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DE102009004560B3 - Method for producing a semiconductor component, in particular a solar cell, based on a germanium thin film - Google Patents

Method for producing a semiconductor component, in particular a solar cell, based on a germanium thin film Download PDF

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DE102009004560B3
DE102009004560B3 DE102009004560A DE102009004560A DE102009004560B3 DE 102009004560 B3 DE102009004560 B3 DE 102009004560B3 DE 102009004560 A DE102009004560 A DE 102009004560A DE 102009004560 A DE102009004560 A DE 102009004560A DE 102009004560 B3 DE102009004560 B3 DE 102009004560B3
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etching
germanium substrate
germanium
porous layer
thin film
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DE102009004560A
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German (de)
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Barbara Dr. Terheiden
Enrique Garralaga Rojas
Jan Hensen
Heiko Plagwitz
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Original Assignee
Institut fuer Solarenergieforschung GmbH
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleif Basis einer Germanium-Dünnschicht beschrieben. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Germanium-Substrates (1); Ausbilden einer porösen Schicht (3) an einer Oberfläche des Germanium-Substrates (1) durch elektrochemisches Ätzen des Germanium-Substrates (1) in einer Ätzlösung (7); Abscheiden einer Halbleiterdünnschicht (5) auf der porösen Schicht (3); und Abtrennen der Halbleiterdünnschicht (5) von dem Germanium-Substrat (1), wobei die poröse Schicht (3) als Sollbruchstelle dient. Dabei wird während des elektrochemischen Ätzens des Germanium-Substrates (1) eine zwischen dem Germanium-Substrat (1) und einer externen Elektrode (11) angelegte Spannung mehrfach umgepolt. Auf diese Weise lässt sich in einem Germanium-Substrat eine poröse Schicht erzeugen, die ein anschließendes Abtrennen der darauf abgeschiedenen Halbleiterdünnschicht im Rahmen eines Schichttransferverfahrens ermöglicht.A method for producing a semiconductor base of a germanium thin film will be described. The method has the following steps: providing a germanium substrate (1); Forming a porous layer (3) on a surface of the germanium substrate (1) by electrochemically etching the germanium substrate (1) in an etching solution (7); Depositing a semiconductor thin film (5) on the porous layer (3); and separating the semiconductor thin film (5) from the germanium substrate (1), wherein the porous layer (3) serves as a predetermined breaking point. In this case, during the electrochemical etching of the germanium substrate (1), a voltage applied between the germanium substrate (1) and an external electrode (11) is reversed several times. In this way, it is possible to produce a porous layer in a germanium substrate, which makes possible a subsequent separation of the semiconductor thin film deposited on it as part of a layer transfer process.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, insbesondere einer Solarzelle, auf Basis einer Germanium-Dünnschicht. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Germanium-Solarzelle mit einem Schichttransferprozess, mit Hilfe dessen eine dünne Germanium-Schicht von einem Germanium-Substrat abgelöst werden kann.The The invention relates to a method for producing a semiconductor component, in particular a solar cell based on a germanium thin film. In particular, the invention relates to a production method for a germanium solar cell with a layer transfer process, by means of which a thin germanium layer can be detached from a germanium substrate.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Spezielle, beispielsweise für den Einsatz im Weltraum konzipierte, hocheffiziente Solarzellen werden derzeit meist auf der Basis von Verbindungshalbleitern wie zum Beispiel Galliumarsenid (GaAs) gefertigt. Dabei wird in der Regel eine Verbindungshalbleiter-Dünnschicht auf einem Substrat abgeschieden. Aufgrund einer guten Übereinstimmung hinsichtlich der Gitterkonstanten wird als Substrat heutzutage meist ein Germanium-Wafer verwendet. Außerdem kann eine zusätzliche, an der fertigen Solarzelle verbleibende Germaniumschicht zur Stromgeneration der Solarzelle beitragen, indem z. B. eine hetero-pn-Junction gebildet wird.Specific, for example the use in space designed, highly efficient solar cells Currently, most are based on compound semiconductors such as For example, gallium arsenide (GaAs) made. It is in the Usually a compound semiconductor thin film deposited on a substrate. Because of a good match Regarding the lattice constants is used as a substrate nowadays mostly used a germanium wafer. In addition, an additional, on the finished solar cell remaining germanium layer to the current generation of Contribute solar cell by z. B. a hetero-pn junction is formed.

Zur Reduzierung der Kosten einer Weltraummission sollten die hierbei verwendeten Solarzellen möglichst leicht sein. Deshalb wird bisher der Germanium-Wafer, der als Trägersubstrat für die Weltraum-Solarzelle dient und auf dem die einzelnen Schichten einer Multi- oder Single-Junction-Solarzelle aufgebracht sind, nach dem Ausbilden der eigentlichen Dünnschicht-Solarzelle weitestgehend entfernt. Dies kann chemisch, beispielsweise durch Wegätzen des Germanium-Substrats, oder mechanisch, beispielsweise durch Wegschleifen oder Wegpolieren des Substrats, erfolgen. Hierbei wird der ursprünglich als Trägersubstrat dienende Germanium-Wafer also geopfert.to The cost of a space mission should be reduced used solar cells as possible be light. Therefore, so far, the germanium wafer, as the carrier substrate for the Space solar cell serves and on which the individual layers one Multi or single junction solar cell are applied after the Forming the actual thin-film solar cell as far as possible. This can be done chemically, for example by etching away the Germanium substrate, or mechanically, for example by Wegschleifen or polishing off the substrate. Here, the original as carrier substrate serving germanium wafers so sacrificed.

Einerseits ist für das Entfernen des Germanium-Wafers zusätzlicher Arbeitsaufwand zum Ätzen bzw. Schleifen notwendig. Andererseits bedeutet das nachträgliche Opfern des Germanium-Wafers einen für die spätere Funktion der Solarzelle nutzlosen Kostenaufwand. Der Germanium-Wafer wird lediglich während der Fertigung der Solarzelle benötigt. Anschließend wird der beispielsweise ca. 150 μm dicke Germanium-Wafer jedoch aufwändig entfernt. Es entstehen somit Kosten sowohl für den Germanium-Wafer wie auch für das anschließende Entfernen des Germanium-Wafers.On the one hand is for the removal of the germanium wafer additional work for etching or Grinding necessary. On the other hand, this means subsequent sacrifices of the germanium wafer one for the later one Function of the solar cell useless expense. The germanium wafer is only during the production of the solar cell needed. Subsequently is the example, about 150 microns However, thick germanium wafer consuming removed. It arises thus costs both for the germanium wafer as well as for the subsequent one Removing the germanium wafer.

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.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 one Silicon layer is generated and then over the porous silicon layer another Layer of silicon is deposited, for example epitaxially. This further layer can then be removed from the silicon substrate are separated, wherein the previously produced porous layer as a predetermined breaking point serves.

Die abgetrennte weitere Schicht kann beispielsweise mit einer Dicke von wenigen Mikrometern ausgebildet werden und anschließend als Dünnschichtsubstrat für eine Solarzelle dienen, wobei in den nachfolgenden Schritten wesentliche Komponenten der Solarzelle, wie zum Beispiel deren Emitter und/oder deren Kontaktmetallisierung, ausgebildet werden können.The separated further layer may, for example, with a thickness be formed by a few microns and then as thin film substrate for one Solar cell serve, where essential in the subsequent steps Components of the solar cell, such as their emitter and / or whose contact metallization can be formed.

Ein solches sogenanntes Schichttransferverfahren 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 A beschrieben. Es nutzt die Tatsache, dass die auf die poröse Schicht aufgebrachte Silizium-Dünnschicht vorzugsweise mit der gleichen Kristallstruktur aufwächst, wie das darunter angrenzende Siliziumsubstrat. Wenn als Siliziumsubstrat beispielsweise ein qualitativ hochwertiger einkristalliner Wafer verwendet wird, können auf diese Weise qualitativ hochwertige Silizium-Dünnschichten erzeugt werden, die dann als Substrate für Solarzellen mit hohem Wirkungsgradpotential verwendet werden können. Das Siliziumsubstrat wird dabei abgesehen von geringfügigen Verlusten durch das Erzeugen der porösen Schicht kaum verbraucht und kann mehrfach wiederverwendet werden.Such a so-called layer transfer method is described, for example, in an article by R. Brendel in Solar Energy, 77, 2004, 969-982 and 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 deposited on the porous layer preferably grows with the same crystal structure as the underlying silicon substrate. For example, when a high-quality single-crystalline wafer is used as the silicon substrate, high-quality silicon thin films which can be used as substrates for high-efficiency solar cells can be produced. The silicon substrate is scarcely consumed except for slight losses by the generation of the porous layer and can be reused several times.

