Abstreifelemente können gleichzeitig als Niederhalter zur Halterung der Halbleiter-Substrate in einer vorgegebenen Vertikalposition im Becken dienen. Die Abstreifelemente und/oder Niederhalter-Rollen sind insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung des Halbleiter-Substrats ausgerichtet im Becken angeordnet.These may be squeegee elements. The stripping elements can simultaneously serve as holding-down devices for holding the semiconductor substrates in a predetermined vertical position in the basin. The stripping and / or hold-down rollers are in particular arranged substantially perpendicular to the transport direction of the semiconductor substrate aligned in the basin.

Ihre Längserstreckung kann insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hauptkomponente der Strömung des Ätzmediums im Bereich dessen freier Oberfläche ausgerichtet sein. Hierdurch wird vermieden, dass die Abstreifelemente und/oder Niederhalter-Rollen die Oberflächenströmung ungünstig beeinflussen, insbesondere verhindern.In particular, its longitudinal extension can be aligned essentially parallel to the main component of the flow of the etching medium in the region of its free surface. This avoids that the stripping and / or hold-down rollers adversely affect the surface flow, in particular prevent.

Bei den mechanischen Elementen zur Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche des Halbleiter-Substrats kann es sich insbesondere um Rollen, insbesondere mit einer glatten, zylinderförmigen Mantelfläche handeln.The mechanical elements for removing gas bubbles from the surface of the semiconductor substrate may in particular be rollers, in particular having a smooth, cylindrical lateral surface.

Die mechanischen Elemente zur Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche des Halbleiter-Substrats, insbesondere die Abstreifelemente und/oder die Niederhalter-Rollen, sind insbesondere ortsfest im Becken angeordnet.The mechanical elements for removing gas bubbles from the surface of the semiconductor substrate, in particular the stripping elements and / or the hold-down rollers are arranged in particular stationary in the basin.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche des Halbleiter-Substrats ein Mittel zur Erzeugung von Vibrationen, insbesondere einen Vibrationstisch, welcher auch als Rütteltisch bezeichnet wird, aufweisen. Das Becken zur Aufnahme des Ätzmediums kann insbesondere auf einem derartigen Vibrationstisch angeordnet sein.According to a further aspect of the invention, the device for at least partially removing gas bubbles from the surface of the semiconductor substrate may comprise a means for generating vibrations, in particular a vibration table, which is also referred to as a vibrating table. The basin for receiving the etching medium may in particular be arranged on such a vibration table.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats eine Ultraschall-Einrichtung. Für Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.According to a further aspect of the invention, the device for at least partial removal of gas bubbles from the rear side of the semiconductor substrate comprises an ultrasound device. For details refer to the previous description.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats eine Heizeinrichtung zur Erwärmung der Rückseite des Halbleiter-Substrats und/oder zur Erwärmung des Ätzmediums im Bereich zwischen der Rückseite des Halbleiter-Substrats und der freien Oberfläche des Ätzmediums.According to a further aspect of the invention, the device for at least partial removal of gas bubbles from the rear side of the semiconductor substrate comprises a heating device for heating the rear side of the semiconductor substrate and / or for heating the etching medium in the region between the back side of the semiconductor substrate and the free surface of the etching medium.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Rückseite des Halbleiter-Substrats eine Einrichtung zur gesteuerten Zugabe eines oder mehrerer chemischer Reagenzien zum Ätzmedium. Die chemischen Reagenzien können insbesondere über die Abstreifelemente oder die Niederhalter-Rollen dem Ätzmedium zugegeben werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass sie im Bereich der Rückseite des Halbleiter-Substrats eine höhere Konzentration aufweisen als im Bereich der Vorderseite desselben.According to a further aspect of the invention, the device for at least partially removing gas bubbles from the rear side of the semiconductor substrate comprises a device for the controlled addition of one or more chemical reagents to the etching medium. The chemical reagents can in particular be added to the etching medium via the stripping elements or the hold-down rollers. In this way, it can be achieved that they have a higher concentration in the region of the rear side of the semiconductor substrate than in the region of the front side thereof.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Transporteinrichtung zum Transport des Halbleiter-Substrats durch das Becken, welche mindestens ein Auflageelement aufweist, welches derart angeordnet ist, dass das Halbleiter-Substrat beim Transport durch das Becken vollständig in das Ätzmedium eintaucht. Für Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.According to a further aspect of the invention, the device comprises a transport device for transporting the semiconductor substrate through the basin, which has at least one support element, which is arranged such that the semiconductor substrate is completely immersed in the etching medium during transport through the basin. For details refer to the previous description.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats gemäß dem vorhergehend beschriebenen Verfahren gelöst. Anschließend werden Kontakt-Strukturen auf die Vorder- und Rückseite des Halbleiter-Substrats aufgebracht.Another object of the invention is to improve a process for producing a solar cell. This object is achieved by the processing of a semiconductor substrate according to the method described above. Subsequently, contact structures are applied to the front and back sides of the semiconductor substrate.

