DE102009024613A1 - A method for forming thin semiconductor layer substrates and method for producing a semiconductor component, in particular a solar cell, with such a semiconductor layer substrate - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bilden von dünnen Halbleiterschichtsubstraten beschrieben, bei dem in einem bereitgestellten Halbleitersubstrat (1) abwechselnd niedrig-poröse Schichten (33, 37) und hoch-poröse Schichten (35, 39) durch elektrochemisches Ätzen ausgebildet werden können. Der derart entstandene Mehrfachschichtenstapel kann anschließend als Gesamtheit weiteren Prozessierungsschritten unterzogen werden. Beispielsweise kann auf der gesamten Oberfläche der niedrig-porösen Schichten (33, 37) und hoch-porösen Schichten (35, 39) eine passivierende Dielektrikumschicht (45) ausgebildet werden. Anschließend können die niedrig-porösen Schichten nacheinander voneinander mechanisch getrennt werden, wobei die dazwischen liegenden hoch-porösen Schichten jeweils als Sollbruchstelle dienen können. Mit wenigen Prozessschritten lassen sich so eine Vielzahl von dünnen Halbleiterschichtsubstraten in Form von niedrig-porösen Schichten (33, 37) einschließlich einer guten Oberflächenpassivierung sowie einer reflexionsmindernden Oberflächentextur bilden. Die derart erzeugten Halbleiterschichtsubstrate können beispielsweise für die Herstellung von Halbleiterbauelementen wie zum Beispiel dünnen Solarzellen verwendet werden.A method for forming thin semiconductor layer substrates is described, in which alternately low-porous layers (33, 37) and high-porous layers (35, 39) can be formed by electrochemical etching in a provided semiconductor substrate (1). The multilayer stack thus formed can then be subjected as a whole to further processing steps. For example, a passivating dielectric layer (45) may be formed on the entire surface of the low-porous layers (33, 37) and high-porous layers (35, 39). Subsequently, the low-porous layers can be successively separated from one another mechanically, wherein the intervening highly porous layers can each serve as a predetermined breaking point. With a few process steps, a multiplicity of thin semiconductor layer substrates in the form of low-porous layers (33, 37) can be formed, including a good surface passivation and a reflection-reducing surface texture. The semiconductor layer substrates produced in this way can be used, for example, for the production of semiconductor components such as, for example, thin solar cells.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines oder mehrerer dünner Halbleiterschichtsubstrate. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit einem solchen Halbleiterschichtsubstrat.The The invention relates to a method for forming one or more thin semiconductor layer substrates. The invention relates Furthermore, a method for producing a semiconductor device, in particular a solar cell, with such a semiconductor layer substrate.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Halbleitersubstrate, mit denen Halbleiterbauelemente hergestellt werden, werden herkömmlich meist in Form von Halbleiterwafern bereitgestellt. Solche Wafer weisen meist eine Dicke von 100–500 μm auf und werden herkömmlich durch Zersägen eines Halbleitermaterialblocks, beispielsweise eines Siliziumeinkristalls, in dünne Scheiben hergestellt.Semiconductor substrates, with which semiconductor devices are produced, are usually conventional provided in the form of semiconductor wafers. Such wafers have usually a thickness of 100-500 microns on and conventionally by sawing a semiconductor material block, for example, a silicon single crystal, in thin slices produced.

Um die Kosten bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen senken zu können, kann es vorteilhaft sein, Halbleitersubstrate mit einer geringeren Dicke, beispielsweise weniger als 100 μm und vorzugsweise weniger als 50 μm bereitzustellen. Es können beispielsweise Halbleitersubstrate in Form von epitaktisch abgeschiedenen Dünnschichten mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen verwendet werden. Allerdings ist die elektronische Qualität solcher Halbleiterdünnschichten häufig erheblich schlechter als diejenige eines einkristallinen Halbleitersubstrates. Außerdem kann die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Halbleiterdünnschichten mit erheblichem Arbeitsaufwand verbunden sein.Around reduce the cost of manufacturing semiconductor devices it may be advantageous to use semiconductor substrates with a smaller thickness, for example less than 100 microns and preferably less than 50 microns. It For example, semiconductor substrates in the form of epitaxial deposited thin films with a thickness of a few Microns used in the manufacture of semiconductor devices become. However, the electronic quality is such Semiconductor thin films often significantly worse as that of a single crystal semiconductor substrate. Furthermore can the production of high quality semiconductor thin films be associated with considerable work.

Nachfolgend werden mögliche Merkmale und Vorteile der Erfindung am Beispiel der Bildung eines Halbleitersubstrates im Rahmen der Herstellung einer Silizium-Solarzelle beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindungsgedanken nicht nur auf Silizium als Halbleitermaterial anwendbar sein sollen, sondern generell auch auf andere Halbleitermaterialien übertragen werden können. Außerdem können die gebildeten Halbleiterschichtsubstrate zwar besonders vorteilhaft zur Herstellung von Solarzellen verwendet werden, da bei der großindustriellen Herstellung von Solarzellen sehr viele Halbleitersubstrate benötigt werden und beispielsweise eine Materialeinsparung durch Bereitstellung dünnerer Substrate zu einer erheblichen Kostenreduktion führen kann. Die Erfindungsgedanken können aber auch bei der Herstellung anderer Halbleiterbauelemente wie zum Beispiel LEDs, Laserdioden, etc. Anwendung finden.following Be possible features and advantages of the invention on Example of the formation of a semiconductor substrate in the context of the production of a Silicon solar cell described. It is noted, however, that the inventive idea not only on silicon as a semiconductor material should be applicable, but in general also transferred to other semiconductor materials can be. In addition, the educated Semiconductor layer substrates, although particularly advantageous for the production used by solar cells because at the large industrial Production of solar cells requires a large number of semiconductor substrates and, for example, a material saving by providing thinner substrates at a significant cost reduction can lead. The ideas of the invention can also in the manufacture of other semiconductor devices such as LEDs, laser diodes, etc. find application.

Für eine Reduktion von Kosten bei der Herstellung von Solarzellenmodulen kann es günstig sein, Solarzellen mit hohen Wirkungsgraden zu verhältnismäßig niedrigen Kosten bereitzustellen. Zur Erreichung hoher Wirkungsgrade hat sich einkristallines Silizium als gut geeignet erwiesen. Außerdem sollten hocheffiziente Solarzellen eine lokale punktförmige Metallisierung zur Bildung der elektrischen Kontakte aufweisen, da an den Kontakten eine erhöhte Rekombination auftreten kann. Die Kosten solcher Solarzellen lassen sich reduzieren, indem der Materialverbrauch gesenkt wird, also sehr dünne Siliziumschichten zum Einsatz kommen. Außerdem kann eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses für die Solarzellen zu einer weiteren Kostenreduktion führen. Insbesondere kann ein einfacher Prozess zur Ausformung von lokalen Kontakten zu einer Reduzierung der Fertigungskosten beitragen.For a reduction of costs in the production of solar cell modules It can be cheap, solar cells with high efficiencies to provide at a relatively low cost. To achieve high efficiencies, monocrystalline silicon has proved to be well suited. In addition, should be highly efficient Solar cells a local punctiform metallization to Formation of the electrical contacts have, as at the contacts increased recombination may occur. The cost of such Solar cells can be reduced by reducing the material consumption is lowered, so very thin silicon layers used come. In addition, a simplification of the manufacturing process for the solar cells lead to a further cost reduction. In particular, a simple process for forming local Contacts contribute to a reduction in manufacturing costs.

Im Stand der Technik sind Verfahren zum Herstellen von Solarzellen auf Basis von kristallinem Silizium bekannt, bei denen auf einem Siliziumsubstrat zunächst eine poröse Siliziumschicht erzeugt wird und anschließend über der porösen Siliziumschicht eine weitere Schicht aus Silizium abgeschieden wird, beispielsweise epitaktisch. Diese weitere Schicht kann anschließend von dem Siliziumsubstrat abgetrennt werden, wobei die zuvor erzeugte poröse Schicht als Sollbruchstelle dient. Die abgetrennte Schicht kann beispielsweise mit einer Dicke von wenigen μm ausgebildet werden und anschließend als Dünnschichtsubstrat für eine Solarzelle dienen, wobei in den nachfolgenden Schritten wesentliche Komponenten der Solarzelle, wie beispielsweise deren Emitter und/oder deren Kontaktmetallisierung, ausgebildet werden können.in the State of the art are methods for producing solar cells known on the basis of crystalline silicon, where on one Silicon substrate first a porous silicon layer is generated and then over the porous Silicon layer is deposited another layer of silicon, for example epitaxially. This further layer can then be followed by are separated from the silicon substrate, the previously produced porous layer serves as a predetermined breaking point. The separated layer can for example be formed with a thickness of a few microns and then as a thin film substrate serve for a solar cell, wherein in the following Steps essential components of the solar cell, such as their emitter and / or their contact metallization formed can be.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise in einem Artikel von R. Brendel in Solar Energy, 77, 2004, 969–982 sowie in DE 197 30 975 A1 bzw. US 6 645 833 beschrieben. Es nutzt die Tatsache, dass die auf die poröse Schicht aufgebrachte Siliziumdünnschicht vorzugsweise mit der gleichen Kristallstruktur aufwächst, wie das darunter angrenzende Siliziumsubstrat. Wenn das Siliziumsubstrat beispielsweise ein qualitativ hochwertiger einkristalliner Wafer ist, kann auf diese Weise eine qualitativ hochwertige Siliziumdünnschicht erzeugt werden, die dann als Substrat für Solarzellen mit hohem Wirkungsgradpotenzial verwendet werden kann.Such a method is for example in an article of R. Brendel in Solar Energy, 77, 2004, 969-982 as in DE 197 30 975 A1 respectively. US Pat. No. 6,645,833 described. It takes advantage of the fact that the silicon thin film applied to the porous layer preferably grows with the same crystal structure as the silicon substrate adjacent thereto. For example, if the silicon substrate is a high quality single crystal wafer, then a high quality silicon thin film can be produced, which can then be used as a substrate for high efficiency solar cells.

Um eine hocheffiziente Solarzelle auf Basis eines solchen Siliziumdünnschichtsubstrates herzustellen, werden meist mittels Fotolithographie, Schattenmasken oder Laserstrukturierung lokale Kontakte an dem Siliziumsubstrat ausgebildet. Zur Erhöhung der Lichtabsorption in der dünnen Siliziumschicht kann diese beispielsweise durch anisotropes Ätzen mit einer Oberflächentextur in Form zufälliger Pyramiden versehen werden.Around a highly efficient solar cell based on such a silicon thin film substrate are mostly made by photolithography, shadow masks or laser structuring local contacts on the silicon substrate educated. To increase light absorption in the thin Silicon layer can this example by anisotropic etching with a surface texture in the form of random pyramids be provided.

Allerdings kann es bei mit einer Oberflächentextur versehenen Siliziumdünnschichten schwierig sein, lokale elektrische Kontakte zu bilden. Außerdem wurde beobachtet, dass es durch das Texturieren zu Löchern in der Dünnschicht kommen kann.However, surface-textured silicon thin films may be difficult be to make local electrical contacts. It has also been observed that texturing can cause holes in the thin film.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es kann ein Bedarf an einem Verfahren zum Bilden von dünnen Halbleiterschichtsubstraten sowie an einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes auf Basis solcher Halbleiterschichtsubstrate bestehen, bei dem die oben genannten Probleme zumindest teilweise überwunden werden. Insbesondere kann ein Bedarf an einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, insbesondere einer Solarzelle, bestehen, bei dem dünne, vorzugsweise einkristalline Halbleiterschichten als Substrat für das Halbleiterbauelement erzeugt werden, wobei solche Substrate vorzugsweise sowohl eine ausreichend hohe elektronische Qualität wie auch eine für eine Oberfläche von Solarzellen wünschenswerte Oberflächentextur aufweisen sollten, und wobei auf Basis solcher Substrate in einfacher und kostengünstiger Weise Halbleiterbauelemente, insbesondere Solarzellen, gefertigt werden können.It There may be a need for a method of forming thin ones Semiconductor layer substrates and a method for manufacturing a semiconductor device based on such semiconductor layer substrates which at least partially overcomes the above-mentioned problems become. In particular, there may be a need for a method of manufacturing a semiconductor component, in particular a solar cell, consist, in the thin, preferably monocrystalline semiconductor layers be produced as a substrate for the semiconductor device, wherein such substrates preferably both a sufficiently high electronic Quality as well as one for a surface of solar cells desirable surface texture and based on such substrates in simpler and cost-effective manner semiconductor devices, in particular Solar cells, can be manufactured.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines oder mehrerer dünner Halbleiterschichtsubstrate vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

  • (a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrates;
  • (b) Ausbilden einer oberen niedrig-porösen Schicht an einer Oberfläche des Halbleitersubstrats;
  • (c) Ausbilden einer hoch-porösen Schicht unterhalb der niedrig-porösen Schicht;
  • optional: (d) Ausbilden einer weiteren niedrig-porösen Schicht unterhalb der zuvor ausgebildeten hoch-porösen Schicht;
  • optional: (e) Ausbilden einer weiteren hoch-porösen Schicht unterhalb der zuvor ausgebildeten niedrig-porösen Schicht, wobei die porösen Schichten, d. h. die zuvor ausgebildeten hoch-porösen und niedrig-porösen Schichten, jeweils durch elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrates in einer Ätzlösung ausgebildet werden; und
  • (f) mechanisches Abtrennen der oberen niedrig-porösen Schicht und danach, optional, mechanisches Abtrennen der weiteren niedrig-porösen Schicht von dem Halbleitersubstrat, wobei die hoch-porösen Schichten jeweils als Sollbruchstelle dienen.
According to a first aspect of the present invention, a method for forming one or more thin semiconductor layer substrates is proposed. The method comprises the following method steps:
  • (a) providing a semiconductor substrate;
  • (b) forming an upper low-porous layer on a surface of the semiconductor substrate;
  • (c) forming a highly porous layer below the low-porous layer;
  • optionally: (d) forming another low-porous layer below the previously formed high-porous layer;
  • optionally: (e) forming another high-porous layer below the previously formed low-porous layer, wherein the porous layers, ie, the previously formed high-porous and low-porous layers are respectively formed by electrochemical etching of the semiconductor substrate in an etching solution ; and
  • (f) mechanically separating the upper low-porous layer and thereafter, optionally, mechanically separating the further low-porous layer from the semiconductor substrate, the high-porous layers each serving as a predetermined breaking point.

