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DE102011084346A1 - Process for treating silicon wafers, treatment liquid and silicon wafers - Google Patents

Process for treating silicon wafers, treatment liquid and silicon wafers Download PDF

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DE102011084346A1
DE102011084346A1 DE102011084346A DE102011084346A DE102011084346A1 DE 102011084346 A1 DE102011084346 A1 DE 102011084346A1 DE 102011084346 A DE102011084346 A DE 102011084346A DE 102011084346 A DE102011084346 A DE 102011084346A DE 102011084346 A1 DE102011084346 A1 DE 102011084346A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
treatment liquid
treatment
silicon wafers
ppm
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011084346A
Other languages
German (de)
Inventor
Knut Vaas
Berthold Schum
Agata Lachowicz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Schott Solar AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schott Solar AG filed Critical Schott Solar AG
Priority to DE102011084346A priority Critical patent/DE102011084346A1/en
Priority to TW101136190A priority patent/TW201322326A/en
Priority to PCT/EP2012/004251 priority patent/WO2013053472A1/en
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    • HELECTRICITY
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern, insbesondere als Substrate für die Herstellung von Solarzellen, wobei die Oberfläche der Siliziumwafer mit einer Behandlungsflüssigkeit, die Wasser, wenigstens eine alkalische Ätzkomponente und wenigstens ein Ätzadditiv aus der Substanzklasse der Celluloseether enthält, benetzt und dabei texturiert wird. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Behandlungsflüssigkeit sowie Siliziumwafer, die mit einem solchen Verfahren hergestellt worden sind oder mit einer solchen Behandlungsflüssigkeit behandelt worden sind. The invention relates to a method for the treatment of silicon wafers, in particular as substrates for the production of solar cells, wherein the surface of the silicon wafer with a treatment liquid containing water, at least one alkaline etching component and at least one etching additive from the class of cellulose ethers wets, thereby texturizing becomes. The invention also relates to a corresponding treatment liquid and silicon wafers produced by such a process or treated with such a treatment liquid.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern, wie sie insbesondere für die Herstellung von Solarzellen verwendet werden, wobei eine Behandlungsflüssigkeit auf die Oberfläche der Siliziumwafer aufgebracht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Behandlungsflüssigkeit sowie Siliziumwafer, die mit einem solchen Verfahren hergestellt worden sind oder mit einer solchen Behandlungsflüssigkeit behandelt worden sind. The invention relates to a method for the treatment of silicon wafers, as they are used in particular for the production of solar cells, wherein a treatment liquid is applied to the surface of the silicon wafer. Furthermore, the invention relates to a corresponding treatment liquid and silicon wafers which have been produced by such a method or have been treated with such a treatment liquid.

Um eine möglichst effiziente Solarzelle zu erhalten, ist es notwendig, möglichst viel des einfallenden Lichtes für eine Umwandlung in elektrischen Strom zu nutzen. Ein wesentlicher Faktor hierzu ist die Entspiegelung der Solarzellenoberflächen, um möglichst wenig des einfallenden Lichtes wieder ungenutzt zu reflektieren. In order to obtain the most efficient solar cell, it is necessary to use as much of the incident light as possible for conversion into electric current. An essential factor for this is the anti-reflection of the solar cell surfaces in order to reflect as little as possible of the incident light again unused.

Dies wird im Allgemeinen durch eine Aufrauung des Wafers und eine oder mehrere aufgebrachte Antireflexionsschichten erreicht. This is generally accomplished by roughening the wafer and applying one or more anti-reflective layers.

Eine Aufrauung der Oberfläche bewirkt, dass die Lichtstrahlen in die Solarzelle besser eingekoppelt werden als bei glatter Oberfläche. Dieses Verfahren wird Texturierung der Oberfläche genannt.Roughening the surface causes the light rays to be better coupled into the solar cell than on a smooth surface. This process is called surface texturing.

Aus Kostengründen werden zur Texturierung von kristallinen Solarzellen heutzutage hauptsächlich nasschemische Ätzverfahren eingesetzt. For reasons of cost, mainly wet-chemical etching processes are used today for texturing crystalline solar cells.

Für multikristallines Silizium hat sich dabei die sogenannte saure Isotextur, ein Gemisch aus Flusssäure und Salpetersäure, durchgesetzt. Diese Textur ätzt wannenförmige Strukturen in eine Siliziumoberfläche.For multicrystalline silicon, the so-called acidic isotexture, a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, has become established. This texture etches trough-shaped structures into a silicon surface.

