DE2654945C2 - Auf dem EFG-Verfahren beruhendes Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen ebenen, insbesondere im wesentlichen einkristallinen Bändern aus kristallinem Festkörpermaterial zur Verwendung für elektronische Festkörperanordnungen, insbesondere Halbleiterbauelemente und Solarzellen - Google Patents

Description

(a) nach dem EFG-Verfahren ein aus dem Festkorpermaterial bestehendes Rohr (12) mit flachovalem Querschnitt hergestellt wird, das aus zwei sich mit vergleichsweise geringem Abstand gegenüberliegenden, im wesentlichen ebenen Seitenwandungsabschnitten (14, 16) gebildet ist, die durch zwei sich mit vergleichsweise großem Abstand gegenüberliegende Seltenkantenabschnitte 418, 20) miteinander verbunden sind, und daß

(b) die Seitenkantenabschnitte (18, 20) von dem Rohr (12) abgetrennt werden, derart daß die Seitenwandungsabschnitte (14, 16) diskrete Bänder (14/1, 16/1) bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Seitenkantenabschnitte (18, 20) von dem Rohr (12) durch selektives Herauslösen, insbesondere selektives Wegätzen, vorgegebener berelche (24) des Rohrmatriais mit einem flüssigen Lösung!·,-, insb-iondere Ätzmittel, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß zum selektiven Herauslösen bzw. Wegätzen der vorgegebenen Berelche (24; das Rohr (12) mit einer gegenüber dem Lösungs- bzw. Ätzmittel beständigen Schutzschicht (22) überzogen, diese Schutzschicht In den vorgegebenen Bereichen (24) selektiv entfernt und sodann das Rohr (12) mit der Schutzschicht (22) der Behandlung mit dem Lösungsbzw. Ätzmittel ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Festkörpermateriai aus Halbleitermaterial, Insbesondere Silizium, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) aus entsprechend dotiertem P- bzw. N-Halbleltermaterlai hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß In dem aus Halbleitermaterial eines ersten LeitfählgkelUtyps bestehenden Rohr (12) vor dessen Auftrennung an der Außenoberfläche des Rohrs eine Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) aus «-Aluminiumoxid hergestellt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren Ist beispielsweise aus der Veröffentlichung In Electronics, 4. April 1974, S. 99-111, bekannt.

Die Technologie der Herstellung von elektronischen Festkörperanordnungen mit Im wesentlichen ebenen Oberflächen besitzt einen hohen Entwicklungsstand; die Herstellung von Solarzellen oder anderweitigen Anordnungen mit im wesentlichen monokristallinen flachen Bändern aus Silizium oder einem anderweitigen Halbleitermaterial läßt sich daher einfach verwirklichen.

Bekannt ist auch, daß dünne Bänder aus Silizium oder anderweitigen Werkstoffen durch Ziehen nach dem in der US-PS 35 91 348 beschriebenen Verfahren herstellbar sind; (dieses Verfahren ist häufig unter der Bezeichnung »EFG«-Verfahren bekannt, was als Abkürzung für »Edge-defined film-fed growth« steht und etwa als »Ziehen aus einem Schmelzfilm mit Konfigurationsbestimmung durch Randkantenbegrenzung« wiedergegeben werden kann). Nach diesem Verfahren lassen sich im v.-esentlichen einkristalline Körper aus Silizium oder anderweitigem Material in verschiedenen Formgebungen mit kontrollierten Abmessungen, beispielsweise als Rundstäbe, Rohre oder flache Bänder, mit Hilfe sogenannter Kapiliar-Formgebungsteiie ziehen, welcne auf einer Kapillarwirkung zur Nachfüllung der durch das Kristallwachstum verbrauchten Schmelze beruhen. Nach diesem EFG-Verfahren lassen sich unter Verwendung von Formgebungsteilen aus Graphit oder mit Siliziumkarbid überzogenem Graphit in einfacher Weise Siliziumkörper vorgegebener Querschnittskonfiguration herstellen (vgl. Mat. Res. Bull., Vol.7, 1972, S. 731-737). Bekannt sind ferner aus der bereits erwähnten US-PS 35 91 348 sowie auch aus der US-PS 36 87 633 verschiedene Formen von Formgebungstetien für das EFG-Verfahren, die zur Herstellung von rohrförmigen Körpern bzw. von fischen Bändern verwendet werden können. Durch kontrollierte Steuerung der Urrgebungsbedingungen des Ziehvorgangs und unter Verwendung einer Siliziumschmelze von Halbleiterreinheitsgrad lassen sich auf diese Weise im wesentlichen einkristalline Rohre oder Bänder aus Silizium mit einer Reinheit und rnii elektronischen Eigenschaften, wie sie sich für Halbleiteranordnungen eignen, herstellen. Des weiteren ist es durch Einbringung geeigneter, den Leitfähigkeitstyp bestimmender Verunreinigungin, ά.Ιΐ. se enannter Dotierungssubstanzen, in die Schmelze möglich, nach dem erwähnten EFG-Verfahren Halbleiterkörper herzustellen, die entweder P- oder N-Leltfähigkelt und einen vorgegebenen spezifischen Widerstand besitzen. Die Zugabe einer Dotierungssubstanz zu einer Schmelze (aus welcher ein Kristall gezogen wird) Ist beispielsweise bei Verfahren vom Czochralskl-Typ üblich und geläufig.