Die Rückseite des Halbleiter-Substrats kann auch mittels dielektrischer Schichten passiviert werden.The back side of the semiconductor substrate can also be passivated by means of dielectric layers.

Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zur Herstellung einer sogenannten PERC-Solarzelle (Passivated Emitter Rear Cell).The method is in particular a method for producing a so-called PERC solar cell (Passivated Emitter Rear Cell).

Die Vorderseite des Halbleiter-Substrats kann mit einer anti-reflektiven Beschichtung versehen werden. Hierdurch kann die Reflektivität der Vorderseite weiter verringert werden. Dies führt zu einer Steigerung des Wirkungsgrades der Solarzelle.The front side of the semiconductor substrate may be provided with an anti-reflective coating. As a result, the reflectivity of the front side can be further reduced. This leads to an increase in the efficiency of the solar cell.

Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:

  • 1 schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats,
  • 2 ein Diagramm der Reflektivität der Vorder- und Rückseite des verfahrensgemäß bearbeiteten Halbleiter-Substrats in Abhängigkeit von der Wellenlänge und
  • 3 eine schematische Aufsicht auf eine Alternative einer Vorrichtung gemäß 1.
Further details and advantages of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to FIGS. Show it:
  • 1 schematically the structure of a device for processing a semiconductor substrate,
  • 2 a diagram of the reflectivity of the front and back of the process according to the processed semiconductor substrate as a function of the wavelength and
  • 3 a schematic plan view of an alternative of a device according to 1 ,

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 zunächst eine Vorrichtung 1 zur chemischen Bearbeitung von Halbleiter-Substraten in Form von Wafern 2 beschrieben.The following is with reference to the 1 first a device 1 for the chemical processing of semiconductor substrates in the form of wafers 2 described.

Bei den Wafern 2 handelt es sich insbesondere um multikristalline Siliziumwafer.With the wafers 2 these are, in particular, multicrystalline silicon wafers.

Die Vorrichtung 1 umfasst ein Prozessbecken 3 zur Aufnahme eines Ätzmediums 4.The device 1 includes a process basin 3 for receiving an etching medium 4 ,

Beim Ätzmedium 4 handelt es sich insbesondere um ein saures Ätzmedium, insbesondere eine Säure. Das Ätzmedium 4 liegt im Prozessbecken 3 insbesondere in flüssiger Form vor.For the etching medium 4 it is in particular an acidic etching medium, in particular an acid. The etching medium 4 lies in the process tank 3 especially in liquid form.

Das Ätzmedium 4 kann 20% Salpetersäure, 15 % Flusssäure und 0,0005 % Silbernitrat aufweisen. Es wird beim Betrieb der Vorrichtung 1 insbesondere in einem Temperaturbereich von 10°C bis 45°C gehalten.The etching medium 4 may contain 20% nitric acid, 15% hydrofluoric acid and 0.0005% silver nitrate. It is used in the operation of the device 1 especially maintained in a temperature range of 10 ° C to 45 ° C.

Das Prozessbecken 3 ist als Überlaufbecken ausgebildet. Es weist zumindest auf einer Seite einen Überlaufkanal 5 auf.The process basin 3 is designed as an overflow basin. It has an overflow channel on at least one side 5 on.

Das Prozessbecken 3 weist mindestens ein in Vertikalrichtung verstellbares Überlaufelement 6 auf. Das Überlaufelement 6 bildet ein Wehr. Die Vorrichtung 1 kann auch mehrere Wehre, insbesondere auf unterschiedlichen Seiten des Prozessbeckens 3, aufweisen.The process basin 3 has at least one vertically adjustable overflow element 6 on. The overflow element 6 forms a weir. The device 1 can also have multiple weirs, especially on different sides of the process tank 3 , exhibit.

Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 eine Transporteinrichtung 7 mit Auflageelementen. Bei der in 1 dargestellten Variante sind die Auflageelemente als Transportrollen 10 ausgebildet. Die Transportrollen 10 haben jeweils eine oder mehrere in Richtung parallel zur Drehachse derselben kurzen, insbesondere höchstens 1 cm langen, Auflagefläche mit dem Wafer 2. Die Auflagefläche der Wafer 2 auf den Transportrollen 10 ist vorzugsweise im Wesentlichen punktförmig ausgebildet. Sie hat insbesondere einen Flächeninhalt von höchstens 1 cm2, insbesondere höchstens mm2. Furthermore, the device comprises 1 a transport device 7 with support elements. At the in 1 variant shown are the support elements as transport rollers 10 educated. The transport wheels 10 each have one or more in the direction parallel to the axis of rotation of the same short, in particular at most 1 cm long, bearing surface with the wafer 2 , The contact surface of the wafers 2 on the transport wheels 10 is preferably formed substantially point-shaped. It has in particular an area of at most 1 cm 2 , in particular at most mm 2 .

Die Transporteinrichtung 7 dient zum Transport der Wafer 2 in einer Transportebene 9.The transport device 7 serves to transport the wafers 2 in a transport plane 9 ,

Die Transportrollen 10 sind drehbar gelagert.The transport wheels 10 are rotatably mounted.

Die Überlaufkanäle 5 sind über Rückführleitungen 11 mit einem Vorratstank 12 verbunden.The overflow channels 5 are via return lines 11 with a storage tank 12 connected.

Der Vorratstank 12 ist über eine Zuführeinrichtung 13 mit dem Prozessbecken 3 verbunden. Die Zuführeinrichtung 13 umfasst insbesondere eine Pumpe 14, insbesondere eine Umwälzpumpe.The storage tank 12 is via a feeder 13 with the process tank 3 connected. The feeder 13 includes in particular a pump 14 , in particular a circulation pump.

Die Zuführeinrichtung 13 bildet insbesondere ein Mittel zur Erzeugung einer Strömung des Ätzmediums 4 im Prozessbecken 3.The feeder 13 in particular forms a means for generating a flow of the etching medium 4 in the process basin 3 ,

Mit Hilfe des Überlaufelements 6 kann insbesondere eine Oberflächenströmung 15 des Ätzmediums 4 im Prozessbecken 3 erzeugt werden. Gemäß der in der 1 dargestellten Variante ist das Überlaufelement 6 senkrecht zur Transportrichtung 8 angeordnet. Vorzugsweise ist das Überlaufelement 6 parallel zur Transportrichtung 8 ausgerichtet. Die Oberflächenströmung 15 kann insbesondere senkrecht zur Transportrichtung 8 ausgerichtet sein.With the help of the overflow element 6 in particular, a surface flow 15 the etching medium 4 in the process basin 3 be generated. According to the in the 1 variant shown is the overflow element 6 perpendicular to the transport direction 8th arranged. Preferably, the overflow element 6 parallel to the transport direction 8th aligned. The surface flow 15 can in particular perpendicular to the transport direction 8th be aligned.

In der 3 ist schematisch eine Aufsicht auf eine entsprechende Alternative der Vorrichtung 1 dargestellt.In the 3 is a schematic plan view of a corresponding alternative of the device 1 shown.

Zum Einführen der Wafer 2 in das Prozessbecken 3 kann die Vorrichtung 1 eine in der 1 nur schematisch dargestellte Einführeinrichtung 16 aufweisen.For inserting the wafers 2 into the process tank 3 can the device 1 one in the 1 only schematically illustrated insertion 16 exhibit.

Zur Herausnahme der Wafer 2 aus dem Prozessbecken 3 kann die Vorrichtung 1 eine in 1 nur schematisch dargestellte Herausnahmeeinrichtung 17 aufweisen.To remove the wafer 2 from the process tank 3 can the device 1 one in 1 only schematically illustrated removal device 17 exhibit.

Die Vorrichtung 1 umfasst außerdem Niederhalter-Rollen 18. Die Niederhalter-Rollen 18 können einen Teil der Transporteinrichtung 7 bilden. Sie sind insbesondere in Vertikalrichtung beabstandet zu den Transportrollen 10 angeordnet. Sie sind vorzugsweise horizontal ausgerichtet.The device 1 also includes hold-down rollers 18 , The hold-down rollers 18 can be part of the transport facility 7 form. They are spaced apart in particular in the vertical direction to the transport rollers 10 arranged. They are preferably aligned horizontally.