Monokristalline Wafer werden üblicherweise in einer alkalischen Ätzmischung strukturiert. Dabei werden die unterschiedlichen Ätzraten auf die verschiedenen Silizium-Kristallrichtungen ausgenutzt. Die dichteste Ebene, die (111)-Kristallebene, wird dabei am langsamsten geätzt, eine (100)-Ebene viel schneller. Ätzt man nun eine Wafer-Oberfläche mit der Kristallorientierung <100>, dann bilden sich pyramidale Strukturen in <111>-Richtung heraus, welche eine sehr gute Entspiegelung der Oberfläche ermöglichen. Üblich sind Lösungen mit NaOH oder KOH, es können aber auch andere basische Verbindungen benutzt werdenMonocrystalline wafers are usually patterned in an alkaline etching mixture. In this case, the different etch rates are exploited on the different silicon crystal directions. The densest plane, the (111) crystal plane, is etched the slowest, a (100) plane much faster. If one now etches a wafer surface with the crystal orientation <100>, then pyramidal structures in the <111> direction are formed, which allow a very good antireflection of the surface. Common solutions are NaOH or KOH, but other basic compounds can be used as well

Je dichter die pyramidenartige Strukturen auf der Oberfläche sind, desto niedriger wird die Reflektion des eingestrahlten Lichtes und umso besser wird die Lichteinkopplung in den Siliziumwafer und damit auch die Energieausbeute einer damit hergestellten Solarzelle. The denser the pyramidal structures on the surface, the lower the reflection of the incident light and the better the light coupling into the silicon wafer and thus the energy yield of a solar cell produced therewith.

Für eine Verwendung der Solarzelle ist nicht nur die niedrige gewichtete Reflexion – bei ihr werden die Reflexionsdaten mit der Intensitätsverteilung der Wellenlängen des Sonnenspektrums verknüpft –, sondern auch die makroskopische Homogenität über den gesamten Wafer, also ein gleichmäßiges optisches Aussehen, wichtig.For use of the solar cell, not only is the low weighted reflection - in which the reflection data is linked to the intensity distribution of the wavelengths of the solar spectrum - important, but also the macroscopic homogeneity over the entire wafer, ie a uniform optical appearance.

Um niedrige Herstellungskosten zu erreichen, ist ein hoher Durchsatz des Behandlungsverfahrens wichtig. Bedingung dafür ist eine geringe Behandlungszeit.In order to achieve low manufacturing costs, a high throughput of the treatment process is important. Condition for this is a short treatment time.

Es sind eine Vielzahl von alkalischen Texturlösungen für monokristalline Wafer bekannt. Am häufigsten wird eine Mischung aus Wasser, KOH (oder NaOH) und Isopropanol verwendet. Typische Einwirkzeiten sind dabei 30 Minuten bei Temperaturen um 80 °C. A variety of alkaline texture solutions for monocrystalline wafers are known. Most commonly, a mixture of water, KOH (or NaOH) and isopropanol is used. Typical exposure times are 30 minutes at temperatures around 80 ° C.

Isopropanol übernimmt dabei eine wesentliche Rolle als Ätzmoderator. Seine Funktion besteht darin, die Ätzreaktion zu verlangsamen und mehr Keime für die Pyramidenätzung zur Verfügung zu stellen. Isopropanol plays an essential role as Ätzmoderator. Its function is to slow down the etch reaction and provide more seeds for pyramid etching.

Weiterhin setzt Isopropanol die Oberflächenspannung der Lösung herab, was die Benetzung der Ätzlösung zum Wafer verbessert.Furthermore, isopropanol decreases the surface tension of the solution, which improves the wetting of the etching solution to the wafer.

Dadurch erhöht sich die Pyramidendichte auf der Oberfläche, niedrigere Reflexionen können erreicht werden, und die Homogenität über den Wafer verbessert sich. As a result, the pyramid density increases on the surface, lower reflections can be achieved, and the homogeneity over the wafer improves.

Mit dem Einsatz von Isopropanol ergeben sich jedoch aufgrund seiner Eigenschaften einige grundlegende Nachteile.However, with the use of isopropanol, there are some fundamental disadvantages due to its properties.