Die Anwendung des EFG-Verfahrens zur Herstellung von Silizium-Band zum Zweck der Fabrikation ebener Solarzellen ist deshalb attraktiv, da nach diesem Verfahren bandförmiges Material mit kontrollierten Querschnittsabmessungen und kontrollierter Form sowie unbegrenzter Länge mit einer verhältnismäßig hohen Wachstumsgeschwindigkeit erhalten werden kann, ja sogar mehrere Bänder gleichzeitig In ein und demselben Kristallziehofen unter Verwendung mehrerer Formgebungstelle In einem einzigen Schmelztiegel gezogen werden können. Jedoch besteht ein Problem bei derartigen EFG-Bändern hinsichtlich des Auftretens von Defekten an den Rändern des Bandes. Obwohl hierüber noch keine vollständige Gewißheit besteht, darf man annehmen, daß derartige Randdefekte aus der Form des Meniskus oder der Fest-Flüsslg-Grenzfläche an den Bandrändern und/oder aus der Akkumulation von In der Schmelze vorliegenden Verunreinigungen an oder nahe

fi5 den Bandkanten resultieren. Diese Randdefekte sind nachteilig und bedingen In vielen Fällen eine Nachbehandlung der Bänder zur Beseitigung dieser Defekte, bevor die Bänder weiterverwendet werden können.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens dar eingangs genannten Art zugrunde, mit dem in verhältnismäßig einfacher und billiger Vorgehensweise bandförmige Kristallkörper mit einer verbesserten Qualität, insbesondere mit geringeren Randfeh- s lern, als dies bisher bei nach dem EFG-Verfahren hergestellten Bändern möglich war, herstellbar sind.

Zu diesem Zweck ist bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß (a) nach dem EFG-Verfahren ein aus dem Festkörpermaterial bestehendes Rohr mit flach-ovalem Querschnitt hergestellt wird, das aus zwei sich mit vergleichsweise geringem Abstand gegenüberliegenden, im wesentlichen ebenen Seitenwandungsabschnitten gebildet ist, die durch zwei sich mit vergleichsweise großem Abstand gegenüberliegende Seltenkantenabschnltte miteinander verbunden sind, und das (b) die Seitenkantenabschnltte von dem Rohr abgetrennt werden, derart, daß die Seitenwandungsabschnitte diskrete Bänder bilden.

In der älteren DE-OS 25 37 099 ist die Verwendung von in beliebiger Weise, darunter aucb nach dem EFG-Verfahren, hergestellten rohrförmigen Halbleiterkörpern für Solarzellen vorgeschlagen; die Rohrkörper können mit unterschiedlichen Querschnitten ausgebildet sein und einen definierten Leitfähigkeitstyp aufweisen und zur Erzeugung eines nahe an der Außenoberfläche gelegenen PN-Übergangs mit einer Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps versehen werden. Jedoch bezieht sich dieser ältere Vorschlag gerade auf die Herstellung rohrförmiger Solarzellen, in denen also das Enderzeugnis selbst ebenfalls rohrförmig ist. Ein Hinweis auf die Herstellung von im wesentlichen ebenen Bändern aus dem kristallinen Material, beispielsweise für entsprechende ebene Solarzellenaggregate, ist hieraus nicht zu entnehmen.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung lassen sich demgegenüber ebene Bänder aus einem kristallinen Festkörpermaterial In besonders einfacher und zugleich qualitativ verbesserter Vorgehensweise nach dem EFG-Verfahren gewinnen, indem zunächst ein rohrförmiger Körper von flach-ovalem Querschnitt aus dem kristallinen Festkörpermaterial hergestellt wird, aus welchem sodann durch Abtrennen der die im wesentlichen ebenen Hauptflächen verbindenden Randabschnitte zwei ebene Bänder gewonnen werden. Bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung von Halbleiter-Solarzellen können die für die Zellen erforderlichen PN-Übergänge durch geeignete Dotlerungs- bzw. Umdotlerungsbehandlung entweder der rohrförmigen Körper selbst (d. h. vor dem Auftrennen) oder auch der aus diesen durch Auftrennung erhaltenen Bänder erzeugt werden.

