FR2581794A1 - Procede de fabrication de dispositif electroniques a l'etat solide, notamment de cellules solaires au silicium polycristallin - Google Patents
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Abstract
Perfectionnement au procédé de passivation du silicium polycristallin, utilisant une source d'ions à faisceau large, suivant laquelle un flux contrôlé, supérieur en volume au taux de fond, d'une vapeur d'un hydrocarbure de faible poids moléculaire est introduit dans le système sous vide de la source d'ions du type Kaufman utilisée pour la passivation. La quantité d'hydrocarbure introduite se situe entre environ un tiers de pour cent et environ 10%, par rapport au flux d'hydrogène, en fonction de l'hydrocarbure. Le procédé est partiellement avantageux dans la production d'une couche passivée qui, sert convenablement de masque pour le plaquage métallique.
Description
1a. 2581794
PROCEDE DE FABRICATION DE DISPOSITIFS ELECTRONIQUES A L'ETAT
SOLIDE, NOTAMMENT DE CELLULES SOLAIRES AU SILICIUM POLYCRIS-
TALLIN
La présente invention concerne la fabrication de dispositifs électroniques à l'état solide et, plus particu- lièrement, des perfectionnements au procédé de fabrication de cellules solaires au silicium polycristallin, suivant lequel la couche superficielle altérée, engendrée durant la passivation à l'hydrogène est utilisée comme masque de plaquage pour la métallisation des électrodes de
la surface frontale.
Un procédé, couramment utilisé jusqu'à aujourd'hui
pour la fabrication de cellules solaires au silicium compre-
nait-les étapes consistant à former une jonction PN par dif-
fusion d'un dopant approprié à l'intérieur du côté frontal
d'une pastille ou d'un ruban de silicium, à former, par dé-
capage, un dessin d'électrode en forme de grille sur une couche de masquage diélectrique protectrice, formée sur cette surface frontale, à déposer un placage de nickel sur tout le silicium exposé par le décapage, à recouvrir lenickel par trempage dans un bain de brasage, ou par surplaquage,
avec du cuivre et de l'étain, à enlever de la surface fron-
tale le restant de la couche de masquage diélectrique, et
à doter les parties nouvellement exposées de la surface fron-
tale, d'un revêtement anti-reflets.
Alors qu'un tel procédé peut être appliqué soit au silicium monocristallin, soit au silicium polycristallin, des considérations de prix de revient font qu'il n'est pas souhaitable de fabriquer des cellules solaires à partir de ce dernier. Cependant, comme cela est bien connu, par suite des pertes en porteurs minoritaires aux joints des grains, dislocations et similaires, les rendements obtenus avec les cellules solaires au silicium polycristallin sont, en règle générale, plus faibles que ceux des cellules au silicium
monocristallin. On a amélioré cet état de chose en intro-
duisant un élément monovalent, tel que l'hydrogène, dans le matériau polycristallin, pour le combiner avec les liaisons libres associées aux défauts de structure, ce qui permet de
minimiser la perte par recombinaison des porteurs minoritai-
res. Divers protocoles de fabrication ont été
développés pour intégrer une étape de passivation à l'hy-
drogène dans la fabrication en grande quantité de cellules solaires. Par exemple, comme cela est enseigné dans les Demandes de Brevets des EtatsUnis d'Amérique n0 563 061, 563 192 et 563 262, toutes déposées le 18 décembre 1983, la
passivation à l'hydrogène peut être incorporée dans le pro-
cédé de fabrication, de façon à former un masque de plaquage pour le contrôle de la métallisation subséquente des électrodes de surface frontale. Ainsi, comme cela est décrit dans la Demande de Brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 563 061, un mode de réalisation préféré du procédé décrit en détail dans ce document, tel qu'appliqué à la fabrication de cellules solaires au silicium,comprend, entre autres, les étapes suivantes:(1) former un masque de plaquage, en un matériau diélectrique, sur la surface frontale-d'un ruban de de silicium à jonction mince, de façon à laisser en exposition les surfaces du silicium devant être recouvertes par l'électrode de surface frontale, (2) déposer une couche
mince de nickel (ou matériau similaire) sur le silicium ex-
posé, formant ainsi une couche métallique initiale dans le
dessin d'électrode, (3) enlever le masque de plaquage, expo-
sant ainsi le silicium entre la couche métallique initiale de l'électrode frontale,(4) passiverpar un faisceau d'ions
hydrogène,le côté de jonction de la cellule, de façon à for-
mer, entre autres un nouveau masque de plaquage sur le sili-
cium entre les électrodes, (5) fritter le nickel pour former en partie un siliciure de nickel, (6) former un placage
de métal (métaux) additionnel(s) sur les parties de la cel-
lule recouvertesde métal, et (7) former un revêtement anti-
reflets sur la surface exposée du silicium. Ensuite, le si-
licium peut être à nouveau traité, par exemple pour le pré-
3 2581794
parer en vue du raccordement à des circuits électriques.
