FR2466856A1 - Procede de formation d'une couche de silicium polycristallin sur son substrat - Google Patents
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Abstract
Procédé de formation d'une couche de silicium polycristallin sur un substrat. On produit un mouvement relatif entre le substrat et le silicium fondu de manière à établir un contact entre le silicium fondu et la surface de substrat, faisant croître ainsi une couche de silicium sur ladite surface ; on effectue un changement de température du substrat à partir de sa face non revêtue dans la zone de solidification du silicium de façon à créer une transmission unidirectionnelle de chaleur au travers du substrat et de la couche de silicium, l'interface solide-liquide de la couche de silicium formée sous-tendant un petit angle aigu avec la surface du substrat en cours de revêtement. Application notamment aux piles solaires. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
La présente invention concerne le domaine de la formation de films de
silicium sur des substrats céramiques en amenant le substrat au contact de silicium fondu. La présente invention est du domaine général défini dans les brevets US 4.112.135, 4.128.680 et 401370355,qui décrivent des appareils et procédés pour revêtir des corps ou feuilles céramiques de silicium fondu en vue de la fabrication de feuilles minces,de grande étendue, de silicium polycrystallin à gros grains sur un substrat céramique peu coûteux en vue de leur utilisation dans des panneaux à cellules solaires et autres éléments semblables. Cela correspond à ce qu'on appelle une croissance de silicium-sur -céramique ou une croissance supportée. Suivant ce procédé, la face de la feuille
céramique ou de la zone à recouvrir de silicium est d'abord revê-
tue d'une couche de carbone. Dans les brevets précités on a pensé que, lorsqu'une céramique (qui n'est normalement pas mouillée par du silicium fondu)est d'abord revêtue d'une couche de carbone sur une surface à recouvrir de silicium, la surface revêtue de carbone sera alors mouillée par du silicium fondu et que, par mise
en contact le support céramique revêtu de silicium fondu,il se for-
mera un revêtement de silicium sur le substrat céramique revêtu de
carbone fondu.
La présente invention fournit un procédé pour former une couche de silicium polycrystallin sur un substrat à partir d'une source de silicium fondu,procédé caractérisé en ce qu'on produit un mouvement relatif entre le substrat et le silicium fondu,un contact étant ainsi établi entre le silicium fondu et la surface du substrat et amenant la formation de croissance d'une couche de silicium sur ladite surfaceet en ce qu'on chauffe ou on refroidit le substrat à partir de son côté ou face non revêtu et dans la
zone de solidification du silicium pour produire un courant uni-
directionnel de chaleur au travers du substrat et de la couche de silicium de telle manière que l'interface solide-liquide de la couche de silicium en croissance sous-tende un petit angle aigu par rapport à la surface revêtue du substrat. Par l'expression "petit
angle aigu"> on entend un angle inférieur à 100.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront
mis en évidence dans la description ci-après donnée à titre
d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés dans les-
quels: Fig.1 est un schéma de la croissance de sijicium symétrique et supporté verticalement,de type connu; Fig.la est une vue à plus grande échelle d'une partie de figure 1; Fig.2 représente schématiquement le principe fondamental du procédé selon l'invention faisant intervenir une croissance
asymétrique de substrat chaud;-
Figs.2a et 2b sont des vues à plus grande échelle d'une partie
sélectionnée de figure 2 pour préciser la description;
Fig.3 représente un mode de réalisation de l'invention faisant intervenir la croissance ou formation d'une couche asymétrique de silicium polycrystallin sur le substrat chaud par un processus de revêtement par immersion non verticale; Fig.4 représente une variante de l'invention faisant intervenir une formation d'une couche de silicium asymétrique sur un substrat chaud; Fig.5 représente un autre mode de réalisation de l'invention faisant intervenir la croissance ou formation d'une couche de silicium asymétrique sur un substrat chaud; Fig. 6 et 7 représentent d'autres variantes de l'invention faisant intervenir la croissance ou formation d'une couche de silicium asymétrique sur un substrat chaud;
Fig.8 est un schéma montrant la. répartition liquide-solide-va-
peur au voisinage de la zone de jonction triple entre les trois phases,
Fig.9 montre la progression de l'interface solide-liquide.
Dans le domaine connu se rapportant au revêtement d'un subs-
trat céramique par une couche de silicium à gros grains à partir d'un bain de silicium fondu,on fait entrer en contact une surface revêtue de carbone d'un substrat céramique avec du silicium fondu de manière à former une couche de silicium sur la surface céramique
revêtue de carbone.