Infolge seines kontinuierlichen Querschnitts besitzt ein rohrförmiger Körper keine mit den Längsseitenkanten eines Bandes vergleichbare Rand- oder Kantenbereiche. Daher weisen rohrförmlge Körper nicht die Randkantenoberflächendefekte auf, wie sie normalerweise an flachen Bändern oder anderweitigen Konfigurationen mit zwei oder mehr definierten Seltenkanien auftreten. Insgesamt weist ein durch Ziehen nach dem EFG-Verfahren hergestellter rohrförmiger Körper eine bessere Krlstalllnität auf als nach dem gleichen EFG-Verfahren unter denselben Bedingungen hergestellte Bänder. Außerdem führt das Fehlen von Randkanten zu einer besseren Stabilität während des Kristallwachstums, was eine größere Flexlbilltät des Zlehvorgar.gs und damit eine höhere Qualität der Kristalle ermöglicht. Des weiteren lassen sich Siilzlumrohre hoher Qualität mit kreisförmigem Querschnitt mit Ziehgeschwindigkeiten von bis zu 76 mm/min, ziehen, während Siliziumband hoher Qualität im allgemeinen nur mit einer Geschwindigkeit von etwa 38 mm/min, gezogen werden kann. Rohre mit einer flach-ovalen Querschnittsform können mit der gleichen Geschwindigkeit wie zylindrische Rohre gezogen werden.

Das Wesen der Erfindung besteht somit in der Herstellung von ebenen oder nahezu ebenen Bändern zur Verwendung für elektronische Festkörperanordnungen, wobei zunächst ein im wesentlichen einkristallines Rohr mit flach-ovalem Querschnitt durch Kristallziehwachstum erzeugt und sodann dieses Rohr längsweise so aufgeschnitten wird, daß die gekrümmten Randabschnitte entfernt und somit zwei diskrete Bänder erhalten werden, die zur Herstellung der elektronischen Anordnungen verwendet werden können. Die Erfindung eignet sich zur Herstellung von Bändern aus verschiedenen Werkstoffen, beispielsweise von Saphirbändem zur Verwendung als Substrat für integrierte Schaltungsanordnungen; im folgenden werden als bevorzugte Anwendungsbeispiele der Erfindung die Herstellung von i.iziumbändem zur Verwendung bei der Fabrikation von S' iarzeilen oder anderweitigen Festkörperanordnungen beschrieben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst ein flach-ovales Rohr von einem ersten ' sltfähigkeitstyp hergestellt und dieses Rohr sodann durch Abtrennen der gekrümmten Seitenabschnitte beschnitten, wodurch zwei flache Bänder erhalten werden. Diese Bänder werden sodann zur Erzeugung von Solarzellen oder anderweitigen Anordnungen weiterbehandelt. Beispielsweise kann jeweils jedes Band zur Erzeugung einer Zone eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps behandelt werden, wobei an der Grenzfläche dieser Zone und der Zone des ersten Leitfähigkeitstyps ein PN-Übergang erzeugt wird; anschließend werden sodann zur Herstellung einer Solarzelle Elektroden auf die gegenüberliegenden breiten oder liauptoberflächen des Bandes aufgebracht. Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird zunächst ein flachovales Halbleiterrohr hergestellt, das nicht überwiegend P- oder N-Leltfählgkeit besitzt. Dieses Rohr wird sodann in zwei Bänder zerschnitten und die Bänder zur Herstellung einer Solarzelle oder anderweitigen elektronischen Anordnung verwendet. Beispielsweise können die Bänder jeweils so behandelt werden, daß sich aufeinanderfolgend anelnandergrenzende Zonen von P- und N-Leitfähigkelt ergeben, die miteinander einen P-N-Übergang in solcher Anordnung bilden, daß er auf Sonnenstrahlung, »'eiche auf eine ausgewählte vorgegebene Oberfläche des Randes aufirlfft, mit einem Photospannungsverhalten anzusprechen vermag. Selbstverständlich können die Bänder wuch zur Herstellung von Schottky-Sperrschlcht-Anordnunge.i verwendet werden.