Die maximale Prozesstemperatur ist durch den Siedepunkt des Ispropanols, der bei 82°C liegt, begrenzt. Höhere Prozesstemperaturen wären jedoch wünschenswert, da die Reaktionsgeschwindigkeit bei Temperaturen um 80 °C nur mäßig schnell für eine industrielle Anwendung ist. Besonders für die Durchlauf-Anlagentechnik (inline-Systeme) sind die bei der Verwendung von Isopropanol notwendigen Einwirkzeiten von ca. 30 Minuten viel zu hoch. The maximum process temperature is limited by the boiling point of isopropanol, which is at 82 ° C. However, higher process temperatures would be desirable since the reaction rate at temperatures around 80 ° C is only moderately fast for an industrial application. Especially for continuous-flow systems (inline systems), the reaction times of about 30 minutes required for the use of isopropanol are far too high.

Eine Erhöhung der Ätzrate durch Anhebung der Laugenkonzentration und/oder des Isopropanols ist nicht hilfreich, da mit höheren Hydroxid-Konzentrationen die Ätzrate zu sehr steigt und die Texturqualität darunter leidet. An increase in the etching rate by increasing the lye concentration and / or the isopropanol is not helpful because with higher hydroxide concentrations, the etching rate increases too much and the texture quality suffers.

Um dennoch möglichst geringe Prozesszeiten zu erhalten, wird üblicherweise nahe am Siedepunkt des Isopropanols gearbeitet, wodurch es zu einer hohen Verdunstungsrate desselben kommt. Dies erfordert hohe Nachdosierungen, was zusammen mit der Entsorgungsproblematik von organischen Lösungsmitteln und deren Dämpfen hohe Kosten verursacht. Weiterhin sind in der Anlagentechnik Vorkehrungen für die Brand- und Explosionsschutz zu sorgen. Nevertheless, in order to obtain the lowest possible process times, work is usually carried out close to the boiling point of the isopropanol, which leads to a high rate of evaporation thereof. This requires high replenishment, which, together with the disposal problem of organic Solvents and their vapors high costs. Furthermore, provision must be made in the system technology for fire and explosion protection.

Somit steht ein Ersatz des Isopropanols im Fokus der Suche nach weniger aufwendigen und damit kostengünstigeren Texturmischungen, die gleich gute oder bessere Texturergebnisse liefern.Thus, a replacement of isopropanol is in the focus of the search for less expensive and therefore less expensive textur mixtures that provide the same good or better texture results.

Beispielsweise wird in WO 2008/145231 eine wässrige Behandlungslösung beschrieben, der wasserlösliche Hydroxycarbonyle, Hydroxyaromaten, aliphatische oder alicyclische Hydroxyverbindungen zugesetzt sind. WO 2009/071333 schildert den Zusatz von Carbonsäuren, Polyalkoholen und Hydroxyaromaten.For example, in WO 2008/145231 describes an aqueous treatment solution to which water-soluble hydroxycarbonyls, hydroxyaromatics, aliphatic or alicyclic hydroxy compounds are added. WO 2009/071333 describes the addition of carboxylic acids, polyalcohols and hydroxyaromatics.

Nachteilig an den hier genannten großen Substanzklassen ist die Giftigkeit und/oder Umweltverträglichkeit vieler ihrer konkreten Verbindungen und die damit verbundene Entsorgungsproblematik.A disadvantage of the large classes of substances mentioned here is the toxicity and / or environmental compatibility of many of their specific compounds and the associated disposal problem.

Weiterhin sind Tenside als Zusätze beschrieben (siehe z.B. EP 1 890 338 A1 ). Sie haben aber oft den Nachteil der starken Schaumbildung. Außerdem verbleiben diese Stoffe als grenzflächenaktive Substanzen gerne auf der Oberfläche, selbst nach intensiven Spülvorgängen. Dies kann für nachfolgende Prozesse kritisch sein.Furthermore, surfactants are described as additives (see, for example EP 1 890 338 A1 ). But they often have the disadvantage of strong foaming. In addition, these surfactants like surface-active substances like to remain on the surface, even after intensive rinsing. This can be critical for subsequent processes.

In JP 2005-19605 A wird als Ätzmoderator u. a. Celluloseacetat, ein Celluloseester, vorgeschlagen. Celluloseester sind jedoch nicht wasserlöslich, deshalb werden für den Prozess organische Lösemittel benötigt, welche dieselben Probleme wie Isopropanol bereiten.In JP 2005-19605 A is proposed as Ätzermerator et al. Cellulose acetate, a cellulose ester. However, cellulose esters are not water-soluble, so the process requires organic solvents that cause the same problems as isopropanol.

