化学处理带有被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构的半导体衬底的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于化学处理带有被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构的半导体衬底的设备和方法。被锯割形成的表面结构包括锯损伤，锯损伤尤其由金刚线锯工艺造成。

背景技术

太阳能电池的效率取决于反射损失。为了把反射损失最小化和优化效率，制造带有织构化的表面结构的半导体衬底。若这种半导体衬底或者说硅衬底通过特别有效的方法处理，则其例如被称为“黑硅(英语：blacksilicon)”。

用于制造带有织构化的表面结构的半导体衬底的方法例如是金属辅助化学刻蚀法(英语缩写：mace，即metalassistedchemicaletching)。金属辅助化学刻蚀法例如在专利文献wo2014/166256a1中已知。其缺点是，在金属辅助化学刻蚀以便产生织构化的表面结构之前必须对半导体衬底费事地预处理，以便去除被锯割形成的表面结构或者说锯损伤，所述锯损伤是由之前的线锯引起的。这相应地也适用于借助direct-wafer(直接硅片)技术直接由半导体熔体制造的并且其表面结构由半导体熔体成型的半导体的衬底。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种设备，其用于化学处理带有被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构的半导体衬底，所述设备可以以简单和有效的方式去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构和产生织构化的表面结构用于制造带有极低反射损失和高效率的太阳能电池。所述设备尤其可以以简单和有效的方式实现去除由金刚线锯产生的或者由半导体熔体成型的表面结构，并且产生有效的纹理或者说有效的织构化的表面结构。

上述技术问题通过按照本发明的设备解决，即一种用于化学处理带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底的设备，其包括：带有第一工艺液体的第一工艺槽，所述第一工艺液体用于去除被锯割形成的表面结构和用于通过金属辅助化学刻蚀产生织构化的表面结构，用于对所述织构化的表面结构实施至少一次清洁的清洁装置，带有第二工艺液体的第二工艺槽，所述第二工艺液体用于通过化学刻蚀对于清洁过的织构化的表面结构进行后处理。按照本发明可知，若第一工艺槽包含第一工艺液体，第一工艺液体既适于去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构，也适于通过金属辅助化学刻蚀或者说湿法化学刻蚀产生织构化的表面结构，则能够更简单且更有效地实现具有较低反射损失和高效率的织构化的表面构造。因而通过第一工艺液体去除锯损伤或者说被锯割形成的表面结构或者由半导体熔体成型的表面结构，并且通过金属辅助化学刻蚀产生织构化的表面结构。这尤其仅在第一工艺槽中或者说仅通过第一工艺液体、即在唯一的工艺池或者说工艺步骤中进行。借助第一工艺液体尤其去除被锯割形成的表面结构或者说通过锯割而受损的表面结构，其是由于金刚线锯工艺(英语：dws，即diamantwiresaw)造成的。包含在第一工艺液体中的金属离子在半导体衬底的表面上产生纳米范围内的孔隙，以构成织构化的表面结构。所述孔隙优选地具有在50nm至500nm之间的直径。接着借助清洁装置有效地和可靠地对织构化的表面结构清除金属离子，以便一方面终止金属辅助化学刻蚀并且不再继续进行金属辅助织构化，另一方面避免留存的金属离子引起的效率降低。在第二工艺槽中通过第二工艺液体的后续的后处理用于减小被清洁过的织构化的表面结构的表面，和用于产生最优化的表面结构。所述后处理通过化学的或者说湿法化学刻蚀进行，然而该后处理不是金属辅助式的。第二工艺液体可以是碱性或者酸性的。第二工艺液体优选是酸性的。第二工艺液体可以包含添加剂。第二工艺液体尤其不含过氧化氢。所述设备优选用于化学处理多晶半导体衬底。半导体衬底尤其是硅衬底。

术语“第一”工艺槽和“第二”工艺槽仅用于区别工艺槽，此外不作限定性理解。尤其可以在工艺槽之前、之间和/或之后布置其他的槽、例如工艺槽、清洁槽和/或冲洗槽。相应地，术语“第一”工艺液体和“第二”工艺液体仅用于区别工艺液体，此外不作限定性理解。

所述设备优选地具有至少一个用于沿输送方向输送半导体衬底的输送装置。所述至少一个输送装置至少从所述第一工艺槽延伸直至清洁装置，优选至少从所述第一工艺槽延伸直至第二工艺槽，并且尤其从所述第一工艺槽延伸直至布置在所述第二工艺槽之后的清洁装置。所述至少一个输送装置可以实现半导体衬底沿输送方向不连续的或者连续的水平的输送。在第一实施例中，所述设备具有输送装置，输送装置把半导体衬底不连续地或者连续地并且水平地从所述第一工艺槽输送直至布置在所述第二工艺槽之后的清洁装置。在第二实施例中，所述设备具有两个输送装置，其中，第一输送装置把半导体衬底不连续地或者连续地并且水平地从所述第一工艺槽输送直至布置在所述第一工艺槽之后的清洁装置，并且第二输送装置把半导体衬底不连续地或者连续地并且水平地从所述第二工艺槽输送至少直至布置在所述第二工艺槽之后的清洁装置。在输送装置之间，半导体衬底例如手动地或者借助搬运装置输送。

按照一种改进设计方案的设备保证了简单和有效地去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构和产生织构化的表面结构。即所述第一工艺液体包含氟化氢、硝酸和金属离子、尤其银离子。所述第一工艺液体尤其是水溶液，其包含氟化氢、硝酸和金属离子、尤其银离子。所述水溶液尤其具有蒸馏水作为基质。在第一工艺液体中优选包含呈水合银离子形式的银离子，其中，银优选以硝酸银的形式加入水溶液。金属离子在第一工艺液体中作为催化剂起作用并且局部地加速湿法化学刻蚀。以此在半导体衬底的表面上在存在的金属离子或者金属颗粒的区域中构成刻蚀坑或者说刻蚀洞。刻蚀坑的总和构成半导体衬底的织构化的表面结构。