Dans une variante du procédé, le chauffage de l'échantillon
durant la passivation fournit au moins une partie de l'éner-
gie nécessaire pour l'étape de frittage du nickel. Des pro-
cédésapparentés sont enseignés dans les Demandes de Brevets
des Etats-Unis d'Amérique n 563 292 et 563 192.
La nature exacte de la couche surperficielle modi-
fiée formée par suite de la passivation par faisceau ionique, et formant le masque de plaquage n'est pas connue. Une possibilité est que la couche soit une zone altérée dans laquelle la structure cristalline a été quelque peu détruite,le silicium formant en partie SiH ou SiH2 avec l'hydrogène provenant du faisceau ionique, dans lequel encore il est possible que le matériau soit amorphe. Il a
également été suggéré que la vapeur de carbone ou un hy-
drocarbure inévitablement présent dans le système sous vide pourrait former une couche diélectrique sur la surface du silicium. Quelle que soit sa nature,il a été découvert qu'un masque de plaquage pouvait être formé concurremment avec la passivation à l'hydrogène du silicium à croissance EFG (croissance de plaques à partir d'un film délimité par un contour), par un faisceau d'ions hydrogène d'une source
ionique de type Kaufman (faisceau large).
Comme cela a été noté dans toutes les Demandes de
Brevets des Etats-Unis d'Amérique qui ont été désignées ci-
dessus, une pEtite quantité de carbone ou d'un ou plusieurs
hydrocarbures semble être nécessaire pour la formation consé-
quente d'une couche superficielle modifiée présentant la qua-
lité désirée. La quantité de carbone ou d'hydrocarbure
apparemment nécessaire était également apparemment facile-
ment disponible à partir des inévitables contaminants du système sous vide du faisceau ionique. Ainsi, la grille de
la source ionique du type Kaufman est typiquement en gra-
phite. Egalement, comme utilisé au départ, le système sous vide était équipé d'une platine de montage en graphite d'environ 13 cm (environ 5 pouces) de diamètre, sur laquelle les substrats, typiquement de 5 sur 10 cm (de 2 sur 4 pouces) d'un côté, étaient fixés centralement. Il a été noté que
lorsqu'une platine de montage en silicium remplaçait la pla-
tine en graphite, la couche superficielle modifiée formée par le bombardement d'ions ne remplissait pas sa fonction de masque de-plaquage d'une manière aussi conséquente que
lorsque la platine en graphite était employée. Cette obser-
vation a fait naître l'hypothèse que la vapeur de carbone ou l'hydrocarbure produit, par exemple, par l'impact du faisceau ionique sur la platine en graphite pouvait pénétrer
dans la structure de la couche modifiée.
Alors que les méthodes décrites dans les Demandes de Brevets des EtatsUnis d'Amérique mentionnées conduisaient
à des procédés de fabrication simplifiés, il y avait néan-
moins une perte indésirable en cellules partiellement fi-
nies avec des masques de plaquage formés par faisceau ioni-
que, présentant une qualité médiocre. Même avec la platine
en graphite, les résultats n'étaient pas totalement consé-
quents. Le rendement des substrats présentant des masques de plaquage appropriés, tout en étant élevé, n'était pas
aussi élevé qu'on le souhaitait pour une production économi-
que de cellules.