Obwohl theoretisch bereits angedacht wurde, diesen aus der Siliziumtechnologie bekannten Schichttransferprozess auch bei der Verwendung von Germanium-Substraten anzuwenden, ist dies bisher beim Versuch der tatsächlichen Umsetzung stets an in der Praxis auftretenden Problemen gescheitert.Even though theoretically already considered, this from the silicon technology known layer transfer process even when using germanium substrates So far, this is when trying to apply the actual Implementation always failed due to problems occurring in practice.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es kann daher ein Bedarf an einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, insbesondere einer Solarzelle, 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 sich eine dünne Germanium-Schicht von einem Germanium-Substrat ablösen lässt und anschließend als Substrat für das Halbleiterbauelement auf Basis einer Halbleiterdünnschicht dienen kann.It Therefore, there may be a need for a method of manufacturing a semiconductor device, in particular a solar cell, in which the above problems exist at least partially overcome become. In particular, there may be a need for a method of manufacturing a semiconductor device, in particular a solar cell, in, at which is a thin Germanium layer can be detached from a germanium substrate and subsequently as a substrate for the semiconductor device based on a semiconductor thin film can serve.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, insbesondere einer Solarzelle, auf Basis einer Germanium-Dünnschicht vorgeschlagen. Das Verfahren weist dabei die nachfolgenden Prozessschritte auf: Bereitstellen eines Germanium-Substrates; Ausbilden einer porösen Schicht an einer Oberfläche des Germanium-Substrates durch elektrochemisches Ätzen des Germanium-Substrates in einer Ätzlösung; Abscheiden einer Halbleiterdünnschicht auf der porösen Schicht; und Abtrennen der Germanium-Dünnschicht von dem Siliziumsubstrat, wobei die poröse Schicht als Sollbruchstelle dient. Während des elektrochemischen Ätzens des Germanium-Substrates wird dabei eine zwischen dem Germanium-Substrat und einer externen Elektrode angelegte Spannung mehrfach umgepolt.According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a Semiconductor device, in particular a solar cell, proposed based on a germanium thin film. The method has the following process steps: provision of a germanium substrate; Forming a porous layer on a surface of the germanium substrate by electrochemically etching the germanium substrate in an etching solution; Depositing a semiconductor thin film on the porous layer; and separating the germanium thin film from the silicon substrate, wherein the porous layer serves as a predetermined breaking point. During the electrochemical etching of the germanium substrate, a voltage applied between the germanium substrate and an external electrode is reversed several times.

Die vorliegende Erfindung kann als auf der folgenden Erkenntnis beruhend angesehen werden:
Bisher konnten Schichttransferverfahren zur Bildung von Halbleiterdünnschichten lediglich mit Siliziumsubstraten erfolgreich durchgeführt werden. Versuche, Schichttransferprozesse auch bei Germanium-Substraten einzusetzen, sind bisher an bei der praktischen Umsetzung auftretenden Problemen gescheitert. Als ein solches auftretendes Problem wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung erkannt, dass die Verfahren zur Erzeugung einer porösen Schicht durch elektrochemisches Ätzen, wie sie bei der Erzeugung einer porösen Schicht in Silizium bekannt und bei der Realisierung von Schichttransferprozessen erfolgreich sind, bei der Verwendung von Germanium-Substraten nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen.The present invention can be considered to be based on the following finding:
So far, layer transfer methods for forming semiconductor thin films have been successfully carried out only with silicon substrates. Attempts to use layer transfer processes even with germanium substrates have hitherto failed due to problems occurring during the practical implementation. As such a problem encountered, it has been recognized by the inventors of the present invention that the methods for forming a porous layer by electrochemical etching, as known in the production of a porous layer in silicon and successful in the realization of layer transfer processes, are the use of Germanium substrates do not lead to satisfactory results.

Beim elektrochemischen Ätzen wird die Oberfläche eines zu ätzenden Substrates mit einer Ätzlösung in Kontakt gebracht. Zwischen einer mit dem Substrat in Kontakt stehenden Elektrode und einer mit der Ätzlösung in Kontakt stehenden, externen Elektrode wird dann eine elektrische Spannung angelegt, die einen sogenannten Ätzstrom fließen lässt. Aufgrund elektrochemischer Reaktionen kann es zu einem Aufoxidieren der Substratoberfläche und zu einem anschließenden Wegätzen der aufoxidierten Substratoberfläche durch die benetzende Ätzlösung kommen. Da dieser Vorgang generell nicht homogen abläuft, sondern sich auf Nukleationskeime konzentriert, kommt es zu einem inhomogenen Ätzen der Substratoberfläche, wodurch eine poröse Oberflächenschicht entstehen kann.At the electrochemical etching becomes the surface one to be etched Substrate with an etching solution in Brought in contact. Between one in contact with the substrate Electrode and one with the etching solution in Contact standing external electrode then becomes an electrical Voltage applied, which allows a so-called etching current to flow. by virtue of electrochemical reactions may lead to oxidation of the substrate surface and to a subsequent etching the oxidized substrate surface come through the wetting etching solution. Since this process is generally not homogeneous, but on nucleation concentrated, it comes to an inhomogeneous etching of the substrate surface, whereby a porous one surface layer can arise.

Bei Siliziumsubstraten wurde beobachtet, dass durch entsprechendes Einstellen der Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat und der externen Elektrode der entstehende Ätzstrom derart eingestellt werden kann, dass eine gewünschte Porosität der erzeugten porösen Schicht beeinflusst werden kann. Die Porosität ergibt sich hier unter anderem durch die Anzahl bzw. Dichte sowie die Größe der erzeugten Poren. Durch sukzessives Ändern der verwendeten Ätzspannung bzw. des verwendeten Ätzstromes kann dabei eine sogenannte poröse Doppelschichtstruktur erzeugt werden, bei der direkt an der Oberfläche des zu ätzenden Substrates eine geringere Porosität erzeugt wird als tiefer im Inneren des Substrates. Der Bereich der tiefer liegenden, höheren Porosität kann später beim Abtrennen der darüber liegenden Schicht mit geringer Porosität als Sollbruchstelle dienen.at Silicon substrates were observed to be adjusted by appropriate adjustment the voltage between the silicon substrate and the external electrode the resulting etching current can be adjusted so that a desired porosity of the generated porous Layer can be influenced. The porosity results here among other things by the number or density as well as the size of the generated pores. By successive change the etching voltage used or the etching current used can be a so-called porous Double layer structure can be generated, directly at the surface of the too corrosive Substrate is produced a lower porosity than deeper in Interior of the substrate. The area of deeper, higher porosity can later on Separating the above lying layer with low porosity serve as a predetermined breaking point.

Die Erzeugung einer solchen vorteilhaften Doppelschichtstruktur mit entsprechend angeordneten Bereichen unterschiedlicherer Porosität ist bisher bei Germanium-Substraten nicht gelungen. Als mögliche Erklärung hierfür haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt, dass beim elektrochemischen Ätzen von Silizium der Ätzvorgang vornehmlich zu einer Vertiefung der Poren führt, die Oberflächenbereiche neben den Poren jedoch beim Ätzen anscheinend kaum angegriffen werden. Durch entsprechendes Variieren des Ätzstromes kann die Porengröße dort im Inneren des Substrates, wo gerade geätzt wird, eingestellt werden.The Generation of such an advantageous double layer structure with according arranged areas of different porosity is so far Germanium substrates failed. As a possible explanation for this, the inventors of the present Invention recognized that during the electrochemical etching of silicon, the etching process primarily leads to a deepening of the pores, the surface areas next to the pores, however, during etching apparently hardly be attacked. By appropriate variation of the Ätzstromes can the pore size there in the interior of the substrate where etching is going on.

Dies scheint bei Germanium-Substraten nicht ohne Weiteres möglich zu sein.This does not seem to be readily possible with germanium substrates be.

Es wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung beobachtet, dass beim elektrochemischen Ätzen von Germanium sich zwar auch die Tiefe der Poren sukzessive vergrößert, gleichzeitig anscheinend jedoch auch die angrenzenden Bereiche an der Oberfläche des Germanium-Substrates weggeätzt werden. Die Ätzrate, mit der die Tiefe der Poren zunimmt, scheint dabei allenfalls geringfügig höher zu sein als die Ätzrate an der Substratoberfläche.It It has been observed by the inventors of the present invention that during electrochemical etching Germanium also increases the depth of the pores successively, at the same time but apparently also the adjacent areas on the surface of the Germanium substrate be etched away. The etching rate, with which the depth of the pores increases seems to be at most slightly higher as the etching rate at the substrate surface.