Es wurde auch der Weg verfolgt, keine Behandlungsflüssigkeiten, -lösungen, sondern Pasten mit Additiven einzusetzen.It was also the way to use no treatment liquids, solutions, but pastes with additives.

In WO 2004/032218 oder WO 2004/023567 werden Ätzpasten beschrieben, die zur Strukturierung vorgesehen sind. Solche Pasten haben den Nachteil, dass ihre Strukturierungstiefen auf nur einige 100 nm beschränkt sind.In WO 2004/032218 or WO 2004/023567 etch pastes are provided, which are intended for structuring. Such pastes have the disadvantage that their structuring depths are limited to only a few 100 nm.

Eine tiefere Strukturierungsätzung im Bereich mehrerer µm, wie sie für die Texturierung nötig ist, ist mit ihnen nicht möglich.A deeper Strukturierungsätzung in the range of several microns, as it is necessary for the texturing, is not possible with them.

So dienen diese Pasten zur lokalen Strukturierung von dünnen Schichten wie beispielsweise den Solarzellenemitter, so z.B. beim Selektiv-Emitter-Prozess oder für eine Kantenisolation. Sie bieten damit Alternativen zu anderen Maskierungsverfahren wie Laserbearbeitung oder Photolithographie. Thus, these pastes serve to locally pattern thin films such as the solar cell emitter, e.g. in the selective emitter process or for edge isolation. They thus offer alternatives to other masking methods such as laser processing or photolithography.

Diese Pasten enthalten zur Viskositätseinstellung Verdickungsmittel, darunter Cellulose und Celluloseether. Sie enthalten nur geringe Ätzstoffmengen und werden nur mit geringen Pastendicken aufgetragen. Daher ist eine tiefgehende Ätzung nicht möglich. Ein höherer Pastenauftrag löst dieses Problem auch nicht. Die langsame Diffusion der Stoffe verhindert einen Stoffaustausch über größere Distanzen in produktionstechnisch relevanten Zeiträumen.These pastes contain thickeners for viscosity adjustment, including cellulose and cellulose ethers. They contain only small Ätzstoffmengen and are applied only with small paste thicknesses. Therefore, a deep etching is not possible. A higher paste order does not solve this problem either. The slow diffusion of the substances prevents mass transfer over greater distances in periods relevant to production technology.

Durch die verglichen mit z.B. wässrigen Lösungen langsame Diffusion der Stoffe in der Paste verarmt die Paste an der Grenzfläche zum Silizium relativ schnell an Ätzstoff. Dadurch wird die Ätzreaktion bis zum vollständigen Abebben verlangsamt. Der Abtransport der Ätzprodukte von der Grenzfläche ist ebenso erschwert. By comparison with e.g. aqueous solutions slow diffusion of the substances in the paste depletes the paste at the interface with the silicon relatively quickly to the etchant. As a result, the etching reaction is slowed to a complete Abebben. The removal of the etching products from the interface is also difficult.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren, eine entsprechende Behandlungsflüssigkeit sowie einen damit behandelten Siliziumwafer zu schaffen, mit denen die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können. Dabei soll auf organische Lösemittel verzichtet und eine homogene Texturierung mit niedriger Reflexion erreicht werden. The invention is therefore an object of the invention to provide an aforementioned method, a corresponding treatment liquid and a silicon wafer treated therewith, with which the problems of the prior art can be avoided. It should be dispensed with organic solvents and a homogeneous texturing with low reflection can be achieved.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Behandlungsflüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie einen Siliziumwafer mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden nur im Zusammenhang mit dem Verfahren oder der Behandlungsflüssigkeit beschrieben, sie sollen jedoch unabhängig davon für beides sowie für den Siliziumwafer gelten. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. This object is achieved by a method having the features of claim 1, a treatment liquid having the features of claim 7 and a silicon wafer having the features of claim 9. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of the other claims. Some of the features listed below are described only in the context of the process or the treatment liquid, but they should apply to both as well as to the silicon wafer independently. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.

Vorzugsweise dient das Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern der Behandlung von monokristallinen Siliziumwafern.The method for treating silicon wafers preferably serves for the treatment of monocrystalline silicon wafers.