Die vorliegende Erfindung kann als auf der folgenden Idee basierend angesehen werden:
In einem Halbleitersubstrat wie beispielsweise einem Siliziumwafer können nacheinander abwechselnd niedrig-poröse Schichten und hoch-poröse Schichten durch elektrochemisches Ätzen ausgebildet werden. Jede der niedrig-porösen Schichten kann anschließend nacheinander von der jeweils darunterliegenden niedrig-porösen Schicht bzw. von dem Substrat abgelöst werden, indem sie mechanisch voneinander getrennt werden, wobei ausgenutzt wird, dass die dazwischen liegende hoch-poröse Schicht als Sollbruchstelle dienen kann. Die hoch-poröse Schicht kann dabei derart ausgebildet sein, dass nur noch wenige dünne Stege eine mechanische Verbindung zwischen den benachbarten niedrig-porösen Schichten ausbilden und dass diese wenigen Stege bei mechanischer Krafteinwirkung leicht brechen können und so die beiden niedrig-porösen Schichten bzw. die niedrig-poröse Schicht und das Substrat voneinander mechanisch getrennt werden können. Auf diese Weise können mit einfachen Prozessierungsschritten, die nur wenig Prozessierungsaufwand mit sich bringen und gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden können, vorzugsweise eine Vielzahl von dünnen Halbleiterschichtsubstraten aus ursprünglich einem einzigen Halbleitersubstrat erzeugt werden. Jedes einzelne dieser Halbleiterschichtsubstrate kann aus einer der niedrig-porösen, vorzugsweise makro-porösen Schichten bestehen und insbesondere aufgrund der Porosität dieser Schichten eine gewünschte Oberflächentexturierung aufweisen, ohne dass hierzu zusätzliche Arbeitsschritte notwendig wären. Die Qualität des Halbleitermaterials entspricht dabei im Wesentlichen der Qualität des als Ausgangsprodukt verwendeten Halbleitersubstrates, das heißt, wenn ein hoch qualitatives Halbleitersubstrat beispielsweise in Form eines einkristallinen Siliziumwafers verwendet wird, werden auch die erzeugten dünnen, vorzugsweise makroporösen Halbleiterschichtsubstrate eine hohe Materialqualität und insbesondere eine einkristalline Struktur aufweisen.The present invention may be considered as based on the following idea:
In a semiconductor substrate such as a silicon wafer, alternately low-porous layers and high-porous layers may be successively formed by electrochemical etching. Each of the low-porous layers can then be successively detached from the respectively underlying low-porous layer or from the substrate by being mechanically separated from one another, taking advantage of the fact that the interposed high-porous layer can serve as a predetermined breaking point. The highly porous layer can be designed such that only a few thin webs form a mechanical connection between the adjacent low-porous layers and that these few webs can easily break under mechanical force and thus the two low-porous layers or the low-porous layer and the substrate can be mechanically separated from each other. In this way, it is possible with simple processing steps, which involve little processing effort and may be repeated several times if necessary, to produce a multiplicity of thin semiconductor layer substrates from originally a single semiconductor substrate. Each of these semiconductor layer substrates may consist of one of the low-porous, preferably macro-porous layers and, in particular due to the porosity of these layers, have a desired surface texturing without the need for additional work steps. The quality of the semiconductor material corresponds essentially to the quality of the semiconductor substrate used as the starting material, that is to say that if a high-quality semiconductor substrate is used in the form of a monocrystalline silicon wafer, for example, the thin, preferably macroporous semiconductor layer substrates produced are also of high material quality and in particular a monocrystalline structure exhibit.

Wie weiter unten mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen der Erfindung noch genauer beschrieben werden wird, kann hierbei vorteilhaft ausgenutzt werden, dass die Mehrzahl von zuvor ausgebildeten niedrig-porösen Schichten vor dem mechanischen Abtrennen der einzelnen niedrig-porösen Schichten mechanisch miteinander verbunden sind und somit das Halbleitersubstrat mit den darauf befindlichen porösen Schichten einfach gehandhabt und in weiteren Prozessschritten behandelt werden kann. Beispielsweise kann das gesamte Halbleitersubstrat einschließlich der porösen Schichten einem Oxidationsprozess unterzogen werden, bei dem an der gesamten Oberfläche ein dünnes Oxid gebildet wird. Dieses Oxid kann die Halbleiteroberfläche gut passivieren. Auf diese Weise kann durch einen einzigen Oxidationsprozess eine Vielzahl von anschließend voneinander zu trennenden niedrig-porösen Schichten gleichzeitig oberflächenpassiviert werden.As below with reference to specific embodiments The invention will be described in more detail here be advantageously exploited that the plurality of previously trained low-porous layers before mechanical separation of the individual low-porous layers mechanically together are connected and thus the semiconductor substrate with the thereon porous layers easily handled and in further process steps can be treated. For example, the entire semiconductor substrate including the porous layers an oxidation process be subjected to, in the case of the entire surface thin oxide is formed. This oxide can be the semiconductor surface Passivate well. In this way, through a single oxidation process a variety of then separated from each other low-porous layers simultaneously passivated become.

Außerdem kann ausgenutzt werden, dass beim mechanischen Abtrennen benachbarter niedrig-poröser Schichten bzw. einer niedrig-porösen Schicht von dem angrenzenden Substrat an den Bruchstellen innerhalb der hoch-porösen Schichten Bereiche entstehen, die nicht mit einem zuvor ausgebildeten Oxid bedeckt sind. Diese freiliegenden Bereiche können bei späteren Prozessierungsschritten beispielsweise zur Ausbildung lokaler elektrischer Kontakte oder zur Bildung von lokalen diffundierten Bereichen gezielt genutzt werden.In addition, can be exploited that in the mechanical separation of adjacent low-porous layers or a low-porous Layer of the adjacent substrate at the fracture sites within the highly porous layers arise areas that are not covered with a previously formed oxide. These exposed areas can be used selectively in later processing steps, for example, to form local electrical contacts or to form local diffused areas.

Beim Erzeugen der ersten niedrig-porösen Schicht mit zufällig angeordneten Poren kann eine Nukleationsphase zur Bildung von Ätzkeimen nötig sein, beispielsweise indem Ätzkeime fotolithographisch vordefiniert werden. Nach einem Ablösen der niedrig-porösen Schicht und Wiederverwenden des Substrats können durch den letzten Ätzvorgang bereits Nukleationskeime auf der Oberfläche vorhanden. Der Aufwand für die Bildung von Ätzkeimen kann daher bei nachfolgenden Ätzvorgängen eingespart werden.At the Create the first low-porous layer with random arranged pores can nucleation phase for the formation of Ätzkeimen be necessary, for example by Ätzkeime photolithographically be predefined. After peeling off the low-porous Layer and reuse of the substrate can be achieved by the last etching already nucleation on the Surface available. The effort for education of etch germs may therefore be present in subsequent etches be saved.

Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Anschluss detaillierter beschrieben: Bei dem bereitgestellten Halbleitersubstrat (Prozessschritt (a)) kann es sich um ein Substrat aus einem beliebigen Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium (Si), Germanium (Ge), Galliumarsenid (GaAs), etc. handeln. Das Halbleitersubstrat kann in Form eines Wafers bereitgestellt werden und kann eine erhebliche Dicke von mehreren 100 μm aufweisen. Es werden insbesondere Halbleitersubstrate aus einem Halbleitermaterial hoher elektronischer Qualität wie zum Beispiel ein einkristalliner Siliziumwafer bevorzugt. Wie weiter unten noch detaillierter erklärt werden wird, hat sich herausgestellt, dass das Verfahren sich insbesondere auf Halbleitersubstraten vom n-Halbleitertyp vorteilhaft realisieren lässt.Possible Features and advantages of embodiments of the invention Procedures are described in more detail below: In the provided semiconductor substrate (process step (a)) it can is a substrate made of any semiconductor material such as For example, silicon (Si), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), etc. act. The semiconductor substrate may be provided in the form of a wafer can be and a considerable thickness of several 100 microns exhibit. In particular, semiconductor substrates are made from a semiconductor material high electronic quality such as a single crystal Silicon wafer preferred. As explained in more detail below it has been found that the procedure is particular realize on semiconductor substrates of the n-type semiconductor advantageous leaves.

Anschließend werden in das Halbleitersubstrat eine niedrig-poröse Schicht und eine hochporöse Schicht oder, alternativ, mehrfach abwechselnd niedrig-poröse und hoch-poröse Schichten eingeätzt (Prozessschritte (b) bis (e)). Vorzugsweise wird mit dem Ausbilden einer oberen niedrig-porösen Schicht an einer Oberfläche des Halbleitersubstrats begonnen und anschließend unterhalb dieser niedrig-porösen Schicht eine hoch-poröse Schicht eingeätzt.Subsequently become a low-porous layer in the semiconductor substrate and a highly porous layer or, alternatively, multiple times alternately low-porous and high-porous layers etched (process steps (b) to (e)). Preferably with the formation of an upper low-porous layer a surface of the semiconductor substrate and then started below this low-porous layer a highly porous Etched layer.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „oberhalb” und „unterhalb” nicht einschränkend auszulegen sind und insbesondere keine geometrische Richtung, sondern vielmehr eine Reihenfolge der Ausbildung der einzelnen porösen Schichten beschreiben sollen, wobei davon ausgegangen wird, dass die porösen Schichten sukzessive von oben nach unten in das Halbleitersubstrat eingebracht werden. Bei der realen Prozessierung kann die Ätzrichtung durchaus anders sein, beispielsweise von unten nach oben oder von links nach rechts.It It should be noted that the terms "above" and "below" are not are interpreted restrictively and in particular no geometric Direction, but rather a sequence of training of the individual to describe porous layers, it being assumed That is, the porous layers successively from top to bottom be introduced below in the semiconductor substrate. In the real one Processing, the etching direction can be quite different, for example, from bottom to top or from left to right.

Die niedrig-porösen Schichten weisen eine geringere Porosität auf als die hoch-porösen Schichten. Unter der Porosität einer Schicht soll dabei ein Verhältnis des aufsummierten Volumens aller Poren innerhalb einer Schicht zu einem Gesamtvolumen der Schicht verstanden werden. Mit anderen Worten ist die Porosität einer Schicht umso größer, je mehr Poren darin enthalten sind und je größer die Poren sind. Eine niedrig-poröse Schicht kann eine Porosität von weniger als 40%, stärker bevorzugt weniger als 10% aufweisen. Eine hochporöse Schicht kann eine Porosität von zwischen 20 und 100%, vorzugsweise zwischen 40% und 98%, stärker bevorzugt zwischen 80% und 95% aufweisen. Versuche haben ergeben, dass hoch-poröse Schichten bei einer zu geringen Porosität schlecht als Sollbruchstelle beim anschließenden Abtrennvorgang dienen können. Wird die Porosität der hoch-porösen Schichten zu hoch gewählt, besteht ein Risiko, dass die benachbarten niedrig-porösen Schichten sich willkürlich voneinander abtrennen, was dem Wunsch, das Halbleitersubstrat mitsamt allen darauf erzeugten niedrig-porösen Schichten zunächst als Einheit handhaben zu können, zuwiderlaufen könnte. Allerdings könnten in hoch-porösen Schichten gezielt Bereiche mit einer geringeren Porosität vorgesehen werden, z. B. am Rand eines Substrates, die für einen Zusammenhalt benachbarter niedrig-poröser Schichten sorgen können.The low-porous layers have a lower porosity on as the highly porous layers. Under the porosity a layer should have a ratio of the summed up Volume of all pores within a layer to a total volume of Be understood layer. In other words, the porosity a layer the larger, the more pores in it are included and the larger the pores are. A low-porous layer can have a porosity of less than 40%, more preferably less than 10%. A highly porous layer can have a porosity of between 20 and 100%, preferably between 40% and 98%, stronger preferably between 80% and 95%. Experiments have shown that high-porous layers with too little porosity poor as a predetermined breaking point in the subsequent separation process can serve. Will the porosity of the highly porous Layers chosen too high, there is a risk that the adjacent low-porous layers become arbitrary separate from each other what the desire, the semiconductor substrate together all low-porous layers produced on it first to handle as a unit could run counter. However, targeted in highly porous layers Areas with a lower porosity are provided, z. B. at the edge of a substrate adjacent to a cohesion low-porous layers can provide.