Un procédé spécifique permettant de faire entrer en contact le substrat céramique avec le silicium fondu consiste à effectuer le revêtement par immersion0 En figure l,qui représente un procédé connu pour former par croissance supportée une couche de silicium polycrystallin à gros grains sur un substrat céramiqueon voit un substrat en matière
céramique 10 qui comporte une surface 11 qui a été revêtue de carbo-
ne (la surface revêtue de carbone est mouillée par le silicium fondu 13). Le substrat 10 a été immergé dans du silicium fondu et il est tiré vers le haut à une vitesse V0 Sur la surface revêtue de carbone ll,la couche de silicium 12 est formée par tirage à mesure que le substrat est retiré du bain de silicium. Le silicium fondu est tiré vers le haut en formant un ménisque 13a sur la surface
revêtue de carbone 11 et la cristallisation du silicium sur le subs-
trat se produit dans ce ménisque à savoir dans une interface liquide-
solide 140 Dans la figure la qui est un agrandissement de la partie de la figure 1 dans la zone de l'interface liquide-solide 14,on voit également par une série de flèches,comment la chaleur est transmise à partir du silicium solide 120 En figure laon voit en outre que la solidification se produit dans une.interface liquide-solide 14 o l'angle de l'interface par rapport à la surface 11 est voisin de 90 Cet angle de 90 correspond à ce qu'on appelle leur"mode symétrique de croissance"0Dans ce mode,la transmission du rayonnement
thermique s'effectue de façon sensiblement symétrique et en consé-
quence de la chaleur est évacuée du silicium de façon approximati-
vement égale sur les deux faces ou c8tés de la feuille de
silicium et la croissance s'effectue dans le mode symétrique.
En considérant maintenant la figure 2,du silicium fondu est amené au contact d'un substrat céramique mobile incliné d'un angle O.Le substrat 10 est maintenu chaud pendant la formation de la s couche de silicium de sorte que l'interface liquide-solide 14 est inclinée d'un petit angle aigu gi (approximativement parallèle) à la surface 1 de la couche de silicium formée. Cela apparaît
de façon plus détaillée surla vue agrandie de figure 2a.
Un avantage de cette géométrie,pour ce qui concerne la vitesse, est que l'interface de croissance ou tirage progresse à une vitesse v qui est bien inférieure à la vitesse de tircae V0 Cela est possible du fait que la surface de croissance est bien plus grande que la section droite de lo coucheo Un avantage de ce principe de croisscnce ou tiraoe osy i trique de substrat chaud,ést que,pour ce qui concer:e les impurets indésirables, du fait de la basse vitesse plus faible de tirage ou croissancele coefficient de ségrégation rejette
efficacement les impuretés,en les refoulant en direction de i'in er-
face céramique o elles n'affectent pas les perforarnces d'une
pile solaire.
Un autre avantage de ce principe consiste en ce que'on peut choi-
sir le dopant désiré pour obtenir un coefficient de ségrégation raisonnablement bas. Par exemplejpour effectuer un dopage de type positif, on peut utiliser de l'aluminium ayant un coefficient de ségrégation allant jusqu'à 10 3. Dans le cas du procédé de tirage ou de croissance de Czochralski,ce type d'impureté est iHdsircble du fait que les impuretés sont rejetées par le solide,de sorte que la concentration dans le liquide varie,ce qui produit un dopage non-homogène. Dans une pile solaire,ce dopage non-homogène peut être utilisé avantageusement. Cet avantage repose sur la ségrégation naturelle
des impuretés. La surface de la couche formée par tirage ou crois-
sance est très légèrement dopée et, à mesure que des atomes de dopa.nt sont rejetés vers le substrat céramique,la concentration augmente.Il en résulte la formation d'une jonction forte-faible sur la surface arrière et il se produit un effet BSF (zone de surface arrière)qui,d'une manière connue,provoque une augmentation des paramètres Voci JSc et du rendement d'une pile solaire et qui établit un contact arrière de faible résistance avec la zone de base. Une caractéristique intéressante de ce principe consiste
en ce que,en maintenant l'angle 0i à une valeur faible,les impure-
tés, à la fois souhaitables et indésirables,n'ont aucune chance de diffuser dans la masse du bain de fusion. Cela réduit au minimum
la contamination progressive du bain de fusion.