Die erfindungsgemäße wässrige Behandlungslösung bzw. die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete wässrige Behandlungslösung weist als alkalische Ätzkomponente insbesondere Kaliumhydroxid und/oder Natriumhydroxid und/oder ein oder mehrere Amine, z. B. Ammoniak, Triethanolamin, Ethylendiamin, Ethanolamin, Tetramethylammoniumhydroxid, auf. The aqueous treatment solution according to the invention or the aqueous treatment solution used in the process according to the invention has, as the alkaline etching component, in particular potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and / or one or more amines, eg. As ammonia, triethanolamine, ethylenediamine, ethanolamine, tetramethylammonium, on.

Bevorzugt beträgt der Anteil der alkalischen Ätzkomponente in der Behandlungslösung 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% bis 5 Gew.-%.The proportion of the alkaline etching component in the treatment solution is preferably 1% by weight to 10% by weight, particularly preferably 2% by weight to 5% by weight.

Das Behandlungsverfahren wird auf Wasserbasis durchgeführt. Auf organische Lösungsmittel kann verzichtet werden. The treatment process is carried out on a water basis. On organic solvents can be omitted.

Die erfindungsgemäß als Ätzadditiv verwendeten Celluloseether sind wasserlöslich.The cellulose ethers used according to the invention as an etching additive are water-soluble.

Die konkreten Eigenschaften der Celluloseether sind abhängig von der Art der Substituenten, der Anzahl der substituierten Hydroxygruppen und der Molekülgröße der Cellulosekette. The specific properties of the cellulose ethers depend on the nature of the substituents, the number of substituted hydroxy groups and the molecular size of the cellulose chain.

Ihre Wasserlöslichkeit ist abhängig von der Art und Anzahl der eingeführten Ethergruppen. Während Hydroxyethylcellulose mit geringer Substituierung noch vollständig wasserlöslich ist, kann vollständig ethoxylierte Ethylcellulose nicht mehr in Wasser gelöst werden. Wenn der Celluloseether selber wasserunlöslich ist, kann ggf. auf seine wasserlöslichen Salze, beispielsweise Na-Salze, zurückgegriffen werden. Daher werden in dieser Patentanmeldung die Salze der Celluloseether vom Begriff Celluloseether mitumfasst.Their water solubility depends on the type and number of ether groups introduced. While hydroxyethylcellulose with low substitution is still completely water-soluble, completely ethoxylated ethylcellulose can no longer be dissolved in water. If the cellulose ether itself is insoluble in water, it may be possible to resort to its water-soluble salts, for example Na salts. Therefore, in this patent application, the salts of cellulose ethers are included in the term cellulose ethers.

Eine möglichst einheitliche Stoffeigenschaft wird mit einer möglichst engen Molekülmassenverteilung der polymeren Cellulosekette erreicht. The most uniform possible substance property is achieved with the smallest possible molecular weight distribution of the polymeric cellulose chain.

Die verwendeten Celluloseether sind ungiftig.The cellulose ethers used are non-toxic.

Vorzugsweise wird Methylhydroxycellulose und/oder Hydroxyethylcellulose und/oder Hydroxypropylcellulose und/oder Carboxymethylhydroxyethylcellulose und/oder das Na-Salz der Carboxymethylcellulose verwendet. Preference is given to using methylhydroxycellulose and / or hydroxyethylcellulose and / or hydroxypropylcellulose and / or carboxymethylhydroxyethylcellulose and / or the sodium salt of carboxymethylcellulose.

Bevorzugt wird Methylhydroxycellulose und/oder Hydroxyethylcellulose verwendet. Preference is given to using methylhydroxycellulose and / or hydroxyethylcellulose.

Zur Durchführung des Verfahrens kann die Menge an Celluloseether in der Behandlungsflüssigkeit zwischen 10 ppm und 1 % liegen. Vorteilhaft wird zwischen 100 ppm und 300 ppm an Celluloseether zu der Behandlungsflüssigkeit zugegeben. To carry out the process, the amount of cellulose ether in the treatment liquid may be between 10 ppm and 1%. Advantageously, between 100 ppm and 300 ppm of cellulose ether is added to the treatment liquid.

Vorteilhaft wird das Verfahren bei einer ggü. Raumtemperatur erhöhten Temperatur der Behandlungsflüssigkeit durchgeführt. Dazu wird die Behandlungsflüssigkeit erwärmt. Vorteilhaft kann sie auf eine Temperatur zwischen 80 °C und 100 °C erwärmt werden, besonders vorteilhaft auf eine Temperatur zwischen 85 °C und 98 °C. Dadurch wird der Ätzprozess verbessert und beschleunigt. Advantageously, the method is at a ggü. Room temperature increased temperature of the treatment liquid performed. For this purpose, the treatment liquid is heated. Advantageously, it can be heated to a temperature between 80 ° C and 100 ° C, particularly advantageous to a temperature between 85 ° C and 98 ° C. This improves and accelerates the etching process.