Die Behandlung des Bandes zur Erzeugung von P- und/oder N-Leitfähigkelt kann auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Welsen erfolgen, beispielsweise durch Eindiflundieren oder Ionenimplantation von Dotierungssubstanzen, oder durch Epitaxialabscheldung von Material mit ausgewählter Leitfähigkeit. Die Art des jeweils verwendeten Dotierungsmittels hängt von dem Material, aus welchem die flach-ovalen Rohre bestehen, sowie auch von seinem Leitfählgkeitstyn ab. St/ kann beispielsweise in N-Slllclum Bor zur Erzeugung einer P-Leltfählgkeltszone eindiffundiert werden, während entsprechend beispielsweise Phosphor In P-Slllclum zur Erzeugung einer N-Leltfäh!gkeltszone eindiffundiert werden kann. Die verschiedenen Dotierungszusätze, die zur Beeinflussung des Leitfähigkeitstyps von Silicium

verwendet werden können, und die Art und Welse, auf welche derartige, den Leitfähigkeitstyp modifizierende Verunreinigungen in einen Sillciumkörper eindlffundlert werden können, sind bekannt. Die zur Beeinflussung des Leilfählgkeltstyps von anderen Werkstoffen, wie beispielsweise Gallium-Arsenid, Cadmium-Tellurld usw. erforderlichen Dotierstoffe sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. Die Konzentration der Dotierstoffe wird In bekannter Welse so gesteuert, daß sich der gewünschte spezifische Widerstand der P- und N-Bereiche ergibt. Beispielsweise wird für Slliclum-Solarzellen der spezifische Widerstand derartiger Bereiche auf einem Wert von weniger als etwa 100 Ohm-cm gehalten, zur Erzielung optimaler Umwandlungs-Wirkungsgrade soll er einen Wert zwischen etwa 0,001 bis etwa 10 Ohm-cm besitzen; des weiteren soll zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Sammlung der photoelektrisch erzeugten Ladungsträger, die Tiefe des P-N-Übergangs von der als Strahlungscrnpfängcrflächc fungierenden Oberfläche klein sein, vorzugsweise in der Größenordnung von V₂ μιτι.

Die Auftrennung der flach-ovalen Rohre zur Gewinnung der eben-flachen Bänder kann mechanisch durch Schneiden mit einem Diamant-Schneider erfolgen. Jedoch ist das mechanische Schneiden von Silicium-Rohren nicht vorzuziehen, da diese Infolge ihrer Kristallität und ihrerer verhältnismäßig dünnen Wandungen nur eine geringe Stoß- und Schlagfestigkeit besitzen. Die bevorzugte Art der Abtrennung der gekrümmten Seitenabschnitte des flach-ovalen Silicium-Rohrs besteht daher in einer durchschneidenden Ätzung der Rohre. Auch Rohre aus anderen Werkstoffen, wie beispielsweise Saphir, können durch Ätzen geschnitten werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben; In dieser zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines EFG-Formgebungsaggregats zur Verwendung bei der Herstellung flach-ovaler rohrförmlger Körper,

Fig. 2 in vergrößerter Schnittansicht mit teilweise weggebrochenen Teilen das Formgebungsaggregat aus Fig. 1.

Flg. 3 In perspektivischer Ansicht einen Teil eines flach-ovalen Sillcium-Rohrs,

Fig. 4 in perspektivischer Ansicht das Rohr aus Fig. 3 nach Aufbringung eines Überzugs aus einem Schutzmaterial vor dem Zerschneiden,

F i g. 5 in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung die beim Zerschneiden des Rohrs aus Fig. 3 erhaltenen, voneinander getrennten Teile.