Hierdurch lässt sich erklären, dass das Substrat, wenn eine poröse Schicht ausreichender Dicke erzeugt werden soll, gleichzeitig auch stark zurückgeätzt wird, das heißt, dass seine Gesamtdicke abnimmt. Die vermutete Tatsache, dass Germanium während des elektrochemischen Ätzens nicht nur in der Tiefe der Poren geätzt wird, sondern auch an der Oberfläche, führt somit dazu, dass zum Ausbilden einer ausreichend dicken porösen Schicht ein erheblicher Gesamtverlust an Germanium akzeptiert werden muss.hereby let yourself to explain, that the substrate, if a porous Layer of sufficient thickness to be generated, at the same time is strongly etched back, this means, that its total thickness decreases. The suspected fact that germanium during the electrochemical etching not only in the depth of the pores is etched, but also on the surface, thus leading to that for forming a sufficiently thick porous layer a significant total loss of germanium must be accepted.

Außerdem kann aufgrund der vermuteten Tatsache, dass die Oberfläche beim Vertiefen der Poren stets mitgeätzt wird, keine geeignete Doppelschichtstruktur mit großen Poren in der Tiefe und kleinen Poren an der Oberfläche erzeugt werden.In addition, can due to the presumed fact that the surface when Deepening of the pores always etched is not a suitable bilayer structure with large pores be created in the depth and small pores on the surface.

Außerdem wurde beobachtet, dass es unter bestimmten Ätzbedingungen zu einem unkontrolierten, selbständigen Ablösen eine Germaniumoberflächenschicht kommen kann, die dann aufgrund ihrer mangelndem mechanischen Stabilität nicht mehr als Substrat für die epitaktische Ausbildung eine Dünnschichtsolarzelle dienen kann.In addition, it has been observed that under certain etching conditions uncontrolled self-detachment of a germanium surface layer may occur, which will then occur due to their Lack of mechanical stability can no longer serve as a substrate for the epitaxial formation of a thin-film solar cell.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun erkannt, dass das beim elektrochemischen Ätzen der Poren gleichzeitig auftretende Anätzen der Substratoberfläche zumindest zeitweilig unterbunden bzw. gehemmt werden kann dadurch, dass während des elektrochemischen Ätzens eine zwischen dem Germanium-Substrat und einer externen Elektrode angelegte Spannung wiederholt kurzzeitig umgepolt wird. Es wurde beobachtet, dass durch ein solches zeitweises, mehrfaches Umpolen der angelegten Spannung während des elektrochemischen Ätzens eine vorteilhafte Ausgestaltung der erzeugten porösen Schicht erreicht werden kann.The Inventors of the present invention have now recognized that the during electrochemical etching the pores simultaneously occurring etching of the substrate surface at least can be temporarily prevented or inhibited by the fact that during the electrochemical etching an applied between the germanium substrate and an external electrode Repeated voltage is briefly reversed. It was observed that by such a temporary, multiple reversal of the applied voltage while of the electrochemical etching a advantageous embodiment of the porous layer produced can be achieved can.

Eine von den Erfindern der vorliegenden Erfindung entwickelte mögliche Erklärung dieses beobachteten Effekts lautet wie folgt: Während einer Ätzphase, bei der eine sogenannte anodische Vorspannung zwischen dem Germanium-Substrat und der externen Elektrode herrscht, so dass ein Ätzstrom fließt, wird das Germanium aufgrund von elektrochemischen Prozessen angeätzt. Dies entspricht dem herkömmlichen elektrochemischen Ätzen. Bei Umpolung der angelegten Spannung, das heißt unter kathodischer Vorspannung, bei der die angelegte Spannung derart gewählt ist, dass kein substantieller Ätzstrom fließt, kommt es zu keinem wesentlichen Ätzen des Germaniums. Dementsprechend wird ein Wachsen der Poren gestoppt. Gleichzeitig scheint es aber auch zu einer Passivierung der Germanium-Oberfläche mit Wasserstoffionen (H+) zu kommen. Diese Passivierung der Germanium-Oberfläche scheint in einem nachfolgenden Ätzschritt, bei dem wieder eine anodische Vorspannung eingestellt wird, das Anätzen der Oberfläche temporär zu hemmen. Eine mögliche Ursache hierfür könnten Leckageströme sein. Indem die angelegte Spannung mehrfach umgepolt wird, kann während der Phasen der anodischen Vorspannung einerseits die Größe und Tiefe der erzeugten Poren durch entsprechende Wahl der anodischen Vorspannung beeinflusst werden, andererseits kann während der Phasen der kathodischen Vorspannung eine Passivierung der Substratoberfläche erreicht werden, die ein gleichzeitiges Anätzen der Substratoberfläche während einer nachfolgenden Phase anodischer Vorspannung hemmt. Auf diese Weise können poröse Schichten geeigneter Porengröße und Geometrie erzeugt werden, die für eine Anwendung in einem Schichttransferverfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes geeignet sind.A possible explanation of this observed effect developed by the inventors of the present invention is as follows: During an etching phase in which a so-called anodic bias between the germanium substrate and the external electrode prevails, so that an etching current flows, the germanium becomes due to electrochemical Processes etched. This corresponds to conventional electrochemical etching. When the applied voltage is reversed, that is to say under cathodic bias, in which the applied voltage is selected in such a way that no substantial etching current flows, there is no significant etching of the germanium. Accordingly, growth of the pores is stopped. At the same time, however, a passivation of the germanium surface with hydrogen ions (H + ) seems to occur. This passivation of the germanium surface appears to temporarily inhibit the etching of the surface in a subsequent etching step in which anodic prestressing is again set. One possible cause of this could be leakage currents. By reversely polarizing the applied voltage, during the anodic bias phases, on the one hand, the size and depth of the generated pores can be influenced by appropriate selection of the anodic bias, and on the other hand, during the cathodic bias phases, passivation of the substrate surface can be achieved Etching the substrate surface during a subsequent phase of anodic bias. In this way, porous layers of suitable pore size and geometry suitable for use in a layer transfer process for producing a semiconductor device can be produced.

Mit dem hier vorgestellten Herstellungsverfahren lassen sich unter anderem einerseits in einfacher Weise Dünnschichtsolarzellen z. B. für den Einsatz als Weltraumsolarzellen oder Konzentratorsolarzellen herstellen, andererseits kann das bei der Herstellung verwendete Halbleitersubstrat nach dem Ablösen der darauf abgeschiedenen Dünnschicht in vorteilhafter Weise wiederverwenden, wodurch eine erhebliche Materialeinsparung möglich wird.With The manufacturing process presented here can be, inter alia on the one hand in a simple way thin-film solar cells z. For example the use as space solar cells or concentrator solar cells On the other hand, the semiconductor substrate used in the production can after peeling off the thin film deposited thereon to reuse in an advantageous manner, which is a considerable Material savings possible becomes.

Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden im Anschluss detaillierter beschrieben.Possible features and advantages of embodiments the production process according to the invention will be described in more detail below.

Das im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens bereitgestellte Germanium-Substrat kann eine beliebige Struktur und Geometrie aufweisen. Vorzugsweise wird als Germanium-Substrat ein Germanium-Wafer hoher Qualität, beispielsweise aus einkristallinem Germanium, verwendet. Das Germaniumsubstrat kann plane oder texturierte Oberflächen aufweisen. Insbesondere bei der Herstellung von Solarzellen kann es vorteilhaft sein, wenn die Substratoberfläche, die später die zur Sonneneinstrahlung gerichtete Seite der Solarzelle bildet, eine Oberflächentexturierung aufweist.The in the context of the manufacturing method according to the invention provided germanium substrate can have any structure and geometry. Preferably For example, as a germanium substrate, a germanium wafer of high quality, for example single crystal germanium. The germanium substrate can have flat or textured surfaces. Especially in the manufacture of solar cells, it may be advantageous if the substrate surface, The later the solar radiation directed side of the solar cell, a surface texturing having.