Die porösen Schichten werden in dem Halbleitersubstrat durch elektrochemisches Ätzen erzeugt, beispielsweise indem eine Oberfläche des Halbleitersubstrates mit einer Ätzlösung in Kontakt gebracht wird und gleichzeitig eine elektrische Spannung zwischen der Substratoberfläche und der Ätzlösung angelegt wird. Mit anderen Worten liegen die Oberfläche des Halbleitersubstrates und die Ätzlösung auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen. Bei geeigneter Polung der angelegten Spannung kann es zu einer elektrochemischen Reaktion kommen, die zu einem Ätzen der Substratoberfläche insbesondere lokal an Nukleationszentren führen kann. Bei der elektrochemischen Reaktion kann es zu einem lokalen Aufoxidieren der Substratoberfläche und zu einem quasigleichzeitigen Wegätzen der aufoxidierten Substratoberfläche durch die benetzende Ätzlösung kommen. Da dieser Vorgang generell nicht homogen abläuft, sondern sich auf Nukleationskeime konzentriert, kann es zu einem inhomogenen Ätzen der Substratoberfläche kommen, bei dem Kanäle weitgehend senkrecht zur Substratoberfläche in das Substrat eingeätzt werden, wodurch eine poröse Schicht gebildet werden kann.The porous layers are penetrated in the semiconductor substrate generates electrochemical etching, for example by a Surface of the semiconductor substrate with an etching solution is brought into contact and at the same time an electrical voltage between the substrate surface and the etching solution is created. In other words, the surface lies of the semiconductor substrate and the etching solution different electrical potentials. With suitable polarity The applied voltage may cause an electrochemical reaction come to an etching of the substrate surface especially locally lead to nucleation centers. at The electrochemical reaction may be oxidized locally the substrate surface and to a quasi-same Wegätz the oxidized substrate surface come through the wetting etching solution. Because of this Process generally does not run homogeneously, but on Focusing nucleation nuclei may lead to an inhomogeneous etching of the Substrate surface come in the channels largely etched into the substrate perpendicular to the substrate surface become, whereby a porous layer can be formed.

Es wurde beobachtet, dass eine Stärke des elektrochemischen Ätzvorgangs insbesondere davon abhängen kann, wie viele positive Ladungsträger (auch als „Löcher” oder freie Zustande im Valenzband des Halbleitermaterials bezeichnet) an der Substratoberfläche zur Verfügung stehen. Bei p-Typ-Halbleitersubstraten sind die Löcher die Majoritätsladungsträger und eine Ätzaktivität hängt während des elektrochemischen Ätzens hauptsächlich von einer zwischen dem Halbleitersubstrat und der Ätzlösung angelegten elektrischen Spannung ab. Bei einem n-Typ-Halbleitersubstrat sind die Löcher hingegen die Minoritätsladungsträger. Bei einem solchen n-Typ-Substrat kann die Menge der für einen elektrochemischen Ätzvorgang zur Verfügung stehenden Löcher stark durch ein Beleuchten des Halbleitersubstrats und die damit einhergehende Generation von Ladungsträgerpaaren (Elektronen und Löcher) beeinflusst werden. Mit anderen Worten lässt sich beim elektrochemischen Ätzen poröser Schichten in n-Typ-Substraten die Porosität neben der angelegten elektrischen Spannung wesentlich durch die Intensität einer gleichzeitig erfolgenden Beleuchtung steuern.It has been observed that a strength of the electrochemical etching process may depend in particular on how many positive charge carriers (also referred to as "holes" or free states in the valence band of the semiconductor material) at the sub stratoberfläche be available. In p-type semiconductor substrates, the holes are majority carriers and an etching activity during electrochemical etching mainly depends on an electrical voltage applied between the semiconductor substrate and the etching solution. In the case of an n-type semiconductor substrate, however, the holes are the minority carriers. In such an n-type substrate, the amount of holes available for an electrochemical etching process can be greatly influenced by illuminating the semiconductor substrate and the associated generation of carrier pairs (electrons and holes). In other words, in the electrochemical etching of porous layers in n-type substrates, the porosity in addition to the applied electrical voltage can be controlled substantially by the intensity of simultaneous illumination.

Zum alternierenden Ausbilden von niedrig-porösen Schichten und hoch-porösen Schichten können somit die ein elektrochemisches Ätzen beeinflussenden Parameter abwechselnd so eingestellt werden, dass es zur Bildung einer niedrig-porösen Schicht zu einer niedrigen Ätzrate kommt und zur Bildung einer hoch-porösen Schicht zu einer hohen Ätzrate. Unter der Ätzrate kann hierbei die Menge aufgelösten Materials pro Zeiteinheit verstanden werden.To the alternating formation of low-porous layers and highly porous layers can thus be the one electrochemical etching affecting parameters alternately be adjusted so that it forms a low-porous layer comes to a low etching rate and to form a highly porous layer at a high etching rate. Under the etch rate can be resolved in this case the amount Materials are understood per unit time.

Beispielsweise kann bei einem n-Typ-Halbleitersubstrat durch Beleuchtung mit niedriger Lichtintensität ein geringer Ätzstrom und somit eine geringe Ätzrate bewirkt werden, so dass nur kleine Poren gebildet werden, wohingegen zur anschließenden Bildung der hoch-porösen Schicht das Halbleitersubstrat mit einer höheren Lichtintensität beleuchtet wird, so dass es zu einem höheren Ätzstrom und somit zur Bildung größerer Poren kommt. Da sich die Poren z. B. bei einem Siliziumwafer der 100-Kristallrichtung stets bevorzugt senkrecht zur Oberfläche des Halbleitersubstrates ausbilden, kann auf diese Weise eine Sequenz von abwechselnd ausgebildeten niedrig-porösen Schichten und hoch-porösen Schichten erzeugt werden.For example can in an n-type semiconductor substrate by lighting with low light intensity a low etching current and thus a low etching rate be effected so that only small pores are formed, whereas for subsequent formation of the highly porous layer the semiconductor substrate with a higher light intensity is illuminated, causing a higher etching current and thus comes to the formation of larger pores. That I the pores z. Example, in a silicon wafer of the 100-crystal direction always preferably perpendicular to the surface of the semiconductor substrate can form a sequence of alternately formed in this way low-porous layers and highly porous layers be generated.

Vorzugsweise werden während des elektrochemischen Ätzens Einflussparameter, die die Stärke und Geschwindigkeit des elektrochemischen Ätzvorgangs beeinflussen, wie zum Beispiel eine zwischen dem Halbleitersubstrat und der Ätzlösung anliegende Spannung, eine Beleuchtung des Halbleitersubstrates, ein Halbleitertyp und eine Dotierungskonzentration innerhalb des Halbleitersubstrates, eine Konzentration ätzender Substanzen wie zum Beispiel Flusssäure (HF) innerhalb der Ätzlösung und/oder eine Temperatur der Ätzlösung, derart gewählt, dass zumindest die hoch-poröse Schicht mit einer makroporösen Struktur ausgebildet wird. Unter einer makroporösen Struktur wird dabei nach IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) eine Schicht mit einer durchschnittlichen Porengröße von mehr als 50 nm verstanden. Eine makroporöse Struktur der hoch-porösen Schicht kann vorteilhaft sein für deren Funktion als Sollbruchstelle während des nachfolgenden Abtrennvorganges. Auch die niedrig-poröse Schicht soll vorzugsweise mit einer makroporösen Struktur ausgebildet sein, das heißt, die Porengröße kann auch bei der niedrig-porösen Schicht verhältnismäßig groß sein, wobei jedoch der Durchmesser der Poren geringer sein kann als in der hoch-porösen Schicht. Eine grobe makroporöse Struktur in der niedrig-porösen Schicht kann im Vergleich zu einer mesoporösen Struktur mit gleicher Porosität den Vorteil einer kleineren Oberfläche und somit einer geringeren Oberflächenrekombination aufzuweisen.Preferably become influencing parameters during the electrochemical etching, the strength and speed of the electrochemical etching process such as one between the semiconductor substrate and the etching solution applied voltage, a lighting of the semiconductor substrate, a semiconductor type and a doping concentration within the semiconductor substrate, a concentration more corrosive Substances such as hydrofluoric acid (HF) within the etching solution and / or a temperature of the etching solution, chosen such that at least the highly porous layer with a macroporous Structure is formed. Under a macroporous structure becomes one according to IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) Layer with an average pore size of more than 50 nm understood. A macroporous structure of high-porous layer may be beneficial for their function as breaking point during the following Severing. Even the low-porous layer should preferably formed with a macroporous structure its, that is, the pore size can be even in the low-porous layer relatively be large, but the diameter of the pores smaller can be as in the high-porous layer. A rough macroporous structure in the low-porous layer can be compared to a mesoporous structure with the same porosity Advantage of a smaller surface and thus a smaller Surface recombination.

Vorzugsweise ist der Ätzlösung ein Benetzungsmittel beigefügt. Dieses Benetzungsmittel kann bewirken, dass die eigentlichen ätzenden Substanzen der Ätzlösung die Oberfläche des Halbleitersubstrates während des Ätzvorgangs gleichmäßig benetzen können. Dies kann insbesondere in den ausgedehnten Kanälen innerhalb der porösen Schichten von Vorteil sein. Es wurde auch beobachtet, dass manche Benetzungsmittel die Viskosität der Ätzlösung herabsetzen können und somit ein Eindringen bzw. ein Zirkulieren von Ätzlösung in bereits zuvor geätzten porösen Schichten erleichtern können. Außerdem können sich Gasbläschen, die sich während des Ätzvorgangs bilden können, aufgrund des Benetzungsmittels einfach von der Oberfläche des Halbleitersubstrats lösen. Als Benetzungsmittel kann beispielsweise Ethanol (C2H6O) oder Essigsäure (CH2H4O2) verwendet werden.Preferably, the etching solution is accompanied by a wetting agent. This wetting agent can cause the actual etching substances of the etching solution to evenly wet the surface of the semiconductor substrate during the etching process. This may be particularly beneficial in the extended channels within the porous layers. It has also been observed that some wetting agents can lower the viscosity of the etching solution and thus facilitate the penetration or circulation of etching solution in previously etched porous layers. In addition, due to the wetting agent, gas bubbles that may form during the etching process may easily dislodge from the surface of the semiconductor substrate. As the wetting agent, for example, ethanol (C 2 H 6 O) or acetic acid (CH 2 H 4 O 2 ) may be used.

Vorzugsweise können Einflussparameter während des elektrochemischen Ätzens der mehreren porösen Schichten derart angepasst werden, dass die Porenstruktur und/oder die Schichtdicke der nacheinander gebildeten niedrig-porösen Schichten im Wesentlichen gleich bleiben. Da sich die Zusammensetzung der Ätzlösung im Verlauf des Ätzvorgangs ändern kann und da insbesondere die Zirkulation von Ätzlösung innerhalb von Poren bereits geätzter poröser Schichten eingeschränkt sein kann und daher der Austausch von Ätzlösung tiefer im Inneren bereits geätzter poröser Schichten begrenzt sein kann, kann es während des sukzessiven Ausbildens der verschiedenen porösen Schichten notwendig sein, die Ätzparameter, insbesondere die Intensität der Beleuchtung des Substrates während des Ätzens, derart anzupassen, dass die Ätzraten und somit die resultierenden Ätzstrukturen im Wesentlichen unverändert bleiben. Damit kann erreicht werden, dass die niedrig-porösen Schichten, die später nach dem mechanischen Abtrennen die gewünschten dünnen Halbleiterschichtsubstrate bilden sollen, alle im Wesentlichen gleiche mechanische und elektronische Eigenschaften aufweisen.Preferably, influencing parameters may be adjusted during the electrochemical etching of the plurality of porous layers such that the pore structure and / or the layer thickness of the successively formed low-porous layers remain substantially the same. Since the composition of the etching solution may change in the course of the etching process, and in particular the circulation of etching solution within pores of already etched porous layers may be limited and therefore the replacement of etching solution deeper inside already etched porous layers may be limited, it may be limited during the etching process successively forming the various porous layers, it is necessary to adapt the etching parameters, in particular the intensity of the illumination of the substrate during the etching, in such a way that the etching rates and thus the resulting etching structures remain essentially unchanged. It can thus be achieved that the low-porous layers, which are to form the desired thin semiconductor layer substrates later after the mechanical separation, all substantially the same mechanical and electronic have characteristic properties.

