DE2604351B2 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei dem eine Siliciumschicht auf einem Substrat angebracht wird - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei dem eine Siliciumschicht auf einem Substrat angebracht wird

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordn^ngen nach dem ■to Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solches Verfahren ist z.B. aus. DE-AS 12 23 951 bekannt, wobei auf eine Trägerplatte aus polykristallinem Werkstoff eine dünne Schicht polykristallinen Halbleitermaterials aufgebracht und anschließend geschmolzen wird bei einer Temperatur, die etwas über dem Schmelzpunkt des Halbleitermaterials, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Trägerwerks^offes liegt, woraufhin die Temperatur zunächst auf etwa 20 bis 1000C unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleitermaterials und nach dem Erstarren der Halbleiterschicht bis auf Normaltemperatur abgesenkt wird; auf die so erhaltenen Halbleiter-Einkristalle wird eine zusätzliche Halbleiterschicht gleichen Materials und gleicher Orientierung epitaktisch aufgebracht. Diese Kombinats tion von Maßnahmen hat den Nachteil, umständlich zu sein.
Aus der FR-PS 21 44 675 ist ein Flüssigphasen-Epitaxieverfahren zur Erzeugung von Halbleiterschichten bekannt. Mit diesem bekannten Verfahren und der dazu angewendeten Vorrichtung ist es nicht möglich, Halbleiterschichfen großen Flächeninhalts zu erzeugen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß hohe Wirkungsgrade auch durch Anwendung polykristallinen Siliciums erhalten werden können. In der FR-PS 13 43 740 sind 6^ Fotozellen beschrieben, die aus polykristallinem Silicium in Graphitbehältern sehr geringer Tiefe hergestellt werden. Dadurch kann polykriEtallines Material erhalten werden, das Korngrößen aufweist, die genügen, um
Photodioden mit einem Wirkungsgrad in der Größenordnung von 6% zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Halbleitermaterialschichten großen Flächeninhalts in einem kontinuierlich durchgeführten Vorgang zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst
Es wurde gefunden, daß das Verfahren mit Erfolg zur Herstellung von Siliciumschichten verwendet werden kann, die auf diese einfache Weise in polykristalliner Form geeigneter Qualität zur Herstellung von Sonnenzellen mit akzeptablen Umwandlungsausbeuten erhalten werden können, trotz der Anforderung, daß zum Erhalten flüssigen Siliciums auf eine Temperatur von mindestens 1420"C erhitzt werden muß.
Unter dem Ausdruck »schwimmend« in bezug auf das flüssige Silicium ist hier zu verstehen, daß das flüssige Silicium nicht völlig lateral von festen Wänden eingeschlossen ist Das flüssige Silicium kann an der annähernd waagerechten Oberfläche auf der Unterseite des Trägers infolge von Haftkräften in Verbindung mit Kohäsionskräften hängen. In diesem Falle besteht die Gefahr, daß wenigstens der größte Teil des Volumens des geschmolzenen Siliciums sich von dem Träger ablöst und über das Substrat fließt wodurch der Kontakt zwischen dem noch an der annähernd waagerechten Trägeroberfläche haftenden Silicium und der mit der Halbleitermaterialschicht zu überziehenden Substratoberfläche unterbrochen wird. Diese Gefahr wird herabgesetzt wenn das flüssige Silicium auf der Oberseite einer annähernd waagerechten die obere Fläche des Trägers bildenden Oberfläche angeordnet ist wobei das flüssige Silicium über diesen Träger hinausragt Die Kontaktstelle zwischen dem flüssigen Silicium und dem Substrat zum Anbringen der Siliciumschicht befindet sich dann oberhalb der waagerechten Trägeroberfläche oder wenigstens auf etwa der gleichen Höhe wie die genannte Trägeroberfläche.
Unter dem Ausdruck »waagerecht« in bezug auf die Oberfläche des Trägers, auf der das flüssige Silicium angebracht wird, ist zu verstehen, daß, wenn von einer genau waagerechten Lage abgewichen wird, das flüssige Silicium nicht von der genannten Oberfläche abfließen oder abtropfen kann, und daß, wenn diese Oberfläche die obere Fläche des Trägers ist das flüssige Silicium zum größten Teil abgeflossen wäre, wenn die einzigen auf das geschmolzene Silicium einwirkenden Kräfte Schwerkräfte gewesen wären. Das geschmolzene Silicium kann z. B. durch Oberflächenspannung an der Stelle gehal'en werden.