Un autre avantage utile de l'application d'un angle tel que défini cidessus consiste en ce que la transmission de la chaleur s'effectue en principe perpendiculairement aux isothermes.Les isothermes sont parallèles à l'interface liquide-solide,comme on le voit plus en détail à la figure 2b. En conséquence,la chaleur ne doit être transmise essentiellement qu'au travers de l'épaisseur du silicium. Comme représenté à la figure 2b,l'angle 0 (qui est l'angle formé entre l'interface liquide-solide et la surface 1 du silicium solide)est inférieur à l'angle Os. Les angles O et Oi
doivent de préférence être bien inférieurs à ce qui a été représen-
té sur les figures. Cette amélioration de la dissipation de chaleur permet d'augmenter la vitesse de tirage ou croissance
On a représenté sur les trois figures suivantes plusieurs mo-
des de réalisation de la technique de croissance-asymétrique. Dans le cas de la figure 3,on a représenté un mode de revêtement avec immersion non verticale,le substrat céramique 10 étant immergé dans le silicium fondu. Lorsque le substrat est sorti du bain de silicium(au moyen d'un mécanisme d'entraînement représenté sous une forme schématisée),l'orientation du vecteur-vitesse peut être parallèle à la direction longitudinale du substrat,comme indiqué en Vou bien elle peut être verticale,comme indique en V.Une( croissance asymétrique se produit sur la surface 11 du substrat revêtu de carbone de façon à former une couche de silicium polycrystallin 12 ayant les propriétés décrites au sujet des figures 2, 2a et 2b. Dans ce mode de réalisation,on peut obtenir l'interface liquide-solide 14 asymétrique du fait que le substrat,
dans la zone de l'interface 14,est maintenu chaud par en dessous par-
ce qu'il est encore immergé dans le bain de silicium fondu,de sorte que la transmission de chaleur à partir de la couche de silicium s'effectue fondamentalement vers le haut à partir de la surface supérieure de la couche de silicium 12. Il est également évident que le même principe de croissance asymétrique peut être appliqué à un système de revêtement par immersion verticale en plaçant un dispositif de réchauffage de substrat à proximité de l'arrière du substrat qui émerge du bain et en plaçant des sabots de refroidissement à proximité du côté avant,revêtu de
carbone,du substrat.
Dans le cas de la figure 4,on a représenté un autre mode de réalisation du système de croissance asymétrique,dans lequel le substrat 10 ayant une surface 11 revêtue de carbone dirigée vers le ba4lest supporté et entraîné par un mécanisme 22(la direction de la vitesse V étant indiquée par une flèche)sur la surface supérieure du silicium fondu. Le silicium fondu est situé dans un creuset 15 de forme allongée duquel fait saillie un ménisque de - silicium fondu. Le ménisque de silicium entre en contact avec la surface 11 du substrat mobile de façon à former la couche de silicium 12 sur le substrat. Dans ce mode de réalisation,on a représenté un dispositif de chauffage de substrat 16 qui est placé au-dessus du substrat 10 et qui s'étend jusqu'en un point proche de l'interface de solidification de manière à créer un substrat chaud dans la zone de l'interface liquide-solide 14 pour que la chaleur de fusion soit propagée vers le bas à partir du silicium,comme l'indique la triple flèche. En conséquence, du fait que la surface exposée de la couche de silicium se trouve à la température minimale,la solidification commence sur cette surface exposée
en silicium et progresse vers l'arrière en direction du substrat.