Die Niederhalter-Rollen 18 weisen eine glatte, zylinderförmige Mantelfläche auf. Sie wirken beim Transport der Wafer 2 in Transportrichtung 8 als Abstreif-Elemente zum Abstreifen von Gasbläschen von der nach oben weisenden Rückseite 19 der Wafer 2.The hold-down rollers 18 have a smooth, cylindrical lateral surface. They act during the transport of the wafers 2 in the transport direction 8th as stripping elements for stripping gas bubbles from the upwardly facing rear 19 the wafer 2 ,

Sie bilden insbesondere einen Bestandteil einer Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von einer Oberfläche der Wafer 2.In particular, they form part of a device for at least partial removal of gas bubbles from a surface of the wafers 2 ,

Die Wafer 2 werden insbesondere in Horizontalrichtung im Prozessbecken 3 ausgerichtet. Die Transportebene 9 bildet eine Horizontalebene.The wafers 2 be especially in the horizontal direction in the process tank 3 aligned. The transport level 9 forms a horizontal plane.

Im Folgenden werden Details eines Verfahrens zur chemischen Bearbeitung der Wafer 2 beschrieben.The following are details of a process for chemical processing of the wafers 2 described.

Zunächst wird das Ätzmedium 4 im Prozessbecken 3 bereitgestellt. Sodann werden die Wafer 2 in das Prozessbecken eingebracht, wobei sowohl die Vorderseite 20 der Wafer 2 als auch deren Rückseite 19 vollständig in das Ätzmedium 4 eintauchen.First, the etching medium 4 in the process basin 3 provided. Then the wafers 2 placed in the process tank, with both the front 20 the wafer 2 as well as their back 19 completely in the etching medium 4 plunge.

Die Wafer 2 werden mit ihrer Vorderseite 20 nach unten in das Ätzmedium 4 eingetaucht.The wafers 2 be with their front 20 down into the etching medium 4 immersed.

Das Ätzmedium 4 führt zu einer asymmetrischen Texturierung der Oberfläche der Wafer 2. Das Ätzmedium 4 führt insbesondere zu einer Texturierung der Vorderseite 20 der Wafer 2. Es führt gleichzeitig zu einer reduzierten Texturierung der Rückseite 19 der Wafer 2. Dies wird im Folgenden auch als „Polierung“ bezeichnet. Die Texturierung der Vorderseite 20 der Wafer 2 und die Polierung der Rückseite 19 der Wafer 2 findet in einem einzigen, gemeinsamen Prozessschritt statt. Sie erfolgen insbesondere gleichzeitig. Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um einen Zweiseitenprozess.The etching medium 4 leads to an asymmetric texturing of the surface of the wafer 2 , The etching medium 4 leads in particular to a texturing of the front 20 the wafer 2 , It also leads to a reduced texturing of the back 19 the wafer 2 , This is also referred to below as "polishing". The texturing of the front 20 the wafer 2 and the polish of the back 19 the wafer 2 takes place in a single, common process step. They take place in particular simultaneously. The method is in particular a two-sided process.

Gasbläschen, welche sich beim Bearbeiten der Wafer 2 mittels des Ätzmediums 4 auf dessen Oberflächen bilden, werden von der Rückseite 19 des Wafers 2 zumindest teilweise entfernt. Zur Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite 19 des Wafers 2 dienen die Niederhalter-Rollen 18. Es können auch separate Abstreifelemente vorgesehen sein.Gas bubbles that form when processing the wafer 2 by means of the etching medium 4 Forming on its surfaces are from the back 19 of the wafer 2 at least partially removed. To remove the gas bubbles from the back 19 of the wafer 2 serve the hold-down rollers 18 , It can also be provided separate stripping.