En conséquence, un premier objectif de la présente invention est de proposer un procédé amélioré pour réaliser la passivation à. l'hydrogène, de-façon à fabriquer, de façon plus conséquente, des masques de plaquage formés par
faisceau ionique, de bonne qualité.
Un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé amélioré pour réaliser des masques de plaquage formés par passivation, qui puissent être utilisés
pour faciliter le plaquage d'un métal d'une diversité de dis-
positifsélectroniquesà l'état solide, au silicium, compre-
nant, mais sans y être limités, les cellules solaires.
Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un nouveau procédé de fabrication de cellules solaires, qui puisse utiliser des substrats au silicium de
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relativement faible coût, et qui fournisse un rendement amélioré en pièces de silicium avec des masques de plaquage
formés par passivation.
Ces objectifs, ainsi que d'autres, sont atteints, conformément à la présente invention, par le fait qu'un flux contrôlé, supérieur en volume au taux de
fond, d'une vapeur d'un hydrocarbure de faible poids molé-
culaire, est introduit dans le système sous vide de la
source d'ions du type Kaufman utilisée pour la passivation.
La quantité d'hydrocarbure introduite se situe entre envi-
ron un tiers de pour cent et environ dix pour cent, par
rapport au flux d'hydrogène, en fonction de l'hydro-
carbure.
Il a été découvert qu'une telle introduction contrô-
lée d'hydrocarbure améliore le rendement des pièces de sili-
cium avec des masques de plaquage adéquats formés par faisceau ionique. Ainsi, le présent procédé réduit le coût de la production de cellules solaires, en réduisant le nombre de cellules solaires partiellement finies non conformes avec des masques formés par faisceau-ionique, non
conformes, pour le plaquage d'un métal.
D'autres objectifs de la présente invention ressor-
tiront en partie et apparaîtront en partie dans ce qui suit.
La présente invention comprend, en conséquence, les diffé-
rentes étapes et la relation de l'une ou de plusieurs de
ces étapes avec chacune des autres, lesquelles sont exempli-
fiées dans la description détaillée ci-après et dont le do-
maine de définition sera indiqué dans les revendications.
Pour une plus ample compréhension de la nature et des objectifs de la présente invention, référence devra être
faite à la description détaillée ci-après, qui doit être
considérée conjointement avec le dessin annexé, qui illustre
un certain nombre des étapes mises en jeu dans la fabrica-
tion de cellules solaires, conformément à une mode de réali-
sation préféré de la présente invention.
G
Sur le dessin, des mêmes chiffres de référence dési-
gnent une structure similaire.
Sur le dessin, les épaisseurs et les profondeurs des différents revêtements et régions ne sont représentées ni à l'échelle ni exactement en conformité avec leurs pro-
portions relatives, pour commodité d'illustration.
Si l'on se réfère maintenant au dessin, on voit que le mode de réalisation préféré de la présente invention se rapporte à la fabrication de cellules solaires à partir d'un ruban de silicium du type P à croissance EFG. Pour ce mode de réalisation, il est prévu, comme pièce de départ, une cellule 1 partiellement finie. La cellule 1 partiellement finie présente un substrat 2, de préférence formé à partir d'un ruban de silicum à conductivité de type P. dont un côté (ci-après désigné comme étant le "côté frontal") a été doté d'une jonction 4, relativement mince (c'est-à-dire une
jonction d'une profondeur située entre environ 300 nm et en-
viron 700nm (entre environ 3000 et environ 7000 Angstrôm)), une région 6 de conductivité du type N, et un masque 8. Le
masque 8 est réalisé en un matériau (par exemple un diélec-
trique) auquel les métaux, tels que le nickel,n'adhéreront que faiblement, et il présente un configuration telle que sont exposées des parties de la surface frontale du substrat
2, suivant le dessin d'une électrode grille à pattes multi-
ples (par exemple, une électrode présentant la forme repré-
sentée dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 686 036).
L'autre côté (désigné ci-après comme étant le "côté arrière")
du substrat est, de préférence, doté d'ur.e couche 10 d'alumi-.
nium allié au substrat et une région P+12.. La région P+12 présente, de préférence, une épaisseur allant d'environ 1 à
environ 5 microns.