Die Dauer des Ätzvorgangs wird unter Berücksichtigung der aktuell eingestellten Ätzrate vorzugsweise so gewählt, dass die niedrig-porösen Schichten mit einer Schichtdicke von 5–100 μm, vorzugsweise 10–30 μm gebildet werden, wohingegen die hoch-porösen Schichten lediglich mit einer Dicke von 0,5 μm–20 μm, vorzugsweise 1 μm–5 μm, ausgebildet werden.The Duration of the etching process is taken into account the currently set etch rate is preferably chosen so that the low-porous layers with a layer thickness of 5-100 μm, preferably 10-30 μm whereas the highly porous layers are only with a thickness of 0.5 μm-20 μm, preferably 1 micron-5 microns, are formed.

Um eine obere niedrig-poröse Schicht mechanisch von einer darunterliegenden niedrig-porösen Schicht bzw. von dem Halbleitersubstrat abzutrennen, kann beispielsweise eine mechanische Kraft direkt auf die niedrig-poröse Schicht ausgeübt werden. Beispielsweise kann ein Trägersubstrat, zum Beispiel aus Glas, an eine außen liegende niedrig-poröse Schicht angehaftet oder gebondet werden. Zu diesem Zweck kann ein Verfahren, wie es beispielsweise bei der Modulverkapselung eingesetzt wird, oder ein Sol-Gel-Verfahren verwendet werden. Das Trägersubstrat kann dann mit der daran anhaftenden, außen liegenden, niedrig-porösen Schicht von der darunterliegenden niedrig-porösen Schicht bzw. dem Substrat abgehoben oder abgerissen werden, wobei die zuvor dazwischen erzeugte hochporöse Schicht als Sollbruchstelle dienen kann, entlang der sich der Abtrennvorgang vollzieht.Around an upper low-porous layer mechanically from one underlying low-porous layer or of the Semiconductor substrate can be separated, for example, a mechanical Force exerted directly on the low-porous layer become. For example, a carrier substrate, for example made of glass, on an outside low-porous Layer be adhered or bonded. For this purpose, a Method, as used for example in module encapsulation or a sol-gel method. The carrier substrate can then with the adherent, outer, low-porous layer from the underlying low-porous layer or lifted off the substrate or demolished, with the previously in between produced highly porous layer serve as a predetermined breaking point can, along which the separation process takes place.

Vorzugsweise kann als Trägersubstrat eine flexible Folie, beispielsweise eine Aluminiumfolie, eingesetzt werden. Die Folie kann dann mitsamt der daran anhaftenden außen liegenden niedrig-porösen Schicht durch abrollendes Abziehen von der darunterliegenden Schicht abgerissen werden. Dadurch kann der mechanische Stress in der jeweils obersten, an der Folie anhaftenden niedrig-porösen Schicht und der daran angrenzenden hoch-porösen Schicht konzentriert werden und das schichtweise Ablösen der niedrig-porösen Schichten kann erleichtert werden.Preferably can be used as a carrier substrate, a flexible film, for example an aluminum foil used. The film can then be included the adherent outer low-porous layer pulled off by rolling off the underlying layer become. As a result, the mechanical stress in the top, on the film adhering low-porous layer and the thereto be concentrated and adjacent to the adjacent high-porous layer the stratified detachment of the low-porous layers can be relieved.

Neben der Möglichkeit, eine Vielzahl von dünnen Halbleiterschichtsubstraten in Form von nacheinander abgetrennten niedrig-porösen Schichten aus einem einzigen Halbleitersubstrat und mit Hilfe eines einzelnen elektrochemischen Ätzschrittes mit variierenden Ätzparametern erhalten zu können, ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren auch, die Vielzahl von niedrig-porösen Schichten vor dem mechanischen Trennen der einzelnen niedrig-porösen Schichten einem gemeinsamen Verfahrensschritt zu unterziehen. Hierbei kann es insbesondere von Interesse sein, die bereits ausgebildeten porösen Schichten noch vor deren mechanischem Trennen einem Fluid-Verfahrensschritt zu unterziehen. Unter einem Fluid-Verfahrensschritt wird hierbei ein Verfahrensschritt verstanden, bei dem ein Fluid wie zum Beispiel ein Gas oder eine Flüssigkeit auf die Oberfläche des Halbleitersubstrates, das heißt insbesondere auf die außen liegenden und innen liegenden Oberflächen der porösen Schichten, einwirken kann. Durch einen solchen Fluid-Verfahrensschritt kann beispielsweise die gesamte Oberfläche der porösen Schichten mit einer zusätzlichen Schicht beschichtet werden.Next the possibility of a variety of thin semiconductor layer substrates in the form of sequentially separated low-porous layers from a single semiconductor substrate and with the help of a single electrochemical etching step with varying Ätzparametern To be able to receive the proposed Process also, the variety of low-porous layers before the mechanical separation of the individual low-porous layers one to undergo a common process step. This can be especially be of interest, the already formed porous layers even before their mechanical separation of a fluid process step to undergo. In this case, a fluid process step is used a process step understood in which a fluid such as a gas or a liquid on the surface of the semiconductor substrate, that is, in particular to the outer and inner surfaces the porous layers, can act. By such Fluid process step, for example, the entire surface the porous layers with an additional layer be coated.

Beispielsweise kann in einem solchen Fluid-Verfahrensschritt eine dielektrische Schicht auf den Oberflächen der niedrig-porösen Schichten und der hoch-porösen Schichten ausgebildet werden. Die dielektrische Schicht kann insbesondere zur Passivierung der Oberflächen dienen.For example can in such a fluid process step, a dielectric Layer on the surfaces of the low-porous Layers and the highly porous layers are formed. The dielectric layer can be used in particular for the passivation of the Serve surfaces.

In einer konkreten Ausgestaltung kann das Halbleitersubstrat mit den zuvor darin ausgebildeten niedrig-porösen und hoch-porösen Schichten einem Hochtemperaturprozessschritt unterzogen werden, bei dem bei Temperaturen von oberhalb 700°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre eine Siliziumdioxidschicht (SiO2) an den Oberflächen der porösen Schichten homogen aufwachst. Eine solche Siliziumdioxidschicht kann bereits bei geringen Schichtdicken von weniger als 10 nm zu einer effektiven Oberflächenpassivierung der porösen Schichten führen.In a specific embodiment, the semiconductor substrate with the previously formed therein low-porous and highly porous layers can be subjected to a high-temperature process step, wherein at temperatures above 700 ° C in an oxygen-containing atmosphere, a silicon dioxide layer (SiO 2 ) on the surfaces of the porous layers grow up homogeneously. Such a silicon dioxide layer can lead to an effective surface passivation of the porous layers even at low layer thicknesses of less than 10 nm.

Alternativ kann durch den Fluid-Verfahrensschritt auch beispielsweise eine Siliziumnitridschicht oder eine Aluminiumoxidschicht zur Passivierung der Oberfläche abgeschieden werden oder im Rahmen eines Gasphasendiffusionsschrittes eine oberflächennahe Schicht mit Dotanden wie zum Beispiel Phosphor oder Bor dotiert werden.alternative can by the fluid process step, for example, a Silicon nitride layer or an aluminum oxide layer for passivation the surface to be deposited or in the context of a Gas phase diffusion step a near-surface layer doped with dopants such as phosphorus or boron.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes vorgeschlagen. Das Verfahren weist hierbei neben möglicherweise weiteren Prozessschritten folgende Prozessschritte auf: (i) Bilden eines dünnen Halbleitersubstrates mittels des oben beschriebenen Verfahrens; (ii) Ausbilden von dotierten Bereichen in dem Halbleiterschichtsubstrat; und (iii) Ausbilden von elektrischen Kontakten an Oberflächenbereichen des Halbleiterschichtsubstrates.According to one Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a Semiconductor device proposed. The method points here following possibly further process steps following Process steps: (i) forming a thin semiconductor substrate by the method described above; (ii) forming doped ones Regions in the semiconductor layer substrate; and (iii) forming of electrical contacts to surface areas of the Semiconductor layer substrate.

Wenn hierbei während des Bilden des dünnen Halbleitersubstrates, wie es zuvor beschrieben wurde, vor dem Abtrennen der als Halbleitersubstrat dienenden niedrig-porösen Schicht (Verfahrensschritt (f)) eine dielektrische Schicht auf Oberflächen der niedrig-porösen Schichten und der hoch-porösen Schichten ausgebildet wurde, kann die beim mechanischen Abtrennen der niedrig-porösen Schicht im Bereich der als Sollbruchstelle dienenden hochporösen Schicht entstehenden frei liegenden Bereiche, die nicht von der dielektrischen Schicht bedeckt sind, zum Ausbilden von dotierten Bereichen in dem Halbleiterschichtsubstrat oder zum Ausbilden von elektrischen Kontakten an den frei liegenden Bereichen des Halbleiterschichtsubstrates genutzt werden.Here, when forming the thin semiconductor substrate as described above, before separating the low-porous layer serving as a semiconductor substrate (step (f)), a dielectric layer was formed on surfaces of the low-porous layers and the high-porous layers , In the mechanical separation of the low-porous layer in the region of the predetermined breaking point serving as highly porous layer resulting exposed areas that are not covered by the dielectric layer, for forming doped regions in the semiconductor layer substrate or for forming electri contacts are used on the exposed areas of the semiconductor layer substrate.

In den frei liegenden Bereichen kann beispielsweise durch einen Gasphasendiffusionsschritt, bei dem Dotanden aus einem Trägergas bei hohen Temperaturen in das Halbleitermaterial eindiffundieren können, eine dotierte Schicht eindiffundiert werden. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass die auf der Oberfläche der porösen Schicht vorher ausgebildete dielektrische Schicht als Diffusionsbarriere wirken kann und es somit nur in den beim Abtrennen der niedrig-porösen Schicht frei gelegten Bereichen lokal zu einem Eindiffundieren von Dotanden kommt. Auf diese Weise können in den punktförmigen, kleinen, frei liegenden Bereichen gezielt dotierte Regionen erzeugt werden, wobei die restliche Oberfläche des Halbleiterschichtsubstrates durch die daran angrenzende dielektrische Schicht gut passiviert ist. Sofern das Halbleiterschichtsubstrat beispielsweise aus einem n-Typ-Halbleitermaterial besteht, können die dotierten Bereiche im Falle einer n+-Typ-Dotierung in den frei liegenden punktförmigen Bereichen einen Kontaktwiderstand zu nachfolgend dort ausgebildeten elektrischen Kontakten reduzieren und ein lokales BSF (back surface field) bilden. Im Falle einer p-Typ-Dotierung kann ein sammelnder pn-Übergang erzeugt werden und/oder ein ebenfalls reduzierter Kontaktwiderstand realisiert werden.In the exposed regions, for example, a doped layer can be diffused by a gas phase diffusion step in which dopants from a carrier gas can diffuse into the semiconductor material at high temperatures. In this case, it can be exploited that the dielectric layer previously formed on the surface of the porous layer can act as a diffusion barrier and thus localized diffusion of dopants occurs only in the areas exposed during the separation of the low-porous layer. In this way, selectively doped regions can be produced in the punctiform, small, exposed regions, wherein the remaining surface of the semiconductor layer substrate is well passivated by the dielectric layer adjacent thereto. If the semiconductor layer substrate consists, for example, of an n-type semiconductor material, the doped regions may, in the case of an n + -type doping in the exposed point-shaped regions, reduce a contact resistance to subsequently formed electrical contacts and a local BSF (back surface field) form. In the case of a p-type doping, a collecting pn junction can be generated and / or a likewise reduced contact resistance can be realized.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den zuvor durch das mechanische Abtrennen der niedrig-porösen Schicht entstandenen frei liegenden Bereichen eine Aluminiumfolie angelagert und nachfolgend erhitzt. Vorzugsweise wird die Aluminiumfolie auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur von Aluminium in Silizium bei 577°C erhitzt. Das Erhitzen der Aluminiumfolie kann zur Bildung von Aluminium-dotierten p+-Typ-Bereichen in den frei liegenden Bereichen des porösen Siliziumsubstrates führen, da das Aluminium mit dem angrenzenden Silizium eine flüssige eutektische Phase bildet. Beim nachfolgenden Abkühlen des Aluminium-Silizium-Eutektikums kann dieses wieder erstarren und eine feste Verbindung zwischen der Aluminiumfolie und dem dünnen Siliziumschichtsubstrat bilden. Die Aluminiumfolie kann somit als Träger für die gefertigte Dünnschicht-Solarzelle fungieren. Da die Aluminiumfolie ebenso wie das dünne niedrig-poröse Siliziumschichtsubstrat flexibel sein kann, ist ein „rollendes Abziehen” der Folie und der daran anhaftenden niedrig-porösen Schicht von darunterliegenden Bereichen des Halbleitersubstrates möglich, wodurch der mechanische Stress jeweils in der obersten an der Aluminiumfolie anhaftenden Schicht konzentriert wird und das schichtweise Ablösen erleichtert werden kann.According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, an aluminum foil is deposited in the previously exposed by the mechanical separation of the low-porous layer exposed areas and subsequently heated. Preferably, the aluminum foil is heated to a temperature above the eutectic temperature of aluminum in silicon at 577 ° C. The heating of the aluminum foil may result in the formation of aluminum-doped p + -type regions in the exposed regions of the porous silicon substrate, since the aluminum forms a liquid eutectic phase with the adjacent silicon. Upon subsequent cooling of the aluminum-silicon eutectic, it may re-solidify and form a strong bond between the aluminum foil and the thin silicon layer substrate. The aluminum foil can thus act as a support for the manufactured thin-film solar cell. Since the aluminum foil as well as the thin low-porous silicon layer substrate can be flexible, it is possible to "roll off" the foil and the adhered low-porous layer from underlying areas of the semiconductor substrate, thereby stressing the uppermost part of the aluminum foil Layer is concentrated and the stratified detachment can be facilitated.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Dünnschicht auf außen liegende Bereiche eines porösen Halbleiterschichtsubstrates durch einen Plasmaabscheidungsprozess und/oder einem Sputterabscheidungsprozess aufgebracht. Beispielsweise kann eine dünne Aluminiumschicht, die als Metallkontakt für eine Solarzelle dienen kann, aufgesputtert werden oder eine dünne Siliziumnitridschicht, die als Barriere während einer nachfolgenden Diffusion oder einem nasschemischen Prozess dienen kann, kann mit Hilfe eines Plasmaabscheidungsprozesses wie zum Beispiel PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) abgeschieden werden.In a further embodiment of the invention Process is a thin film on external Regions of a porous semiconductor layer substrate through a plasma deposition process and / or a sputter deposition process applied. For example, a thin aluminum layer, which can serve as a metal contact for a solar cell, be sputtered on or a thin silicon nitride layer, as a barrier during a subsequent diffusion or can serve a wet-chemical process, with the help of a Plasma deposition process such as PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) are deposited.