按照一种改进设计方案的设备以简单和有效的方式保证了去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构和产生织构化的表面结构。所述第一工艺液体包含3％至21％的氟化氢、12％至20％的硝酸和0.001％至0.05％的硝酸银。所述第一工艺液体尤其是具有氟化氢、氢水合物和硝酸银的水溶液。所述水溶液优选具有蒸馏水作为基质。优选地，所述第一工艺液体包括12％至20％的氟化氢hf、15％至20％的硝酸hno3和0.001％至0.015％的硝酸银agno3，尤其15％的氟化氢hf、20％的硝酸hno3和0.005％的硝酸银agno3。上述数据是质量百分比。

按照一种改进设计方案的设备保证了简单和有效地去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构和产生织构化的表面结构。所述第一工艺液体包含少于5％、尤其少于1％、并且尤其为0％的过氧化氢。过氧化氢影响期望的金属辅助化学刻蚀。所述第一工艺液体优选不含过氧化氢。以此优化工艺持续时间和工艺稳定性，并且简化所述设备的结构，因为对于所述设备的运行需要例如更少的工艺化学制剂。所述数据是质量百分比。

按照一种改进设计方案的设备保证了简单和有效地去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构和产生织构化的表面结构。所述第一工艺液体具有温度t1，其中：10℃≤t1≤45℃，尤其20℃≤t1≤35℃。通过所述温度t1使得期望的金属辅助化学刻蚀以及工艺时间最优化。

按照一种改进设计方案的设备确保了高效率。所述清洁装置具有至少一个带有清洁液体的清洁槽，所述清洁液体包含硝酸、尤其5％至68％的硝酸、并且尤其5％至67％的硝酸，其中，所述清洁液体尤其具有温度tr，对此规定：15℃≤tr≤65℃、尤其40℃≤tr≤50℃。所述至少一个清洁槽布置在所述第一工艺槽后。通过包含硝酸的清洁液体对织构化的表面结构高效地清除金属离子。通过所述清洁液体尤其也清除位于刻蚀坑或者说织构化的表面结构中的金属离子。通过可靠和有效的清洁，有效地避免由该半导体衬底制成的太阳能电池由于留存的金属离子导致的效率降低。优选地，清洁液体是包含硝酸的水溶液。所述水溶液优选具有蒸馏水作为基质。清洁液体包含尤其20％至45％的硝酸。该数据是质量百分比。通过所述温度tr使得清洁被最优化并且减少工艺时间。清洁液体优选不含过氧化氢。清洁液体初始不具有金属离子。所述至少一个清洁槽构造为浸泳槽和/或喷淋槽。在构造为浸泳槽的情况下，织构化的表面结构的清洁通过半导体衬底浸入清洁液体中进行。在构造为喷淋槽的情况下，织构化的表面结构的清洁通过用清洁液体喷淋并且接着把清洁液体承接在喷淋槽中进行。在所述至少一个清洁槽构造为喷淋槽的情况下，优选在所述至少一个清洁槽的内部和/或上方布置至少一个用于喷射清洁液体的喷淋单元。在所述至少一个清洁槽构造为浸泳槽的情况下，清洁装置例如具有至少一个超声波单元，以能在清洁液体中产生超声波。

按照一种改进设计方案的设备确保了高效率。所述清洁装置具有多个先后布置的带有清洁液体的清洁槽。通过织构化的表面结构在多个相继布置的或者说借助多个相继布置的清洁槽中的逐步清洁，金属离子被非常彻底地清除。在每后一个清洁槽中，在清洁液体中被清洁掉的金属离子的浓度更低，因此减少织构化的表面结构重新被污染的可能性。多个清洁槽构成级联清洁。为此，优选为沿半导体衬底的输送方向的最后的清洁槽使用未经使用的或者说干净的清洁液体，该清洁液体在清洁过程后重新用于沿输送方向布置在前的清洁槽。在又被使用之后，该清洁液体优选再次重新在沿输送方向布置在前的清洁槽中使用。该过程一直重复，直至被多次使用的清洁液体在借助(沿输送方向观察的)第一清洁槽的清洁过程后供给处理站或者再生。相继布置尤其两个并且优选布置三个清洁槽。所述至少一个清洁槽构造为浸泳槽和/或喷淋槽。在构造为浸泳槽的情况下，织构化的表面结构的清洁通过半导体衬底浸入清洁液体中进行。在构造为喷淋槽的情况下，织构化的表面结构的清洁通过用清洁液体喷淋并且接着把清洁液体承接在喷淋槽中进行。在构造为喷淋槽的情况下，织构化的表面结构的清洁通过用清洁液体喷淋并且接着把清洁液体承接在喷淋槽中进行。在所述至少一个清洁槽构造为喷淋槽的情况下，优选在所述至少一个清洁槽的内部和/或上方布置至少一个用于喷射清洁液体的喷淋单元。在所述至少一个清洁槽构造为浸泳槽的情况下，清洁装置例如具有至少一个超声波单元，以能在清洁液体中产生超声波。所述清洁液体尤其包含硝酸。优选地，清洁液体是由蒸馏水和硝酸构成的水溶液。清洁液体优选具有温度tr，其中，15℃≤tr≤65℃，尤其20℃≤tr≤45℃，并且尤其40℃≤tr≤50℃。