In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele erfolgt speziell in Verbindung mit der Herstellung von Silicium-Bändern, vorzugsweise für Solarzellen. Die Erfindung eignet sich jedoch ebenso für die Herstellung von Bändern aus anderen Halbleitermaterialien, wie beispielsweise Germanium, oder aus anderen kristallinen Festkörpermaterialien, wie beispielsweise Saphir (x-Aluminlumoxid) zur Verwendung als Substrate für integrierte Schaltungssnordnungen von Typ Sillcium-auf-Saphir.

In Fig. I und 2 Ist ein Kapillar-Formgebungsaggregat für das EFG-Verfahren veranschaulicht, das zwei konzentrisch Ineinander angeordnete flach-ovale GraphithQIsen 2 und 4 aufweist, die miteinander durch mehrere quer verlaufende Graphitstifte bzw. -bolzen 6 miteinander verbunden sind. Diese Stifte 6 erstrecken sich jeweils durch ein Graphitabstandsstück 7 hindurch.

das die Einhaltung eines gleichförmigen Zwlschenabstands 10 zwischen den beiden Hülsen gewährleistet. Die Außenhülse 4 erstreckt sich durch eine Kreisplatte 8 und Ist an dieser befestigt; die Kreisplatte 8 dient zur Halterung des Formgebungsaggregats an einem Schmelztiegel, wie im einzelnen in der US-PS 36 87 633 beschrieben. An Ihren oberen Enden sind die Hülsen 2 und 4 an der Innenseite und an der Außenseite bei 3/f bzw. 3fl abgeschrägt, derart daß sie In schmalen, ebenen Stirnflächen 5/1 bzw. SB münden; der Zwischenabstand 10 zwischen den beiden Hülsen Ist so bemessen, daß er als Kapillare für Silicium wirken kann. Mittels einem oder mehrerer Schlitze 9 an den unteren Enden der beiden Hülsen 2 und 4 Ist gewährleistet, daß Schmelze In das untere Ende der Kapillare eintreten kann.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird ein flach-ovales Rohr 12 aus im wesentlichen einkristallinem P-Slliclum durch Ziehen aus einer mit Bor dotierten Slliciumschmelze von Haiblcitcrrcinheltsgrad unter einer inerten Argen Gasat mosphäre hergestellt, und zwar nach dem oben erwähnten EFG-Verfahren unter Verwendung eines Graphit-Formgebungsaggregats der in Flg. 1 gezeigten Art. Das Rohr wird in einem Ofen der In der US-PS 35 91 348 beschriebenen Art gezogen. Als Behälter für die Sllicium-Schmelze dient ein Quarz-Schmelztlegel, in welchem das Graphit-Formgebungsaggregat In der aus der US-PS . 36 87 63J ersichtlichen Welse so gehaltert Ist, daß die Slliciunv'ichmelze am unteren Ende der Kapillare eintreten und durch Kapillarwirkung bis zu ihrem oberen Ende aufsteigen kann. Zur Einleitung des Kristallwachstums dient ein Silicium-Impfkrisiall. Die beiden Hülsen des Formgebungsteils besitzen jeweils eine Dicke von etwa 1,016 mm; die Dickenabmessung der beiden oberen Stirnflächen SA und SB beträgt etwa 0,127 mm, die Breite des ovalen Zwischenraums 10 zwischen den beiden Hülsen, der als Kapillare dient, beträgt etwa 0,38 mm. Das Rohr wird mit einer Ziehgeschwlndigkelt von etwa 56 mm pro Minute gezogen. Die Flüssigkeit zwischen den oberen Stirnflächen des Formgebungsteils und dem gezogenen Festkörper besitzt eine Höhe von etwa 0.508 mm; die Innen- und Außenabmessungen dieser Flüssigkeitsschicht an Ihrem unteren Ende stimmen Im wesentlichen mit den entsprechenden Innen- und Außenabmessungen der Stirnflächen SA bzw. 5if überein. Jedoch ist die Breite bzw. Dicke der Flüssigkeitsschicht an der Flüssig/Festgrenzfläche kleiner, was sich darin ausdrückt, daß das fertige Rohr 12 eine Wandungsdicke von etwa 0,152 mm besitzt. Eine Beschreibung des Kristallziehvorgangs mit näheren Einzelheiten ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, da das EFG-Verfahren und das Ziehen von Sillciumkörpern nach diesem Verfahren dem Fachmann bekannt ist. Der in dieser Weise erhaltene rohrförmige Körper 12 ist durch im wesentlichen ebene gegenüberliegende Seitenwandungsabschnitte 14 und 16 von im wesentlichen gleichförmiger Dicke sowie durch gekrümmte, vorzugsweise halbzylindrische gegenüberliegende Seitenkantenabschnitte 18 und 20 gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit Ist die Wandungsstärke des Rohrs 12 und der Zwischenabstand zwischen den Wandungsabschnitten 14 und 16 relativ groß im Verhältnis zur Breite der Wandungsabschnitte wiedergegeben. Beispielsweise kann bei der Herstellung von SiH-cium-Bändern für flache Solarzellen das Rohr 12 mit einer Wandungsstärke von 0,127 bis 0.254 mm, mit einer Gesamtbreite (d.h. horizontalen Abmessung in Flg.3) von etwa 50 mm und einem Zwischenabstand zwischen den ebenen Seitenwandungsabschnitten 14 und 16 von