Die poröse Schicht kann an der Oberfläche des Germanium-Substrates durch elektrochemisches Ätzen erzeugt werden, indem die Oberfläche des Germanium-Substrates 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 Germanium-Substrates 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.The porous Layer can be on the surface of the Germanium substrates are produced by electrochemical etching by the surface of the Germanium substrate in contact with an etching solution is brought and at the same time an electrical voltage between the substrate surface and applied to the etching solution becomes. In other words, the surface of the germanium substrate and the etching solution different electrical potentials. With suitable polarity The applied voltage may cause an electrochemical reaction come to an etching the substrate surface especially locally lead to nucleation centers.

Während des Ausbildens der porösen Schicht wird die angelegte Spannung mehrfach umgepolt, um zeitweise eine anodische Vorspannung zum eigentlichen Ätzen und zeitweise eine kathodische Vorspannung zum Passivieren der freiliegenden Germanium-Substratoberfläche anliegen zu haben. Die Spannung kann abrupt oder kontinuierlich umgepolt werden, zum Beispiel von einer anodischen Vorspannung eines ersten Spannungswertes auf eine kathodische Vorspannung eines zweiten Spannungswertes mit entgegengesetztem Vorzeichen zum ersten Spannungswert. Die Spannungswerte können dabei abhängig von der Größe des Substrates im Bereich von unter 1 V, beispielsweise 0,00 1 V, bis hin zu vielen Volt, beispielsweise 1000 V, liegen. Der erste und der zweite Spannungswert können sich betragsmäßig unterscheiden, das heißt zum Beispiel kann der Betrag der negativen anodischen Vorspannung größer sein als der Betrag der positiven kathodischen Vorspannung. Die Zeitdauern zwischen den Spannungsumpolungen können im Bereich weniger Sekunden oder sogar weniger als einer Sekunde bis hin zu wenigen Minuten liegen. Zum Beispiel kann eine Phase, in der eine gewisse Vorspannung anliegt, kürzer als 10 Minuten sein. Ferner können sich die Zeitdauern der Phasen anodischer Vorspannung von denjenigen kathodischer Vorspannung unterscheiden.During the formation of the porous layer, the applied voltage is reversed several times to temporarily apply an anodic bias to the actual etch and, at times, a cathodic bias to passivate the exposed germanium substrate surface. The voltage may be reversed abruptly or continuously, for example, from an anodic bias of a first voltage value to a cathodic bias of a second voltage value of opposite sign to the first voltage value. Depending on the size of the substrate, the voltage values may be in the range of less than 1 V, for example 0.001 V, up to many volts, for example 1000 V. The first and second voltage values may vary in magnitude, that is, for example, the amount of negative anodic bias may be greater than the amount of positive cathodic bias. The time periods between the voltage reversals can be in the range of a few seconds or even less than ei seconds to a few minutes. For example, a phase in which a certain bias is applied may be shorter than 10 minutes. Furthermore, the durations of the phases of anodic bias may differ from those of cathodic bias.

Die auf der porösen Germanium-Schicht abgeschiedene Halbleiterdünnschicht kann mittels verschiedener Epitaxieverfahren erzeugt werden. Es kann lediglich eine homogene Schicht oder alternativ eine Mehrzahl an übereinander gestapelten Schichten abgeschieden werden. Der Begriff „Dünnschicht” kann hierbei derart verstanden werden, dass die abgeschiedenen Schicht aus einer oder mehreren Teilschichten besteht, wobei jede Teilschicht alleine eine im Vergleich zu Halbleiterwafern geringe Dicke aufweist, beispielsweise weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 10 μm. Beispielsweise kann die Schicht durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD – Chemical Vapour Deposition), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD – Physical Vapour Deposition) und Flüssigphasenepitaxie (LPE – Liquid Phase Epitaxy) abgeschieden werden. Die Halbleiterdünnschicht kann direkt an der Germaniumoberfläche und in mechanischem Kontakt mit dieser abgeschieden werden. Alternativ können zwischen der Germaniumoberfläche und der Halbleiterdünnschicht auch elektrisch leitende Zwischenschichten z. B. aus TCO (transparent conductive oxide) oder Pufferschichten ausgebildet sein. Die Halbleiterdünnschicht kann aus einem beliebigen Halbleiter gebildet sein. Insbesondere können Halbleitermaterialien bevorzugt sein, die eine ähnliche Gitterkonstante wie Germanium aufweisen. Neben Germanium selbst können dies auch Verbindungshalbleiter wie zum Beispiel Galliumarsenid (GaAs) sein. Die Halbleiterdünnschicht kann mit einer Dicke von wenigen 100 nm bis zu über 100 μm, beispielsweise zwischen 500 nm und 100 μm, vorzugsweise zwischen 10 μm und 30 μm, abgeschieden werden.The on the porous Germanium layer deposited semiconductor thin film can by means of various Epitaxy be generated. It can only be a homogeneous one Layer or alternatively a plurality of stacked layers be deposited. The term "thin film" can be understood in this case be that the deposited layer of one or more Partial layers consists, each sub-layer alone one in comparison has small thickness to semiconductor wafers, for example less than 50 μm, preferably less than 10 microns. For example, the layer may be deposited by chemical vapor deposition (CVD - Chemical Vapor Deposition), Physical Vapor Deposition (PVD - Physical Vapor Deposition) and liquid phase epitaxy (LPE - Liquid Phase Epitaxy) are deposited. The semiconductor thin film can be directly attached to the germanium surface and deposited in mechanical contact therewith. alternative can between the germanium surface and the semiconductor thin film as well electrically conductive intermediate layers z. B. from TCO (transparent conductive oxides) or buffer layers. The semiconductor thin film can be formed of any semiconductor. Especially can Semiconductor materials may be preferred which have a similar lattice constant as germanium exhibit. In addition to germanium itself, compound semiconductors can also do this such as gallium arsenide (GaAs). The semiconductor thin film can with a thickness of a few 100 nm to over 100 microns, for example, between 500 nm and 100 μm, preferably between 10 μm and 30 μm, be deposited.

Um die Halbleiterdünnschicht von dem Germanium-Substrat abzutrennen, kann beispielsweise eine mechanische Kraft auf die Halbleiterdünnschicht ausgeübt werden. Beispielsweise kann die Halbleiterdünnschicht an ein Trägersubstrat, beispielsweise aus Glas, angehaftet/gebondet werden. Zu diesem Zweck kann ein Verfahren, wie es beispielsweise bei der Modulverkapselung eingesetzt wird, oder ein Sol-Gel-Verfahren verwendet werden. Mit Hilfe des Trägersubstrates kann dann die Halbleiterdünnschicht von dem Germanium-Substrat abgehoben werden, wobei die zuvor erzeugte poröse Schicht insbesondere in den Bereichen mit der höchsten Porosität als Sollbruchstelle dienen kann, entlang der sich der Abtrennvorgang vollzieht.Around the semiconductor thin film can be separated from the germanium substrate, for example, a mechanical force are exerted on the semiconductor thin film. For example, the semiconductor thin film may be attached to a carrier substrate, For example, glass, be adhered / bonded. To this end can be a method such as in module encapsulation is used, or a sol-gel method can be used. With Help of the carrier substrate can then the semiconductor thin film from the germanium substrate be lifted off, wherein the previously produced porous layer, in particular in the areas with the highest porosity can serve as a predetermined breaking point along which the separation process takes place.

Bereits vor dem Abtrennen der Halbleiterdünnschicht oder alternativ nach dem Abtrennen können an der Halbleiterdünnschicht weitere Prozessschritte durchgeführt werden, um Komponenten, die für die Funktion als Halbleiterbauelement, insbesondere als Solarzelle, notwendig oder hilfreich sein können, auszubilden. Beispielsweise können in der Halbleiterdünnschicht dotierte Bereiche erzeugt werden, die einen Emitter oder ein BSF (Back Surface Field) bilden. Die dotierten Bereiche können beispielsweise durch Eindiffundieren von Dotanden erzeugt werden. Alternativ können dotierte Bereiche durch epitaktisches Aufbringen dotierter Halbleiterschichten erzeugt werden, so dass sich Heterostrukturen ausbilden lassen, bei denen zum Beispiel der Emitter durch eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial und die Basis durch eine Schicht aus einem zweiten, anderen Halbleitermaterial gebildet sein kann. Ferner können elektrische Kontakte beispielsweise in Form von Metallisierungen oder durch transparente leitfähige Oxide (TCO – Transparent Conductive Oxides) an den Oberflächen der Halbleiterdünnschicht gebildet werden.Already before the separation of the semiconductor thin film or alternatively according to can disconnect at the semiconductor thin film further process steps carried out be to components that for the function as a semiconductor component, in particular as a solar cell, necessary or helpful, train. For example, you can in the semiconductor thin film doped regions are generated which are an emitter or a BSF (Back Surface Field) form. The doped regions may be, for example be generated by diffusing dopants. Alternatively, can be doped Regions by epitaxial deposition of doped semiconductor layers be generated so that heterostructures can be formed, where, for example, the emitter through a layer of a first semiconductor material and the base through a layer of a second, other semiconductor material may be formed. Furthermore, electrical Contacts, for example in the form of metallizations or transparent conductive Oxides (TCO - Transparent Conductive Oxides) on the surfaces the semiconductor thin film be formed.