Sowohl bei Plasmaabscheidungsprozessen als auch bei Sputterabscheidungsprozessen können sich Partikel aus einer Gasphase an einer zu beschichtenden Oberfläche abscheiden. Eine Schwierigkeit bei der Beschichtung von porösen Schichten kann darin bestehen, dass die Schichten von den Poren durchlöchert sind. Da Halbleiterbauelemente in der Regel nur auf einer Seite prozessiert werden sollen, muss in diesem Fall dafür Sorge getragen werden, dass die andere Seite der Zelle tatsächlich unprozessiert bleibt. Um dies zu erreichen, kann während des Plasma-/Sputterabscheidungsprozesses ein Gasdruck ausreichend hoch gewählt werden, dass ein Abscheiden einer Dünnschicht auf innen liegenden Oberflächen des porösen Halbleiterschichtsubstrates weitgehend vermieden wird. Mit anderen Worten kann ein Gasdruck so hoch gewählt werden, dass die freien Weglängen von Partikeln innerhalb des Gases so klein sind, dass die Partikel im Wesentlichen nicht mehr in die Poren der porösen Schicht eindringen können, sondern es lediglich zu einer Beschichtung der außen liegenden Bereiche der porösen Schicht kommt, innen liegende Bereiche der porösen Schicht jedoch weitgehend unbeschichtet bleiben.Either in plasma deposition processes as well as sputter deposition processes Particles from a gas phase can be coated on one Deposit the surface. A difficulty with the coating of porous layers can be that the layers are perforated by the pores. As semiconductor devices usually only on one side, must be processed in this case, be sure that the other Side of the cell actually remains unprocessed. To this can be reached during the plasma / sputter deposition process Gas pressure be chosen sufficiently high that a deposition a thin layer on internal surfaces of the porous semiconductor layer substrate largely avoided becomes. In other words, a gas pressure can be so high be that the free path lengths of particles within the Gases are so small that the particles are essentially no longer can penetrate into the pores of the porous layer, but it only to a coating of the outside Areas of the porous layer comes inside areas However, the porous layer remain largely uncoated.

Es wird angemerkt, dass die Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung teilweise in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden von dünnen Halbleiterschichtsubstraten, teilweise in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes und teilweise auch in Bezug auf die hergestellten Halbleiterdünnschichtsubstrate bzw. Halbleiterbauelemente beschrieben ist. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen in beliebiger Weise untereinander kombiniert werden können und dass die beschriebenen Verfahrensmerkmale entsprechende strukturelle Merkmale bei den hergestellten Halbleiterdünnschichtsubstraten bzw. Halbleiterbauelementen bedingen können bzw. umgekehrt.It It is noted that the embodiments, features and Advantages of the invention in part with respect to the inventive Method for forming thin semiconductor layer substrates, partly with respect to the inventive method for Producing a semiconductor component and partially also in relation on the prepared semiconductor thin film substrates or Semiconductor devices is described. A person skilled in the art will recognize that the features of the various embodiments in can be combined with each other in any way and that the described method features corresponding structural Features of the prepared semiconductor thin film substrates or Can cause semiconductor devices or vice versa.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere mögliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.Other possible features and benefits of The present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which are not, however, to be construed as limiting the invention, and with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine Anordnung, mit der das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden kann. 1 shows an arrangement with which the method according to an embodiment of the invention can be performed.

2 zeigt eine alternative Anordnung, mit der das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden kann. 2 shows an alternative arrangement with which the method according to an embodiment of the invention can be carried out.

3 veranschaulicht eine Sequenz in Schritten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 illustrates a sequence in steps of a method according to an embodiment of the invention.

4 zeigt eine Elektronenmikroskopaufnahme einer porösen Siliziumschichtstruktur, die mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. 4 FIG. 10 is an electron micrograph of a porous silicon layer structure made by a method according to an embodiment of the present invention. FIG.

5 zeigt eine Elektronenmikroskopaufnahme einer alternativen Siliziumschichtstruktur, die mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gebildet wurde und bei der die einzelnen Schichten voneinander abgelöst sind. 5 shows an electron micrograph of an alternative silicon layer structure, which was formed by a method according to an embodiment of the invention and in which the individual layers are detached from each other.

6 zeigt eine vergrößerte Elektronenmikroskopaufnahme eines Siliziumschichtsubstrates, das mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gebildet wurde. 6 FIG. 10 is an enlarged electron micrograph of a silicon layer substrate formed by a method according to one embodiment of the invention. FIG.

7 zeigt eine schematische Darstellung des Halbleiterschichtsubstrates, das gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gebildet wurde und bei dem zusätzliche Verfahrensschritte durchgeführt wurden. 7 shows a schematic representation of the semiconductor layer substrate, which was formed according to an alternative embodiment of the invention and in which additional process steps were performed.

Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder ähnliche Elemente.The Drawings are merely schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or similar in the figures Elements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION PREFERRED EMBODIMENTS

Zunächst werden anhand der 1 und 2 Vorrichtungen vorgestellt, mit denen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden können.First, based on the 1 and 2 Devices presented with which embodiments of the method according to the invention can be performed.

Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung lagert ein Halbleitersubstrat 1 horizontal auf einer Elektrode 9. Die Elektrode 9 weist eine Plexiglasplatte auf, über die dünne Platindrähte gespannt sind. Somit ist die Elektrode 9 weitgehend transparent. In einem nach oben und unten offenen Gefäß 15 ist eine 5%ige Flusssäure-Ätzlösung 7 eingefüllt. Durch einen abdichtenden O-Ring 17, der zwischen dem Boden des Gefäßes 15 und dem Halbleitersubstrat 1 angeordnet ist, wird ein Austreten der Ätzlösung 7 verhindert. Eine zweite Elektrode 11 ist in die Ätzlösung 7 eingetaucht. Die beiden Elektroden 9, 11 sind mit einer Steuerung 13 verbunden, wobei die Steuerung 13 eine zwischen den Elektroden 9, 11 anliegende Spannung variieren kann. Unter dem Gefäß 15 ist eine Lampe 19 angeordnet, um das Halbleitersubstrat 1 durch die weitgehend transparente erste Elektrode 9 hindurch von hinten zu beleuchten. Die Lampe 19 ist ebenfalls mit der Steuerung 13 verbunden, wobei die Steuerung 13 dazu ausgelegt ist, die Helligkeit bzw. die abgestrahlte Lichtintensität der Lampe 19 zu variieren.At the in 1 shown device supports a semiconductor substrate 1 horizontally on an electrode 9 , The electrode 9 has a Plexiglas plate over which thin platinum wires are stretched. Thus, the electrode 9 largely transparent. In an up and down open vessel 15 is a 5% hydrofluoric acid etching solution 7 filled. By a sealing O-ring 17 that is between the bottom of the vessel 15 and the semiconductor substrate 1 is arranged, a leakage of the etching solution 7 prevented. A second electrode 11 is in the etching solution 7 immersed. The two electrodes 9 . 11 are with a controller 13 connected, the controller 13 one between the electrodes 9 . 11 voltage applied may vary. Under the vessel 15 is a lamp 19 arranged to the semiconductor substrate 1 through the largely transparent first electrode 9 through from behind to illuminate. The lamp 19 is also with the controller 13 connected, the controller 13 is designed to the brightness or the emitted light intensity of the lamp 19 to vary.

Bei der in 2 gezeigten Alternative befindet sich in einem Gefäß 15 eine Flusssäurehaltige Ätzlösung 7. Ein Halbleitersubstrat 1 lagert vertikal an einer ersten Elektrode 9. Sowohl die erste Elektrode 9 wie auch eine zweite Platinelektrode 11 sind in die Ätzlösung 7 eingetaucht. Beide Elektroden 9, 11 sind wiederum mit einer spannungsversorgenden Steuerung 13 verbunden. Ein Tunnel 21 dient zur Homogenisierung des zwischen den beiden Elektroden 9, 11 verlaufenden elektrischen Feldes. Eine Lampe 19 dient zur Beleuchtung des Halbleitersubstrates 1 von hinten durch die weitgehend transparente erste Elektrode 9 hindurch und kann mit Hilfe der Steuerung 13 in ihrer Helligkeit variiert werden.At the in 2 Alternative shown is in a vessel 15 a hydrofluoric acid etching solution 7 , A semiconductor substrate 1 stores vertically at a first electrode 9 , Both the first electrode 9 as well as a second platinum electrode 11 are in the etching solution 7 immersed. Both electrodes 9 . 11 are in turn with a voltage-supplying control 13 connected. A tunnel 21 serves to homogenize the between the two electrodes 9 . 11 extending electric field. A lamp 19 serves to illuminate the semiconductor substrate 1 from behind through the largely transparent first electrode 9 through and can with the help of the controller 13 be varied in their brightness.

Anhand von 3 sollen Verfahrensschritte (a) bis (g) eines Verfahrens zum Bilden dünner Halbleiterschichtsubstrate gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Dabei ist jeweils links eine schematische Darstellung des aktuellen Zustands des verwendeten Halbleitersubstrates 1 dargestellt, rechts ist im zeitlichen Verlauf die Intensität des von der Lampe 19 auf das Halbleitersubstrat 1 eingestrahlten Lichtes angegeben.Based on 3 Let process steps (a) to (g) of a method for forming thin semiconductor layer substrates according to an embodiment of the invention will be described. In each case on the left is a schematic representation of the current state of the semiconductor substrate used 1 shown on the right is the intensity of the light from the lamp over time 19 on the semiconductor substrate 1 irradiated light indicated.

Hierbei ist zu bemerken, dass aufgrund des eingestrahlten Lichtes positive Ladungsträger, das heißt, „Löcher”, in dem als Halbleitersubstrat 1 verwendeten n-leitenden Siliziumwafer generiert werden. Je mehr Löcher in dem Halbleitersubstrat zur Verfügung stehen, umso größer kann der durch das Halbleitersubstrat 1 fließende Ätzstrom, der aufgrund der zwischen den beiden Elektroden 9, 11 angelegten Spannung fließt, sein. Damit ist die angegebene eingestrahlte Lichtintensität I ein direktes Maß für den aktuell fließenden Ätzstrom und damit für die aktuell vorherrschende Ätzrate, mit der die Ätzlösung 7 die Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 anätzt.It should be noted that due to the incident light positive charge carriers, that is, "holes", in which as a semiconductor substrate 1 used n-type silicon wafers are generated. The more holes are available in the semiconductor substrate, the larger can be through the semiconductor substrate 1 flowing etching current due to the between the two electrodes 9 . 11 applied voltage flows, be. Thus, the specified irradiated light intensity I is a direct measure of the currently flowing etching current and thus the currently prevailing etching rate with which the etching solution 7 the surface of the semiconductor substrate 1 etches.

In einem ersten Schritt (a) wird ein Halbleitersubstrat 1 in Form eines n-Typ-Siliziumwafers der Kristallrichtung 100 bereitgestellt und an seiner oberen Oberfläche mit der Ätzlösung 7 in Kontakt gebracht. Da bisher noch kein Licht von der Lampe 19 auf den Wafer 1 eingestrahlt wird, ist der Ätzstrom zwischen den Elektroden 9, 11 und damit die Ätzintensität zunächst vernachlässigbar gering.In a first step (a) becomes a semiconductor substrate 1 in the form of an n-type silicon wafer of the crystal direction 100 provided and on its upper surface with the etching solution 7 in contact introduced. As yet no light from the lamp 19 on the wafer 1 is radiated, is the etching current between the electrodes 9 . 11 and thus the Ätzentensität initially negligible.