Vorteilhaft wird das Verfahren derart durchgeführt, dass die Dauer der Behandlung der Waferoberfläche mit der Behandlungsflüssigkeit zwischen 5 Minuten und 30 Minuten liegt, besonders vorteilhaft zwischen 10 Minuten und 20 Minuten.Advantageously, the method is carried out such that the duration of the treatment of the wafer surface with the treatment liquid is between 5 minutes and 30 minutes, particularly advantageously between 10 minutes and 20 minutes.

In dieser Zeit erfolgt eine ausreichende, in Zahl und Tiefe der pyramidalen Strukturen mindestens dem Stand der Technik entsprechende Texturierung. In this time, a sufficient, in number and depth of the pyramidal structures at least the state of the art texturing occurs.

Zumindest bei Siliziumwafern für Solarzellen, die für einseitigen Lichteinfall ausgebildet sind, reicht es, eine Seite zu texturieren. Diese Seite wird dann mit Behandlungsflüssigkeit vollständig benetzt, beispielsweise besprüht oder getaucht, vorteilhaft mit der zu behandelnden Seite nach oben. Es ist auch möglich, beide Seiten eines Siliziumwafers zu texturieren, entweder auf vorgenannte Art und Weise oder durch vollständiges Tauchens des gesamten Siliziumwafer in ein Bad mit der Behandlungsflüssigkeit. At least for silicon wafers for solar cells, which are designed for unilateral incidence of light, it is sufficient to texture a page. This side is then completely wetted with treatment liquid, for example sprayed or dipped, advantageously with the side to be treated upwards. It is also possible to texture both sides of a silicon wafer, either in the aforementioned manner or by completely immersing the entire silicon wafer in a bath with the treatment liquid.

Um sowohl das Ätzverfahren zu beschleunigen als auch um ein besseres Ätzresultat zu erzielen, kann vorgesehen sein, die Behandlungsflüssigkeit an der Oberfläche des Siliziumwafers relativ schnell zu erneuern bzw. zu tauschen oder umzuwälzen. Dazu kann ein gezieltes Anströmen mit Behandlungsflüssigkeit erfolgen, beispielsweise als turbulentes Anströmen oder durch sogenanntes Schwallen. Dies kann durch spezielle Düsen oder sogenannte Schwalleinrichtungen z.B. mit Schlitzen in der Nähe der Oberfläche der Siliziumwafer erfolgen, auch in einem Vollbad, oder allgemein durch Bewegen der Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise durch Rühren. In order to both accelerate the etching process and to achieve a better etching result, it may be provided to relatively quickly renew or exchange or circulate the treatment liquid on the surface of the silicon wafer. For this purpose, a targeted flow against treatment liquid can take place, for example as a turbulent flow or by so-called swelling. This can be achieved by special nozzles or so-called baffles e.g. with slits in the vicinity of the surface of the silicon wafers, also in a full bath, or generally by moving the treatment liquid, for example by stirring.

Weiter kann bei den erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Siliziumwafer horizontal ausgerichtet sind bei der Behandlung mit der Behandlungsflüssigkeit, vorzugsweise in einem Durchlaufverfahren. Ein derartiges Horizontalverfahren, insbesondere als Durchlaufverfahren, bietet gegenüber den bekannten vertikalen Tauchverfahren mit derartiger Behandlungsflüssigkeit mit taktender Arbeitsweise große Vorteile, nämlich einen besseren Austausch der Behandlungsflüssigkeit an der Waferoberfläche durch die horizontale Lage sowie ein schnelleres Behandeln durch die Möglichkeit des Durchlaufverfahrens. Daher ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Durchlaufverfahren bevorzugt. Furthermore, it can be provided in the method according to the invention that the silicon wafers are aligned horizontally in the treatment with the treatment liquid, preferably in a continuous process. Such a horizontal method, in particular as a continuous process, offers over the known vertical immersion method with such a treatment liquid with clocking operation great advantages, namely a better replacement of the treatment liquid on the wafer surface by the horizontal position and a faster treatment by the possibility of the continuous process. Therefore, the implementation of the method according to the invention is preferred as a continuous process.