Außerdem können Dielektrikumschichten an der Oberfläche gebildet werden, die als Oberflächenpassivierung, Antireflexschicht oder Rückseitenspiegel dienen können.In addition, dielectric layers on the surface formed as surface passivation, Anti-reflective coating or rear-view mirror can serve.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Spannung, die während des elektrochemischen Ätzens des Germanium-Substrates zwischen dem Germanium-Substrat und der externen Elektrode angelegt ist, periodisch umgepolt. Mit anderen Worten kann innerhalb einer sich zyklisch wiederholenden Periodendauer die Spannung während eines ersten Zeitraums als anodische Vorspannung angelegt sein und dann während eines zweiten Zeitraums als kathodische Vorspannung, wobei die jeweiligen Umpolungen sich periodisch wiederholen. Ein solches sich periodisch wiederholendes Spannungsschema kann technologisch einfach generiert werden. Die Spannung kann dabei abrupt oder auch kontinuierlich von einer anodischen Vorspannung hin zu einer kathodischen Vorspannung umgepolt werden.According to one embodiment According to the present invention, the stress which occurs during the electrochemical etching of the germanium substrate between the germanium substrate and the external one Electrode is applied, periodically reversed. In other words can within a cyclically repeating period the tension during be applied as anodic bias voltage of a first period and then while a second period as a cathodic bias, the respective Umpolungen repeat periodically. Such a periodic repetitive voltage scheme can be generated technologically simple become. The voltage can be abrupt or continuous from an anodic bias to a cathodic bias be reversed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird während des elektrochemischen Ätzens eine erste Zeitdauer, bei der eine anodische Vorspannung herrscht, das heißt, während der die zwischen dem Germanium-Substrat und der externen Elektrode angelegte Spannung derart gewählt ist, dass ein Ätzstrom fließt, länger gewählt sein als eine nachfolgende zweite Zeitdauer, bei der eine kathodische Vorspannung herrscht, das heißt, während der die angelegte Spannung derart gewählt ist, dass im Wesentlichen kein Ätzstrom fließt. Beobachtungen haben gezeigt, dass es genügt, eine kathodische Vorspannung lediglich für kurze Zeit anzulegen, um die gewünschte Passivierung der Germanium-Substratoberfläche zu erreichen. Damit kann die zur Passivierung notwendige kathodische Vorspannung zeitlich kürzer angelegt werden als die zum eigentlichen Ätzen benutzte anodische Vorspannung, so dass die Gesamtätzdauer möglichst kurz gehalten werden kann.According to another embodiment of the present invention, during the electrochemical etching, a first period of time in which an anodic bias prevails, that is, during which the voltage applied between the germanium substrate and the external electrode is selected such that an etching current flows, becomes longer be selected as a subsequent second period of time during which a cathodic bias prevails, that is, during which the applied voltage is selected such that substantially no etching current flows. Observations have shown that it is sufficient to apply a cathodic bias only for a short time in order to achieve the desired passivation of the germanium substrate surface. So that can the necessary for passivation cathodic bias voltage are applied shorter in time than the anodic bias used for the actual etching, so that the Gesamtätzdauer can be kept as short as possible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Ätzlösung einen Anteil von mindestens 10 Vol-% Flusssäure (HF) auf. Beobachtungen haben gezeigt, dass sowohl die Ätzgeschwindigkeit als auch das gesamte Ätzergebnis stark von der Konzentration der Ätzlösung abhängen können. Dabei wurde beobachtet, dass mit sinkender Konzentration die Ätzgeschwindigkeit nicht nur entsprechend abnehmen kann, sondern dass unterhalb einer bestimmten Mindestkonzentration eventuell überhaupt kein signifikantes Ätzen mehr beobachtet werden kann. Eine Lösung aus Flusssäure (HF) in Wasser mit einer gewissen Mindestkonzentration von wenigstens 10 Vol-% HF, vorzugsweise einer Konzentration von mindestens 20 Vol-% und stärker bevorzugt einer Konzentration von zwischen 30 und 50 Vol-%, wurde als geeignete Ätzlösung erkannt.According to one another embodiment According to the present invention, the etching solution has a content of at least 10% by volume hydrofluoric acid (HF) on. Observations have shown that both the etching rate as well as the entire etching result strong may depend on the concentration of the etching solution. there it was observed that with decreasing concentration, the etching rate not only can decrease accordingly, but that below one certain minimum concentration may no longer be significant etching at all can be observed. A solution from hydrofluoric acid (HF) in water with a certain minimum concentration of at least 10 vol.% HF, preferably a concentration of at least 20 Vol% and stronger preferably at a concentration of between 30 and 50% by volume recognized as a suitable etching solution.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das bereitgestellte Germanium-Substrat einen spezifischen Widerstand von weniger als 1 Ohm-cm (Ohm-Zentimeter) auf. Es wurde beobachtet, dass das Ergebnis des elektrochemischen Ätzens stark von der Ladungsträgerdichte in dem verwendeten Germanium-Substrat abhängt und sich mit zunehmender Ladungsträgerdichte, das heißt mit abnehmendem spezifischem Widerstand des Substrates, verbessert. Insbesondere wurde beobachtet, dass bei Germanium-Substraten mit einer zu geringen Ladungsträgerdichte, das heißt einem zu hohen spezifischen Widerstand, kein zufriedenstellendes Ätzergebnis erreicht werden konnte. Vorzugsweise sollte der spezifische Widerstand des Germanium-Substrats kleiner als 100 mOhm-cm, stärker bevorzugt kleiner als 50 mOhm-cm und noch stärker bevorzugt zwischen 10 und 35 mOhm-cm betragen. Ferner kann eine bestimmte Kristallorientierung des Germanium-Substrates zu einem vorteilhaften Ätzergebnis führen. Germanium-Wafer, mit einer 100-Orientierung wurden als vorteilhaft erkannt. Ferner kann eine Polierung der Oberfläche vorteilhaft wirken.According to one another embodiment The present invention features the provided germanium substrate a resistivity of less than 1 ohm-cm (ohm-centimeter). It has been observed that the result of electrochemical etching is strong from the carrier density depends in the germanium substrate used and increases with increasing Carrier density, this means with decreasing resistivity of the substrate, improved. In particular, it has been observed that in germanium substrates with a too low charge carrier density, this means too high a specific resistance, no satisfactory etching result could be achieved. Preferably, the specific resistance should be of the germanium substrate smaller than 100 mOhm-cm, more preferable less than 50 mOhm-cm and even more preferably between 10 and 35 mOhm-cm. Furthermore, a certain crystal orientation of the germanium substrate to an advantageous etching result to lead. Germanium wafers, with a 100 orientation, have been found to be advantageous recognized. Furthermore, a polishing of the surface can act advantageously.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das bereitgestellte Germanium-Substrat vom p-Halbleitertyp. Es wurde beobachtet, dass sich bei p-Typ-Germanium-Substraten bessere Ätzergebnisse erzielen lassen als bei n-Typ-Germanium-Substraten. Um auch auf n-Typ-Germanium-Substraten zufriedenstellende Ätzergebnisse erreichen zu können, können zusätzliche Maßnahmen vorteilhaft sein. Zum Bespiel können durch Beleuchten mit Licht zusätzliche Ladungsträger in dem Substrat erzeugt werden, wodurch der Ätzvorgang unterstützt werden kann.According to one another embodiment The present invention provides the germanium substrate provided p-type semiconductor. It has been observed that p-type germanium substrates have better etch results can be achieved than with n-type germanium substrates. Also on n-type germanium substrates satisfactory etching results to be able to reach can additional activities be beneficial. For example, by Illuminate with light extra charge carrier are generated in the substrate, whereby the etching process can be supported can.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Einflussparameter während des elektrochemischen Ätzens derart gewählt, dass die poröse Schicht als mikroporöse oder mesoporöse Schicht ausgebildet wird. Unter eine mikroporösen Schicht wird dabei nach IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) eine Schicht mit einer durchschnittlichen Porengröße von weniger als 10 nm verstanden. Bei einer mesoporösen Schicht ist die Porengröße zwischen 10 und 50 nm. Solche im Vergleich zu makroporösen Schichten kleinporigen porösen Schichten können für den Einsatz bei Schichttransferprozessen vorteilhaft sein. Einflussparameter, die auf die Art und Geschwindigkeit des Ätzvorgangs und die dabei entstehenden Poren Einfluss haben können, sind unter anderem der durch die angelegte anodische Vorspannung bewirkte Ätzstrom, die Temperatur, die Konzentration der Ätzlösung sowie die Dotierungskonzentration des Germanium-Substrates an der zu ätzenden Oberfläche. Ein weiterer Einflussparameter ist die Dauer der jeweiligen Phasen mit einer anodischen bzw. kathodischen Vorspannung, das heißt, die Phasendauern zwischen den Umschaltvorgängen der angelegten Ätzspannung.According to one another embodiment In the present invention, influencing parameters during the electrochemical etching chosen so that the porous one Layer as microporous or mesoporous Layer is formed. Under a microporous layer is after IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) one shift with an average pore size of less than 10 nm. In a mesoporous Layer is the pore size between 10 and 50 nm. Such small pores compared to macroporous layers porous Layers can for the Use be advantageous in layer transfer processes. Influencing parameters, on the nature and speed of the etching process and the resulting Pores can influence, Among other things, this is due to the applied anodic bias effected etching current, the temperature, the concentration of the etching solution and the doping concentration of the germanium substrate on the surface to be etched. One Another influencing parameter is the duration of the respective phases anodic or cathodic bias, that is, the Phase durations between the switching operations of the applied etching voltage.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Einflussparameter während des elektrochemischen Ätzens derart gewählt, dass außerhalb einer ersten hochporösen Schicht eine zweite niederporöse Schicht ausgebildet wird. Der Begriff „außerhalb” kann dabei als „näher zur Oberfläche des Germanium-Substrates gelegen” interpretiert werden. Mit anderen Worten sollen die Einflussparameter derart gewählt werden, dass sich durch das elektrochemische Ätzen eine Doppelschicht ergibt, bei der direkt an der Oberfläche des Germanium-Substrates eine kleinere Porengröße bzw. Porendichte erzeugt wird als tiefer im Inneren des Germanium-Substrates. Beispielsweise kann die poröse Schicht direkt an der Oberfläche des Substrates mikroporös sein, während sie darunter mesoporös sein kann. Ein wichtiger und einfach zu beeinflussender Einflussparameter ist hierbei die während des Ätzens angelegte Spannung sowie die Dauern der einzelnen Ätz- bzw. Passivierungsphasen.According to one another embodiment In the present invention, influencing parameters during the electrochemical etching chosen so that outside a first highly porous layer a second low-porous Layer is formed. The term "outside" can be described as "closer to surface of the germanium substrate ". With In other words, the influencing parameters should be chosen such that that the electrochemical etching results in a double layer, at the directly on the surface of the germanium substrate produces a smaller pore size or pore density is considered deeper inside the germanium substrate. For example can be the porous one Layer directly on the surface of the substrate microporous be while they are mesoporous underneath can be. An important and easily influenced influencing parameter Here is the while of the etching applied voltage and the durations of the individual etching or Passivation phases.