Commue dans le processus de revêtement par immersion,l'épaisseur de la couche de silicium obtenue dans le processus de revêtement avec inclinaison par rapport à l'horizontale (figure 4)est fonction de la vitesse à laquelle la chaleur de fusion est extraite de la couche et est également fonction de la vitesse à laquelle la couche est formée. vi les conditions thermiques régnant dans la zone de solidification sont telles que l'interface liquide-solide soit placée en un endroit perpendiculaire à la surface du substrat (comme décrit en référence à la figure la),la vitesse de croissance de la couche cristalline et la vitesse de pénétration de la couche revêtue sont identiques. L'angle du front de solidification peut cependant,comine décrit ci-dessus être incliné dans la direction du substrat en modifiant les conditions thermiques concernant la transmission de chaleur à partir des deux faces de la couche de silicium pendant sa formation.Le dispositif de chauffage 16 produit cette modification de condition thermique de sorte que la chaleur latente de fusion est évacuée par conduction à partir du substrat (tirage ou croissance de substrat chaud). A chaque
fois que le plan de ce front de solidification est assez ou sensi-
blement écarté de la normale au substrat,la vitesse de pénétration est bien supérieure à la vitesse de croissance cristalline En figure 5,on a représenté une autre variante du processus de croissance asymétrique,dans Wequel le substrat céramique 10 comportant une surface revêtue de carbone Il dirigée vers le haut, est supporté et entraîné par un mécanisme de transfert représenté sous une forme schématique,en dessous d'un creuset 17 distribuant du silicium fondu,par l'intermédiaire d'une fente,sur la surface du substrat. De mâme,dans cette variante,pour créer une grande asymétrie dans la transmission de la chaleur à partir des deux faces de la couche de silicium en cours de formation,on maintient le
substrat à l'état chaud dans la zone o se produit la solidifica-
tion du silicium. Ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif de chauffage 20 placé en dessous du substrat 10 et qui s'étend latéralement vers la droite,(en regardant le dessin)jusqu'en un point qui, situé en dessous du substrat 10,est placé à l'opposé
de la zone o se produit la solidification du silicium. En conséquen-
ce,comme le montre la triple flèche,la chaleur latente de fusion est évacuée par conduction à partir du substrat et on obtient 6 nouveau une grande asymétrie dans la transmission de la chaleur à
partir des deux faces de la couche de silicium ccurs d_ croissan-
ce. Bien qu'on ait décrit ci-dessus la croissance asymétrique en référence à la formation d'une couche de silicium sur un substrat céramiqueil va de soi qu'on peut également utiliser d'autres substrats appropriés,par exemple un substrat en crbc..o Aux figures 6 et 7,on a représenté le pinc!pe fondcaicental de la croissance ou formation d'une couche de silicium sur un substrat froid. Par l'expression "substrat froid",on entend ici que la température du substrat dans la zone de formation du film de silicium est inférieure au point de solidification du silicium de quelques degrés,à savoir de 5 à 10'C,de sorte que le silicium fondu se solidifie rapidement jorsqu'il entre en contact avec le substrat plus froid. Ainsi,dans le cas de figure 6,on fait entrer en contact du silicium fondu avec du substrat céramique mobile 110 qui est incliné d'un certain angle,comme représentéo Le substrat 110 est refroidi en dessous de la température du bain dans la zone de formation de revêtement du silicium de manière que l'interface liquide-solide 114 soit approximativement parallèle au substrat mais aussi inclinée d'un petit angle aigu par rapport à la surface de substrat de sorte que le premier liquide à se solidifier se solidifie effectivement sur le substrat. La couche de silicium est homogène,c'est-à-dire qu'elle est formée à partir du silicium
précédemment solidifié.
Un important avantage de la croissance supportée sur un substrat
froid consiste en ce qu'on réduit à un minimum le temps de con -
tact entre le substrat et le bain de silicium fondu.Si la tempéra-
ture du substrat dans la zone o celui-ci entre en premier en contact avec le bain est inférieure au point de solidification du silicium,il se produit une solidification immédiate du silicium0 Il en résulte que l'interface Liquide-solide qui est située à l'extrémité de la masse de silicium solide s'incurve en direction du substrat. Si cette incurvation n'est pas excessive,il ne se produit aucune nucléation hétérogène de sorte que de gros grains sont obtenus. Dans ce cas, le temps de contact se rapproche de zéro de sorte qu'à la limite aucune impureté ne peut pénétrer dans le bain à partir du substrat,excepté par diffusion au travers du silicium solidifié. Il est ainsi possible de produire du silicium
de plus haute pureté,ce qui conduit à des piles ou cellules solai-
res de plus haut rendement.11 y a lieu de noter que,même si l'in-
terface liquide-solide (LSI)s'incurve en direction du substrat,
la majeure partie de cette interface correspond à l'angle de subs-
trat froid,comme défini par l'équation (6) ci-dessous0 Un avantage de cette géométrie,quant à la vitesse,est que l'interface de croissance progresse à une vitesse V qui est bien inférieure à la vitesse de tirage v. Ceci est possible du fait que la surface de croissance est bien supérieure à la section droite
de couche.
