DE2643750A1 - Verfahren zum aetzen von halbleiterscheiben, insbesondere fuer sonnenzellen, und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zum aetzen von halbleiterscheiben, insbesondere fuer sonnenzellen, und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens

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DE2643750A1 DE19762643750 DE2643750A DE2643750A1 DE 2643750 A1 DE2643750 A1 DE 2643750A1 DE 19762643750 DE19762643750 DE 19762643750 DE 2643750 A DE2643750 A DE 2643750A DE 2643750 A1 DE2643750 A1 DE 2643750A1
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Description

PHF. 7.1J-532 Va/FF/GELX
GGp·::·/·^ A4. -DAVID
Anmelder: N. V. PKiLiPS' üLOEiLAMPENFABRIEKEN
"Verfahren zum Aetzen von Halbleiterscheiben, insbesondere für Sannenzellen, und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum mechanochemischen Aetzen der Seitenwand von Halbleiterscheiben, deren Hauptflächen-nahezu kresiförmig gestaltet sind.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, dass, um gewisse Halbleiteranordnungen, insbesondere Dioden und vorallem Sonnenzellen, herzustellen, ein pn-Uebergang gebildet wird, dadurch, dass von allen Wänden einer p-leitenden als
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Substrat dienenden Scheibe net, einschliesslich der Seitenwände, n-Typ-Verunreinigungeii diffundiert werden.
Das nachstellende Verfahren besteht dann darin, dass Kontakte auf den p- und η-leitenden Zonen vorgesehen werden. Der Kontakt auf der η-leitenden Zone wird einfach und schnell gebildet, aber wenn der Kontaktanschluss auf der p-leitenden Zone gebildet werden muss, ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten. Jetzt besteht die günstigste Lösung darin, dass Aluminiumverunreinigungen von einem Gebiet der Oberfläche der η-leitenden Schicht bis in das p-leitende Gebiet eindiffundiert werden, urn ein Oberflächenkontakt gebiet zu erhalten.
Ungeachtet des angewandten Verfahrens muss
jedoch die η-leitende Zone, die von den Seitenwänden her diffundiert ist, entfex-nt werden, um etwa auftretende Kurzschlüsse zu vermeiden.
Bisher wurde dieses Verfahren von hochgeschultem Personal und von Hand durchgeführt, wobei die einfachste Methode darin besteht, die Seitenwand mit Hilfe eines Scheuermittels abzuschleifen, bis die ursprüngliche p— leitende Zone zum Vorschein kommt.
Bei diesem Verfahren ist man von der Geschicklichkeit des Fachmannes abhängig, derart, dass die erzielten Ergebnisse im allgemeinen nicht reproduzierbar sind. Uebrigens ist die Dicke nach dem Abschleifen nicht gleichmässig und es können Facetten und Ränder gebildet . werden, die tatsächlich zerbrechliche Punkte sind.
Im übrigen weist das Abschleifen mit Hilfe eines
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Scheuermittels den Nachteil ax\f, dass eine Störung des Kristallgitters in der Nähe der abgeschliffenen Zone herbeigeführt wird, wobei diese Störung zur Folge hat, dass der photoelektronische Wirkungsgrad der abgeschliffenen Halbleiterscheibe herabgesetzt wird.
Diese Nachteile machen sich besonders stark bemerkbar, wenn es sich um kreisförmige Halbleiterscheiben handelt, die im allgemeinen zur Herstellung von Sonnenzellen verwendet werden.
Ein anderes bevorzugtes Verfahren besteht
darin, dass die Halbleiterscheiben in ein Bad einer Aetzlösung eingetaucht werden, nachdem vorher die beiden Hauptflächen der genannten Scheiben mit einer gegen die genannte Aetzlösung, z.B. Piceim, beständigen Schutzschicht überzogen worden sind. Bei diesem Verfahren sind zusätzliche Bearbeitungen und eine grössere Sorgfalt erforderlich. Uebrigens sind die Ergebnisse nicht immer zuverlässig und reproduzierbar 5 tatsächlich weist die Schutzschicht nicht unbedingt eine gleichmässige Dicke und eine vollständige Haftung an der zu schützenden Oberfläche auf, derart dass Infiltrationen von Aetzlösung auftreten und Störstellen in den bereits erhaltenen aktiven Zonen der Scheibe herbeiführen können.