按照一种改进设计方案的设备确保了高效率。所述清洁装置具有至少一个喷淋单元，所述喷淋单元用于向所述织构化的表面结构上喷淋清洁液体，所述喷淋单元尤其布置在至少一个清洁槽内部和/或上方。所述至少一个喷淋单元具有至少一个喷嘴。所述至少一个喷淋单元优选具有多个喷嘴，其如下所述地布置，即用清洁液体喷淋半导体衬底的底侧和/或顶侧。所述至少一个喷淋单元优选按如下所述地布置，即清洁液体在喷淋半导体衬底之后承接在至少一个清洁槽中。所述至少一个清洁槽因而构造为喷淋槽。

按照一种改进设计方案的设备确保了高效率。所述清洁装置具有多个先后布置的喷淋单元，所述喷淋单元用于向所述织构化的表面结构上喷淋清洁液体，所述喷淋单元尤其分别布置在对应的清洁槽内部和/或上方。喷淋单元沿半导体衬底的输送方向相继地布置。每个喷淋单元具有至少一个喷嘴。每个喷淋单元优选具有多个喷嘴，其用清洁液体喷淋半导体衬底的底侧和/或顶侧。为每个喷淋单元都对应或者说配置了一个清洁槽。清洁槽相对于对应的喷淋单元按如下所述地布置，即清洁液体在喷淋半导体衬底之后承接在清洁槽中。所述清洁槽因而构造为喷淋槽。优选地，除了沿半导体衬底的输送方向的第一喷淋单元之外，喷淋单元具有相对于沿输送方向布置在前的喷淋单元的溢出口。借助沿输送方向最后的喷淋单元的清洁过程之后承接在最后的清洁槽中的清洁液体，因而用于借助在前布置的喷淋单元的重新清洁过程。在所述重新清洁过程之后，清洁液体又通过溢出口导至在前布置的喷淋单元。其重复直至第一喷淋单元，其中，在第一清洁槽中承接的清洁液体接着供给处理站或者再生。通过所述的级联清洁和在各清洁过程中包含比之前进行的清洁过程更少的金属离子的清洁液体的再利用，实现有效的和节约资源的清洁。

按照一种改进设计方案的设备确保了高效率。所述清洁装置具有至少一个带有冲洗液体的冲洗槽，其中，所述冲洗液体尤其从液体，即水和蒸馏水中选择。所述至少一个冲洗槽优选直接布置在第一工艺槽后。优选配设有多个冲洗槽，其直接布置在第一工艺槽后和直接布置在最后的清洁槽后。至少一个冲洗槽构造为浸泳槽和/或喷淋槽。在构造为喷淋槽的情况下，为至少一个喷淋槽配置至少一个用于用冲洗液体喷淋半导体衬底的喷淋单元，使得冲洗液体在冲洗过程后承接在至少一个冲洗槽中。多个冲洗槽优选构造为级联冲洗。为此，优选为沿半导体衬底的输送方向的最后的冲洗槽使用未经使用的或者说干净的冲洗液体、例如超纯水，该冲洗液体在清洁过程后重新用于沿输送方向布置在前的冲洗槽。冲洗液体优选重新在沿输送方向布置在前的冲洗槽中使用，直至冲洗液体在沿输送方向观察的第一冲洗槽中的清洁过程后被处理或者再生。在冲洗级联的冲洗槽之间可以布置至少一个清洁槽，优选地在冲洗级联的冲洗槽之间布置多个清洁槽，多个清洁槽构成清洁级联。

按照一种改进设计方案的设备确保了高效率。所述清洁装置具有至少一个带有冲洗液体的冲洗槽和至少一个带有清洁液体的清洁槽。所述至少一个冲洗槽尤其直接布置在所述第一工艺槽后和/或直接布置在所述至少一个清洁槽后。冲洗液体优选是水、尤其蒸馏水。多个清洁槽优选相继地布置。清洁液体尤其是包含硝酸的水溶液。优选直接在最后的清洁槽后布置冲洗槽。所述至少一个冲洗槽和/或所述至少一个清洁槽构造为浸泳槽和/或喷淋槽。为各喷淋槽配置了用于用冲洗液体或者说清洁液体喷淋半导体衬底的喷淋单元。

按照一种改进设计方案的设备确保了被清洁的织构化的表面结构的简单和有效的后处理。所述第二工艺液体包含氟化氢和硝酸、尤其0.1％至49％的氟化氢和2％至65％的硝酸。通过第二工艺液体整平织构化的表面结构并且减小其表面，以此实现高效率。第二工艺液体尤其是包含氟化氢和硝酸的水溶液。该水溶液优选具有蒸馏水作为基质。第二工艺液体优选不含过氧化氢。以此最优化工艺持续时间和工艺稳定性，并且简化所述设备的构造。所述第二工艺液体包含尤其5％至25％的氟化氢hf和15％至30％的硝酸hno3。上述数据以质量百分比表示。

按照一种改进设计方案的设备确保了被清洁的织构化的表面结构的简单和有效的后处理。所述第二工艺液体具有温度t2，其中规定：15℃≤t2≤65℃、尤其20℃≤t2≤35℃。通过温度t2优化后处理并且减少工艺时间。