Mit dem geschilderten Verfahren zur Behandlung von Wafern mit der geschilderten Behandlungsflüssigkeit können Strukturierungsätzungen von wenigen µm bis zu 20 µm vorgenommen werden, so wie es für eine effektive Texturierung nötig ist. With the described method for treating wafers with the described treatment liquid structuring etchings of a few microns up to 20 microns can be made, as it is necessary for an effective texturing.

Mit einer solchen Strukturierungsätzung kann eine gewichtete Reflexion im Bereich 400 nm–1000 nm von 11,0 % bis höchstens 12,5 % erzielt werden.With such patterning etching, a weighted reflection in the range 400 nm-1000 nm of 11.0% to at most 12.5% can be achieved.

Der Wafer weist eine makroskopische Homogenität über die gesamte texturierte Fläche auf, besitzt also ein gleichmäßiges optisches Aussehen.The wafer has a macroscopic homogeneity over the entire textured area, thus having a uniform optical appearance.

Durch die höheren Prozesstemperaturen sind kürzere Prozesszeiten und höhere Durchsätze möglich, was insbesondere bei den industriellen Durchlaufverfahren von Vorteil ist. Durch die Verwendung einer rein wässrigen Lösung, also den Verzicht auf Isopropanol und jegliche andere organische Lösungsmittel ist das Verfahren enorm vereinfacht, da weder Nachdosierung noch Entsorgung des Isopropanols nötig sind. Due to the higher process temperatures, shorter process times and higher throughputs are possible, which is particularly advantageous in industrial continuous flow processes. By using a purely aqueous solution, ie the absence of isopropanol and any other organic solvents, the process is enormously simplified, since neither re-dosing nor disposal of the isopropanol are necessary.

Durch die geringe Konzentration der Celluloseether als Ätzadditiv, die ausreicht, um gleiche oder bessere Texturierungsergebnisse als mit Isopropanol oder anderen Ätzadditiven zu erzeugen, ist die Behandlungslösung sehr kostengünstig. Due to the low concentration of cellulose ethers as an etching additive, which is sufficient to produce the same or better texturing results than with isopropanol or other etching additives, the treatment solution is very inexpensive.

Zum besseren Verständnis und zur Verdeutlichung der Erfindung werden im Folgenden zwei Ausführungsbeispiele geschildert.For better understanding and to clarify the invention, two exemplary embodiments are described below.

Ausführungsbeispiel 1:Embodiment 1

Im Ausführungsbeispiel 1 wird ein 156 mm × 156 mm (100) Cz- „as cut“-p-typ-, monokristalliner Wafer in einer wässrigen Texturlösung, bestehend aus 4 Gew.-% KOH (reinst oder electronic-grade) und 100 ppm Hydroxyethylcellulose (mittlere Molekülmasse von 1.500.000), in demineralisiertem Wasser für 20 min bei 88 °C geätzt.In Embodiment 1, a 156 mm × 156 mm (100) Cz "as cut" p-type, monocrystalline wafer in an aqueous texture solution consisting of 4 wt% KOH (ultra-pure or electronic-grade) and 100 ppm Hydroxyethylcellulose (average molecular weight of 1,500,000), etched in demineralized water for 20 min at 88 ° C.

Ergebnis:Result:

Man erhält eine makroskopisch homogene Textur, deren pyramidale Strukturen durchschnittlich Basislängen von 3 µm–6 µm besitzen (s. ).This gives a macroscopically homogeneous texture whose pyramidal structures have average base lengths of 3 μm-6 μm (s. ).

Das Reflexions-Minimum der Textur liegt bei 960 nm und beträgt 9,6 % (s. ). The reflection minimum of the texture is 960 nm and is 9.6% (s. ).

Die gewichtete Reflexion von 400 nm bis 1000 nm beträgt 11,5 %. (Gemessen mit Cary5000 UV-VIS-Spektrometer der Fa. Varian und kalibriertem Weiß-Standard) The weighted reflection from 400 nm to 1000 nm is 11.5%. (Measured with Cary5000 UV-VIS spectrometer from Varian and calibrated white standard)

Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:

Im Ausführungsbeispiel 2 wird ein 156 mm × 156 mm (100) Cz- „as cut“-p-typ- monokristalliner Wafer in einer wässrigen Texturlösung, bestehend aus 6 Gew.-% KOH (reinst oder electronic-grade) und 150 ppm Hydroxyethylcellulose (mittlere Molekülmasse von 1.500.000), in demineralisiertem Wasser bei 95 °C für 12 min geätzt.In Embodiment 2, a 156 mm × 156 mm (100) Cz "as cut" p-type monocrystalline wafer in an aqueous texture solution consisting of 6 wt% KOH (ultra-pure or electronic-grade) and 150 ppm hydroxyethyl cellulose (average molecular weight of 1,500,000), etched in demineralised water at 95 ° C for 12 min.