Un avantage correspondant de la croissance asymétrique telle que décrite ci-dessus>tient à ce que la chaleur latente de fusion peut être évacuée plus rapidement. La conduction de la chaleur
est fondamentalement perpendiculaire aux isothermes. Les isother-
mes I sont parallèles à l'interface liquide-solide,(voir*figure 6)
En conséquence,la chaleur n'a essentiellement besoin d'être éva-
cuée qu'au travers de.l'épaisseur du silicium en direction du substrat. Cette amélioration de la dissipation de la chaleur permet d'augmenter la vitesse de croissance. L'angle formé par le substrat avec la surface du bain de silicium fondu et l'angle
formé par les isothermes avec le substrat- sont tous deux de préfé-
rence plus petits que ce qui-a été représenté en figure 6.
Dans l'exemple de figure 6,on utilise une technique de revê-
tement par immersion non verticale dans laquelle le substrat céramique 110 est immergé dans du silicium fondu. En retirant le substrat du bain de silicium au moyen du mécanisme d'entraînement 122 représenté sous forme schématique,la direction de la vitesse peut être orientée dans la direction longitudinale du substrat (représentée par V) ou bien elle peut être verticale (représentée par V'). Une croissance asymétrique se produit sur la surface 111 du substrat revêtue de carboneen formant une couche de silicium polycrystallin 112. L'interface liquide-solide asymétrique 114' peut se produire dans cet exemple du fait que le substrat est refroidi par le haut dans la zone de l'interface 114',au moyen du dispositif de refroidissement 118 de sorte que la transmission de la chaleur (chaleur latente de solidification) à partir de la couche de silicium s'effectue fondamentalement vers le haut vers et au travers du substrat en direction du dispositif de refroidissement,par exemple un sabot de refroidissement.On voit
également que le même principe de croissance asymétrique sur subs-
trat froid peut être appliqué à un système de revêtement par immer-
sion verticale en disposant un sabot de refroidissement de subs-
1il trot à pzoximité du c8té ou face arrière du substrat qui émerge du bain. Ce refroidissement peut s'effectuer par rayonnement ou par convection'vers un objet plus froid. On peut également adopter le
cas échéant une convection forcéepar exemple un jet d'hélium.
A la figure 7,on a représenté un autre mode de réalisation d'un système de croissance asymétrique sur substrat froid,dans lequel le substrat 110 portant une surface revêtue de carbone 111 dirigée
vers le basest supportée et entraînée par un mécanisme de trans-
port 122(la direction de la vitesse V étant indiquée par une flèche) sur la surface supérieure du silicium fondu. Le bain de silicium
est placé dans un creuset allongé 115 duquel fait saillie un ménis-
que de silicium fonduoCe ménisque dé silicium entre en contact avec la surface 111 du substrat mobile de façon à former la couche de silicium 112 sur le substrat. Dans ce mode de réalisation,on
effectue un refroidissement du substrat 110 par le haut,ce refroi-
dissement s'étendant jusqu'en un point proche de l'interface de so-
lidification afin d'obtenir un substrat froid dans la zone d'inter-
face liquide-solide 114',de manière que la chaleur latente de solidification se propage vers le haut à partir du silicium,vers et au travers du substrat comme indiqué par les flèches au-dessus du substrat. En conséquencelor-.sque la surface dUinterface de la
couche de silicium avec le substrat froid est placée à la températu-
re minimale,la solidification commence sur la surface d'interface
et elle progresse dans une direction opposée au substrat.
Comme dans le cas du revêtement par immersion,l'épaisseur de
la couche de silicium qui est obtenue dans le processus de revête-
ment avec inclinaison par rapport à lUhorizontale(figure 7)est
fonction de la vitesse à laquelle la chaleur de fusion est extrai-
te de la couche et elle dépend'de la Utesse de croissance de la couche. Si les conditions thermiques existant dans la zone de solidification sont telles que l'interface-solide est située dans un plan perpendiculaire à la surface du substrat (comme on l'a décrit en référence à la figure la), la vitesse de croissance de la couche cristalline et la vitesse de pénétration de la couche revêtue sont identiques. Cependant,comme décrit ci-dessus,on peut incliner le front de solidification de manière qu'il soit sensiblement parallèle au substrat en modifiant les conditions thermiques dans la zone de solidification de façon à donner une grande asymétrie à la transmission de la chaleur à partir des deux faces de la couche de silicium en cours de croissanceoUn
dispositif de chauffage 116 coopérant avec un disposif de re-
froidissement tel que le sabot 118,permet d'obtenir cette modifica-
tion des conditions thermiques de façon que la chaleur latente de fusion soit évacuée par conduction vers le substrat(croissancz sur
substrat froid)o A chaque fois que-le plan de ce front de solidifi-
cation-est sensiblement écarté de la nornmaie au-substratla vitesse de pénétration est bien supérieure à la vitesse de croissance cristallineo L'invention concerne également les produits obtenus par le
procédé décrit.