Die hochporöse Schicht kann beispielsweise eine Porosität von zwischen 20% und 60%, vorzugsweise zwischen 30% und 50% aufweisen. Versuche haben ergeben, dass die poröse Schicht bei einer zu geringen Porosität schlecht als Sollbruchstelle beim anschließenden Abtrennvorgang dienen kann. Bei einer zu hohen Porosität können Probleme beim Ausbilden der Halbleiterdünnschicht auf der porösen Schicht auftreten, da sich das epitaktisch abgeschiedene Halbleitermaterial aufgrund eventuell zu großer Poren oder Krater innerhalb der porösen Schicht nicht mehr zu einer geschlossenen Halbleiterdünnschicht schließen kann.The highly porous layer may, for example, have a porosity of between 20% and 60%, preferably between 30% and 50%. Experiments have shown that the porous layer can serve poorly as a predetermined breaking point in the subsequent separation process at too low a porosity. If the porosity is too high, problems can arise in forming the semiconductor thin film on the porous layer, because the epitaxially deposited semiconductor material may be inside the porous layer due to possibly too large pores or craters can no longer close to a closed semiconductor thin film.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden während des Ätzens in zeitlicher Reihenfolge verschiedene Ätzlösungen verwendet. Die Ätzlösungen können sich dabei sowohl hinsichtlich der in den Lösungen enthaltenen ätzenden Substanzen als auch hinsichtlich der Konzentration dieser ätzenden Substanzen unterscheiden. Beispielsweise können HF-Lösungen verschiedener Konzentrationen verwendet werden. Es wurde beobachtet, dass die Verwendung verschiedener Ätzlösungen zu unterschiedlichen Ätzergebnissen, insbesondere auch hinsichtlich der erzeugten Porosität, führen kann. Daher kann es vorteilhaft sein, den Ätzvorgang zunächst mit einer Ätzlösung zu beginnen, die an der Oberfläche des Germanium-Substrates zu einer niederporösen Schicht führt, und den Ätzvorgang dann mit einer anderen Ätzlösung fortzusetzen, die tiefer im Inneren des Germanium-Substrates zu einer stärkeren Ätzaktivität und damit zu einer höheren Porosität führt. Auf diese Weise kann eine gewünschte poröse Doppelschichtstruktur erreicht werden.According to one another embodiment of the present invention are in temporal order during the etching used different etching solutions. The etching solutions can be both with respect to the corrosive contained in the solutions Substances as well as the concentration of these corrosive Differentiate substances. For example, HF solutions of different concentrations be used. It has been observed that the use of different etching solutions too different etching results, in particular also with regard to the generated porosity, can lead. Therefore it can be beneficial be the etching process first with an etching solution too start that on the surface the germanium substrate leads to a low-pore layer, and the etching process then continue with another etching solution the deeper inside the germanium substrate to a stronger etching activity and thus to a higher one porosity leads. In this way, a desired porous Double layer structure can be achieved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der zum elektrochemischen Ätzen verwendeten Ätzlösung ein Benetzungsmittel beigefügt. Dieses Benetzungsmittel kann bewirken, dass die eigentlichen ätzenden Substanzen der Ätzlösung die Oberfläche des Germanium-Substrates während des Ätzvorgangs gleichmäßig benetzen können. Außerdem können sich Gasbläschen aufgrund des Benetzungsmittels einfach von der Oberfläche des Germanium-Substrates lösen. Als Benetzungsmittel kann beispielsweise Ethanol (C2H6O) oder Essigsäure (C2H4O2) verwendet werden.According to another embodiment of the present invention, a wetting agent is added to the etching solution used for electrochemical etching. This wetting agent can cause the actual etching substances of the etching solution to evenly wet the surface of the germanium substrate during the etching process. In addition, due to the wetting agent, gas bubbles can easily detach from the surface of the germanium substrate. As the wetting agent, for example, ethanol (C 2 H 6 O) or acetic acid (C 2 H 4 O 2 ) may be used.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die poröse Schicht einem Tempern unterzogen. Unter „Tempern” kann dabei ein zusätzlicher Hochtemperaturschritt bei Temperaturen von beispielsweise oberhalb von 450°C, vorzugsweise oberhalb von 550°C, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur von Germanium (938°C) verstanden werden. Es wurde beobachtet, dass sich die poröse Oberfläche des Germanium-Substrates aufgrund von Umformungsprozessen schließen kann, so dass das Germanium-Substrat nach dem Tempern von außen her eine geschlossene, glatte, vorzugsweise kristalline Oberfläche aufweist und erst darunter sich eine poröse Schicht erstreckt. Eine solche geschlossene Oberflächenschicht kann als vorteilhafte Startschicht für ein anschließendes epitaktisches Abscheiden einer Halbleiterdünnschicht dienen. Je nach verwendeter Temperatur und Gasphase während des Temperns, zum Beispiel Stickstoff, Stickstoff-Wasserstoff-Gemische oder Argon, kann es neben der Umformung der porösen Germanium-Oberfläche zur Entstehung von Germaniumoxiden kommen. Das Tempern kann beispielsweise zusammen mit einem anderen nachfolgenden Prozessierungsvorgang wie z. B. dem epitaktischen Abscheiden einer weiteren Schicht durchgeführt werden.According to one another embodiment In the present invention, the porous layer is subjected to annealing. Under "annealing" can do this an additional one High temperature step at temperatures of, for example, above of 450 ° C, preferably above 550 ° C, However, below the melting temperature of germanium (938 ° C) understood become. It was observed that the porous surface of the germanium substrate due to forming processes can close, so that the germanium substrate after annealing from the outside has a closed, smooth, preferably crystalline surface and only below it is a porous one Layer extends. Such a closed surface layer can be used as an advantageous starting layer for a subsequent epitaxial Depositing a semiconductor thin film serve. Depending on the temperature and gas phase used during the Annealing, for example nitrogen, nitrogen-hydrogen mixtures or argon, it may in addition to the transformation of the porous germanium surface to Emergence of germanium oxides come. The tempering can, for example along with another subsequent processing operation like z. B. the epitaxial deposition of another layer can be performed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die poröse Schicht in einer reduzierenden Gasatmosphäre wie zum Beispiel einer 100%igen Wasserstoffatmosphäre getempert. Eine solche reduzierende Gasatmosphäre kann zuvor bereits entstandene Germaniumoxide auflösen und zur Bildung einer geschlossenen Germanium-Oberfläche beitragen.According to one another embodiment According to the present invention, the porous layer becomes a reducing one gas atmosphere such as a 100% hydrogen atmosphere annealed. A such reducing gas atmosphere can dissolve previously formed germanium oxides and contribute to the formation of a closed germanium surface.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die poröse Schicht in einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise in einer Atmosphäre aus Argon (Ar) getempert.According to one another embodiment According to the present invention, the porous layer is in a protective gas atmosphere, for example in an atmosphere tempered from argon (Ar).

