用于制造金属化的半导体衬底的方法和设备技术

描述了一种用于制造金属化的半导体衬底的方法，其中衬底被浸没到涂液中并且在那里优选地以光诱导的方式或者以光辅助的方式被涂层。紧接着，被涂层的衬底被转移到冲洗装置中，用于去除由电解质构成的金属残留物。在该冲洗装置中，衬底经受级联冲洗。在此堆积的含金属的冲洗介质至少部分地又被馈入到涂液中。此外，还描述了一种用于执行这种方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造金属化的半导体衬底、尤其是硅构成的金属化的晶片的多级方法以及涉及一种适合于此的设备。
技术介绍
公知的制造金属化的半导体衬底的例子是晶片的金属化，其例如在用于制造太阳能电槽的方法的范围内被理解为将导电的电流提取(stromabfuehrend )接触部施加到晶片的前侧和/或背侧上。这些接触部一方面必须具有到晶片的良好的机械和电连接，并且此外还必须具有高的本征电导率和/或足够高的印制导线横截面。这些要求在金属化太阳能电槽背侧时可以容易地被满足，而金属化太阳能电槽的前侧或光入射侧关于这一点常常会有问题。这是因为在太阳能电槽背侧通常被配备有连贯的引出导体层(Ableiterschicht) 期间，适宜的是，在光入射侧上将引出导体结构保持尽可能薄，以便提供许多表面来俘获光子或光。然而，这种薄的结构自然也提供了小的印制导线横截面并且由此具有比较高的欧姆电阻。附加地，随着粘附到晶片表面会出现问题。通常，这样的结构以厚膜技术譬如通过丝网印刷、模板印刷或者移印来施加。在此获得的导体结构必要时还可以以光诱导的方式并且无电流地被加强，如这例如从DE 43 33426 Al中公知的那样。另一公知的制造金属化的半导体衬底的例子是在制造薄膜太阳能电槽时沉积CIGS层(CIGS代表Cu (In, Ga) (S，Se) 2，即所使用的元素铜、铟、镓、硫和硒)。CIGS层的最重要的例子是由Cu (In，Ga) (S，Se) 2 (铜铟镓二硒)或者CuInS2 (二硫化铜铟)构成的层。替换于CIGS层，由硫铜锡锌矿(Cu2ZnSnS4)构成的层也可以被沉积为光伏吸收层。为了制造薄膜太阳能电槽，在衬底上形成导电的背部接触部、例如由钥构成的背部接触部，紧接着CIGS层或者硫铜锡锌矿层被沉积到所述背部接触部上。在CIGS层或硫铜锡锌矿层上形成导电的前部接触部、例如由掺杂铝的氧化锌构成的前部接触部。这些层的沉积既可以从气相来进行(例如通过溅射或者CVD或者PVD方法)又可以从电解质来进行，即尤其是也以电镀方式进行。所有用于制造金属化的半导体衬底的方法的共同之处在于，这些方法在废料处理角度下是比较有问题的。在制造时，尤其是在采用含金属离子的电解质的方法中，总是堆积极大量的金属废物。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是提供一种用于制造金属化的半导体衬底的被改进的技术解决方案，其中避免了所述的问题或者这些问题只以降低的程度出现。该任务通过具有权利要求I的特征的方法和具有权利要求9的特征的设备来解决。根据本专利技术的方法的优选的实施形式在从属权利要求2至8中得到。根据本专利技术的设备的优选的实施形式在从属权利要求10和11中被说明。以下所描述的特征中的几个既能与根据本专利技术的方法又能与根据本专利技术的设备关联，但是为了避免重复而仅结合根据本专利技术的主题之一来提及这些特征。尽管如此，本专利技术也要可选地能够表征相应其他根据本专利技术的主题。所有权利要求的表达就此而言通过参考而成为说明书的内容。根据本专利技术的方法用于制造金属化的半导体衬底并且总是具有至少三个步骤，即 (1)将衬底浸没到包含电解质的涂液(Beschichtungsbad)中， (2)将被浸没的衬底的表面涂层，尤其是以光诱导的方式或者以光辅助的方式涂层，以及 最大可能地从被涂层的表面清除由电解质构成的(aus dem Elektrolyten)金属残留物。这三个步骤中的每个步骤本身看来已经从现有技术中公知。这样，例如为了以光诱导的方式或者以光辅助的方式涂层晶片的表面而将晶片浸没到电解液(Elektrolysebad)中例如从本申请人的尚未公开的DE 10 2009 022 337. I或者从本申请人的DE 10 2007 038 120. 6中公知。此外，就此而言也可以参考开头已经提及的DE 43 33426 Al。要制造的半导体衬底尤其是金属化的晶片，尤其是由硅构成的这种晶片和基于CIGS的薄膜太阳能电槽，如分别在开头曾描述的那样。所使用的衬底相对应地尤其是半导体衬底，如硅晶片(既以未加工过的形式又以加工过的形式，即以已经具有功能的电槽形式)或者CIGS层，所述CIGS层在本方法的范围中被配备有导电的电流提取接触部，或者是施加有半导体层的这种导电接触部。