Die Entfernung der Gasbläschen kann außerdem durch Erzeugen der Oberflächenströmung 15 unterstützt werden. Die Strömung des Ätzmediums 4 weist insbesondere im Bereich seiner freien Oberfläche eine stärkere Horizontalkomponente auf als im Bereich der Transportebene 9, insbesondere im Bereich der Vorderseite 20 der Wafer 2.The removal of the gas bubbles may also be accomplished by generating the surface flow 15 get supported. The flow of the etching medium 4 has a stronger horizontal component especially in the area of its free surface than in the area of the transport plane 9 , especially in the area of the front 20 the wafer 2 ,

Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um ein sogenanntes Inline-Verfahren.The method is in particular a so-called inline method.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Verarbeitung der Wafer 2 mit Hilfe der Vorrichtung 1 zu Wafern 2 mit einer asymmetrischen Texturierung führt. Die Texturierung der Wafer 2 kann insbesondere über die Reflektivität ihrer Vorderseite 20 beziehungsweise Rückseite 19 charakterisiert werden. Die Reflektivität der Rückseite 19 der Wafer 2 ist nach Durchführung des vorhergehend beschriebenen Verfahrens um mindestens 2 %, insbesondere mindestens 5 %, insbesondere mindestens 8 % größer als die der Vorderseite 20. Surprisingly, it has been shown that the processing of the wafer 2 with the help of the device 1 to wafers 2 with an asymmetric texturing leads. The texturing of the wafers 2 can in particular on the reflectivity of their front 20 or back 19 be characterized. The reflectivity of the back 19 the wafer 2 is after implementation of the method described above by at least 2%, in particular at least 5%, in particular at least 8% greater than that of the front side 20 ,

Der Reflexionsgrad RR der Rückseite 19 der Wafer 2 beträgt insbesondere mindestens 30 %, insbesondere mindestens 33 %. Unter dem Reflexionsgrad sei insbesondere der Mittelwert der Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 1100 nm bei senkrechter Bestrahlung der Wafer 2 verstanden, gemessen durch ein Spektralphotometer (diffus und direkt reflektiertes Licht). Alternativ hierzu kann unter dem Reflexionsgrad auch die Reflektivität der jeweiligen Oberfläche der Wafer 2 bei senkrechter Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge, beispielsweise von 400 nm, 450 nm oder 50 nm verstanden sein. Der Reflexionsgrad Rv der Vorderseite 20 des Wafers 2 liegt nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei höchstens 27 %, insbesondere höchstens 23 %, insbesondere höchstens 20 %.The reflectance R R of the back 19 the wafer 2 is in particular at least 30%, in particular at least 33%. Among the reflectance is in particular the mean value of the reflectivity in the wavelength range between 400 nm and 1100 nm with perpendicular irradiation of the wafer 2 understood as measured by a spectrophotometer (diffused and directly reflected light). Alternatively, the reflectivity of the respective surface of the wafers may also be below the reflectance 2 Under normal irradiation with electromagnetic radiation of a certain wavelength, for example, be understood by 400 nm, 450 nm or 50 nm. The reflectance Rv of the front 20 of the wafer 2 is after carrying out the method according to the invention at most 27%, in particular at most 23%, in particular at most 20%.

Die Reflektivität der Vorderseite 20 der Wafer 2 kann nach dem Texturierungsschritt noch durch Aufbringen einer antireflektiven Beschichtung weiter verringert werden. Hierdurch kann der Wirkungsgrad einer aus dem Wafer 2 herzustellenden Solarzelle weiter gesteigert werden. Aus den erfindungsgemäß behandelten Wafern 2 werden insbesondere sogenannte PERC-Solarzellen hergestellt. Hierfür werden auf die Rückseite 19 der Wafer 2 noch dielektrische Schichten sowie Kontakt-Strukturen aufgebracht. Das Konzept der PERC cell ist in „The Passivated Emitter and Rear Cell (PERC): From conception to mass production“ (Solar EnergyMaterials&SolarCells143(2015)190-197) ausführlich beschrieben.The reflectivity of the front 20 the wafer 2 can be further reduced after the texturing step by applying an antireflective coating. As a result, the efficiency of one of the wafer 2 be further increased to be produced solar cell. From the wafers treated according to the invention 2 In particular, so-called PERC solar cells are produced. For this, be on the back 19 the wafer 2 still applied dielectric layers and contact structures. The PERC cell concept is described in detail in "The Passivated Emitter and Rear Cell (PERC): From conception to mass production" (Solar Energy Materials & SolarCells143 (2015) 190-197).

Ein exemplarisches Diagramm der Reflektivitäten RR, Rv der Rückseite 19 und der Vorderseite 20 der Wafer 2 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ ist in der 2 dargestellt.An exemplary diagram of the reflectivities R R , Rv of the back 19 and the front 20 the wafer 2 depending on the wavelength λ is in the 2 shown.