按照一种改进设计方案的设备确保了产生带有极低反射损失和高效率的织构化的表面结构。配设有用于清洁后处理过的织构化的表面结构的清洁装置，所述清洁装置尤其具有带碱性的清洁液体的清洁槽，所述碱性的清洁液体尤其包括氢氧化钾和/或氢氧化钠。在借助第二工艺液体后处理时，会产生多孔的或者说海绵状的表面层。通过布置在第二工艺槽后的其他的清洁装置确保去除多孔的表面层。为此，所述清洁装置尤其具有带碱性的清洁液体的清洁槽。所述碱性的清洁液体尤其是包含氢氧化钾和/或氢氧化钠的水溶液。所述水溶液尤其具有蒸馏水作为基质。所述碱性的清洁液体具有温度ta，其中优选地：18℃≤ta≤45℃。在所述清洁槽后优选布置带有冲洗液体的冲洗槽。优选地在所述清洁槽前和后布置带有冲洗液体的冲洗槽。所述布置在第二工艺槽后的其他的清洁装置尤其包括至少一个清洁槽和/或至少一个冲洗槽。所述至少一个清洁槽和/或所述至少一个冲洗槽构造为浸泳槽和/或喷淋槽。为各喷淋槽配置了用于用清洁液体或者说冲洗液体喷淋被后处理过的织构化的表面结构的喷淋单元。多个清洁槽优选构造为清洁级联。多个冲洗槽优选构成冲洗级联。

按照一种改进设计方案的设备确保了简单和有效地产生织构化的表面结构。配设有用于把半导体衬底沿输送方向输送的输送装置。输送装置可以实现所述设备作为链式(inline)设备。输送装置确保半导体衬底沿输送方向至所述第一工艺槽、所述清洁装置、所述第二工艺槽和必要时其他的清洁装置的不连续的或者连续的、水平的输送。半导体衬底优选连续地和/或水平地沿输送方向输送。

本发明要解决的技术问题还在于，提供一种方法，其用于化学处理带有被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构的半导体衬底，所述方法可以以简单和有效的方式去除被锯割形成的或者由半导体熔体成型的表面结构和产生织构化的表面结构，用于制造带有极低反射损失和高效率的太阳能电池。所述方法尤其可以以简单和有效的方式实现去除由金刚线锯产生的表面结构。

上述技术问题通过带有按照本发明的方法步骤的方法解决，即一种用于化学处理带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底的方法，其包括方法步骤：

-制备带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底，

-借助第一工艺液体去除被锯割形成的表面结构并且通过金属辅助化学刻蚀产生织构化的表面结构，

-对织构化的表面结构实施至少一次清洁，

-借助第二工艺液体通过化学刻蚀对于清洁过的织构化的表面结构进行后处理。按照本发明的方法的优点与按照本发明的设备的上述优点相对应。按照本发明的方法尤其也可以通过按照本发明的设备的至少一个特征改进。

按照一种改进设计方案的方法确保了带有极低反射损失的织构化的表面结构。所述织构化的表面结构通过第一构造元件构成，其中，至少70％的第一构造元件具有100nm至500nm之间、尤其150nm至300nm之间的最大尺寸。优选至少80％、尤其至少90％的第一构造元件具有最大的尺寸。所述最大的尺寸尤其是平行于衬底平面的最大的宽度和/或垂直于衬底平面的最大的长度。所述第一构造元件借助第一工艺液体通过金属辅助化学刻蚀产生。

按照一种改进设计方案的方法确保了高效率。所述至少一次清洁借助清洁液体进行，所述清洁液体包含硝酸、尤其5％至68％的硝酸、并且尤其5％至67％的硝酸。通过所述至少一次清洁，可靠和有效地去除位于织构化的表面结构上的金属离子，使得金属离子一方面不会继续改变表面结构，另一方面不削弱由半导体衬底制造的太阳能电池的效率。织构化的表面结构优选多次先后用清洁液体清洁。所述清洁液体尤其包含20％至45％的硝酸hno3。该数据是质量百分比。以此避免织构化的表面结构用已经清洁掉的金属离子重新污染。所述至少一次清洁通过半导体衬底的浸泳和/或通过半导体衬底的喷淋进行。待清洁的半导体衬底优选在底侧和/或在顶侧上多次先后用清洁液体喷淋。用于最后的喷淋过程的清洁液体在该喷淋过程之后重新用于沿半导体衬底的输送方向布置在前的喷淋过程。相应地，在被重新使用之后，该清洁液体再次在沿输送方向布置在前的喷淋过程中使用。在沿沿输送方向观察的第一喷淋过程之后，清洁液体被处理或者再生。以这种方式把清洁液体多次用于清洁。这是可以实现的，因为在各喷淋过程中的半导体衬底都不如所使用的清洁液体干净，并且清洁液体相比于待清洁的半导体衬底含有更少的金属离子。通过所述级联式的清洁过程，使得半导体衬底被有效和节约资源地清洁。

按照一种改进设计方案的方法确保了高效率。所述至少一次清洁借助冲洗液体进行，其中，所述冲洗液体尤其从液体，即水和蒸馏水中选择。所述半导体衬底优选直接在金属辅助化学刻蚀后借助冲洗液体清洁。此外，所述半导体衬底优选直接在借助清洁液体的最后的清洁后借助冲洗液体清洁。借助冲洗液体的清洁通过浸泳和/或喷淋进行。优选地，借助冲洗液体构建冲洗级联，其中，冲洗液体被多次使用。在此，冲洗液体在沿输送方向观察在前进行的清洁过程中重新使用。

按照一种改进设计方案的方法确保了带有极低反射损失的织构化的表面结构。后处理过的织构化的表面结构通过第二构造元件构成，其中，至少70％的第二构造元件具有200nm至1200nm之间、尤其200nm至650nm之间的最大尺寸。优选至少80％、尤其至少90％的第二构造元件具有最大的尺寸。所述最大的尺寸尤其是平行于衬底平面的最大的宽度和/或垂直于衬底平面的最大的长度。所述第二构造元件基于后处理相对第一构造元件被整平，使得后处理过的织构化的表面结构具有相较而言更小的表面。