La cellu]el, partiellement finie,peut être fabri-
quée par n'importe lequel parmi un certain nombre de moyens bien connus dans la technique. Par exemple, la jonction 4 et la région 6 peuvent être formées dans un substrat 2 au silicium de type P, par la diffusion de phosphore, et le
masque 8 peut être formé sur la surface frontale dudit subs-
trat par photolithographie ou impression. Ainsi, par exem-
pie, une couche de verre de phosphosilicate, formée comme ce-
la est décrit en détail dans le Brevet des Etats-Unis d'Amé-
rique n 4 152 824, peut être utilisée comme source du dopant
phosphoreux, la couche de verre étant ensuite masquée de fa-
çon appropriée et décapée en partie à l'aide d'une solution de HF tamponnée, de façon à former le masque 8. La couche et la région P+12 peuvent être formées par revêtement du
côté arrière du substrat par une couche d'une pâte d'alumi-
nium comprenant de la poudre d'aluminium dans un véhicule
organique volatil, tel que le terpinéol, qui puisse être éli-
miné par évaporation, et ensuite par chauffage du substrat afin d'éliminer tous les composants organiques volatils ou
pyrolysables de la pâte et pour allier l'aluminium au subs-
trat et former la région P+. Cependant, d'autres modes de réalisation du substrat, de la jonction et de l'électrode
arrière, et d'autres méthodes de fabrication, peuvent égale-
ment être employées pour fabriquer la cellule 1 partielle-
ment finie.
En partant d'une telle pièce préfabriquée, les deux côtés du substrat sont d'abord revêtus par un placage de nickel, un dépôt adhésif de nickel formant une couche de
nickel 14 sur le côté arrière de la pièce sur toute la sur-
face de la couche d'aluminium 10, alors que le dépôt adhé-
sif de nickel sur le côté frontalforme une couche 16 directe-
ment sur la surface du substrat 2 seulement sur les parties exposées à travers le masque 8. Le plaquage des couches
de nickel peut être effectué de diverses manières. De pré-
férence, il est effectué conformément à un procédé de nicke-
lage connu, par exemple, un procédé du type de celui décrit dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 321 283 de Kirit Patel et al. Comme étape préliminaire, la surface du substrat de silicium, une fois nettoyée, est pré-activée par un agent convenable. Ce procédé de pré-activation est souhaitable étant donné que souvent la surface du silicium ne supportera pas elle-même le procédé de plaquage, et tout nickel déposé sur une surface non traitée n' y adhère, en
règle générale, que médiocrement. De préférence, le chlo-
rure d'or est utilisé comme agent d'activation, bien que le chlorure de platine, l'association chlorure stanneux-chloru- re de palladium, ou autres activateurs bien connus, puissent être utilisés, comme cela est décrit, par exemple, dans le Brevet des Etats Unis d'Amérique n0 3 489 603. Ensuite, les deux côtés du ruban de silicium sont revêtus par une couche de nickel, de préférence par immersion du ruban dans
un bain aqueux de sulfamate de nickel et de fluorure d'am-
monium, à un pH d'environ 2,9, approximativement à la tem-
pérature ambiante, pendant une période de temps d'environ
2 à 6 minutes.
A ce stade, le masque 8 est enlevé. du substrat
2. En fonction de-la nature du masque, ceci peut être ef-
fectué suivant l'une parmi un certain nombre de méthodes bien connues, comme, par exemple, par l'utilisation d'un agent de décapage tamponné. Par suite de l'enlèvement du
masque, la surface frontale du substrat 2 est.exposée à tra-
vers un dessin de grille formé de la couche de nickel 16.
Ensuite, la cellule est passivée a l'hydrogène.
Une méthode préférée consiste à exposer la surface frontale du substrat 2 (et la couche de nickel 16) au faisceau d'ions
hydrogène d'une source d'ions de type Kaufman (faisceau lar-
ge), située à environ 15 cm du substrat. Cette source
d'ions est de préférence mise en oeuvre à une pression si-
tuée entre environ 0,133 Pa et 6,666 Pa (1 à 50 millitorr) (d'hydrogène), avec un débit d'hydrogène de l'ordre d'environ 10 à 100 cm3 standard par minute, avec un potentiel d'environ 1000 à 2000 volts c.c. entre la source et le substrat, et avec une densité de courant de faisceau
située entre environ 1 et 3 milliampère/cm2, sur le substrat.