In Schritt (b) wird zum Zeitpunkt t1 die Lampe eingeschaltet und zunächst bei geringer Lichtintensität für zwischen etwa 10 und 60 Minuten gehalten. Es kommt während dieser Phase zu einem geringen Ätzstrom mit einer typischen Stromdichte im Bereich von 1 bis 10 mA/cm2. Die zwischen den Elektroden 9, 11 angelegte Spannung liegt im Bereich von 0,5 bis 5 V. Der Ätzvorgang beginnt dabei an der mit der Ätzlösung 7 in Kontakt stehenden Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 in Bereichen, die entweder zuvor zum Beispiel mittels Fotolithographie definiert wurden, indem angrenzende Bereiche durch eine Ätzbarrierenschicht geschützt wurden, oder in denen natürliche Nukleationskeime an der Substratoberfläche 1 existieren. Aufgrund des bisher nur geringen Ätzstromes werden während dieser Ätzphase enge Kanäle 31 mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 5 μm in die Substratoberfläche eingeätzt. Die Kanäle verlaufen weitgehend senkrecht zur Oberfläche des Substrates 1. Durch das Einätzen der engen Kanäle 31 wird eine erste, obere, niedrig-poröse Schicht 33 erzeugt. Die Dauer, während der die Beleuchtung und damit der Ätzstrom derart gering gehalten wird, wird so gewählt, dass die Dicke der erzeugten niedrig-porösen Schicht 33 einer gewünschten Dicke eines zu bildenden Halbleiterschichtsubstrates entspricht. Typische angestrebte Dicken liegen im Bereich von 10–50 μm. Typische Ätzdauern sind hierfür 10 bis 60 min.In step (b), the lamp is turned on at time t 1 and initially held at low light intensity for between about 10 and 60 minutes. It comes during this phase to a low etching current with a typical current density in the range of 1 to 10 mA / cm 2 . The between the electrodes 9 . 11 applied voltage is in the range of 0.5 to 5 V. The etching process begins at the with the etching solution 7 in contact surface of the semiconductor substrate 1 in areas that were either previously defined by, for example, photolithography, by protecting adjacent areas by an etch barrier layer, or by natural nucleation nuclei on the substrate surface 1 exist. Due to the previously only small etching current narrow channels are during this Ätzphase 31 Etched into the substrate surface with a diameter of about 0.5 to 5 microns. The channels are largely perpendicular to the surface of the substrate 1 , By etching the narrow channels 31 becomes a first, upper, low-porous layer 33 generated. The duration during which the illumination and thus the etching current is kept so low, is chosen so that the thickness of the generated low-porous layer 33 corresponds to a desired thickness of a semiconductor layer substrate to be formed. Typical desired thicknesses are in the range of 10-50 microns. Typical etch times are 10 to 60 minutes for this.

In einem nächsten Verfahrensschritt (c) wird die von der Lampe 19 eingestrahlte Lichtintensität I erhöht. Die Lichtintensität kann dabei abrupt oder sukzessiv über einen Zeitraum von wenigen Minuten erhöht werden, wobei durch die Art des Erhöhens eine resultierende Oberflächenstruktur der erzeugten porösen Schicht beeinflusst werden kann. Durch die gestiegene Anzahl an zur Verfügung stehenden, generierten Ladungsträgern in dem Halbleitersubstrat 1 kommt es zu einem gestiegenen Ätzstrom und damit zu einer erhöhten Ätzrate. Es hat sich gezeigt, dass bei einer derart erhöhten Ätzrate der Ätzvorgang nicht mehr hauptsächlich senkrecht zur Oberfläche des Substrates 1 fortschreitet, sondern auch quer dazu. Daher nimmt der Durchmesser der eingeätzten Kanäle stark zu und es wird eine hoch-poröse Schicht 35 gebildet. In dieser hoch-porösen Schicht 35 verbleibt nur noch wenig Halbleitermaterial in den Bereichen zwischen benachbarten geätzten Kanälen. Somit weist die hoch-poröse Schicht 35 eine verringerte mechanische Stabilität auf und kann deswegen bei einem späteren Abtrennvorgang, bei dem die niedrig-poröse Schicht 33 abgetrennt werden soll, als Sollbruchstelle dienen.In a next process step (c), that of the lamp 19 Incident light intensity I increases. The light intensity can be increased abruptly or successively over a period of a few minutes, wherein the type of increasing a resulting surface structure of the porous layer produced can be influenced. Due to the increased number of available, generated charge carriers in the semiconductor substrate 1 it comes to an increased etching current and thus to an increased etching rate. It has been found that with such an increased etching rate, the etching process is no longer mainly perpendicular to the surface of the substrate 1 progresses, but also across. Therefore, the diameter of the etched channels greatly increases and becomes a highly porous layer 35 educated. In this highly porous layer 35 only a small amount of semiconductor material remains in the areas between adjacent etched channels. Thus, the highly porous layer exhibits 35 a reduced mechanical stability and can therefore at a later separation process in which the low-porous layer 33 should be separated, serve as a breaking point.

In einem weiteren Verfahrensschritt (d) wird die Beleuchtungsintensität erneut reduziert, so dass sich wieder dünnere Kanäle bilden und eine weitere niedrig-poröse Schicht 37 ausgebildet wird.In a further method step (d), the illumination intensity is reduced again, so that again thinner channels form and another low-porous layer 37 is trained.

Anschließend kann in einem Verfahrensschritt (e) die Beleuchtungsintensität erneut verstärkt werden und eine weitere hoch-poröse Schicht 39 gebildet werden.Subsequently, in one process step (e), the illumination intensity can be amplified again and another highly porous layer 39 be formed.

Die Verfahrensschritte (d) und (e) können mehrfach wiederholt werden, so dass es zu einer Schichtenfolge von niedrig-porösen Schichten und daran angrenzenden hoch-porösen Schichten kommt.The Process steps (d) and (e) can be repeated several times so that it becomes a layer sequence of low-porous Layers and adjoining highly porous layers comes.

Da sich die Zirkulation von Ätzlösung in den engen Kanälen der porösen Schichten mit zunehmender Tiefe der Kanäle verschlechtern kann und somit die Ätzraten abnehmen können, können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um auch die tiefer liegenden niedrig-porösen und hoch-porösen Schichten mit einer ähnlichen Struktur und Dicke auszubilden wie die weiter oben liegenden Schichten. Beispielsweise kann der Ätzlösung ein Benetzungsmittel zugegeben werden, die Lichtintensität bzw. die Ätzdauern können entsprechend angepasst werden oder die Konzentration der verwendeten Ätzlösung kann variiert werden.There the circulation of etching solution in the narrow Channels of the porous layers with increasing Depth of the channels can degrade and thus the etching rates can lose weight, can take appropriate action be taken to even the lower-lying low-porous and highly porous layers with a similar Structure and thickness form like the layers above. For example, the etching solution may be a wetting agent be added, the light intensity and the etching times can be adjusted accordingly or the concentration the etching solution used can be varied.

Nachdem die gewünschte Struktur von mehreren aneinander angrenzenden niedrig-porösen Schichten und hoch-porösen Schichten in dem Halbleitersubstrat ausgebildet wurde, wird dieses aus der Ätzlösung entnommen, in deionisiertem Wasser gespült und gereinigt und anschließend getrocknet. Hierbei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass die mehreren übereinander geschichteten niedrig-porösen Schichten durch die dazwischen liegenden hoch-porösen Schichten ausreichend miteinander verbunden und stabilisiert sind. Der Stapel aus niedrig-porösen Schichten kann somit zusammen mit dem verbleibenden ungeätzten Halbleitersubstrat in einfacher Weise als Gesamtheit weiter verarbeitet werden.After this the desired structure of several adjacent ones low-porous layers and highly porous layers was formed in the semiconductor substrate, this is from the etching solution removed, rinsed in deionized water and purified and then dried. This is advantageously exploited that the several stacked low-porous layers through the intervening high-porous layers sufficient interconnected and stabilized. The stack of low-porous layers can thus together with the remaining unetched semiconductor substrate be further processed in a simple manner as a whole.

Beispielsweise kann in einem optionalen Verfahrensschritt (f) das gesamte Halbleitersubstrat mitsamt den darin eingeätzten Schichtstrukturen einem Hochtemperaturschritt unterzogen werden, bei dem das Halbleitersubstrat einer Sauerstoff-haltigen Gasatmosphäre bei hohen Temperaturen von über 700°C ausgesetzt wird. Bei diesen hohen Temperaturen wird die Oberfläche des Siliziumsubstrates aufoxidiert und es bildet sich eine dünne Siliziumdioxidschicht 45 (SiO2). Da das heiße Sauerstoff-haltige Gas problemlos auch in die Hohlräume der porösen Schichten 33, 35, 37, 39 eindringen kann, wird die gesamte Oberfläche der porösen Schichten mit einer dünnen Oxidschicht 45 mit einer Dicke von wenigen nm bedeckt. Die dünne Oxidschicht wirkt als Oberflächenpassivierung. Die aufgrund der porösen Struktur stark vergrößerte Oberfläche der porösen Schichten 33, 35, 37, 39 wird somit gut gegen eine ansonsten dort verstärkt auftretende Rekombination geschützt. Untersuchungen haben ergeben, dass Siliziumsubstrate, bei denen eine poröse Schicht auf diese Weise oberflächenpassiviert wurde, ähnlich hohe Ladungsträger-Lebensdauern aufweisen und damit eine ähnlich hohe elektronische Qualität besitzen wie das als Ausgangsmaterial verwendete einkristalline Siliziumwafermaterial.For example, in an optional method step (f), the entire semiconductor substrate together with the layer structures etched therein may be subjected to a high-temperature step in which the semiconductor substrate is exposed to an oxygen-containing gas atmosphere at high temperatures of over 700 ° C. At these high temperatures, the surface of the silicon substrate is oxidized and forms a thin silicon dioxide layer 45 (SiO 2 ). Since the hot oxygen-containing gas easily into the cavities of the porous layers 33 . 35 . 37 . 39 can penetrate, the entire surface of the porous layers with a thin oxide layer 45 covered with a thickness of a few nm. The thin oxide layer acts as a surface passivation. The due to the porous structure greatly enlarged surface of the porous layers 33 . 35 . 37 . 39 is thus well protected against an otherwise there increasingly occurring recombination. Investigations have shown that silicon substrates in which a porous layer has been surface-passivated in this way have similarly high charge carrier lifetimes and thus have a similar high electronic quality to the monocrystalline silicon wafer material used as starting material.

Alternativ zu dem beschriebenen Oxidationsprozess können auch andere Fluid-Verfahrensschritte durchgeführt werden. Hierbei kann jeweils ausgenutzt werden, dass einerseits der bisher noch nicht mechanisch unterteilte Stapel aus niedrig-porösen Schichten 33, 37 und dazwischen liegenden hoch-porösen Schichten 35, 39 einfach als Gesamtheit gehandhabt werden kann, und dass andererseits das Fluid in die gesamte poröse Struktur einfach eindringen kann und somit alle der übereinander geschichteten niedrig-porösen Schichten in ähnlicher Weise behandelt werden können. Alternative Fluid-Verfahrensschritte können zum Beispiel eine Gasphasendiffusion oder eine nasschemische Behandlung umfassen.As an alternative to the described oxidation process, other fluid process steps may also be performed. This can be exploited in each case, that on the one hand, the previously not mechanically divided stack of low-porous layers 33 . 37 and intermediate high-porous layers 35 . 39 can be easily handled as a whole, and on the other hand, the fluid can easily penetrate into the entire porous structure and thus all of the stacked low-porous layers can be treated in a similar manner. Alternative fluid process steps may include, for example, gas phase diffusion or wet chemical treatment.

In einem anschließenden Verfahrensschritt (g) werden dann die einzelnen niedrig-porösen Schichten 33, 37 mechanisch voneinander getrennt. Hierzu kann beispielsweise an eine zuoberst liegende niedrig-poröse Schicht 33 ein Trägersubstrat 41 angehaftet werden. Das Trägersubstrat mitsamt der daran angehafteten niedrig-porösen Schicht 33 kann dann einer mechanischen Kraft ausgesetzt werden, so dass die Stege, die benachbarten niedrig-poröse Schichten 33, 37 innerhalb einer hoch-porösen Schicht 35 miteinander verbinden, brechen und sich somit die obere niedrig-poröse Schicht 33 ablösen lässt. Das Trägersubstrat 41 kann dabei so gewählt werden, beispielsweise als transparente Glasplatte, dass es auch während anschließender Verfahrensschritte oder auch während eines nachfolgenden Einsatzes der niedrig-porösen Schicht als Solarzelle als Trägersubstrat weiterverwendet werden kann. Alternativ kann das Trägersubstrat 41 in einem späteren Verfahrensschritt wieder von der niedrig-porösen Schicht 33 gelöst werden.In a subsequent process step (g) then the individual low-porous layers 33 . 37 mechanically separated from each other. For this purpose, for example, to an uppermost low-porous layer 33 a carrier substrate 41 be attached. The carrier substrate together with the attached low-porous layer 33 can then be subjected to a mechanical force, so that the webs, the adjacent low-porous layers 33 . 37 within a highly porous layer 35 join together, thus breaking the upper low-porous layer 33 can be replaced. The carrier substrate 41 can be chosen so, for example, as a transparent glass plate, that it can also be used as a solar cell during subsequent process steps or during a subsequent use of the low-porous layer as a carrier substrate. Alternatively, the carrier substrate 41 in a later process step again from the low-porous layer 33 be solved.