按照一种改进设计方案的方法确保了带有极低反射损失的织构化的表面结构。至少一次清洁后处理过的织构化的表面结构，其中，所述后处理过的织构化的表面结构尤其借助碱性的清洁液体清洁，所述碱性的清洁液体包含氢氧化钾和/或氢氧化钠。在后处理织构化的表面结构时，会产生多孔的或者说海绵式的表面层。通过在后处理后的至少一个另外的清洁去除多孔的表面层。所述碱性的清洁液体尤其是包含氢氧化钾和/或氢氧化钠的水溶液。所述水溶液优选具有蒸馏水作为基质。所述碱性的清洁液体具有温度ta，其中优选地：18℃≤ta≤45℃。在借助清洁液体的清洁后优选进行借助冲洗液体的另外的清洁。所述至少一个清洁通过浸泳和/或喷淋进行。

按照一种改进设计方案的方法确保了简单和有效地去除被锯割形成的表面结构和产生织构化的表面结构。所述方法步骤在链式设备中实施，并且所述半导体衬底尤其连续地输送。通过使得所述方法步骤在链式设备中实施，半导体衬底被自动地向所述方法步骤输送。优选地，半导体衬底连续地和/或水平地运输通过链式设备。以此可以以简单和有效的方式产生大量具有期望的织构化的表面结构的半导体衬底。

本发明还涉及一种清洁装置，其用于实施化学处理过的半导体衬底的至少一次清洁，以及涉及一种方法，其用于实施化学处理过的半导体衬底的至少一次清洁。所述清洁装置以及方法尤其用于实施半导体衬底的织构化的表面结构的至少一次清洁。用于实施至少一次清洁的清洁装置以及方法的特征与用于化学处理半导体衬底的所述设备和所述方法的其他特征无关。

附图说明

本发明的其他特征、优点和细节由下文多个实施例的说明中得出。附图中：

图1示出按照用于化学处理带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底的第一实施例的链式设备的示意图，

图2示出带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底和借助按照图1的设备化学处理的带有织构化的表面结构的半导体衬底的俯视图，

图3示出借助第一工艺液体的金属辅助化学刻蚀后的半导体衬底的放大俯视图，

图4示出图3中的半导体衬底在借助清洁液体清洁后的放大俯视图，

图5示出在进行借助第二工艺液体的后处理后图2中的半导体衬底的织构化的表面结构的放大俯视图，

图6示出图5中的半导体衬底的反射度关联垂直射入的光的波长的图表，

图7示出按照用于化学处理带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底的第二实施例的链式设备的示意图，

图8示出按照用于化学处理带有被锯割形成的表面结构的半导体衬底的第三实施例的设备的示意图。

具体实施方式

下文根据图1至图6说明本发明的第一实施例。用于半导体衬底2的湿法化学处理的链式设备1为沿输送方向3输送半导体衬底2具有输送装置4。输送装置4包括多个沿输送方向3相继布置的和转动驱动的输送辊子5。

链式设备1沿输送方向3相继具有第一工艺槽6、第一清洁装置7、第二工艺槽8和第二清洁装置9。

第一工艺槽6用于去除半导体衬底2的被锯割形成的表面结构s0和用于通过金属辅助化学刻蚀产生织构化的表面结构s1。第一工艺槽6以第一工艺液体10填充。第一工艺液体10是以蒸馏水为基质的水溶液，并且包含氟化氢hf、硝酸hno3和金属离子11、尤其银离子。第一工艺液体10优选包含3％至21％的氟化氢hf、12％至20％的硝酸hno3和0.001％至0.05％的硝酸银agno3，尤其12％至20％的氟化氢hf、15％至20％的硝酸hno3和0.001％至0.015％的硝酸银agno3。第一工艺液体10例如包含15％的氟化氢hf、20％的硝酸hno3和0.005％的硝酸银agno3。第一工艺液体10不含有过氧化氢h2o2。第一工艺液体10具有温度t1，其中：10℃≤t1≤45℃，尤其20℃≤t1≤35℃。上述数据是质量百分比。

第一清洁装置7用于通过去除金属离子11或者说金属纳米颗粒清洁织构化的表面结构s1。第一清洁装置7沿输送方向3相继地包括第一冲洗槽12、第一清洁槽13、第二清洁槽14和第二冲洗槽15。冲洗槽12、15以冲洗液体16填充。冲洗液体16是水、尤其是蒸馏水。清洁槽13、14以清洁液体17填充。清洁液体17是以蒸馏水为基质的水溶液，该清洁液体包含5％至68％、尤其5％至67％、尤其10％至60％、并且尤其20％至45％的硝酸hno3。上述数据是质量百分比。清洁液体17具有温度tr，其中：15℃≤tr≤65℃，尤其40℃≤tr≤50℃。

布置在第一清洁装置7后的第二工艺槽8用于通过化学刻蚀后处理清洁过的织构化的表面结构s1。第二工艺槽8以第二工艺液体18填充。第二工艺液体18是以蒸馏水为基质的水溶液，包含氟化氢hf和硝酸hno3。第二工艺液体18优选包含0.1％至49％的氟化氢hf和2％至65％的硝酸hno3、并且尤其5％至25％的氟化氢hf和15％至30％的硝酸hno3。第二工艺液体18不含有过氧化氢h2o2。第二工艺液体18具有温度t2，其中：15℃≤t2≤65℃，尤其20℃≤t2≤35℃。第二工艺液体18用于产生后处理过的织构化的表面结构s2，其相较于织构化的表面结构s1被整平并且具有更小的表面。

布置在第二工艺槽8后的第二清洁装置9用于清洁后处理过的织构化的表面结构s2。第二清洁装置9沿输送方向3相继地包括冲洗槽19和清洁槽20。冲洗槽19以冲洗液体16填充。清洁槽20以碱性的清洁液体21填充。碱性的清洁液体21是以蒸馏水为基质的水溶液，其包含氢氧化钾koh和/或氢氧化钠naoh。碱性的清洁液体21具有温度ta，其中：18℃≤ta≤45℃。碱性的清洁液体21尤其用于去除表面结构s2的可能产生的多孔的或者说海绵状的表面层。