Ergebnis:Result:

Man erhält eine makroskopisch homogene Textur, deren pyramidale Strukturen durchschnittlich Basislängen von 2 µm–5 µm besitzen. Das Reflexions-Minimum der Textur liegt bei 965 nm und beträgt 9,8 %. Die gewichtete Reflexion von 400 nm bis 1000 nm beträgt 11,9 %.This gives a macroscopically homogeneous texture whose pyramidal structures have on average base lengths of 2 μm-5 μm. The reflection minimum of the texture is 965 nm and is 9.8%. The weighted reflection from 400 nm to 1000 nm is 11.9%.

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Claims (9)

Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern, insbesondere als Sub strate für die Herstellung von Solarzellen, wobei die Oberfläche der Siliziumwafer mit Behandlungsflüssigkeit benetzt und dabei texturiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit Wasser, wenigstens eine alkalische Ätzkomponente und wenigstens ein Ätzadditiv aus der Substanzklasse der Celluloseether enthält.Process for the treatment of silicon wafers, in particular as sub strate for the production of solar cells, wherein the surface of the silicon wafer is wetted with treatment liquid and thereby textured, characterized in that the treatment liquid is water, at least one alkaline etching component and at least one etching additive from the class of cellulose ethers contains. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der alkalischen Ätzkomponente um Natriumhydroxid und/oder Kaliumhydroxid handelt. Process according to Claim 1, characterized in that the alkaline etching component is sodium hydroxide and / or potassium hydroxide. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ätzadditiv um Methylhydroxycellulose und/oder Hydroxyethylcellulose handelt. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the etching additive is methylhydroxycellulose and / or hydroxyethylcellulose. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Ätzadditivs in der Behandlungsflüssigkeit zwischen 10 ppm und 1 % beträgt, vorzugsweise zwischen 100 ppm und 300 ppm. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of Ätzadditivs in the treatment liquid is between 10 ppm and 1%, preferably between 100 ppm and 300 ppm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit bei der Durchführung des Verfahrens eine Temperatur zwischen 80 °C und 100 °C aufweist, vorzugsweise zwischen 85 °C und 98 °C. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the treatment liquid in carrying out the method has a temperature between 80 ° C and 100 ° C, preferably between 85 ° C and 98 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Behandlung mit der Behandlungsflüssigkeit zwischen 5 Minuten und 30 Minuten liegt, vorzugsweise zwischen 10 Minuten und 20 Minuten liegt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of treatment with the treatment liquid is between 5 minutes and 30 minutes, preferably between 10 minutes and 20 minutes. Behandlungsflüssigkeit zur Behandlung von Siliziumwafern, insbesondere als Siliziumwafer für die Herstellung von Solarzellen, zum Benetzen und Texturieren der Oberfläche der Siliziumwafer mit der Behandlungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit Wasser, wenigstens eine alkalische Ätzkomponente und wenigstens ein Ätzadditiv aus der Substanzklasse der Celluloseether enthält. Treatment liquid for the treatment of silicon wafers, in particular as silicon wafer for the production of solar cells, for wetting and texturing the surface of the silicon wafer with the treatment liquid, characterized in that the treatment liquid contains water, at least one alkaline etching component and at least one etching additive from the class of cellulose ethers. Behandlungsflüssigkeit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zusatzes in der Behandlungsflüssigkeit zwischen 10 ppm und 1 % beträgt, vorzugsweise zwischen 100 ppm und 300 ppm.Treatment fluid according to claim 7, characterized in that the proportion of the additive in the treatment liquid is between 10 ppm and 1%, preferably between 100 ppm and 300 ppm. Siliziumwafer, insbesondere für die Herstellung von Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder mit einer Behandlungsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 7 oder 8 behan delt worden ist. Silicon wafer, in particular for the production of solar cells, characterized in that it has been treated by a method according to one of claims 1 to 6 or with a treatment liquid according to one of claims 7 or 8.
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