Mit keinem der bekannten und insbesondere der obengenannten Verfahren kann eine Mechanisierung des Vorgangs erhalten werden, wodurch dieser Vorgang kostspieliger wird.
Die Erfindung bezweckt eine Lösung für diese
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verschiedenen Probleme zu schaffen. Dazu wird nach der Erfindung die Tatsache in Betracht gezogen, dass die für die gangbarsten Zwecke verwendeten Halbleiterscheiben, insbesondere in Form von "Sonnenzellen, kreisförmige Scheiben sind.
Daher bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum mechanochemischen Aetzen der Seitenwand von Halbleiterscheiben, deren Hauptflächen nahezu kreisförmig gestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Scheiben eine nahezu gleichmässige Drehbewegung vollführen, wodurch ihre genannte Seitenwand mit mindestens einem Film einer Aetzlösung in Berührung gebracht wird.
Vorteilhafterweise wird die Drehbewegung der Scheiben von der Drehbewegung mindestens einer Rolle hervorgerufen, wobei diese Rolle mit einem Film der genannten Aetzlösung überzogen ist, mit dem die Seitenwand der * genannten Scheiben in Berührung kommt, wobei die Hauptflächen jeder dieser Scheiben durch geeignete Mittel nahezu senkrecht zu der Längsachse der genannten Rolle gehalten werden. Vorzugsweise wird die Drehbewegung der Scheiben von der Drehbewegung zweier Rollen'hervorgerufen, deren Längsachsen nahezu parallel sind und die in einem geeigneten Abstand voneinander liegen und sich im gleichen Sinne und gegebenenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, wobei die genannten Rollen mit Filmen der genann ten Aetzlösung überzogen sind, mit denen die Seitenwand der genannten Scheiben in Berührung kommt, wobei die
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Hauptflachen jeder dieser Scheiben durch geeignete Mittel nahezu senkrecht zu der Achse der genannten Rollen gehalten werden.
Dieses Verfahren bietet viele Vorteile. An erster Stelle kann mit diesem Verfahren leicht eine gleichmässige Aetzung über die ganze Länge der Seitenwand erhalten werden, wobei diese Aetzung ausserdem reproduzierbar ist. Veiter erfordert dieses Aetzverfahren keine besonderen Vorkehrungen während der anschliessenden Bearbeitungsschritte.
Schliesslich ist dieses Verfahren derart einfach, dass die Mechanisierung seiner Durchführung keine grossen Schwierigkeiten bereitet, wobei es dann möglich ist, eine Anzahl von Scheiben gleichzeitig zu behandeln.
Um die Durchführung des Verfahrens zu erleichtern, sind die Achsen der Rollen vorzugsweise nahezu waagerecht, während die Scheiben senkrecht gerichtet* sind.
Veiter wird der untere Teil der Rollen in ein Bad der Aetzlösung eingetaucht, während die Drehgeschwindigkeit jeder der genannten Rollen genügend ist, um einerseits einen Film' der Aetzlösung aus dem genannten Bad zu erhalten und andererseits unter Berücksichtigung der Art und der Viskosität der genannten Lösung den genannten Film eine Drehbewegung vollführen zu lassen.
Die Halbleiterscheiben bestehen meistens aus Silicium und in diesem Falle ist die Aetzlösung aus Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure, ge-
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gebenenfalls unter Zusatz von Vasser, zusammengesetzt.
Die. Erfindung bezieht sich auch, auf die Vorrichtung zum mechanocliemischen Aetzen der Seitenwand nahezu kreisförmiger Halbleiterscheiben, wobei das obengenannte Verfahren angewandt wird,dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einerseits eine Mulde, die die Aetzlösung aufnehmen kann und in die mindestens eine Rolle mit waagerechter Längsachse eingeführt wird, die sich um diese Achse drehen kann, und andererseits Mittel enthält, mit deren Hilfe die zu ätzenden Halbleiterscheiben in einer senkrechten Lage gehalten werden.
Vorzugsweise enthält die Vorrichtung nach der Erfindung zwei Rollen mit waagerechten Längsachsen, von denen mindestens eine drehbar ist. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform drehen sich, die zwei Rollen im gleichen Sinne mit verschiedenen Geschwindigkeiten.