Der Träger kann aus einem feuerfesten Material hoher Reinheit an der waagerechten Oberfläche z. B. Siliciumoxid hoher Reinheit bestehen. Geschmolzenes, vom Substrat aufgenommenes Silicium kann dadurcli ergänzt werden, daß flüssiges Halbleitermaterial durch einen oder mehrere Kapillarkanäle in der Trägeröffnung an der waagerechten Oberfläche zugesetzt wird, wobei die genannten Kapillarkanäle flüssiges Silicium aus Einern Schmelzbad empfangen, das den Träger an einer anderen Stelle als die waagerechte Oberfläche kontaktiert. Es ist jedoch auch möglich, das flüssige Silicium dadurch zu ergänzen, daß Silicium in Pulverform zugesetzt wird. <·■''
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der Feststoffträgrr aus Silicium in fester Form. Dies hat den Vorteil, daß das Material des Trägers die gleiche oder eine sogar höhere Reinheit als das flüssige Silicium selbst haben kann. Das flüssige Silicium kann anfänglich dadurch gebildet werden, daß ein Endteil des Feststoffträgers geschmolzen wird. Das flüssige Silicium kann einen hängenden Tropfen bilden oder kann nach einer Weiterbildung nahezu auf der Oberseite des Trägers schwimmen. Geeignete Heizer können zur Bildung einer waagerechten Flüssigkeit-Feststoffgrenzfläche verwendet werden, die auch die waagerechte Oberfläche des Trägers für das flüssige Silicium bildet
Grundsätzlich kann auch eine Abwärtsbewegung des streifenförmigen Substrats benutzt werden. Es muß jedoch dafür gesorgt werden, daß durch die Substratoberfläche geschmolzenes Silicium auf gleichmäßige Weise aufgenommen wird, um örtliche Anhäufung von Silicium, das über bereits erstarrtes Material abfließt zu vermeiden.
Das Substrat wird aufwärts bewegt Dadurch werden ungleichmäßige Dicken unwahrscheinlicher, weil jede etwaige irtigenblicklich vergrößerte vom Substrat aufgenommene Flüssigkeitsmenge . entweder einer nächsten herabgesetzten Flüssigkeitsiuenge, die in einem nächstfolgenden Augenblick aus der etwas verringerten Flüssigkeitsmenge auf der Trägeroberfläche aufgenommen wird, zugesetzt werden oder zu dem genannten flüssigen Silicium zurückfließen kann.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält Mittel, mit deren Hilfe der Träger für das flüssige Silicium während der Bildung der Siliciumschicht auf der Substratoberfläche in senkrechter Richtung bewegt wird. Dadurch kann das Silicium in eine Lage in bezug auf die Heizer gebracht werden, in der das geschmolzene Silicium gebildet und mit der Substratoberfläche kontaktiert wird. Wenn das Substrat aus Silicium besteht kann dieser Träger in Richtung auf das flüssige Silicium bewegt werden, um das geschmolzene Silicium zu ergänzen, wie oben bereits erwähnt wurde.
Um verhältnismäßig breite Siliciumschichten zu erhalten, ist es vorteilhaft daß eine Kontalustelle zwischen dem streifenförmigen Substrat und dem geschmolzenen Silicium vorhanden ist die in einer zu der Bewegungsrichtung des Streifens an der Kontaktstelle mit dem flüssigen Silicium senkrechten Richtung verhältnismäßig groß ist. Für diesen Zweck vird nach einer bevorzugten Ausführungsform dip waagerechte Oberfläche des Trägers für das flüssige Silicium von einem geradlinigen Rand begrenzt, der sich etwa über die Länge der genannten waagerechten Oberfläche erstreckt, wobei der Streifen sich in geringer Entfernung vom genannten Rand fortbewegt.