根据需求，第二清洁装置9可以具有带冲洗液体的其他的冲洗槽，其布置在清洁槽20后。第二清洁装置9可以包含其他的清洁槽，尤其在冲洗槽之后。在第二清洁装置9或者其他的清洁槽和/或冲洗槽后，可以以通常方式布置干燥装置。

下文说明所述链式设备1的作用方式和用于湿法化学处理带有被锯割形成的表面结构s0的半导体衬底2的方法：

半导体衬底2借助输送装置4连续地和水平地运输通过链式设备1。半导体衬底2尤其在输送装置3中以多列运输，使得可以同时处理或者说清洁多个半导体衬底2。半导体衬底2例如是硅衬底或者说硅晶片。半导体衬底2尤其是多晶的。被锯割形成的表面结构s0例如由之前的金刚线锯工艺所致。被锯割形成的表面结构s0包括由金刚线锯工艺产生的锯损伤。半导体衬底2借助输送装置4按如下所述地向第一工艺槽6中输送，即半导体衬底至少暂时地完全处于第一工艺液体10中。半导体衬底2因而借助第一工艺液体10既在底侧2a上又在顶侧2b上受到湿法化学式处理。底侧2a在之后的太阳能电池中构成前侧，而顶侧2b构成背侧。

向第一工艺槽6中输送的半导体衬底2在底侧2a和顶侧2b上具有被锯割形成的表面结构s0。借助第一工艺液体10在唯一的工艺步骤中去除被锯割形成的表面结构s0或者说锯损伤，并且通过金属辅助化学刻蚀(mace：metalassistedchemicaletching)产生织构化的表面结构s1。织构化的表面结构s1以此产生，即金属离子11或者说银离子在衬底表面上以簇和/或沉淀物的形式沉淀，并且因此作为催化剂起作用并且在其周围局部地加速湿法化学刻蚀。以此在半导体衬底2的表面上产生形式为刻蚀坑或者说刻蚀洞的第一构造元件。刻蚀坑产生在金属离子11或者说金属纳米颗粒以簇和/或沉淀物的形式存在的地方。刻蚀坑的总和构成织构化的表面结构s1。至少70％、尤其至少80％、并且尤其至少90％的第一构造元件22具有在100nm至500nm之间、尤其在150nm至300nm之间的最大的尺寸a1，所述最大的尺寸a1尤其是平行于各半导体衬底2的衬底平面的最大的宽度和/或垂直于衬底平面的最大的长度。在图2中示出带有被锯割形成的表面结构s0的半导体衬底2，而在图3中示出在金属辅助化学刻蚀后带有织构化的表面结构s1的半导体衬底2。图3中的织构化的表面结构s1被形式为簇和/或沉淀物的金属离子11或者说银离子污染。

在第一工艺槽6之后，半导体衬底2被导向第一清洁装置7。半导体衬底2按如下所述地被输送通过第一冲洗槽12、第一清洁槽13、第二清洁槽14和第二冲洗槽15，即半导体衬底2至少暂时地完全处于冲洗液体16或者清洁液体17中，并且使得半导体衬底2的各底侧2a和各顶侧2b都被清洁。在第一冲洗槽12中首先从半导体衬底2清除第一工艺液体10。在第一清洁槽13中和随后的第二清洁槽14中，从或者说由织构化的表面结构s1去除金属离子11或者说银离子或者金属纳米颗粒。金属离子11或者说银离子或者金属纳米颗粒尤其通过在清洁液体17中的高浓度硝酸hno3清除，其中，尤其也把金属离子11由第一构造元件22或者说从刻蚀坑中去除。通过先后布置两个清洁槽13、14，降低了已被清除的金属离子11或者说银离子重新污染织构化的表面结构s1的可能性。根据需求，在第二清洁槽14之后可以布置其他的清洁槽。在第二冲洗槽15中借助冲洗液体16清除清洁液体17。图4示出在第一清洁装置7之后带有清洁过的织构化的表面结构的半导体衬底2。

在第一清洁装置7之后，半导体衬底2被导向第二工艺槽8。半导体衬底2借助输送装置4沿输送方向3输送，使得半导体衬底至少暂时地完全处于第二工艺液体18中。借助第二工艺液体18把织构化的表面结构s1通过化学刻蚀后处理，使得织构化的表面结构s1被整平，并且产生带有相较而言更小的表面的、后处理过的织构化的表面结构s2。织构化的表面结构s2通过形式为刻蚀坑或者说刻蚀洞的第二构造元件23构成。至少70％、尤其至少80％、并且尤其至少90％的第二构造元件23具有在200nm至1200nm之间、尤其在200nm至650nm之间的最大的尺寸a2，所述最大的尺寸a2尤其是平行于衬底平面的最大的宽度和/或垂直于衬底平面的最大的长度。后处理过的织构化的表面结构s2在图5中示出。

在第二工艺槽8之后，半导体衬底2被导向第二清洁装置9。半导体衬底2借助输送装置4沿输送方向3输送，使得半导体衬底至少暂时地完全处于冲洗液体16和碱性的清洁液体21中。借助冲洗液体16首先从半导体衬底2清除第二工艺液体18。接着借助碱性的清洁液体21清除可能的多孔的或者说海绵状的表面层，在织构化的表面结构s1上在第二工艺液体18中会构成所述表面层。接着还可以进行其他的清洁循环和/或冲洗循环。根据需求，例如可以在清洁槽20后布置其他的冲洗槽。在图2中对比示出通过湿法化学处理后具有后处理过的织构化的表面结构s2的半导体衬底2与具有被锯割形成的表面结构s0的半导体衬底2。