etwa 7,6 mm ausgebildet sein. Jedoch können die Rohre mit beliebigen anderweitigen Querschnittsabmessungen hergestellt werden.

Wie im einzelnen aus den Flg. 3, 4 und 5 ersichtlich, erfolgt das Aufschneiden des Rohrs 12 zur Abtrennung der Seitenkantenabschnltte 18 und 20 und Gewinnung von zwei getrennten Bändern 14/1 und 16/1 In der Welse, daß \\/sn die Außenoberfläche des Rohrs mit einem herkömmlichen, positiv arbeitenden Polymethylmethaerylat-Abdeckmaterlal überzieht, wie bei 22 angedeutet. Sodann werden die die breiten Selte.nwandungsabschnitte 14 und 16 überdeckenden Teile der Abdeckschicht 22 mit einem schmalen Lichtstrahlbündel so belichtet, daß jeweils auf jedem Seitenwandungsabschnitt zwei schmale, geradlinig In Längsrichtung verlaufende Bereiche des Abdecküberzugs bestrahlt und dadurch In ein Polymer von verändertem Molekulargewicht umgewandelt werden. Sodann wird das Rohr In ein bevor^ugies Lüsuiigs- udcf AiZiTiüici, wie beispielsweise Methyllsobutylketon eingetaucht, wobei die nicht bellchteten Teile des Abdecküberzugs 22 intakt bleiben, während die belichteten Teile weggelöst werden, und so zwei schmale linienförmige Bereiche 24 bzw. 26 der beiden Seitenwandungsabschnitte 14 und 16 bloßlegen. Vorzugs- jedoch nicht notwendigerweise sind die beiden freigelegten Bereiche 24 mit den entsprechenden Bereichen 26 auf der anderen Seltenwandung ausgerichtet, derart, daß die beiden erhaltenen Bänder im wesentlichen die gleiche Breite besitzen. Als nächster Verfahrensschritt wird ein Sillclumätzmlttel auf das Rohr aufge- bracru und dieses so längs den bloßgelegten Bereichen 24 und 26 aufgetrennt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise KOH (oder ein Gemisch aus einem Tell HF und drei Teilen HNOj) etwa 10 Minuten lang Qe nach der Wandstärke des Rohrs) bei Zimmertemperatur auf die bloßgelegten Bereiche 24 und 26 aufgebracht, wodurch das SÜIciumrohr durchgeätzt und so die Seitenkantenabschnltte 18 und 20 von den Seitenwandungsabschnitten 14 und 16 abgetrennt werden. Nach dieser Abtrennung der Seitenkantenabschnltte werden die erhaltenen Bänder 14/i und 16A mit destilliertem Wasser gespült und sodann der Abdecküberzug 22 mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispielsweise Trichloräthylen, weggelöst. Danach können die Bänder zur Herstellung von Solarzellen weiterverwendet werden.