Un temps d'exposition situé entre environ 1 et 4 minutes a été trouvé comme étant approprié, à la fois pour minimiser
les pertes par recombinaison de porteurs minoritaires typi-
quement rencontrées avec les cellules au silicium du type EFG (fournissant une zone de passivation de quelques 20 à
microns de profondeur, ou d'environ 100 fois la profon-
deur de la jonction 4), tout en fournissant simultanément une couche de surface modifiée 18 ayant approximativement nm (200 Angstrôm) de profondeur sur les parties exposées du substrat 2. Sur ce point, le procédé est tel que décrit
dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 563 061.
Il sera admis que les. autres procédés enseignés, par exemple dans les demandes de brevets des Etats-Unis d'Amérique n 563 192
ou 563 262 pourraient également être utilisés.
Durant la passivation, jusqu'à environ 10% en volu-
me, par rapport au flux d'hydrogène, d'une vapeur d'hydrocarbure de faible poids moléculaire sont introduits
dans la chambre sous vide du faisceau ionique. Le pourcen-
tage désiré de flux de la vapeur d'hydrocarbure dépend de l'hydrocarbure. Dans un mode de réalisation préféré, l'hydrocarbure est le méthane (CH4), et sa concentration,
par rapport à l'hydrogène, se situe, de préférence entre en-
viron 2% et environ 8%. En variante, il a été trouvé qu'on peut utiliser entre environ 2% et environ 6% d'acétylène
(C2H2) ou entre environ 0,33% et environ 1% d'éthylène (C2H4).
On devra souligner que ces taux viennent en addition aux (et
sont sensiblement supérieurs aux) taux de fond indésira-
bles des hydrocarbures couramment rencontrés comme contami-
nants dans le système sous vide. Par exemple, l'hydrocar-
bure contaminant le plus répandu, à savoir le méthane, pré-
sente un taux de fond typique situé entre environ 0,2 et 1%.
L'hydrocarbure peut être introduit soit dans l'ali-
mentation en hydrogène de la source d'ions, soit par l'in-
termédiaire d'une conduite séparée d'alimentation en gaz pé-
nétrant dans le système sous vide. Cependant, il a été dé-
couvert que l'introduction de l'hydrocarbure conduit à une durée de vie raccourcie de la cathode filament à l'intérieur
de la source.
2581794
Il a été découvert qu'une couche de surface modifiée 18, obtenue conformément à ce procédé avec des potentiels accélérateurs se situant entre environ 1000 et environ 2000 volts et destemps d'exposition aussi courtsqu'une minute, est suffisante pour empêcher la métallisation subséquente
du substrat sur la couche modifiée 18.
Ensuite, le substrat est chauffé dans une atmosphè-
re inerte ou une atmosphère d'azote, à une température et pendant un laps de temps suffisants pour fritter les couches de nickel et faire réagir la couche de nickel 16 sur le côté
frontal du substrat, avec le silicium adjacent, afin de for-
mer un contact ohmique au siliciure de nickel. A cet effet, le substrat est, de préférence, chauffé à une température d'environ 300 C, pendant un laps de temps se situant entre environ 15 et environ 40 minutes. Ceci fournit une couche
de siliciure de nickel 20 présentant une profondeur d'envi-
ron 30nm (300 Angstrém) à l'interface entre la couche de nickel 16 et le substrat 2. La couche de nickel 14 sur le
côté arrière forme un alliage avec la couche d'aluminium 10.
La température à-laquelle s'effectue cette étape de frittage ne doit pas dépasser fortement 300 C, étant donné que des températures plus élevées conduisent à une pénétration
excessive de la couche de nickel 16 dans le silicium.