图6示出反射度r与半导体衬底2的波长λ的关联，所述半导体衬底2制造带有织构化的表面结构。按照本发明的链式设备1或者说按照本发明的方法可以实现以简单和有效的方式制造带有在可见光和红外辐射范围内约0.10至0.26的反射度r的太阳能电池。按照本发明的链式设备1或者说按照本发明的方法因而可以实现产生织构化的表面结构s2用于制造带有极低反射损失和高效率的太阳能电池。

按照本发明的链式设备和按照本发明的方法具有降低的复杂度，并且实现制造功效被改进的太阳能电池。该太阳能电池尤其具有更低的反射度、更高的效率、更高的短路电流和更高的空载电压(英语：opencircuitvoltage)。高效率是由表面结构s2和彻底清洁导致的，彻底的清洁避免效率降低。按照本发明的链式设备1以及按照本发明的方法可以简单和灵活地根据待制造的太阳能电池进行调整。

与已知方法不同的是，表面结构s2不具有多孔的或者说海绵状的表面层。通过在用第二工艺液体18后处理之前进行至少一次清洁，把金属离子11直接在金属辅助化学刻蚀后去除，并且提前避免金属离子11引起继续的不期望的化学刻蚀。此外，通过清洁过的织构化的表面结构的后续的后处理，清除还留存的其余金属。在后处理时刻蚀坑扩大。链式设备1具有的长度尤其最高14m、尤其最高13m、并且尤其最高12m。包括所有清洁循环和冲洗循环在内的工艺持续时间为最高6min。按照本发明的链式设备1或者说按照本发明的方法尤其不含有过氧化氢，以此使得过程稳定性较高。带有表面结构s2的半导体衬底2可以直接用于扩散。所述链式设备1和所述方法优选不包含额外的添加物，尤其有机添加物，以此简化工艺液体10、18、清洁液体17、21和冲洗液体16的处理。半导体衬底2可以具有表面结构s2，该表面结构在底侧2a上构造得比在顶侧2b上更厚。这种半导体衬底2适于制造perc电池(发射极与被表面钝化电池)。

下面根据图7说明本发明的第二实施例。第一清洁装置7沿输送方向3先后包括第一冲洗槽12、第一清洁槽13、第二清洁槽14、第三清洁槽14‘和第二冲洗槽15。为第一冲洗槽12配设喷淋单元24。喷淋单元24包括具有冲洗液体16的存储容器28。冲洗液体16通过喷淋管路26借助泵27供应至第一喷嘴25和第二喷嘴25‘。第一喷嘴25喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴25‘喷淋半导体衬底2的顶侧2b。汇集在第一冲洗槽12中的冲洗液体16通过回流管路26‘又导至存储容器28。

清洁槽13、14和14‘构造为清洁级联。为此，清洁槽13、14、14‘的每个都分别配设喷淋单元29、30、31。沿输送方向3的最后的喷淋单元31具有存储容器32，通过导管33把干净的或者说制备好的、即未变脏的清洁液体17导至存储容器32。备选地，所述干净的或者说准备待用的清洁液可以直接通过第一喷嘴37和第二喷嘴37‘导入。清洁液体17通过加热器34升至温度tr。清洁液体17通过喷淋管路35借助泵36供应至第一喷嘴37和第二喷嘴37‘。第一喷嘴37用清洁液体17喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴37‘用清洁液体17喷淋半导体衬底2的顶侧2b。汇集在第三清洁槽14‘中的清洁液体17通过回流管路35‘导回存储容器32中。

沿输送方向3相对于喷淋单元31布置在前的中间的喷淋单元30包括存储容器38，存储容器38通过来自存储容器32的溢出口39被供应已用过的清洁液体17。该清洁液体17借助加热器40保持在温度tr。清洁液体17从存储容器38通过喷淋管路41借助泵42供应至第一喷嘴43和第二喷嘴43‘。第一喷嘴43用清洁液体17喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴43‘用清洁液体17喷淋半导体衬底2的顶侧2b。汇集在第二清洁槽14中的清洁液体17通过回流管路41‘又导至存储容器38。

沿输送方向3相对于喷淋单元30布置在前的第一喷淋单元29包括存储容器44，存储容器44通过来自存储容器38的溢出口45被供应已用过的清洁液体17。该清洁液体17借助加热器46保持在温度tr。清洁液体17从存储容器44通过喷淋管路47借助泵48供应至第一喷嘴49和第二喷嘴49‘。第一喷嘴49用清洁液体17喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴49‘用清洁液体17喷淋半导体衬底2的顶侧2b。汇集在第一清洁槽13中的清洁液体17通过回流管路47‘又导至存储容器44。从存储容器44接出排放管路50,。排放管路50例如导至未进一步示出的再生装置。再生装置从清洁液体17去除从半导体衬底2清除的金属离子11，并且被再生的清洁液体17通过导管33重新导至存储容器32。备选地，导管33与未进一步示出的供应容器连接，排放管路50与未进一步示出的处理容器连接，使得清洁液体17的供应和处理都得到保证。

清洁液体17在存储容器44中具有金属离子11的第一浓度k1，在存储容器38中具有金属离子11的第二浓度k2并且在存储容器32中具有金属离子11的第三浓度k3。对于所述浓度有：k1>k2>k3。以此实现级联式清洁，减小已清除的金属离子11重新污染织构化的表面结构s1的可能。

