Um den ökologischen Fußabdruck und die Kosten bei der Produktion von Photovoltaik- und Halbleitermaterialien zu senken, forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Anorganische Chemie an der Verbesserung der nasschemischen Behandlung von Wafer-Oberflächen. Wafer für die Solarzellenproduktion und die Chipherstellung in der Halbleiterindustrie werden aus großen Siliciumsäulen gesägt und haben deshalb eine schadhafte, raue und verunreinigte Oberfläche. Eine nasschemische Behandlung hilft, diese Schäden zu minimieren. Dabei werden ganze Schichten an Siliciummaterial abgetragen. In weiteren Schritten ist es möglich, durch die Behandlung metallische und organische Verunreinigungen zu entfernen.

Ziel der Forschungen ist die Entwicklung neuartiger Prozesse, die den Anforderungen der Photovoltaik- und Halbleiterindustrie entsprechen. Dazu gehört neben einer veränderten Prozessführung die Anpassung der chemischen Zusammensetzungen der für die Behandlung notwendigen Ätzlösungen. Auf Siliciumwafern können Strukturen erzeugt werden, die zu höherer Lichtabsorption in Solarzellen führen. Aktuell passiert das mit Mischungen aus heißer Kalilauge und organischen Additiven. In der Halbleiterindustrie sind extrem saubere und im Nanometerbereich glatte Oberflächen für die Chipherstellung nötig. Dafür werden bisher Mischungen aus Salpetersäure und Flusssäure verwendet.

Das Institut erforscht für beide Anwendungsfälle das Auflöseverhalten von Silicium in alternativen Ätzmedien wie Mischungen aus Flusssäure und Chlor. Diese funktionieren am besten bei Raumtemperatur und erzeugen selbst keine Abwärme, sodass Kühlung und Heizung entfallen. Damit sinkt der Energiebedarf. Und da Flusssäure-Chlor-Gemische organische und metallische Verunreinigungen bereits sehr gut entfernen, sind die Reinigungsanforderungen an nachfolgende Prozessschritte wesentlich geringer. Für anwendungsbereite Tests gibt es Kooperationen mit deutschen Herstellern von nasschemischen Anlagen. In gemeinsamen Projekten werden Pilotanlagen konstruiert. Auch wenn erste Ergebnisse vorliegen, läuft auf diesem Gebiet zur Aufklärung chemischer Prozesse weiterhin die Grundlagenforschung.