Après cela, le nickel des couches 14 et 16 est sou-
mis à un décapage avec de l'acide nitrique dilué chaud, sui-
vi par un nettoyage par ultrasons, afin d'éliminer le nickel en excès des deux côtés du substrat. L'agent de décapage du nickel, non seulement enlève le nickel en excès, mais encore enlève une partie de l'alliage nickel-aluminium formé sur le côté arrière du substrat durant l'étape de frittage. Après l'étape de décapage du nickel, la couche 14 est caractérisée par une couche d'alliage nickel-aluminium s'étendant sur la couche électrode d'aluminium 10, alors que la couche 16 est enlevée, afin d'exposer la couche de siliciure de nickel
20 correspondant au dessin de grille d'électrode présélec-
tionné. il Ensuite, la couche de siliciure de nickel 20 et la couche d'alliage nickel-aluminium 14 sont chacune métallisées avec une ou plusieurs couches respectivement 22 et 24, afin de procurer des contacts convenables. Dans ces étapes de métallisation, la couche de surface modifiée 18
du substrat 2 agit comme un masque de plaquage, afin d'empê-
cher le métal d'adhérer à la surface du substrat entre le
dessin de la couche de siliciure de nickel 20 déjà fixée.
De façon préférée mais non nécessaire, cette métallisation additionnelle entraîne l'application d'une seconde couche
de nickel sur les couches 14 et 20, conformément à une mé-
thode connue dans la technique. Immédiatement après, une ou plusieurs couches de cuivre sont appliquées sur le nickel exposé, des deux côtés du substrat, de façon à se lier aux
couches de nickel et lesprotéger ainsi vis-à-vis de l'oxy-
dation et à assurer une conductivité élevée. Le cuivre peut
être appliqué par plaquage électrolytique. Ensuite, le dis-
positif peut être soumis à d'autres traitements à des fins
connues, par exemple, des couches d'étain et de brasage peu-
vent être appliquées successivement sur les couches métal-
liques précédemment appliquées.
Après la métallisation, les bordures des cellules
(non représentées) sont découpées, et un revêtement anti-re-
flets 26 est appliqué sur la surface frontale de la cellule.
Cette dernière étape peut être accomplie par l'une quelcon-
que parmi un certain nombre de méthodes connues telles que
le dépôt en phase gazeuse par procédé chimique ou l'évapora-
tion de, par exemple, TiO2. En variante, le revêtement anti-reflets 26 peut être formé par le dépôt par plasma de nitrure de silicium à une température située entre environ
C et 250 C, comme cela est bien connu dans la technique.
EXEMPLE 1
A titre d'exemple, on a fabriqué des cellules so-
laires à partir de silicium à croissance EFG conformément
au procédé décrit en détail ci-dessus, en utilisant le mé-
thane comme hydrocarbure. On a effectué la passivation en exposant les pièces échantillons pendant 1 minute à un faisceau d'ions hydrogène produit par une source d'ions du type Kaufman présentant un potentiel accélérateur de 1700eV
et une densité de courant de faisceau au niveau de l'échan-
-2 tillon située entre 1,5 et 2,0 mA cm. En passivant les
différentes pièces échantillons, divers pourcentages de mé-
thane ont été introduits conjointement avec l'hydrogène,
pour former un débit d'écoulement du mélange hydrogène-métha-
ne d'environ 30 cm3 standard par minute, à une pression de chambre comprise entre 4,666Pa et 5,333Pa (entre 35 et 40 mTorr). Le pourcentage de méthane a été maintenu constant
pour chaque échantillon.
Après la passivation, les cellules sont finies, et la qualité du masque formé par le faisceau de passivation a été évaluée sur la base des placage et surplacage (indésiré) subséquents des cellules. Les cellules ont également été évaluées en ce qui concerne leur rendement, à la fois avec et sans revêtement anti-reflets. Pour servir de témoins, des cellules ont été fabriquées comme cela a été exposé en
* détail ci-dessus mais sans l'étape de passivation. Les ré-
sultats sont présentés dans le Tableau I.