Im Folgenden werden weitere Details und Alternativen der Vorrichtung 1 sowie des Verfahrens zur Bearbeitung der Wafer 2 stichwortartig beschrieben. Diese Details können im Wesentlichen beliebig miteinander sowie mit den Details der vorhergehend beschriebenen Vorrichtung 1 beziehungsweise des vorhergehend beschriebenen Verfahrens kombiniert werden.Below are further details and alternatives of the device 1 and the method for processing the wafer 2 described in keywords. These details may be substantially arbitrary with each other as well as with the details of the previously described device 1 or the previously described method can be combined.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders einfach durchführbar. Auf eine unterschiedliche Behandlung der Vorderseite 20 und der Rückseite 19 der Wafer 2 kann verzichtet werden. Es ist insbesondere nicht nötig, unterschiedliche Prozessschritte oder unterschiedliche Ätzmedien zur Bearbeitung der Vorderseite 20 und der Rückseite 19 der Wafer 2 zu verwenden. Die Transportgeschwindigkeit liegt im Bereich zwischen 0,5 und 2,5m/min, insbesondere zwischen 2,0 und 2,5 m/min. Die Beckenlänge beträgt 2,00m bis 3,00m, insbesondere 2,4m bis 2,6m. Die Behandlungszeit beträgt weniger als 2 min, insbesondere weniger als 1 min.The inventive method is particularly easy to carry out. On a different treatment of the front 20 and the back 19 the wafer 2 can be dispensed with. In particular, it is not necessary to use different process steps or different etching media for processing the front side 20 and the back 19 the wafer 2 to use. The transport speed is in the range between 0.5 and 2.5 m / min, in particular between 2.0 and 2.5 m / min. The basin length is 2,00m to 3,00m, in particular 2,4m to 2,6m. The treatment time is less than 2 min, in particular less than 1 min.

Mit Hilfe der Vorrichtung 1 kann insbesondere ein Wafer 2 mit asymmetrischer Textur in einem einzigen Prozessbecken 3, insbesondere in einem einzigen Prozessschritt hergestellt werden.With the help of the device 1 in particular, a wafer 2 with asymmetric texture in a single process tank 3 , in particular be produced in a single process step.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die asymmetrische Texturierung durch eine zumindest teilweise einseitige Entfernung von Gasbläschen, welche sich während des Bearbeitens der Wafer 2 mittels des Ätzmediums 4 bilden, unterstützt werden kann. Die Gasbläschen werden insbesondere von der nach oben weisenden Rückseite 19 der Wafer 2 entfernt. Hierdurch wird die Reaktion des Ätzmediums 4 mit der Rückseite 19 der Wafer 2 unterstützt. Es kommt zu einem ganzflächig homogenen Ätzabtrag und somit zu einer Polierung der Rückseite 19 der Wafer 2.According to the invention, it has been recognized that the asymmetric texturing is achieved by an at least partially one-sided removal of gas bubbles, which occur during the processing of the wafers 2 by means of the etching medium 4 can be supported. The gas bubbles are in particular from the upwardly facing back 19 the wafer 2 away. This will cause the reaction of the etching medium 4 with the back 19 the wafer 2 supported. It comes to a whole area homogeneous Ätzabtrag and thus to a polishing of the back 19 the wafer 2 ,

Die Entfernung der Gasbläschen von der Rückseite 19 der Wafer 2 kann durch unterschiedliche Mittel unterstützt werden. Sie kann insbesondere durch mechanische und/oder strömungsmechanische und/oder thermische und/oder chemische Mittel beziehungsweise Verfahren unterstützt werden. Diese Mittel können jeweils für sich genommen in der Vorrichtung 1 vorgesehen sein. Sie können auch beliebig miteinander kombiniert werden.The removal of gas bubbles from the back 19 the wafer 2 can be supported by different means. It can be assisted in particular by mechanical and / or fluid mechanical and / or thermal and / or chemical means or processes. These agents can each taken in the device 1 be provided. They can also be combined with each other as desired.

Zum Transport der Wafer 2 durch das Prozessbecken 3 können diese auch auf ein Auflageelement aufgelegt werden. Sie können beim Transport durch das Prozessbecken 3 insbesondere ortsfest zum Transport-Element bleiben. Sie können insbesondere zusammen mit dem Transportelement durch das Becken 3 geführt werden.For transporting the wafers 2 through the process tank 3 These can also be placed on a support element. They can be transported through the process tank 3 in particular remain stationary to the transport element. They can in particular together with the transport element through the basin 3 be guided.