后者变形方案的例子是开头所提及的将半导的CIGS层或者硫铜锡锌矿层施加到导电的背部接触部上。在该情况下，因此背部接触部用作衬底。所提及的对所浸没的衬底的表面的涂层相对应地尤其是被理解为将金属结构施加到半导体衬底的表面上或者将半导结构施加到金属衬底的表面上。不同于属于现有技术的行为方式，根据本专利技术的方法的突出之处尤其是在于，涂液至少部分地被馈送有在冲洗装置中堆积的含金属的冲洗介质。来自冲洗装置的含金属的冲洗介质因此被转移到涂液中，并且在那里至少部分地替换例如会随着被涂层的衬底从镀液(Bad)中排出或者例如通过蒸发而逸出的电解质。这是因为，在涂层衬底表面之后，紧接着必须被去除的电解质残留物总是保持粘附在表面上。这根据本专利技术在堆积所提及的含金属的冲洗介质的情况下在冲洗装置中实现。由于标准电解质包含许多对环境有害的物质、尤其是金属类型的对环境有害的物质，所以对冲洗介质的必要的废料处理目前相对应是花费多的和昂贵的。此外，从涂液中拖出(ausschl印pen)的电解质必须被持久地替换，由此生成了附加费用。根据本专利技术的方法使其结束。这是因为，由此建立了循环，由于该循环几乎不再必须对含金属的冲洗介质进行废料处理并且相反地通过含金属的冲洗介质至少部分地替换被拖出的电解质。因此，根据本专利技术的方法也可以比没有这种循环的常规方法明显更经济地运行。也就是，尤其是在所拖出的电解质中包含的有价值的金属未丢失，而是可以这样被废旧利用。在根据本专利技术的方法的优选的实施形式中，在冲洗装置中堆积的含金属的冲洗介质完全被转移到涂液中。这应被理解为，没有冲洗介质被丢弃，含金属的冲洗介质完全被废旧利用或被进一步利用。在特别优选的实施形式中，含金属的冲洗介质可在引入到涂液中之前被浓缩。这例如可通过如下方式来实现冲洗介质部分地被蒸发，例如直至在冲洗介质中的金属或金属化合物的浓度至少大致对应于涂液的电解质中的金属的浓度。可替换地或者附加地，自然也可以给含金属的冲洗介质添加相对应量的一种或多种金属化合物、尤其是至少一种金属盐。由此，也可以补偿由于沉积到衬底上引起的金属离子损耗。调节或者 控制电解质中的金属离子浓度的可替换的或者附加的可能性在于组合地采用可溶的和不可溶的电极。这样，所使用的涂液例如可以具有多个自耗电极，这些自耗电极在运行时保持镀液中的金属浓度。现在如果利用所回收的冲洗介质将附加的金属离子带入到电解质中，则镀液中的金属浓度会可能不期望地强烈升高。为了防止金属离子的这种不期望的浓缩，可以通过接通一个或多个所提及的不可溶的电极来替换一个或多个、必要时也可以是所有的自耗电极，直至镀液浓度又已达到所期望的值。电解质和所回收的冲洗介质中的金属浓度例如可以通过传感器或者通过化学分析来连续地被监控。根据监控结果接着可以接通不可溶的电极和/或浓缩含金属的冲洗介质。特别优选地，在馈入涂液中之前必要时给冲洗介质所添加的所回收的冲洗介质的量和/或一种或多种金属化合物的量有针对性地与连续的电解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.09 DE 102009049565.71.一种用于制造金属化的半导体衬底的方法，其具有如下步骤 -将衬底、尤其是半导体衬底浸没到包含电解质的涂液中， -优选地以光诱导的方式或者以光辅助的方式涂层被浸没的衬底的表面，并且 -将衬底转移到冲洗装置中，在所述冲洗装置中，借助液态冲洗介质尽最大可能地从被涂层的表面清除由电解质构成的金属残留物， 其中，衬底在冲洗装置中经受级联冲洗，并且来自冲洗装置的含金属的冲洗介质被转移到涂液中，而且在那里至少部分地替换从镀液中带出的和/或被蒸发的电解质。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在冲洗装置中堆积的含金属的冲洗介质完全地或部分地被转移到涂液中。3.根据权利要求I或权利要求2所述的方法，其特征在于，含金属的冲洗介质在引入到涂液中之前被浓缩。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，含金属的冲洗介质通过蒸发而被浓缩和/或给含金属的冲洗介质添加ー种或多种金属化合物。5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在冲洗介质被馈入到涂液中之前，给冲洗介质添加添加剂、优选地有机添加剂。6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在干，使用已经包含添加剤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施密德，H·卡普勒，D·哈贝曼，
申请(专利权)人：吉布尔·施密德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：