In diesem Falle kann die Rolle, die sich am
langsamsten dreht, eine grössere Reibung der Scheiben und eine stärkere Aetzung verursachen.
Bei einer zweiter· bevorzugten Ausführungsform drehen sich die beiden Rollen im gleichen Sinne und mit der gleichen Geschwindigkeit.
Dieser Lösung ist weitaus die einfachste und also die am leichtesten anwendbare Lösung.
In diesem Falle sind die beiden Rollen, um eine gleiche Drehgeschwindigkeit zu gewährleisten, miteinander gekuppelt und ihre Drehbewegung wird durch die Drehbewegung einer der Rollen herbeigeführt,· die ein
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Ganzes mit einem ausserhalb der Mulde angeordneten Antriebsglied, insbesondere einem Motor, bildet.
Um jede der Scheiben in einer senkrechten Lage zu halten, ist die "Vorrichtung nach der Erfindung vorzugsweise mit einem Glied in Form einer Gabel versehen, das mindestens zwei Zähne enthält, wobei in dem Raum zwischen den genannten Zälinen jede der genannten Scheiben untergebracht ist.
Das füi- die Herstellung der Vorrichtung verwendete MatetrcLal muss robust sein und eine giOsse Beständigkeit gegen die Aetzlösung aufweisen; daher wird, wenn die obengenannte aus Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure und Wasser zusammengesetzte Lösung verwendet wird, vorzugsweise als dieses Material Polytetrafluoräthylen benutzt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in der einfachsten Ausführungsform
eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, und
Fig. 2 schematisch die Anwendung dieser Vorrichtung für die Aetzung mehrerer Scheiben.
Nach Fig. 1 wird die Halbleitez-scheibe 1 ,
deren Seitenwand geätzt werden muss, senkrecht auf zwei Rollen 2 und 3 gesetzt, die durch zwei Riemenscheiben h und 5 miteinander gekuppelt sind, in deren Nut ein Riemen 6 ausgespannt ist. Eine der Rollen wird vcn einem Motor in Drohung versetzt und durch die Kupp3.ung der beiden
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Rollen kann bewirkt werden, dass sie sich gleichzeitig· drehen.
Die beiden Rollen werden in einer wasserdichten Mulde 8 angeordnet, die die Aetzlösung enthält, während· die Riemenscheiben 4 und 5 sowie die Kupplung 9 zwischen den Rollen 2 und 3 und der Motor 7 ausserhalb der genannten Mulde 8 c-angeordnet sind.
Beim Betrieb treibt der Motor die Rolle 3 in einer durch den Pfeil F1 angegebenen Drehbewegung an, während durch diese Drehbewegung eine durch den Pfeil Fp angegebene Drehbewegung im gleichen Sinne der Rolle 2 herbeiführt. Wenn mit Hilfe geeigneter Mittel die Scheibe 1 auf den Rollen 2 und 3 in senkrechter Lage gehalten wird, wird diese Scheibe automatisch in eine Drehbewegung im entgegengesetzten Sinne (siehe den Pfeil F_) versetzt.
Durch passende Wahl der Drehgeschwindigkeit der Rollen 2 und 3 bildet die in der Mulde' 8 vorhandene Aetzlösung einen Film, die die genannten RoIJ en umgibt und die Seitenwand der Scheibe 1 ätzt.
Nach Fig. 2 können in einer gleichen Vorrichtung mit Rollen 11 und 12, die in einer die Aetzlösung enthaltenden Mulde 13 angeordnet sind, gleichzeitig eine Anzahl von Scheiben 14 behandelt werden, in dem sie mittels eines Trägers 15 in senkrechter Lage gehalten werden, wobei dieser Träger die Form einer Gabel aufweist, deren Zähne mit einer Wand der Mulde 13 ein Ganzes bilden, und wobei die Achse des Trägers zu der Längsachse z.B.
7 η q R1 s /10 5 0
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der Rollen 11 und 12 parallel ist.