Durch das mechanische Abtrennen bilden sich an den Bruchkanten innerhalb der jeweiligen hoch-porösen Schichten 35, 39 freiliegende Bereiche 43, die nicht mit der zuvor abgeschiedenen Siliziumdioxidschicht 45 bedeckt sind. Diese freiliegenden Bereiche können, wie weiter unten beschrieben, vorteilhaft für das nachfolgende Ausbilden von Punktkontakten oder lokal diffundierten Bereichen genutzt werden.The mechanical separation forms at the breaklines within the respective highly porous layers 35 . 39 exposed areas 43 not with the previously deposited silicon dioxide layer 45 are covered. As will be described below, these exposed regions can be advantageously used for the subsequent formation of point contacts or locally diffused regions.

Der Verfahrensschritt (g) des Abtrennens der zuoberst liegenden niedrig-porösen Schicht kann mehrfach wiederholt werden, bis alle zuvor erzeugten niedrig-porösen Schichten 33, 37 von dem Halbleitersubstrat 1 abgetrennt wurden.The process step (g) of separating the uppermost low-porous layer can be repeated several times, until all previously produced low-porous layers 33 . 37 from the semiconductor substrate 1 were separated.

4 und 5 zeigen jeweils eine Elektronenmikroskopaufnahme eines Siliziumsubstrates, an dessen Oberfläche mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mehrere übereinander liegende niedrig-poröse Schichten 33, 37 und jeweils zwischen benachbarten niedrig-porösen Schichten ausgebildete hoch-poröse Schichten 35, 39 zu erkennen sind. 4 and 5 each show an electron micrograph of a silicon substrate, on its surface with a method according to an embodiment of the invention, several superimposed low-porous layers 33 . 37 and each highly porous layer formed between adjacent low-porous layers 35 . 39 can be seen.

4 zeigt dabei einen Querbruch durch eine Probe mit zufällig angeordneten Poren oder Kanälen. 4 shows a transverse break through a sample with randomly arranged pores or channels.

5 zeigt eine schräge Aufsicht auf einen Bruch einer makroporösen Probe mit regelmäßig angeordneten Poren, wobei an einer Oberfläche eines als Ausgangssubstrat dienenden Siliziumwafers vor dem Ätzen ein schachbrettartiges Muster mittels Fotolithographie definiert wurde. Die in 5 gezeigte Schichtstruktur des Bruchbildes zeigt an, dass die niedrig-porösen Schichten 33, 37 einzeln ablösbar sind. 5 shows an oblique view of a fracture of a macroporous sample with regularly arranged pores, wherein on a surface of a silicon wafer serving as a starting substrate before etching a checkerboard-like pattern was defined by means of photolithography. In the 5 shown layer structure of the fracture pattern indicates that the low-porous layers 33 . 37 individually removable.

6 zeigt eine Elektronenmikroskopaufnahme einer einzelnen, abgelösten niedrig-porösen Schicht 33, wie sie anschließend als Halbleiterschichtsubstrat zur Weiterverarbeitung zu einem Halbleiterbauelement, beispielsweise einer dünnen Solarzelle, dienen kann. Die makroporöse Struktur mit Poren in einer Größenordnung von wenigen um ist gut zu erkennen. Gleichzeitig weist die Oberfläche der niedrig-porösen Schicht aufgrund der verteilten Poren eine gewisse Oberflächentextur auf, die bei der Verwendung als Substrat für eine Solarzelle eine gewünschte Verminderung von Reflexionsverlusten bewirken kann. Aufgrund des Herstellungsverfahrens wird diese Oberflächentextur automatisch beim Bilden der niedrig-porösen Schicht erzeugt und erfordert keine zusätzlichen Verfahrensschritte. 6 shows an electron micrograph of a single, detached low-porous layer 33 , as it can then serve as a semiconductor layer substrate for further processing to a semiconductor device, such as a thin solar cell. The macroporous structure with pores in the order of a few microns is easy to recognize. At the same time, due to the distributed pores, the surface of the low-porous layer has some surface texture which, when used as a substrate for a solar cell, can cause a desired reduction in reflection losses. Due to the manufacturing process, this surface texture is automatically generated when forming the low-porous layer and does not require additional process steps.

Mit Bezug auf 7 werden weitere mögliche Verfahrensschritte beschrieben.Regarding 7 Further possible method steps are described.

In einer speziellen Ausgestaltung des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zum Abtrennen der einzelnen niedrig-porösen Schichten 37 als Trägersubstrat 41 eine dünne Aluminiumfolie 51 verwendet. Die Aluminiumfolie 51 wird mit der äußersten niedrig-porösen Schicht 37 in mechanischen Kontakt gebracht und auf eine Temperatur von über 577°C erhitzt. In den frei liegenden Bereichen 43, die aufgrund des mechanischen Abtrennens der zuvor darüberliegenden niedrig-porösen Schicht 33 entstanden sind und die nicht von einer Siliziumoxidschicht 45 geschützt sind, kommt die heiße Aluminiumfolie 51 direkt in Kontakt mit dem Siliziummaterial. In diesen Bereichen bildet sich lokal eine eutektische Phase aus einem Aluminium-Silizium-Gemisch. Nach dem Abkühlen der Aluminiumfolie 51 und dem Erstarren der eutektischen Phase bilden sich somit lokal in den zuvor frei liegenden Bereichen 43 Punktkontakte 47, in denen das mit Aluminium angereicherte Silizium der porösen Schicht 37 in gutem mechanischem und elektrischem Kontakt mit der Aluminiumfolie 51 steht. Der mechanische Kontakt kann dazu verwendet werden, die niedrig-poröse Schicht 37 von einer darunterliegenden niedrig-porösen Schicht unter Verwendung der dazwischen liegenden hoch-porösen Schicht abzureißen. Hierbei kann die flexible Aluminiumfolie 51 rollend gegen von dem Halbleitersubstrat 1 abgezogen werden, ähnlich wie beim vorsichtigen Lösen eines Klebestreifens von einer Unterlage.In a specific embodiment of the method according to one embodiment of the invention, the separation of the individual low-porous layers 37 as a carrier substrate 41 a thin aluminum foil 51 used. The aluminum foil 51 becomes with the outermost low-porous layer 37 brought into mechanical contact and heated to a temperature of about 577 ° C. In the exposed areas 43 due to the mechanical separation of the previously overlying low-porous layer 33 are formed and not from a silicon oxide layer 45 are protected, comes the hot aluminum foil 51 directly in contact with the silicon material. In these areas, a local eutectic phase of an aluminum-silicon mixture is formed. After cooling the aluminum foil 51 and the solidification of the eutectic phase thus form locally in the previously exposed areas 43 point contacts 47 in which the aluminum-enriched silicon of the porous layer 37 in good mechanical and electrical contact with the aluminum foil 51 stands. The mechanical contact can be used to the low-porous layer 37 from an underlying low-porous layer using the intervening high-porous layer to tear off. Here, the flexible aluminum foil 51 rolling against from the semiconductor substrate 1 be deducted, similar to the careful release of an adhesive strip from a pad.

Ein weiterer Verfahrensschritt wird ebenfalls mit Bezug auf 7 beschrieben. In freiliegenden Bereichen 43 können durch Eindiffundieren von Dotanden aus einer Gasphase dotierte Bereiche 49 erzeugt werden, die beispielsweise als Emitter einer Solarzelle dienen können. Die Siliziumoxidschicht 45 kann während des Diffusionsschrittes als Diffusionsbarriere dienen, sodass darunterliegende Bereiche geschützt sind.Another method step will also be described with reference to 7 described. In exposed areas 43 can be doped areas by diffusing dopants from a gas phase 49 can be generated, for example, can serve as an emitter of a solar cell. The silicon oxide layer 45 can serve as a diffusion barrier during the diffusion step so that underlying areas are protected.

Ein weiterer Verfahrensschritt wird ebenfalls mit Bezug auf 7 beschrieben. Eine Schwierigkeit bei der Verwendung einer makroporösen Halbleiterschicht 37 als Substrat für die Herstellung von Halbleiterbauelementen kann darin liegen, dass die Schicht 37 von den Poren bzw. Kanälen 31 durchlöchert sind. Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen, insbesondere Solarzellen, kann es jedoch notwendig sein, nur eine Seite der Solarzelle in einem späteren Prozessschritt zu prozessieren. Wie in 7 dargestellt, besteht eine Möglichkeit hierzu darin, Plasma- oder Sputterprozesse einzusetzen, die bei so hohem Druck stattfinden, dass das Plasma nicht in den dünnen Poren bzw. Kanälen 31 wirken kann. Beispielsweise kann in der Nähe der Oberfläche der makroporösen Schicht 37 ein Plasma 55 gezündet werden, aus dem heraus sich eine Siliziumnitridschicht 53 an der außen liegenden Oberfläche der makroporösen Schicht 37 ablagert. Allerdings kann das Plasma bei ausreichend hoch gewähltem Gasdruck nicht innerhalb der Poren der porösen Schicht 37 wirken, so dass sowohl die Poren als auch die dem Plasma entgegengesetzte Oberfläche der porösen Schicht 37 nicht von dem Siliziumnitrid bedeckt werden.Another method step will also be described with reference to 7 described. A difficulty in using a macroporous semiconductor layer 37 As a substrate for the production of semiconductor devices may be that the layer 37 from the pores or channels 31 are perforated. In the manufacture of semiconductor devices, in particular solar cells, it may be necessary to process only one side of the solar cell in a later process step. As in 7 one way of doing this is to use plasma or sputtering processes that take place at such high pressure that the plasma does not get into the thin pores or channels 31 can work. For example, near the surface of the macroporous layer 37 a plasma 55 be ignited out of which a silicon nitride layer out 53 on the outer surface of the macroporous layer 37 deposits. However, with sufficiently high gas pressure selected, the plasma can not be within the pores of the porous layer 37 act so that both the pores and the plasma opposite surface of the porous layer 37 not covered by the silicon nitride.

Eine solche selektiv lediglich auf eine außen liegende Oberfläche der porösen Schicht 37 abgeschiedene Siliziumnitridschicht 53 kann beispielsweise als Diffusionsbarriere oder als Ätzbarriere während nachfolgender Prozessschritte dienen. Beispielsweise kann eine vollflächige Diffusion einer Seite der makroporösen Schicht 37 realisiert werden, indem nach dem Aufbringen der Siliziumnitridschicht 53 ein thermisches Oxid gewachsen wird. Dieses thermische Oxid bedeckt die Oberfläche der makroporösen Schicht auch innerhalb der Poren oder Kanäle 31. Nach dem selektiven Entfernen der Siliziumnitridschicht 53 kann die Oxidschicht als Diffusionsbarriere während einer nachfolgenden Gasphasendiffusion wirken.Such a selectively only on an outer surface of the porous layer 37 deposited silicon nitride layer 53 For example, it can serve as a diffusion barrier or as an etching barrier during subsequent process steps. For example, a full-surface diffusion of one side of the macroporous layer 37 be realized by after the application of the silicon nitride layer 53 a thermal oxide is grown. This thermal oxide also covers the surface of the macroporous layer within the pores or channels 31 , After the selective removal of the silicon nitride layer 53 For example, the oxide layer may act as a diffusion barrier during subsequent gas phase diffusion.

Es wird darauf hingewiesen, dass die mit Bezug auf 7 beschriebenen Prozessschritte jeweils auch einzeln, das heißt, nicht in Kombination mit den anderen Prozessschritten, durchgeführt werden können. Außerdem können auch andere Prozessschritte und Fertigungsverfahren, wie sie dem mit der Technologie von Halbleiterbauelementen vertrauten Fachmann bekannt sind, mit dem hierin beschriebenen Verfahren zum Bilden von Halbleiterschichtsubstraten kombiniert werden.It should be noted that with reference to 7 described process steps each individually, that is, not in combination with the other process steps, can be performed. In addition, other process steps and manufacturing processes known to those skilled in the art of semiconductor device technology may also be combined with the method of forming semiconductor layer substrates described herein.