Das Tempern in einer Schutzgasatmosphäre erlaubt eine Umformung der porösen Germanium-Substratoberfläche ohne eine störende Oxidbildung.The Annealing in a protective gas atmosphere allows a transformation of porous Germanium substrate surface without a disturbing Oxide formation.

Es wird angemerkt, dass die Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung teilweise in Bezug auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement und teilweise in Bezug auf das mit Hilfe eines solchen Verfahrens herstellbare Halbleiterbauelement beschrieben wurden. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass, sofern dies nicht anders angegeben ist, die Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung auch jeweils analog auf das Halbleiterbauelement/das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren übertragen werden können und umgekehrt. Insbesondere wird ein Fachmann erkennen, dass Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen auch in beliebiger Weise untereinander kombiniert werden können.It it is noted that the embodiments, Features and advantages of the invention in part with respect to the manufacturing method according to the invention for a Semiconductor device and partly in terms of using a described semiconductor device manufactured such process were. However, a person skilled in the art will recognize that, if not otherwise stated, the embodiments and features of the invention also analogously to the semiconductor device / the Transferring inventive manufacturing method can and vice versa. In particular, one skilled in the art will recognize that features the various embodiments can also be combined with each other in any way.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere 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.Further Features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which, however, should not be construed as limiting the invention, and with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine Halbleiterdünnschicht, die auf einem Germanium-Substrat abgeschieden wurde, gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. 1 shows a semiconductor thin film deposited on a germanium substrate according to one embodiment of the manufacturing method of the present invention.

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

3 zeigt eine alternative Anordnung, mit der das Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden kann. 3 shows an alternative arrangement with which the manufacturing method according to an embodiment of the invention can be carried out.

4a und 4b zeigen Graphen zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs eines Ätzpotentials bzw. eines Ätzstroms bei einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4a and 4b show graphs for illustrating the time course of an etching potential or an etching current in a method according to an embodiment of the present invention.

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

Nachfolgend wird anhand der in 1 dargestellten Halbleiterschichtstruktur und der in den 2 und 3 dargestellten Versuchsanordnung ein Grundprinzip sowie spezielle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens beschrieben.The following is based on the in 1 shown semiconductor layer structure and in the 2 and 3 illustrated experimental arrangement a basic principle and specific embodiments of the manufacturing method according to the invention described.

Auf einem als Germanium-Substrat 1 dienenden einkristallinen p-Typ-Germaniumwafer mit einem spezifischen Widerstand von zwischen 10 und 35 Milliohm-Zentimeter wird durch elektrochemisches Ätzen eine poröse Schicht 3 erzeugt. Hierzu wird der Germanium-Wafer mit einer ersten Elektrode 9 kontaktiert und die zu ätzende Wafer-Oberfläche mit einer mindestens 30-Vol-%igen HF-haltigen Ätzlösung 7 benetzt. Eine zweite Elektrode 11 steht in elektrischem Kontakt zu der Ätzlösung 7. Mit Hilfe einer externen Spannungsquelle 13 wird eine elektrische Spannung zwischen den beiden Elektroden 9, 11 angelegt, wobei die Spannung in kurzen Zeitabständen umgepolt wird. Die angelegten Spannungen sowie gegebenenfalls die verwendeten Ätzlösungen werden dabei so gewählt, dass sich eine poröse Doppelschicht bildet, bei der direkt an der Oberfläche des Germanium-Substrates 1 nur eine geringe Porosität ausgebildet ist, wohingegen tiefer im Innern des Germanium-Substrates 1, beispielsweise in einer Tiefe von etwa 1 μm, eine höhere Porosität erzeugt wird.On a germanium substrate 1 The single-crystal p-type germanium wafer having a resistivity of between 10 and 35 milliohm-centimeters becomes a porous layer by electrochemical etching 3 generated. For this purpose, the germanium wafer with a first electrode 9 contacted and etched to the wafer surface with an at least 30 vol% HF-containing etching solution 7 wetted. A second electrode 11 is in electrical contact with the etching solution 7 , With the help of an external voltage source 13 becomes an electrical voltage between the two electrodes 9 . 11 applied, wherein the voltage is reversed in short time intervals. The applied voltages and optionally the etching solutions used are chosen so that a porous double layer is formed, in which directly on the surface of the germanium substrate 1 only a low porosity is formed, whereas deeper in the interior of the germanium substrate 1 , For example, in a depth of about 1 micron, a higher porosity is generated.

Nachdem während des Ätzvorgangs eine solche poröse Doppelschichtstruktur erzeugt wurde, wird das Germanium-Substrat 1 von der Ätzlösung getrennt und mit de-ionisiertem Wasser gereinigt und anschließend trocken geblasen.After such a porous bilayer structure has been formed during the etching process, the germanium substrate becomes 1 separated from the etching solution and cleaned with deionized water and then blown dry.

Anschließend wird das Germanium-Substrat 1 mit der darauf befindlichen porösen Schicht 3 einem Hochtemperaturschritt bei ca. 600°C für einige Minuten in einer 100%igen Wasserstoffatmosphäre unterzogen. Dabei formt sich die poröse Schicht 3 teilweise um und bildet vorzugsweise an ihrer nach außen gerichteten Oberfläche eine geschlossene Germaniumschicht, die als Startschicht für eine anschließend abzuscheidende Halbleiterdünnschicht 5 dienen kann. Die Halbleiterdünnschicht 5 kann nachfolgend von dem Germaniumsubstrat abgetrennt werden und zu einem gewünschten Halbleiterbauelement wie z. B. einer Dünnschichtsolarzelle weiterprozessiert werden.Subsequently, the germanium substrate 1 with the porous layer thereon 3 subjected to a high-temperature step at about 600 ° C for several minutes in a 100% hydrogen atmosphere. This forms the porous layer 3 partially around and preferably forms on its outwardly facing surface a closed germanium layer, which serves as a starting layer for a subsequently deposited semiconductor thin film 5 can serve. The semiconductor thin film 5 can be subsequently separated from the germanium substrate and converted to a desired semiconductor device such as. B. a thin film solar cell further processed.