In den beiden Figuren wird die Drehgeschwindigkeit der Rollen in Abhängigkeit von dem Durchmesser der zu ätzenden Scheiben, dem Durchmesser der genannten Rollen und der Viskosität der Aetzlösung gewählt. Wenn in der Praxis der Durchmesser der Scheiben in der Grössenordnung von 50 mm liegt, liegt die Drehgeschwindigkeit der Rollen, deren Durchmesser höchstens gleich dem der genannten Scheiben ist, zwischen 10 und 20 Umdrehungen/min. Z.B. dauert bei I5 Umdrehungen/min die Aetzbehandlung Sekunden, um 0,k /um Werkstoff zu entfernen, wenn die Aetzlösung 10 % FH, 81 °/o NO3H und 9 °/o CH COOH enthält.
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Claims (1)

  1. PIlF. 75-582 21-9-1976
    PATENTANSPRUECHE:
    1.) Verfahren zum mechanoehemisehen Aetzen der Seitenwand von Halbleiterscheiben, deren Hauptflächen nahezu kreisförmig gestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Scheiben eine nahezu gleichmässige Drehbewegung vollführen, wodurch ihre genannte Seitenwand mit mindestens einem Film der Aetzlösung in Berührung gebracht wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung der Scheiben von der Drehbewegung mindestens einer Rolle hervorgerufen wird, wobei die genannte Rolle mit einem Film der genannten Aetzlösung überzogen ist, mit dem die Seitenwand der genannten Seheiben in Berührung kommt, wobei die Hauptflächen jeder dieser Scheiben durch geeignete Mittel nahezu senkrecht zu der Längsachse der genannten Rolle gehalten werden.
    3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Drehbewegung der Scheiben von der Drehbewegung zweier Rollen hervorgerufen wird, deren Längsachsen nahezu parallel sind und die in einem geeigneten Abstand voneinander liegen und sich im gleichen Sinne drehen, wobei die genannten Rollen mit Filmen der genannten Ae tzlösung überzogen sind, mit denen die Seitenwand der genannten Scheiben in Berührung kommt, wobei die Hauptflächen jeder dieser Scheiben durch geeignete Mittel nahezu senkrecht zu der Achse der genannten Rollen gehalten werden.
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    h. Verfahren nach. Anspruch 3s dadurch gekennzeichnet dass sich die zwei Rollen im gleichen Sinne und mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis h, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Achsen der genannten Rollen nahezu waagerecht sind, und dass die Scheiben nahezu senkrecht gerichtet sind, während der untere Teil der genannten Rollen in ein Bad der genannten Aetzlösung eingetaucht wird.
    6 Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit jeder der genannten Rollen genügend ist, um einen Film der Aetzlösung aus dem genannten Bad der genannten Lösung zu bilden und den genannten Film eine Drehbewegung vollführen zu lassen.
    7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben aus Silicium bestehen, und dass die Aetzlösung aus Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von !fässer, zusammengesetzt ist. 8. Vorrichtung zum mechanochemischen Aetzen der Seitenwand nahezu kreisförmiger Halbleiterscheiben, wobei das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie einerseits eine Mulde, die die Aetzlösung aufnehmen kann und in die mindestens eine Rolle mit waagerechter Längsachse eingeführt wird, die sich um die genannte Achse
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    -■\JC~ . PIIF. 75-582
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    drehen kann, und andererseits Mittel enthält, mit deren Hilfe die zu ätzenden Halbleiterscheiben in einer senkrechten Lage gehalten werden.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Rollen mit waagerechten Längsachsen enthält, von denen mindestens eine um ihre Achse drehbar ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Rollen im gleichen Sinne mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Rollen im gleichen Sinne mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rollen miteinander gekuppelt
    sind, und dass die Drehbewegung von der Drehbewegung
    einer der Rollen hervorgerufen wird, die ein Ganzes mit einem ausserhalb der Mulde angeordneten Antriebsglied
    bildet.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, mit deren Hilfe die Scheibe in einer senkrechten Lage gehalten werden,
    durch ein Glied in Form einer Gabel gebildet werden, das mindestens zwei Zähne enthält, wobei in dem Raum zwischen den genannten Zähnen die genannten Scheiben untergebracht sind»
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das für ihre Herstellung
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    PIiF. J.5-582 21-9-1976
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    verwendete Material eine grosse Beständigkeit gegen die Aetzlösung aufweist.
    15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das für ihre Herstellung verwendete Material Polytetrafluoräthylen ist.
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DE19762643750 1975-10-03 1976-09-29 Verfahren zum aetzen von halbleiterscheiben, insbesondere fuer sonnenzellen, und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens Granted DE2643750A1 (de)

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