Außerdem kann das streifenförmige Substrat infolge seiner Form auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehalten werden, bevor es mit dem flüssiger; Silicium in Kontakt kommt wodurch die Gefahr einer Verunreinigung des Halbleitermaterial herabgesetzt wird. Weiter können im Hod/requenzmagnetfeld Kräfte auf das flüssige Silicium ausgeübt werden, die zusammen mit der Oberflächenspannung fördern, daß das flüssige Silicium auf der waagerechten Substratoberfläche in seiner Lage gehalten wird.
Zum Durchführen eines kontinuierlichen Vorgangs unter Verwendung von Streifen großer Länge sind diese Streifen biegsam. Ein derartiger Streifen kann anfänglich auf eine Spule aufgewickelt worden sein, derart, daß er während des Vorgangs /.um Anbringen der Halbleiterschicht abgewickelt werden kann.
Es ist erforderlich, daß wenigstens die Hauptoberfläche des Streifens, auf der die Halbleitermaterialschicht
angebracht werden muß, mil dem Flüssigen Halbleitermaterial benetzt werden kann. Der benetzbare Winkel ist vorzugsweise nicht größer als 20°. In diesem Zusammenhang ist unter dem Ausdruck »benetzbarer Winkel« in bezug auf eine bestimmte Oberfläche, die mit der genannten Flüssigkeit benetzt werden kann, hier der Winkel zwischen dem Meniskus der bestimmten Flüssigkeit und der bestimmten Oberfläche am Übergang zwischen diesen beiden zu verstehen, wenn die genannte Oberfläche teilweise in senkrechter Lage in die genannte Flüssigkeit eingesetzt wird. Je größer die Benetzbarkeit ist, je größer ist der Aufstieg der Flüssigkeit entlang der Wand und je kleiner ist der benetzbare Winkel.
Es ist möglich, verschiedene Materialien für den Streifen zu verwenden. Feuerfeste Metalle können als elektrisch leitendes Material für den Streifen verwendet werden. Metalle können in die Form biegsamer Folien gebracht werden. Ein anderes teuerfestes Material ist elementarer Kohlenstoff. Kohlenstoff in Form von Graphit oder in amorpher Form kann eine geeignete Benetzbarkeit mit geschmolzenem Silicium aufweisen und ist weiter elektrisch leitend. Er kann in Form eines Überzugs auf weniger benetzbarem Material verwendet werden. Das Substrat kann auch völlig aus Kohlenstoff bestehen.
Wenn das für den Streifen zu verwendende Material ziemlich hart und spröde ist, derart, daß es sich schwer als das Hauptmaterial des Streifens in kompakter Form verwenden läßt, können solche Materialien, wie Kohlenstoff oder keramische Materialien, in Faserform angewendet werden, um einen biegsamen Streifen zu erhalten. Kohlenstoff ist in Faserform, wie Graphitfilz und Kohlenstoffgewebe, verfügbar. Ein solcher faseriger Kohlenstoff kann auf bekannte Weise durch Verkohlung von Fasern aus organischen Materialien erhalten werden.
Wenn der Streifen aus elektrisch leitendem Material besteht, kann er als elektrischer Kontakt für die Halbleiteranordnungen verwendet werden, die aus der erhaltenen Halbleitermaterialschicht hergestellt werden.
Um einen Kontakt zwischen dem flüssigen Silicium und dem Streifen herzustellen, kann das flüssige Silicium in einer derartigen Menge verwendet werden, daß es anfänglich bereits seitlich aus dem Rand der annähernd waagerechten Substratoberfläche hervorragt. Auch kann der Streifen zu dem flüssigen Silicium hin bewegt werden, um einen Kontakt mit ihm herzustellen, wobei, wenn der Streifen in seine Anfangslage frei von dem Träger zurückver-atzt wird, das flüssige Silicium durch Haftung an der Substratoberfläche verformt wird, derart, daß der Kontakt aufrechterhalten wird.
Weiter wurde gefunden, daß die Dicke der Halbleitermaterialschicht, die auf dem Substrat gebildet ist, dadurch geregelt werden kann, daß dem Streifen eine geeignete Neigung an der Kontaktstelle mit dem flüssigen Silicium gegeben wird. Zu diesem Zweck enthält eine geeignete Vorrichtung Mittel zur Einstellung der Neigung des streifenförmigen Substrats an der betreffenden Stelle.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung zweier beweglicher Substrate,
F i g. 2 eine isometrische Projektion in vergrößertem Maßstab eines Teiles mit einem Träger in Form eines polykristallinen Körpers zwischen zwei beweglichen Substraten und einer Hochfrequenzspule, und
F i g. 3 eine andere Vorrichtung zum Durchführen einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.