Onva maintenant présenterune analyse thermique simplifiée montrant que les types -de croissance asymétrique sur "substrat chaud" ou sur "substrat froid" sont très différents du type classique de croissance symétrique. L'analyse est base4 sur e hypothèses suivantes: 1 ) l'interface liquide-solide (LSI)est une isotherme. La
température de l'isotherme est définie par TF (température de soli-
dification), 2 ) l'interface LSI est essentiellement plane et elle a un grand rayon de courbure (R, lcm)0 Il pourrait exister une petite
zone (de l'ordre de quelques microns)placée à proximité de lc jc-nc-
tion triple et o une courbure pourrait exister,(voir figure 8), 3 ) la vitesse de tirage v (avec laquelle la couche en cours de formation est tirée du bain de fusion dans la zone de croissance de la couche)est supérieure à 0,05 cm/s, 4 )la densité de flux de chaleur JL dans le liquide est petite par comparaison à celle existant dans le solide J s ) la transmission de la chaleur à partir de la surface libre s'effectue en prédominance par rayonnement conformément à la loi de Stefan-Boltzman: ECT4 La première partie de l'analyse thermique consiste à définir
la condition limite dans l'interface liquide-solide.
Cette condition est connue mais elle intervient ici pour la conti-
lO nuité de l'analyse.
En figure 9, on a représenté la progression de l'interface liquide-solide en cours de croissance. Au bout d'un temps t, le solide a progressé d'une distance vt. Le volume solidifié pendant w l'intervalle de temps t est (vt % w) sin O.i, o7désigne la largeur de la couche perpendiculairement au plan de figure)0 L'énergie thermique libérée est (fLvtlw) sin i.. Cette chaleur doit être égale à la chaleur évacuée par conduction,(J - JL) e wto L'égalité entre ces deux expressions donne: Js = JL+ fLv sin Q.. (1)
Du fait que la limite de haute vitesse JL est négligeable par rap-
port à J (hypothèse 4 définie ci-dessus),on obtient: s J = tLv sin O. (2) Puisque l'interface liquide-solide est une isotherme (hypothèse 1), la transmission de la chaleur s'effectue perpendiculairement à cette interface. La composante horizontale est JL cos Oi,qui doit être égale à la perte thermique sur la lisière: j4T F, conformément à l'hypothèse 50 En onséquence: Lv sin Oi.cos Qi = CT () La valeur de Q. est alors donnée par: sin. cos = dTF (4) Lv Pour une valeur de v = 0,05 cm/s (hypothèse 3), la valeur numérique de 9 est d'environ 0,1,de sorte que: sin 0. cos 6. 1 sin2. = S <0,1 (5) c1s 1 Cette équation de O. a deux solutions: = 90 - 9 et. = correspondant respectivement à la croissance du type vertical et
à la croissance sur substrat chaud.
= croissance du type sur substrat chaud, - f croissance du type symétrique (6) Lorsque la valeur de O. est supérieure à 90 ,la chaleur progresse
3. 4
en direction du substrat. Si ec est utilisé pour définir 4F/ Lv c cette équation concernant 0 a deux solutions; c Q. = 90 - c et. = 180 - c correspondant respectivement à une croissance du type vertical et à une croissance sur substrat froid: O 180 - 6 croissance du type sur substrat froid i=90 .- c croissance du type symétrique (7) c Il se produit une croissance du type symétrique pour des valeurs inférieures à la limite donnée du fait- que de la chaleur est évacuée du côté du silicium. Dans l'équation (7), &C est exprimé en radians. Par exemple = 0,l radian correspond à & = 5,7 , et Q. = 74,3 définit l'angle d'interface liquidesolide dans
la zone de la jonction triple.
la zone de la jonction triple.
Claims (8)
- 2. Procédé selon la revendication l1caractérisé en ce que lechangement de température est un échauffement.
- 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lechangement de température est un refroidissement.