Diese Erzeugung von Solarzellen kann in der Welse erfolgen, daß man die Bänder IAA und 16/1 in einen Diffusionsofen einbringt, wo sie einem gasförmigen Gemisch aus Sauerstoff und Phosphoroxychlorld bei einer Temperatur von etwa 900° C etwa 15 bis 30 Minuten lang ausgesetzt werden. Als Folge dieses Behandlungsschrittss wird Phosphor in die Seitenwandungen der ebenen Bänder eindiffundiert; hierdurch erhält man ein N-P-N-Gebl!de mit einer jeweils verhältnismäßig flachen, oberflächennahen N-Zone zu beiden Seiten mit einer Tiefe von etwa 0,5 μηι sowie mit einer die beiden Hauptseitenflächen der Bänder bedeckenden (etwa 300 mm) dünnen Sillclumdloxidschicht. Die Bildung der Diffusionsoxidschicht rührt von der Anwesenheit von Sauerstoff her, der als Transportmedium für das Phosphoroxychlorld dient. Danach werden die einzelnen Bänder längs ihren vier Kanten und einer ihrer beiden Breitseiten mit dem gleichen positiv wirkenden Abdeckmaterial überzogen; und sodann die Bänder zunächst 1 bis 2 Minuten lang in HF und sodann etwa ebenso lang in KOH (oder einem Gemisch aus HNO₃ und HF) eingetaucht. Durch diese Eintauchschritte werden die Oxidschicht und der N-Leitfählgkeitsbereich an der freiliegenden, nicht abgedeckten Seite jedes Bandes entfernt. Sodann werden die einzelnen Bänder mit Trichloräthylen zum Weglösen des Abdecküberzugs behandelt und erneut ausreichend lang (etwa 2 bis 3 Minuten) bei Zimmertemperatur In HF eingetaucht, um die Oxid-Schicht jedoch nicht den anderen N-Leltfähigkeitsberelch auf der anderen Seite des Bandes zu entfernen.

Der abschließende Schritt zur Herstellung einer Solarzelle besteht In der Aufbringung von Elektroden auf den gegenüberliegenden Seitenflächen des Bandes. Die Elektroden werden nach einem herkömmlichen Metalllslerungsverfahren aufgebracht. Beispielsweise können die Elektroden aus nach einem nicht elektrolytischen Plattlerverfahren aufgebrachtem Nickel bestehen. Alternativ können die Elektroden als Laminate durch Abscheidung aus der Dampfphase erzeugt werden und eine an dem Band haftende Aluminiumschicht sowie eine mit dem Aluminium gebondete Silberschicht aufweisen. Auch anderweitige Elektroden Werkstoffe, andere Arten der Elektrodenerzeugung und von Aufbringungstechniken, wie sie dem Fachmann bekannt sind, können angewandt werden. Die Elektrode auf der P-Leltfählgkeitsseite des Bandes Ist vorzugsweise ununterbrochen und bedeckt Im wesentlichen die gesamte Seitenoberfläche. Hingegen ist die Elektrode auf der gegenüberliegenden Seite des SiH-cium-Bandes über dem N-Leltfählgkeitsbereich als Gitter ausgebildet, derart, daß ein Hauptteil dieser Oberfläche unbedeckt bleibt und so zur Aufnahme von Sonnenstrahlung freiliegt. Das auf diese Welse erhaltene Gebilde stellt eine Solarzelle mit einem Im wesentlichen ebenen N-P-Übergang nahe der oberen Seite der Zelle sowie mit Elektroden zur Verbindung der Zelle mit einer elektrischen Schaltung dar.

Als Alternative zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren der Auftrennung können sowohl die Innenwle die Außenoberfläche des Sillcium-Rohrs 12 mit einem Abdeckmaterial überzogen und das Abdeckmaterial an der Außenoberfläche sodann belichtet und entwickelt werden, derart, daß die Bereiche 24 und 26 In der oben erwähnten Weloe freigelegt werden; sodann wird das Rohr durch Eintauchen In ein aus KOH (oder einem Gemisch aus einem Teil HF und drei Teilen HNOj) bestehendes Bad etwa 10 Minuten lang eingetaucht, wonach das Rohr durchgeätzt 1st und Bänder genau vorgegebener Breite gemäß 14/1 und 16A ergibt. Je nach der Zugfestigkeit der Inneren Abdeckschicht und ihrer Haftung an dem Rohr, können sich die Seitenwandung und die Randabschnitte gegebenenfalls von dieser Schicht ablösen oder auch nicht, sobald das Ätzmittel sich durch die volle Wandstärke des Rohrs hindurchgelöst hat. In jedem Fail werden die durch das Ätzschneiden abgetrennten Abschnitte des Rohrs aus dem Ätzbad entfernt und Trichloräthylen zum Weglösen der Abdeckschicht aufgebracht. Danach kann das weitere Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, wie oben beschrieben, verlauten.