Fig. I zeigt einen geschlossenen Raum t mit Metallwänden und mit mindestens einem Einlaß und einem Auslaß 2 bzw. 3. wodurch eine inerte Atmosphäre gebildet werden kann. Senkrecht in der Mitte befindet
ίο sich ein Körper 4 aus polykristallinem Silicium, der einen Träger für das flüssige Silicium 5 bildet, das am oberen Ende 6 des Trägers 4 mit Hilfe von Heizern erhalten wird, die z. B. durch eine Hochfrequenzspule 7 gebildet werden. Der Träger 4 wird am Ende eines
ii senkrechten Stabes 8 gehaltert, der durch eine öffnung 9 in den Raum 1 eintritt. Zu beiden Seiten des Trägers 4 liegen Substrate in Form von Streifen 10 und II, die zu dem Träger 4 symmetrisch sind. Die Streifen 10 und 11, die von Führungen i2 genaiiert werden, ireien durch
öffnungen 13 bzw. 14 in den Raum 1 ein und treten durch öffnungen 15 bzw. 16 aus dem oberen Teil des Raumes 1 heraus.
Die genannten Streifen 10 und 11 werden in Richtung der Pfeile F durch nicht dargestellte Antriebsmittel
:5 bewegt.
F i g. 2 zeigt den polykristallinen Siliciumkörper 4, der den Träger für das flüssige Silicium 5 bildet, das durch Erhitzu:.^ mittels der Hochfrequenzspule 7 erhalten wird. Zu beiden Seiten des Trägers 4 liegen Streifen 10 und 11, die zu dem Träger 4 symmetrisch sind. Die Streifen 10 und la werden von nicht in der Figur dargestellten Antriebsmitteln in Richtung der Pfeile F bewegt.
Das Verfahren wird auf folgende Weise durchgeführt:
Das obere Ende 6 des Siliciumkörpers 4 wird derart erhitzt, daß das flüssige Silicium 5 auf einer annähernd waagerechten Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche gebildet wird, die die obere Fläche des Trägers bildet Der Träger kann aus reinem Silicium bestehen, das gegebenenfalls auf geeignete Weise dotiert wird.
Infolge der unmittelbaren Nähe der Streifen 10 und 11 aus einem mit Silicium benetzbaren Material, im vorliegenden Falle aus Kohlenstoffaser, benetzt das Silicium der Zone 5 die Streifen. Die Streifen werden
*5 aufwärts in Richtung des Pfeiles Fbewegt.
Das von den Substratstreifen 10 und 11 festgehaltene flüssige Silicium wird durch die gleichmäßige Bewegung in Richtung der Pfeile Fder Träger 10 und 11 getrieben und kristallisiert in Form von Schichten 17 bzw. 18, je nachdem das Silicium von den Heizern 7 ab bewegt wird.