Vorzugsweise kann das Transport-Element strömungsleitende Mittel, insbesondere Strömungsleitbleche, insbesondere zur Erzeugung von Strömungstotzonen auf der nach unten weisenden Vorderseite 20 der Wafer 2 beim Transport derselben durch das Ätzmedium 4 aufweisen.Preferably, the transport element flow-conducting means, in particular Strömungsleitbleche, in particular for the production of Strömungstotzonen on the downwardly facing front 20 the wafer 2 while transporting them through the etching medium 4 exhibit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011056495 A1 [0003]DE 102011056495 A1 [0003]
  • WO 2016/012405 A1 [0003]WO 2016/012405 A1 [0003]

Claims (15)

Verfahren zur chemischen Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats (2) umfassend die folgenden Schritte: 1.1. Bereitstellen eines Halbleiter-Substrats (2) mit einer Vorderseite (20) und einer Rückseite (19), 1.2. Bereitstellen einer Vorrichtung (1) zur Texturierung des Halbleiter-Substrats (2) mit einem Becken (3) zur Aufnahme eines Ätzmediums (4), 1.3. Bereitstellen eines Ätzmediums (4) im Becken (3), 1.4. Einbringen des Halbleiter-Substrats (2) in das Becken (3), 1.4.1. wobei sowohl die Vorderseite (20) des Halbleiter-Substrats (2) als auch dessen Rückseite (19) zumindest zeitweise vollständig in das Ätzmedium (4) eintauchen, 1.5. Bearbeiten des Halbleiter-Substrats (2) mittels des Ätzmediums (4), derart, dass die Rückseite (19) des Halbleiter-Substrats (2) einen Reflexionsgrad (RR) aufweist, welcher um mindestens 2% größer ist als ein Reflexionsgrad (Rv) der Vorderseite (20) des Halbleiter-Substrats (2).Process for the chemical treatment of a semiconductor substrate (2) comprising the following steps: 1.1. Providing a semiconductor substrate (2) having a front side (20) and a rear side (19), 1.2. Providing a device (1) for texturing the semiconductor substrate (2) with a basin (3) for receiving an etching medium (4), 1.3. Providing an etching medium (4) in the basin (3), 1.4. Introducing the semiconductor substrate (2) in the basin (3), 1.4.1. wherein both the front side (20) of the semiconductor substrate (2) and its rear side (19) at least partially immerse completely in the etching medium (4), 1.5. Processing of the semiconductor substrate (2) by means of the etching medium (4), such that the back side (19) of the semiconductor substrate (2) has a reflectance (R R ) which is greater by at least 2% than a reflectance (Rv ) of the front side (20) of the semiconductor substrate (2). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Texturierung der Vorderseite (20) des Halbleiter-Substrats (2) und eine Polierung der Rückseite (19) des Halbleiter-Substrats (2) gleichzeitig erfolgen.Method according to Claim 1 , characterized in that a texturing of the front side (20) of the semiconductor substrate (2) and a polishing of the back side (19) of the semiconductor substrate (2) take place simultaneously. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ätzmedium (4) eine Säure dient, wobei das Ätzmedium (4) insbesondere Metallionen aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an acid is used as the etching medium (4), wherein the etching medium (4) in particular comprises metal ions. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gasbläschen, welche sich während des Bearbeitens des Halbleiter-Substrats (2) mittels des Ätzmediums (4) bilden, zumindest teilweise von der Rückseite (19) des Halbleiter-Substrats (2) entfernt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that gas bubbles, which form during the processing of the semiconductor substrate (2) by means of the etching medium (4) are at least partially removed from the back side (19) of the semiconductor substrate (2) , Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der Gasbläschen mittels eines mechanischen Verfahrens und/oder mittels eines strömungsmechanischen Verfahrens und/oder mittels eines thermischen Verfahrens und/oder mittels eines chemischen Verfahrens erfolgt.Method according to Claim 4 , characterized in that the removal of the gas bubbles takes place by means of a mechanical method and / or by means of a fluid mechanical method and / or by means of a thermal method and / or by means of a chemical method. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entfernung der Gasbläschen ein Abstreifverfahren und/oder die Erzeugung einer Oberflächenströmung des Ätzmediums (4) im Becken (3) und/oder eine Erwärmung der Rückseite (19) des Halbleiter-Substrats (2) und/oder eine Zugabe einer chemischen Reagenz zum Ätzmedium (4) vorgesehen ist.Method according to one of Claims 4 to 5 , characterized in that for removing the gas bubbles, a stripping process and / or the generation of a surface flow of the etching medium (4) in the basin (3) and / or heating of the back side (19) of the semiconductor substrate (2) and / or an addition a chemical reagent to the etching medium (4) is provided. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Substrat (2) während des Bearbeitens im Wesentlichen horizontal im Becken (3) ausgerichtet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor substrate (2) during processing is aligned substantially horizontally in the basin (3). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Substrat (2) während des Bearbeitens mittels einer Transport-Einrichtung (7) durch das Becken (3) transportiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor substrate (2) during processing by means of a transport device (7) through the basin (3) is transported. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Substrat (2) beim Transport durch das Becken (3) relativ zu einem Transport-Element der Transport-Einrichtung (7) ortsfest bleibt.Method according to Claim 8 , characterized in that the semiconductor substrate (2) during transport through the basin (3) remains stationary relative to a transport element of the transport device (7). Vorrichtung (1) zur chemischen Bearbeitung von Halbleiter-Substraten (2) umfassend 10.1. ein Becken (3) zur Aufnahme eines Ätzmediums (4), 10.2. eine Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von einer Oberfläche (19) eines im Becken (3) angeordneten Halbleiter-Substrats (2).Device (1) for the chemical treatment of semiconductor substrates (2) comprising 10.1. a basin (3) for receiving an etching medium (4), 10.2. a device for at least partially removing gas bubbles from a surface (19) of a semiconductor substrate (2) arranged in the basin (3). Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche (19) des im Becken (3) angeordneten Halbleiter-Substrats (2) ein Mittel zur Erzeugung einer Strömung des Ätzmediums (4) im Becken (3) aufweist.Device (1) according to Claim 10 , characterized in that the means for at least partially removing gas bubbles from the surface (19) of the in the basin (3) arranged semiconductor substrate (2) comprises means for generating a flow of the etching medium (4) in the basin (3). Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer Strömung des Ätzmediums (4) derart ausgebildet ist, dass das Ätzmedium (4) im Bereich seiner freien Oberfläche eine größere horizontale Strömungsgeschwindigkeit aufweist als im Bereich einer davon vertikal beabstandeten Transportebene (9).Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the means for generating a flow of the etching medium (4) is formed such that the etching medium (4) in the region of its free surface has a greater horizontal flow velocity than in the region of a vertically spaced transport plane (9). Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur zumindest teilweisen Entfernung von Gasbläschen von der Oberfläche (19) des im Becken (3) angeordneten Halbleiter-Substrats (2) ein oder mehrere mechanische Elemente (18) aufweist.Device (1) according to one of the Claims 10 to 12 , characterized in that the means for at least partially removing gas bubbles from the surface (19) of the semiconductor substrate (2) arranged in the basin (3) comprises one or more mechanical elements (18). Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung (7) zum Transport des Halbleiter-Substrats (2) durch das Becken (3), welche mindestens ein Auflageelement (10) aufweist, welches derart angeordnet ist, dass das Halbleiter-Substrat (2) beim Transport durch das Becken (3) vollständig in das Ätzmedium (4) eintaucht.Device (1) according to one of the Claims 10 to 13 , characterized by a transport device (7) for transporting the semiconductor substrate (2) through the basin (3), which has at least one support element (10), which is arranged such that the semiconductor substrate (2) during transport through the Basin (3) completely immersed in the etching medium (4). Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle umfassend die folgenden Schritte: 15.1. Bereitstellung eines Halbleiter-Substrats (2) mit einer Vorderseite (20) und einer Rückseite (19), 15.2. Bearbeitung des Halbleiter-Substrats (2) mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, 15.3. Aufbringen von Kontakt-Strukturen auf die Rückseite (19) des Halbleiter-Substrats (2). Process for producing a solar cell comprising the following steps: 15.1. Providing a semiconductor substrate (2) having a front side (20) and a rear side (19), 15.2. Processing of the semiconductor substrate (2) with a method according to one of Claims 1 to 9 , 15.3. Applying contact structures on the back side (19) of the semiconductor substrate (2).
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