Man kann auch ins Auge fassen, das Rohr 12 vor seiner Auftrennung zur Erzeugung eines N-P-Obergangs nahe seiner Außenoberfläche zu behandeln. Dies kann auf verschiedenartige, dem Fachmann bekannte Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Ionen-Implantation oder Eindiffundieren von Dotierungssubstanzen, oder schließlich durch Epltaxialabscheidung von Material mit dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp. Wird (etwa bei Anwendung der Diffusionsdotierung) ein N-P-N- oder ein P-N-P-Gebilde erhalten, so müssen die durch Zerschneiden der Rohre erzeugten Bänder zur Entfernung der überflüssigen N- oder P-Übergänge geätzt

werden. Im übrigen brauchen die Bänder nur noch zur Aufbringung der Elektroden behandelt zu werden, wobei gewährleistet werden muß, daß diese Ohm'sche Kontakte mit den Bändern bilden.

Es sei noch erwähnt, daß falls die rohrförmigen Körper mit entsprechenden Querschnittsabmessungen hergestellt werden, die ebenen Seitenwände 14 und 16 ggf. zur Erzeugung von zwei oder mehr Bändern längsweise aufgeschnitten werden können. Falls beispielsweise das Rohr 12 Seitenwandungsabschnitte 14 und 16 mit 50,8 mm Breite aufweist, könnte es längsweise zur Erzeugung von vier Bändern aufgetrennt werden, deren jedes jeweils eine Breite von etwa 25 mm besitzt. Selbstverständlich könnte jedes der Bänder 14/1 und 16/1 (oder das Rohr 12) In Querrichtung zu einer Anzahl von Bändern kürzerer Länge zerschnitten werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Seitenwandungsabschnitte 14 und 16 nicht genau eben zu sein brauchen, sondern daß entweder die Außen- oder die Innenoberfläche jedes dieser Abschnitte der beide Oberflächen eine konkave oder konvexe Form besitzen können, vorausgesetzt allerdings, daß falls beide Oberflächen gekrümmt sind, die Krümmung hinreichend klein sein muß, damit die Bänder noch zu ihrem vorgesehenen Verwendungszweck brauchbar sind. Beispielswelse könnten jeweils die Außenflächen der Abschnitte 14 und 16 konvex sein, während die Innenfläche entweder eben ,sein oder die gleiche Krümmung wie die Außenfläche besitzen kann. Vorzugswelse soll jedoch die Querschnittsform wenigstens der Innen- oder der Außenfläehe des Rohrs allgemein die eines abgeflachten Kreisrings sein. Die Bezeichnung »flach-oval« soll daher eine Rechteckform mit abgerundeten statt scharfen Ecken sowie auch abgeflachte elliptische Formen umfassen, d. h. Ellipsen mit einer verhältnismäßig kurzen vertikalen Achse und einer verhältnismäßig langen horizontalen Achse, sowie Ellipsen mit ebenen oder nahezu ebenen Teilen auf gegenüber!legenden Seiten der längeren Achse. Entsprechend soll die Bezeichnung »im wesentlichen eben« in bezug auf die Seitenwandungsabschnitte des hohlen Rohrs oder auf eine Oberfläche dieses Rohrs sowohl einen geringfügig gekrümmten wie auch einen Im strengen Sinn ebenen Abschnitt umfassen.

Selbstverständlich eignen sich für die Erfindung auch N-Sillciumrohre, mit Erzeugung einer P-Schicht oder -Zone in dem Rohr oder In den aus dem Rohr erhaltenen Bändern, zur Erzeugung eines P-N-Übergangs.. Offensichtlich ist im Fall von zur Verwendung als Substrate für Integrierte Sillclumschaltungsanordnungen vorgesehenen Saphir (a-Aluminiumoxld)-Bändem keine Dotierung der Bänder erforderlich.

Die Bezeichnung »Im wesentlichen einkristallin« im hler verwendeten Sinn soll einen Kristallkörper umfassen, der aus einem einzigen Kristall oder aus zwei oder mehreren Kristallen besteht, beispielsweise ein Blkristall oder Trikristall, die zusammen In Längsrichtung wachsen, jedoch voneinander durch eine Korngrenze mit einem verhältnismäßig kleinen Winkel (d. h. weniger als etwa 4°) getrennt sind.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Auf dem EFG-Verfahren beruhendes Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen ebenen, insbesondere im wesentlichen einkristallinen Bändern aus kristallinem Festkörpermaterial zur Verwendung für elektronische Festkörperanordnungen, insbesondere Halbleiterbauelemente und Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, daß