Auf diese Weise werden ununterbrochene Siliciumschichten auf dem Träger gebildet und außerhalb des Metallraumes 1 gesammelt
Durch dieses Verfahren werden Siliciumstreifen mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa βΟμητ, einer Breite von 2 cm und einer Länge von mehreren Zentimetern auf einem Träger erhalten, der aus faserigem Kohlenstoff besteht und mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min angetrieben wird. Das Material war polykristallin mit lateralen Korngrößen in der Größenordnung von 300 μίτι. Die mittlere Kristallorientierung war (211) in der Bewegungsrichtung des Streifens und (111) in der Ebene der Schicht
Fig.3 zeigt einen Raum 1 mit mindestens einem Einlaß und einem Auslaß 2 bzw. 3, wodurch eine inerte Atmosphäre gebildet werden kann. Ein Träger 4 aus einem Körper aus polykristallinem Silicium wird
senkrecht in der Mitte des Raurr.es angeordnet, wobei eine geschmolzene Zone 5 am oberen Ende 6 des Stabes 4 durch Hochfrequenzinduktion mittels einer Hochfrequenzspule 7 geLildet wird. Der Träger 4 wird am Ende eines senkrechten Stabes 8 gehaltert, der durch eine Öffnung 9 in den Raum 1 eingeführt wird. Zu beiden Seiten des Trägers 4 liegen Substrate in Form von Stre;i-n 10 und 11, die von Führungen 12 gehaltert werdert; diese Streifen 10,11 treten durch Öffnungen 13 bzw. 14 in den Raum 1 ein und aus dem oberen Teil des Raumes durch die öffnung 15 heraus, die ir, diesem Falle gemeinsam ist. weil sich die beiden Träger nähern. Geeignete Mittel können zum Erhalten einer gewünschten Neigung der genannten Streifen verwendet werden, die ersetzbare Führungen 36 und 37 enthalten, die auch π eine Einstellung der genannten Neigung während der Bildung der Schicht gestatten. Die Streifen 10, U werden in Richtung der Pfeile F' von in F i g. 3 nicht
rlarupctplltpn Anlriphsmittpln hpu/ρσί
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Je nachdem die Neigung eines Streifens an der Kontaktstelle mit dem flüssigen Silicium weiter von einer senkrechten Richtung abweicht, ist die erhaltene Siliciumschicht auf dem Substrat dicker.
Es wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Neigungswinkel des streifenförmigen Substrats zu der senkrechten Richtung um etwa 10° vergrößert wurde, wobei die Dicke der Siliciumschicht auf einem geeigneten Träger, z. B. aus Graphit, das sehr gut benetzbar ist, von 10 μιτι auf 160 μπι vergrößert wurde.
Die so erhaltenen Schichten können weiter für die Herstellung von Sonnenzellen mit Halbleiteranordnungen aus polykristallinem Silicium oder anderen Halbleiteranordnungen, wie Gleichrichtern, bearbeitet werden. Versuche wurden mit normalen zylindrischen Stäben durchgeführt, aber es leuchtet ein, daß breitere Schichten mit Siliciumträgern in Form eines Parallelepipedons erhalten werden können, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Auch können normalerweise vorhandene zylindrische nach dem Zonenschmelzverfahren gereinigte Stäbe aus polykristallinen Silicium in der Längsrichtung in zwei Stücke gesägt werden, wobei jpdps Sliirk als Träger (Sockel) für eine geschmolzene Siliciummasse auf seiner Oberseite verwendet wird, während sich der Substratstreifen längs des infolge des Sägevorgangs gebildeten geraden Randes bewegt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei dem eine Siliciumsciiicht auf einer Hauptoberfläche eines Feststoffsubstrats durch Erstarrung geschmolzenen Siliciums angebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) eine flüssige Masse des Siliciums wird auf einer annähernd waagerechten Oberfläche eines Feststoffträgers gebildet;
b) diese flüssige Masse wird mit der genannten Hauptoberfläche des Feststoffsubstrats, auf der die Siliciumschicht angebracht werden soll, in Kontakt gebracht, wobei die letztere Hauptoberfläche mit dem flüssigen Silicium benetzt wird;
c) dem Feststoffsubstrat wird die Form eines Streifes" gegeben;
d) an der kontaktstelle mit der geschmolzenen Masse auf der Trägeroberfläche wird dem genannten Streifen eine Aufwärtsbewegung erteilt, derart, daß eine flüssige Schicht des Siliciums auf dem genannten Streifen gebildet und von diesem mitgeführt wird;
e) die flüssige Schicht wird erstarren gelassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet da:; die annähernd waagerechte Oberfläche des Feststoffsubstrats die obere Räche dieses Substrats ist, wobei die flüssige Halbleitermaterialmasse über diesen Feststoffträger hinausragt
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffträger aus dem Halbleiter..laterial in fester Form besteht
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bildung der Schicht Halbleitermaterial dadurch der flüssigen Masse zugegeben wird, daß allmählich an der nüssigen Masse grenzendes Halbleitermaterial des Trägers geschmolzen wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein biegsamer Streifen ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, der von der Substratoberfläche und der Oberfläche des flüssigen Halbleitermaterials eingeschlossen wird, höchstens 20° beträgt