为第二冲洗槽15配设喷淋单元51。喷淋单元51包括具有冲洗液体16的存储容器52。冲洗液体16从存储容器52通过喷淋管路53借助泵54供应至第一喷嘴55和第二喷嘴55‘。第一喷嘴55用冲洗液体16喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴55‘用冲洗液体16喷淋半导体衬底2的顶侧2b。冲洗液体16在冲洗过程后汇集在第二冲洗槽15中并且通过回流管路53‘导回存储容器52。

喷淋单元24、51可以构建为冲洗级联。该结构基本对应于清洁级联。喷淋单元51以干净的或者说未被用过冲洗液体16、例如以超纯水运行，该冲洗液体16在清洁过程后被导引用于喷淋单元24的重新使用。此外，喷淋单元24的沿输送方向3的各个最后的喷嘴25、25‘和喷淋单元51最后的喷嘴55、55‘与其他的喷嘴25、25‘和55、55‘无关地供应干净的冲洗液体16、例如供应超纯水。以此实现有效和/或节省资源地用冲洗液体16清洁。

为了防止清洁液体17从第一清洁槽13和所属的喷淋单元29向第二清洁槽14和所属的喷淋单元30的不期望的溢流，喷淋单元29具有辊子5‘，辊子5‘从半导体衬底2的顶侧2b去除清洁液体17。以相应的方式，喷淋单元30和31具有辊子5‘，辊子5‘从半导体衬底2的顶侧2b去除清洁液体17。辊子5‘也被称为挤压辊子。挤压辊子能够单独应用在呈浸泳槽或喷淋槽形式的槽之间，而无论所述槽是否被实施为工艺槽、清洁槽或冲洗槽。

第二清洁装置9沿输送方向3先后包括第一冲洗槽19、清洁槽20和第二冲洗槽19‘。为第一冲洗槽19配设喷淋单元56。喷淋单元56包括填充有冲洗液体16的存储容器57。冲洗液体16从存储容器57通过喷淋管路58借助泵59供应至第一喷嘴60和第二喷嘴60‘。第一喷嘴60用冲洗液体16喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴60‘用冲洗液体16喷淋半导体衬底2的顶侧2b。冲洗液体16在冲洗过程后汇集在第一冲洗槽19中并且通过回流管路58‘又导回存储容器57。

清洁槽20相应于第一实施例地构造为浸泳槽。辊子5‘从半导体衬底2的顶侧2b去除碱性的清洁液体21，并且防止碱性的清洁液体21进入第二冲洗槽19‘或者说位于第二冲洗槽19‘中的冲洗液体16中。

第二冲洗槽19‘用于借助冲洗液体16再次清洁半导体衬底2。为第二冲洗槽19‘配设喷淋单元69。喷淋单元69包括填充有冲洗液体16的存储容器70。冲洗液体16从存储容器70通过喷淋管路71借助泵72供应至第一喷嘴73和第二喷嘴73‘。第一喷嘴73用冲洗液体16喷淋半导体衬底2的底侧2a，第二喷嘴73‘用冲洗液体16喷淋半导体衬底2的顶侧2b。冲洗液体16在冲洗过程后汇集在第二冲洗槽19‘中并且通过回流管路71‘导入存储容器70。

喷淋单元56、69可以构建为冲洗级联。该结构基本相应于清洁级联的结构。喷淋单元69以干净的或者说未被用过冲洗液体16、例如以超纯水运行，该冲洗液体16在清洁过程后被导引用于喷淋单元56的重新使用。此外，喷淋单元56的沿输送方向3的各个最后的喷嘴60、60‘和喷淋单元69最后的喷嘴73、73‘与其他的喷嘴60、60‘和73、73‘无关地供应干净的冲洗液体16、例如供应超纯水。以此实现有效和/或节省资源地用冲洗液体16清洁。

喷淋单元24、51、56、69可以以相同的方式构造为冲洗级联。该构造基本对应于清洁级联的构造。喷淋单元69以干净的或者说未被用过的冲洗液体16、例如以超纯水运行，该冲洗液体16在清洁过程后被导引至喷淋单元56以便重新使用。

在该链式设备的其他构造和其他作用方式方面引用前实施例。

下文根据图8说明本发明的第三实施例。相对于前实施例的区别在于，所述设备1具有第一输送装置4和布置在后的第二输送装置4‘。第一输送装置4把半导体衬底2沿输送方向从第一工艺槽6输送直至第二冲洗槽15。接着半导体衬底2手动地或者借助未进一步示出的搬运装置导至第二输送装置4‘，第二输送装置4‘把半导体衬底2沿输送方向从第二工艺槽8输送直至第二冲洗槽19‘。以此把借助第一工艺液体10的金属辅助化学刻蚀与织构化的表面结构s1然后的清洁与借助第二工艺液体18的化学刻蚀和后处理过的织构化的表面结构s2的然后的清洁脱耦。在其他的构造和其他的作用方式方面参照前实施例。

清洁槽13、14、14‘、20和/或冲洗槽12、15、19、19‘可以构造为浸泳槽和/或喷淋槽。单个实施例的特征可以根据需求并且任意互相组合。所述设备1也适于化学处理借助direct-wafer技术直接由半导体熔体制造的并且具有由半导体熔体成型的表面结构s0的半导体衬底2。

基本上，所有的槽、尤其不仅是清洁槽13、14、14‘和冲洗槽12、15、19、19‘，而且也包括工艺槽6、8以及清洁槽20可以取消下述组件中的一个或者多个、尤其全部，即：存储容器、尤其带有加热器的存储容器，泵、尤其用于输送工艺液体或者清洁液体的泵，一个或者多个供应管和排出管以及新鲜介质供应管。

为了显示得更清楚，其并未在附图中示出。

相应地，冲洗槽12和15也可以具有用于介质供应的供应管和排出管。