Abschließend können Hauptgedanken und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie folgt zusammengefasst werden: Zur Bildung von dünnen Halbleiterschichtsubstraten wird zunächst eine makroporöse Multischicht mit übereinander gestapelten niedrig-porösen Schichten 33, 37 und dazwischen lagernden hoch-porösen Schichten 35, 39 hergestellt. Die porösen Schichten werden durch elektrochemisches Ätzen ausgebildet, wobei die Ätzrate durch Variieren eines Ätzstromes periodisch gesteigert und anschließend wieder gesenkt wird. Anschließend kann die gesamte Oberfläche der makroporösen Multischicht einem Fluid-Verfahrensschritt unterzogen werden. Beispielsweise kann die gesamte Oberfläche mit einer dünnen dielektrischen Schicht 45 passiviert werden. Daran anschließend werden die einzelnen niedrig-porösen Schichten 33, 37 der Multischicht nacheinander voneinander abgelöst, wobei die dazwischen liegenden hoch-porösen Schichten 35, 39 jeweils als Sollbruchstellen dienen. Auf diese Weise können beispielsweise passivierte dünne einkristalline Siliziumschichten mit lokalen Öffnungen 43 in der passivierenden dielektrischen Schicht 45 erzeugt werden, wobei die frei liegenden lokalen Öffnungen 43 in einem späteren Prozessschritt zur Bildung von Punktkontakten 43 oder zur Bildung punktförmiger Emitterbereiche verwendet werden können.Finally, main ideas and advantages of embodiments of the present invention can be summarized as follows: In order to form thin semiconductor layer substrates, first a macroporous multilayer with stacked low-porous layers 33 . 37 and interposed highly porous layers 35 . 39 produced. The porous layers are formed by electrochemical etching, wherein the etching rate is increased periodically by varying an etching current and then lowered again. Subsequently, the entire surface of the macroporous multilayer can be subjected to a fluid process step. For example, the entire surface with a thin dielectric layer 45 be passivated. Then the individual low-porous layers are added 33 . 37 the multilayer successively detached from each other, with the intervening highly porous layers 35 . 39 each serve as predetermined breaking points. In this way, for example passivated thin single crystal silicon layers with local openings 43 in the passivating dielectric layer 45 be generated, with the exposed local openings 43 in a later process step for the formation of point contacts 43 or can be used to form point emitter regions.

Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassen”, „aufweisen” etc. das Vorhandensein weiterer Elemente nicht ausschließen. Der Begriff „ein” schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Gegenständen nicht aus. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.Finally It is pointed out that the terms "include", "comprise" etc. do not rule out the presence of other elements. The term "a" also includes the presence a plurality of objects are not enough. The reference numerals in the claims are only for better readability and are not intended to limit the scope of the claims in any way limit.

11
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
77
Ätzlösungetching
99
erste Elektrodefirst electrode
1111
zweite Elektrodesecond electrode
1313
Steuerungcontrol
1515
Gefäßvessel
1717
O-RingO-ring
1919
Lampelamp
2121
Tunneltunnel
3131
Kanalchannel
3333
niedrig-poröse Schichtlow-porous layer
3535
hoch-poröse Schichthighly porous layer
3737
niedrig-poröse Schichtlow-porous layer
3939
hoch-poröse Schichthighly porous layer
4141
Trägersubstratcarrier substrate
4343
lokal Öffnunglocal opening
4545
Dielektrikumschichtdielectric
4747
Punktkontaktpoint contact
4949
dotierter Bereichdoped Area
5151
Aluminiumfoliealuminum foil
5353
Siliziumnitridschichtsilicon nitride
5555
Plasmaplasma

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (16)

Verfahren zum Bilden wenigstens eines dünnen Halbleiterschichtsubstrats, wobei das Verfahren aufweist: (a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrates (1); (b) Ausbilden einer oberen niedrig-porösen Schicht (33) an einer Oberfläche des Halbleitersubstrates (1); (c) Ausbilden einer hoch-porösen Schicht (35) unterhalb der niedrig-porösen Schicht (33); wobei die porösen Schichten (33, 35) jeweils durch elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrates (1) in einer Ätzlösung (7) ausgebildet werden; (f) mechanisches Abtrennen der oberen niedrig-porösen Schicht (33) von dem Halbleitersubstrat (1), wobei die hoch-poröse Schicht (35) als Sollbruchstelle dient.A method of forming at least one thin semiconductor layer substrate, the method comprising: (a) providing a semiconductor substrate ( 1 ); (b) forming an upper low-porous layer ( 33 ) on a surface of the semiconductor substrate ( 1 ); (c) forming a highly porous layer ( 35 ) below the low-porous layer ( 33 ); the porous layers ( 33 . 35 ) each by electrochemical etching of the semiconductor substrate ( 1 ) in an etching solution ( 7 ) be formed; (f) mechanically separating the upper low-porous layer ( 33 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), the high-porous layer ( 35 ) serves as a predetermined breaking point. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: (d) Ausbilden einer weiteren niedrig-porösen Schicht (37) unterhalb der zuvor ausgebildeten hoch-porösen Schicht (35); (e) Ausbilden einer weiteren hoch-porösen Schicht (39) unterhalb der zuvor ausgebildeten niedrig-porösen Schicht (37), wobei die weiteren porösen Schichten (37, 39) jeweils durch elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrates (1) in einer Ätzlösung (7) ausgebildet werden; (g) mechanisches Abtrennen der weiteren niedrig-porösen Schicht (37) von dem Halbleitersubstrat (1) nachdem die obere niedrig-poröse Schicht (33) von dem Halbleitersubstrat (1) abgetrennt wurde, wobei die hoch-porösen Schichten (35, 39) jeweils als Sollbruchstelle dienen.The method of claim 1, further comprising: (d) forming another low-porous layer ( 37 ) below the previously formed highly porous layer ( 35 ); (e) forming a further highly porous layer ( 39 ) below the previously formed low-porous layer ( 37 ), wherein the further porous layers ( 37 . 39 ) each by electrochemical etching of the semiconductor substrate ( 1 ) in an etching solution ( 7 ) be formed; (g) mechanically separating the further low-porous layer ( 37 ) of the semiconductor substrate ( 1 ) after the upper low-porous layer ( 33 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), the highly porous layers ( 35 . 39 ) each serve as a predetermined breaking point. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verfahrensschritte (d) und (e) mehrfach wiederholt werden.The method of claim 2, wherein the method steps (d) and (e) are repeated several times. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das gesamte Halbleitersubstrat (1) einschließlich den darin ausgebildeten porösen Schichten (33, 35, 37, 39) vor dem Verfahrensschritt (f) einem Fluid-Verfahrensschritt, bei dem ein Fluid auf die Halbleitersubstratoberfläche einwirkt, unterzogen wird.The method of claim 1, 2 or 3, wherein the entire semiconductor substrate ( 1 ) including the porous layers formed therein ( 33 . 35 . 37 . 39 ) is subjected to a fluid process step, in which a fluid acts on the semiconductor substrate surface, before process step (f). Verfahren nach Anspruch 4, wobei vor dem Verfahrensschritt (f) eine dielektrische Schicht (49) auf Oberflächen der niedrig-porösen Schichten (33, 37) und der hochporösen Schichten (35, 39) ausgebildet wird.Method according to claim 4, wherein before the process step (f) a dielectric layer ( 49 ) on surfaces of the low-porous layers ( 33 . 37 ) and the highly porous layers ( 35 . 39 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Einflußparameter während des elektrochemischen Ätzens derart gewählt werden, dass zumindest die hoch-poröse Schicht (35, 39) mit einer makroporösen Struktur ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein influence parameters during the electrochemical etching are chosen such that at least the highly porous layer ( 35 . 39 ) is formed with a macroporous structure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ätzlösung (7) ein Benetzungsmittel beigefügt ist.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the etching solution ( 7 ) is added a wetting agent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Einflußparameter während des elektrochemischen Ätzens der mehreren porösen Schichten (33, 35, 37, 39) derart angepasst werden, dass die Porenstruktur und die Schichtdicke der nacheinander gebildeten niedrig-porösen Schichten im Wesentlichen gleich bleiben.Method according to one of claims 1 to 7, wherein influence parameters during the electrochemical etching of the plurality of porous layers ( 33 . 35 . 37 . 39 ) are adjusted so that the pore structure and the layer thickness of the successively formed low-porous layers remain substantially the same. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine außenliegende niedrig-poröse Schicht (33, 37) von einer darunter liegenden weiteren niedrig-porösen Schicht (37) dadurch mechanisch getrennt wird, dass ein Trägersubstrat (41) an die außenliegende niedrig-poröse Schicht angehaftet wird und das Trägersubstrat mit der anhaftenden außenliegende niedrig-poröse Schicht dann von der darunter liegenden weiteren niedrig-porösen Schicht abgerissen wird.Method according to one of claims 1 to 8, wherein an outer low-porous layer ( 33 . 37 ) from an underlying further low-porous layer ( 37 ) is mechanically separated by a carrier substrate ( 41 ) is adhered to the outer low-porous layer and the carrier substrate with the adherent outer low-porous layer is then torn from the underlying further low-porous layer. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine außenliegende niedrig-poröse Schicht (33, 37) von einer darunter liegenden weiteren niedrig-porösen Schicht dadurch mechanisch getrennt wird, dass eine flexible Folie (51) an die außenliegende niedrig-poröse Schicht angehaftet wird und die Folie (51) mit der anhaftenden außenliegende niedrig-poröse Schicht (37) dann durch abrollendes Abziehen von der darunter liegenden weiteren niedrig-porösen Schicht abgerissen wird.A method according to claim 9, wherein an outer low-porous layer ( 33 . 37 ) is mechanically separated from an underlying further low-porous layer by a flexible film ( 51 ) is adhered to the outer low-porous layer and the film ( 51 ) with the adherent outer low-porous layer ( 37 ) is then torn off by rolling off the underlying further low-porous layer. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, insbesondere einer Solarzelle, aufweisend: Bilden eines dünnen Halbleiterschichtsubstrates (33, 37) mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; Ausbilden von dotierten Bereichen (47) in dem Halbleiterschichtsubstrat; und Ausbilden von elektrischen Kontakten (51) an Oberflächenbereichen des Halbleiterschichtsubstrates.Method for producing a semiconductor component, in particular a solar cell, comprising: forming a thin semiconductor layer substrate ( 33 . 37 ) by a method according to any one of claims 1 to 10; Forming doped regions ( 47 ) in the semiconductor layer substrate; and forming electrical contacts ( 51 ) at surface portions of the semiconductor layer substrate. Verfahren nach Anspruch 11, wobei während des Bildens eines dünnen Halbleiterschichtsubstrates vor dem Verfahrensschritt (f) eine dielektrische Schicht (45) auf Oberflächen der niedrig-porösen Schichten (33, 37) und der hochporösen Schichten (35, 39) ausgebildet wird, und wobei die beim mechanischen Abtrennen einer niedrig-porösen Schicht (33, 37) im Bereich der als Sollbruchstelle dienenden hoch-porösen Schicht (35, 39) entstehenden freiliegenden Bereiche (43), die nicht von der dielektrischen Schicht (45) bedeckt sind, zum Ausbilden von dotierten Bereichen (47) in dem Halbleiterschichtsubstrat oder zum Ausbilden von elektrischen Kontakten an Oberflächenbereichen des Halbleiterschichtsubstrates (1) genutzt werden.The method of claim 11, wherein during the formation of a thin semiconductor layer substrate prior to step (f), a dielectric layer ( 45 ) on surfaces of the low-porous layers ( 33 . 37 ) and the highly porous layers ( 35 . 39 ) and wherein the mechanical separation of a low-porous layer ( 33 . 37 ) in the region of the high-porous layer ( 35 . 39 ) exposed areas ( 43 ), which are not separated from the dielectric layer ( 45 ) are formed to form doped regions ( 47 ) in the semiconductor layer substrate or for forming electrical contacts on surface regions of the semiconductor layer substrate ( 1 ) be used. Verfahren nach Anspruch 12, wobei an den freiliegenden Bereichen (43) ein dotierter Bereich (49) eindiffundiert wird, wobei die auf der porösen Schicht ausgebildete dielektrische Schicht (45) als Diffusionsbarriere wirkt.The method of claim 12, wherein the exposed areas ( 43 ) a doped region ( 49 ) is diffused, wherein the dielectric layer formed on the porous layer ( 45 ) acts as a diffusion barrier. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei an den freiliegenden Bereichen (43) eine Aluminiumfolie (51) angelagert wird und die Aluminiumfolie (51) nachfolgend erhitzt wird.Method according to claim 12 or 13, wherein at the exposed areas ( 43 ) an aluminum foil ( 51 ) and the aluminum foil ( 51 ) is subsequently heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei eine Dünnschicht (53) auf außenliegenden Bereichen eines abgetrennten porösen Halbleiterschichtsubstrates durch einen Plasmaabscheidungsprozess und/oder einen Sputterabscheidungsprozess gebildet wird, wobei ein Gasdruck während des Plasmaabscheidungsprozesses bzw. des Sputterabscheidungsprozesses ausreichend hoch gewählt wird, dass ein Abscheiden einer Dünnschicht (53) auf innenliegenden Oberflächen des porösen Halbleiterschichtsubstrates weitgehend vermieden wird.Method according to one of claims 11 to 14, wherein a thin layer ( 53 ) is formed on outer regions of a separated porous semiconductor layer substrate by a plasma deposition process and / or a sputter deposition process, wherein a gas pressure during the plasma deposition process or the sputter deposition process is chosen sufficiently high that a deposition of a thin film ( 53 ) is largely avoided on internal surfaces of the porous semiconductor layer substrate. Vorrichtung, die dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen.Device that is designed to process according to any one of claims 1 to 15 perform.
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