Das Problem dabei: Beim Einsatz von Laserlicht lässt sich der Kanal aus produktionstechnischen Gründen nicht einfach auf die Rückseite verlegen. Alternativen wie beispielsweise das nasschemische Verfahren sind ebenfalls mit einem Nachteil behaftet, da sie einen hohen Verfahrensaufwand und hohe Umweltbelastungen nach sich ziehen. Die Merck-Forscher setzten daher eine neue Ätzpaste aus dem isishape®-Programm ein, dessen Produkte sich bereits erfolgreich in der Massenproduktion von berührungsempfindlichen Displays („Touch-Panels“) und hocheffizienten Solarzellen etabliert haben.

Mit Erfolg. „Die Paste“, sagt der promovierte Forschungsleiter Köhler, „erlaubt es, eine isolierende Kante umweltfreundlich und ressourcensparend in die Rückseite des Wafers zu ätzen.“ Der gesamte Prozess besteht nun aus lediglich drei Schritten: drucken, ätzen, reinigen. Zudem funktioniert er bei rund 220° Celsius. Diese Temperatur fällt im Vergleich zu anderen Prozessen niedrig aus und spart daher Energie; das Zellmaterial wird geschont und man verzichtet darüber hinaus auf aggressive Lösungsmittel. „Bei der Reinigung“, erläutert Köhler weiter, „können wir daher mit offenen Wasserkreissystemen arbeiten.“

Die Tauglichkeit des Verfahrens hat Merck durch einen Pilotversuch bei einem bekannten Elektronik-Unternehmen unter Beweis gestellt. Dort wurden rund 1000 Wafer erfolgreich mit der Paste isoliert. Zudem kooperiert Merck mit dem Maschinenbau-Unternehmen Schiller Automation. Das Unternehmen entwickelte eine „SE lab“ genannte Pilotanlage ausschließlich für die Anwendung der Spezialpaste isishape SolarEtch® SiD. Zudem führt die Anlage den gesamten Prozess der Kantenisolierung in einem Standardverfahren zusammen. „Mit dieser Maschine geben wir den Herstellern von Solarzellen die Möglichkeit, das Verfahren in produktionsnaher Umgebung zu testen und die Vorteile unseres Kantenisolationsprozesses zu erfahren“, sagt Köhler.

Mit leistungsfähigeren Maschinen gleicher Bauart lassen sich innerhalb einer Stunde bis zu 3600 Wafer mit einem Durchmesser von 156 Millimetern mit der Paste belegen. Zudem verfügt der Produktionsprozess über eine besondere Qualitätssicherung: Nach dem Auftragen der Paste auf den Waferrand wird der Wafer mit UV-Licht bestrahlt. Wo die Waferkante leuchtet, ist die lichtempfindliche Paste vorhanden. Nicht reflektierende Stellen dagegen deuten zum Beispiel auf Waferausbrüche hin, die einen unerwünschten Kurzschluss verursachen können. Diese Wafer werden erkannt und können sofort aussortiert, gereinigt und wieder in den Produktionsprozess zurückgeführt werden.

Wegweisenden Charakter schreibt Köhler auch dem Verfahren zu, die Paste berührungsfrei auf den Wafer aufzutragen. „Diese Technologie eröffnet völlig neue Optionen für die Strukturierung von Halbleiterflächen“, glaubt er. „Nicht nur bei Solarzellen.“