Bei der in 2 gezeigten Vorrichtung lagert ein Germaniumsubstrat 1 horizontal auf einer Elektrode 9. In einem nach oben und unten offenen Gefäß 15 ist eine 30%ige HF-Ätzlösung 7 eingefüllt. Durch einen abdichtenden O-Ring 17, der zwischen dem Boden des Gefäßes 15 und dem Germaniumsubstrat 1 angeordnet ist, wird ein Austreten der Ätzlösung 7 verhindert. In einen Teflonblock 19 ist ein sich verzweigender Platindraht 21 eingelegt, der als weitere Elektrode 11 dient. Durch Eintauchen des Teflonblockes 19 kommt die weitere Elektrode 11 mit der Ätzlösung 7 in Kontakt. Die beiden Elektroden 9, 11 sind an eine Spannungsquelle 13 angeschlossen, die dazu ausgelegt ist, die zwischen den beiden Elektroden 9, 11 anliegende Spannung in gewissen Zeitabständen umzupolen.At the in 2 The apparatus shown stores a germanium substrate 1 horizontally on an electrode 9 , In an up and down open vessel 15 is a 30% HF etching solution 7 filled. By a sealing O-ring 17 that is between the bottom of the vessel 15 and the germanium substrate 1 is arranged, a leakage of the etching solution 7 prevented. In a teflon block 19 is a branching platinum wire 21 inserted, as another electrode 11 serves. By dipping the teflon block 19 comes the other electrode 11 with the etching solution 7 in contact. The two electrodes 9 . 11 are connected to a voltage source 13 connected, which is designed between the two electrodes 9 . 11 umzupolen applied voltage at certain intervals.

Bei der in 3 gezeigten Vorrichtung befindet sich in einem Gefäß 15' eine HF-haltige Ätzlösung 7. Ein Germaniumsubstrat 1 lagert vertikal an einer ersten Elektrode 9. Sowohl die erste Elektrode 9 wie auch eine weitere Platinelektrode 11 werden in die Ätzlösung eingetaucht. Beide Elektroden 9, 11 werden wiederum an eine Spannungsquelle 13 angeschlossen. Ein Tunnel 21 dient zur Homogenisierung des elektrischen Feldes.At the in 3 shown device is in a vessel 15 ' an HF-containing etching solution 7 , A germanium substrate 1 stores vertically at a first electrode 9 , Both the first electrode 9 as well as another platinum electrode 11 are immersed in the etching solution. Both electrodes 9 . 11 are in turn connected to a voltage source 13 connected. A tunnel 21 serves to homogenize the electric field.

In den 4a und 4b ist der von der Spannungsquelle 13 gesteuerte Verlauf des Ätzstromes bzw. der Ätzspannung in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.In the 4a and 4b is that of the voltage source 13 controlled course of the etching current or the etching voltage as a function of time shown.

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 will It should be noted that the terms "comprising", "comprising" etc. include the presence of others Do not exclude elements. The term "one" also includes the presence of a plurality of objects is not enough. The reference numerals in the claims are only for better readability and should the scope of protection the claims restrict in any way.

Claims (13)

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, insbesondere einer Solarzelle, auf Basis einer Germaniumdünnschicht, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Germaniumsubstrates (1); Ausbilden einer porösen Schicht (3) an einer Oberfläche des Germaniumsubstrates (1) durch elektrochemisches Ätzen des Germaniumsubstrates (1) in einer Ätzlösung; Abscheiden einer Halbleiterdünnschicht (5) auf der porösen Schicht (3); und Abtrennen der Halbleiterdünnschicht (5) von dem Germaniumsubstrat (1), wobei die poröse Schicht (3) als Sollbruchstelle dient, wobei während des elektrochemischen Ätzens des Germaniumsubstrates (1) eine zwischen dem Germaniumsubstrat (1) und einer externen Elektrode (11) angelegte Spannung mehrfach umgepolt wird.Method for producing a semiconductor component, in particular a solar cell, based on a germanium thin film, the method comprising: providing a germanium substrate ( 1 ); Forming a porous layer ( 3 ) on a surface of the germanium substrate ( 1 ) by electros mixed etching of the germanium substrate ( 1 in an etching solution; Depositing a semiconductor thin film ( 5 ) on the porous layer ( 3 ); and separating the semiconductor thin film ( 5 ) of the germanium substrate ( 1 ), wherein the porous layer ( 3 ) serves as a predetermined breaking point, wherein during the electrochemical etching of the germanium substrate ( 1 ) one between the germanium substrate ( 1 ) and an external electrode ( 11 ) applied voltage is reversed several times. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die während des elektrochemischen Ätzens des Germaniumsubstrates (1) angelegte Spannung periodisch umgepolt wird.The method of claim 1, wherein the during the electrochemical etching of the germanium substrate ( 1 ) applied voltage is reversed periodically. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während des elektrochemischen Ätzens eine erste Zeitdauer, während der die zwischen dem Germaniumsubstrat (1) und der externen Elektrode (11) angelegte Spannung derart gewählt ist, dass ein Ätzstrom fließt, länger ist als eine nachfolgende zweite Zeitdauer, während der die angelegte Spannung derart gewählt ist, dass kein Ätzstrom fließt.A method according to claim 1 or 2, wherein during the electrochemical etching a first period of time during which the between the germanium substrate ( 1 ) and the external electrode ( 11 ) is selected so that an etching current flows, is longer than a subsequent second period of time during which the applied voltage is selected such that no etching current flows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ätzlösung (7) einen Anteil von mindestens 10 vol-% HF aufweist.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the etching solution ( 7 ) has a proportion of at least 10 vol% HF. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das bereitgestellte Germaniumsubstrat (1) einen spezifischen Widerstand von weniger als 1 Ohm-Zentimeter aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the provided germanium substrate ( 1 ) has a resistivity of less than 1 ohm-centimeter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das bereitgestellte Germaniumsubstrat (1) vom p-Halbleitertyp ist.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the provided germanium substrate ( 1 ) is of the p-type semiconductor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Einflußparameter während des elektrochemischen Ätzens derart gewählt werden, dass die poröse Schicht (3) als mikroporöse oder mesoporöse Schicht ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein influence parameters during the electrochemical etching are chosen such that the porous layer ( 3 ) is formed as a microporous or mesoporous layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Einflußparameter während des elektrochemischen Ätzens derart gewählt werden, dass außerhalb einer ersten hochporösen Schicht eine zweite niederporöse Schicht ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein influence parameters while of electrochemical etching chosen like that be that outside one first highly porous Layer a second low-porous Layer is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei während des Ätzens in zeitlicher Reihenfolge verschiedene Ätzlösungen (7) verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 8, wherein during the etching in time sequence different etching solutions ( 7 ) be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ätzlösung ein Benetzungsmittel beigefügt ist.Method according to one of claims 1 to 9, wherein the etching solution a Wetting agent is attached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die poröse Schicht getempert wird.Method according to one of claims 1 to 10, wherein the porous layer is tempered. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die poröse Schicht in einer reduzierenden Gasatmosphäre getempert wird.The method of claim 11, wherein the porous layer is annealed in a reducing gas atmosphere. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die poröse Schicht in einer Schutzgasatmosphäre getempert wird.The method of claim 11, wherein the porous layer in a protective gas atmosphere is tempered.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022218905A1 (en) * 2021-04-12 2022-10-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Method of preparing a germanium substrate and germanium substrate structure for epitaxial growth of a germanium layer

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022170431A1 (en) * 2021-02-11 2022-08-18 Socpra Sciences Et Genie S.E.C. Method and system for manufacturing an optoelectronic device and optoelectronic device manufactured using same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10161202C1 (en) * 2001-12-13 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Reducing the thickness of a silicon substrate which has been made porous comprises making porous the rear side of the substrate lying opposite a front side which has been made porous, then removing the porous material formed
US7341923B2 (en) * 2003-05-06 2008-03-11 Canon Kabushiki Kaisha Substrate, manufacturing method therefor, and semiconductor device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07230983A (en) * 1994-02-15 1995-08-29 Sony Corp Method of forming porous silicon and optical semiconductor device using the same
TW376585B (en) * 1997-03-26 1999-12-11 Canon Kk Semiconductor substrate and process for producing same
DE19730975A1 (en) 1997-06-30 1999-01-07 Max Planck Gesellschaft Process for the production of layer-like structures on a substrate, substrate and semiconductor components produced by the process
US6645833B2 (en) 1997-06-30 2003-11-11 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E. V. Method for producing layered structures on a substrate, substrate and semiconductor components produced according to said method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10161202C1 (en) * 2001-12-13 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Reducing the thickness of a silicon substrate which has been made porous comprises making porous the rear side of the substrate lying opposite a front side which has been made porous, then removing the porous material formed
US7341923B2 (en) * 2003-05-06 2008-03-11 Canon Kabushiki Kaisha Substrate, manufacturing method therefor, and semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022218905A1 (en) * 2021-04-12 2022-10-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Method of preparing a germanium substrate and germanium substrate structure for epitaxial growth of a germanium layer

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