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierendes feuerfestes Material als Material für den Streifen verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch leitendes feuerfestes Material als Material für den Streifen verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallisches feuerfestes Material für den Streifen verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Halbleitermaterial aus Silicium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß elementarer Kohlenstoff als Material für den Streifen verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß des Material des Streifens faserig ist.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die annähernd waagerechte Oberfläche des Trägers der flüssigen Masse von einem geradlinigen Rand etwa gemäß der Länge der genannten annähernd waagerechten Oberfläche begrenzt wird, wobei sich der Streifen dicht am genannten Rand vorbeibewegt
13. Verfahren nach Anspruch 12, uadurch gekennzeichnet daß der Träger die Form eines Parallelepipedons aufweist
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß Ränder der annähernd waagerechten Oberfläche des Körpers Ränder etwa senkrecht angeordneter Oberflächen des Trägers bilden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß während der Bildung der Halbleitermaterialschicht die flüssige Halbleitermaterialmasse dadurch ergänzt wird, daß Halbleitermaterial in Pulverform der genannten Masse zugesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die flüssige Halbleitermaterialmasse durch Hochfrequenzinduktion erhitzt wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß an der Kontaktstelle zwischen der flüssigen Halbleitermaterialmasse und der Hauptoberfläche des Streifens die genannte Hauptoberfläche in bezug auf die annähernd waagerechte Oberfläche des Trägers eine geneigte Lage einnimmt
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GB (1) GB1498925A (de)
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3100245A1 (de) * 1980-01-07 1982-01-14 Emanuel M. 02178 Belmont Mass. Sachs Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen zuechten von kristallinen oder halb-kristallinen bandaehnlichen koerpern aus einer schmelze
DE3231326A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum herstellen von grossflaechigen, bandfoermigen siliziumkoerpern fuer solarzellen
DE3231268A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum asymmetrischen beschichten eines bandfoermigen traegerkoerpers mit silizium fuer die weiterverarbeitung zu solarzellen
DE3231267A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum asymmetrischen beschichten eines bandfoermigen traegerkoerpers mit silizium fuer die weiterverarbeitung zu solarzellen
DE3240245A1 (de) * 1982-10-29 1984-05-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum herstellen von bandfoermigen siliziumkoerpern fuer solarzellen
DE3306135A1 (de) * 1983-02-22 1984-08-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum herstellen von polykirstallinen, grossflaechigen siliziumkristallkoerpern fuer solarzellen

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2401696A1 (fr) * 1977-08-31 1979-03-30 Ugine Kuhlmann Methode de depot de silicium cristallin en films minces sur substrats graphites
WO2010028103A2 (en) * 2008-09-03 2010-03-11 Evergreen Solar, Inc. String with refractory metal core for string ribbon crystal growth

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1343740A (fr) * 1962-10-12 1963-11-22 Electronique & Physique Procédé de fabrication de lames de silicium et photodiodes obtenues à partir de ces lames
US3335038A (en) * 1964-03-30 1967-08-08 Ibm Methods of producing single crystals on polycrystalline substrates and devices using same
US3741825A (en) * 1971-07-08 1973-06-26 Rca Corp Method of depositing an epitaxial semiconductor layer from the liquidphase

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3100245A1 (de) * 1980-01-07 1982-01-14 Emanuel M. 02178 Belmont Mass. Sachs Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen zuechten von kristallinen oder halb-kristallinen bandaehnlichen koerpern aus einer schmelze
DE3231326A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum herstellen von grossflaechigen, bandfoermigen siliziumkoerpern fuer solarzellen
DE3231268A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum asymmetrischen beschichten eines bandfoermigen traegerkoerpers mit silizium fuer die weiterverarbeitung zu solarzellen
DE3231267A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum asymmetrischen beschichten eines bandfoermigen traegerkoerpers mit silizium fuer die weiterverarbeitung zu solarzellen
DE3240245A1 (de) * 1982-10-29 1984-05-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum herstellen von bandfoermigen siliziumkoerpern fuer solarzellen
DE3306135A1 (de) * 1983-02-22 1984-08-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum herstellen von polykirstallinen, grossflaechigen siliziumkristallkoerpern fuer solarzellen

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IT1055104B (it) 1981-12-21
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