- 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,caractériséen ce que le substrat est formé d'une matière céramique et en ceque ladite surface du substrat est eevêtue de carbone.50 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,caractériséen ce que la zone de solidification de silicium est chauffée pour établir un transfert uni-directionnel de la chaleur du substrat chauffé vers la couche de silicium afin que la solidification de la couche de silicium commence sur la surface extérieure de laditecouche et progresse vers l'intérieur en direction du substrat.
- 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5,caractériséen ce qu'on immerge le substrat dans du silicium fondu,en ce qu'on sort le substrat du bain fondu dans une-position non verticale de telle sorte que la surface revêtue de carbone du substrat soit dirigée vers le haut, en ce qu'on forme par croissance une couche de silicium sur la surface revêtue de carbone du substrat émergeant et en ce qu'on chauffe le substrat par la face non revêtue à l'aide de la face inférieure du substrat qui est encore immergée dans unezone opposée à la zone o se produit une solidification du silicium.
- 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé ence qu'un creuset de forme allongée contient le silicium fondu,en ce qu'on maintient le niveau du silicium dans le creuset de telle sorte que la surface du silicium monte à partir de la surface de creuset sous la forme d'un ménisque convexe,en ce que le substrat est supporté de telle sorte que la surface revêtue de carbone soit dirigée vers le bas et en ce que ladite surface dirigée vers le bas,du substrat est déplacée sur et transversalement à la surface du ménisque de silicium fondu. de façon que la surface établisse le contact avec le ménisque de silicium. quand le substrat est déplacé pour former par croissance une couche de silciu. c!ôns la zone o la surface revêtue de carbone s'écarte du contactavec le ménisque de silicium.
- 8. Procédé selon la revendication 4,caractérisé en ce qu'on utilise un creuset comportant une fente en son fond de manière à décharger du silicium fondu vers le bas,en ce qu'on fait déplacerle substrat en dessous et transversalement à la zone de ladite fen-te de manière que du silicium fondu soit déposé sur la surfacesupérieure du substrat lors du passage eni dessous de ladite fenit.afin de former par croissance une couche de silicium sur le subs-trat, en ce qu'un dispositif de chauffage est placé en dessous du substrat et à l'opposé de la zone o se produit la solidification du silicium et en ce qu'une zone refroidie est placée en avantde ladite couche de silicium en cours de croissance.
- 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,ccractériséen ce qu'on refroidit la zone de solidification du silicium à une température inférieure au point de congélation du silicium afin d'établir un transfert unidirectionnel de chaleur de lacouche de silicium vers le substrat refroidi de sorte que la soli-dification de la couche de silicium commence sur la surface dusubstrat et progresse vers l'extérieur.
- 10. Produit comportant une couche de silicium placé sur un substrat et fabriqué par le procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 9.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/079,844 US4252861A (en) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | Growth technique for silicon-on-ceramic |
| US06/095,729 US4251570A (en) | 1979-11-19 | 1979-11-19 | Cold substrate growth technique for silicon-on-ceramic |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2466856A1 true FR2466856A1 (fr) | 1981-04-10 |
Family
ID=26762491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8020607A Withdrawn FR2466856A1 (fr) | 1979-09-28 | 1980-09-25 | Procede de formation d'une couche de silicium polycristallin sur son substrat |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE3036104A1 (fr) |
| FR (1) | FR2466856A1 (fr) |
| GB (1) | GB2059292A (fr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| DE3231326A1 (de) * | 1982-08-23 | 1984-02-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zum herstellen von grossflaechigen, bandfoermigen siliziumkoerpern fuer 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 |
Citations (4)
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| US4112135A (en) * | 1975-10-24 | 1978-09-05 | Honeywell Inc. | Method for dip-coating ceramic with molten silicon |
| GB2003400A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-14 | Ugine Kuhlmann | Process for deposition of thin films of crystalline silicon on graphite |
| US4169739A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-02 | Semix, Incorporated | Method of making silicon-impregnated foraminous sheet by partial immersion and capillary action |
| DE2850805A1 (de) * | 1978-11-23 | 1980-06-12 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von scheiben- oder bandfoermigen siliziumkristallen mit kolumnarstruktur fuer solarzellen |
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1980
- 1980-09-17 GB GB8029976A patent/GB2059292A/en not_active Withdrawn
- 1980-09-25 FR FR8020607A patent/FR2466856A1/fr not_active Withdrawn
- 1980-09-25 DE DE19803036104 patent/DE3036104A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2059292A (en) | 1981-04-23 |
| DE3036104A1 (de) | 1981-04-16 |
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