TABLEAU I
Rendement % CH4 Qualité du Masque (a) (b) Non traité - 6,5 9,4 (Témoin) 0% Très mauvais 8,6 11,8
0,33 Très mauvais --- -
2 Médiocre 8,2 11,4 4 Bon 8,4 11,5
8 Assez bon - -
Mauvais (plaquage à sauts).. ----
Mauvais (plaquage à sauts) --- -
Mauvais (plaquage à sauts) --- -
(a) - pas de revêtements anti-reflets (b) - avec revêtements anti-reflets
Sur la base de ces données, il apparaît qu'un mé-
lange méthane: hydrogène renfermant entre environ 2 et 8% de méthane fournit les masques de la meilleure qualité, sans détérioration significative de l'efficacité des cellules par rapport aux cellules passivées sans addition de méthane. Le gain dans les rendements des cellules passivées par rapport aux témoins non traités est évident. Ce gain de rendement
semble être peu influencé par la concentration de l'hydrocar-
bure.
EXEMPLE 2
Des échantillons de silicium à croissance EFG ont été passives à l'hydrogène, comme à l'Exemple 1, mais avec
différents hydrocarbures à faible taux de carbone. Les échan-
tillons ont été finis et la qualité du masque de chacun a été jugée comme à l'Exemple 1. Les résultats sont présentés dans
le Tableau II.
A partir des données du Tableau I et du Tableau II,
il apparait que lesmasquesde plaquage de la meilleure quali-
té sont obtenus avec un mélange méthane: hydrogène renfer-
mant entre environ 2 et environ 8% de méthane. Pour l'éthy-
lène et l'acétylène, des concentrations d'environ 0,33% pour le premier et d'environ 2% pour le second apparaissent comme
étant optimales, mais des résultats acceptables sont possi-
bles dans la plage d'environ 0,33% à environ 1% pour l'éthy-
lène et dans la plage d'environ 2% à environ 6% pour l'acé-
thylène.
On comprendra que ce procédé, en augmentant la qua-
lité du masque de plaquage,formé par une étape de passivation
par faisceau ionique, améliore le rendement en pièces utilisa-
bles, conduisant ainsi à une réduction des coûts.
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TABLEAU II
Hydrocarbure % dans le mélange gazeux
0 0,33 2 8
CH4 Très mauvais Très mauvais Médiocre Assez bon C2H4 Très mauvais Bon Médiocre Très mauvais (plaquage à sauts) C 2H2 Très mauvais Très mauvais Assez Médiocre moyen On comprendra qu'un certain nombre de modifications peuvent être apportées au procédé sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de l'invention décrite ici. Ainsi, alors que la méthode préféréedécrite en détail ici fait usage d'un masque de plaquage éliminable pour la métallisation initiale de la surface frontale, le masque initial étant enlevé avant la passivation, l'étape de passivation peut être utilisée pour former le masque initial, comme décrit en détail dans les
demandes de brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 563 292 ou 563 192.
Naturellement, le procédé proposé conformément à la
présente invention n'est pas limité à la production de cel-
lules solaires à partir de substrats EFG. -Ainsi par exemple, des substrats polycristallins coulés, du silicium épitaxial sur silicium de qualité métallurgique, ou des couches de polysilicium de qualité pure formés par dépôt en phase gazeuse par voie chimique ou physique peuvent être utilisés pour former des cellules solaires de rendement relativement élevé conformément à la présente invention. En outre, le procédé est applicable au silicium monocristallin. Alors, également,
le procédé peut être mis en oeuvre aussi bien avec un maté-
riau du type N qu'avec un matériau du type P. 'De même., la présente invention peut être appliquée à des substrats autres que des rubans ou matériaux plats similaires, par exemple, des pièces circulaires de matériaux ou substrats présentant
une section transversale arquée ou polygonale.
Par ailleurs, le procédé pourrait être utilisé dans
la fabrication de dispositifs.barrières de Schottky au sili-
cium, la couche de surface modifiée servant de masque pour la métallisation. Pour de telles applications, ainsi qu'on le comprendra, l'interface métal-substrat est la jonction, et, en conséquence, le substrat ne serait pas doté
d'une jonction par diffusion de phosphore ou similaire.
D'autre applications spécifiques de cette invention résident dans la fabrication de dispositifs FET ou MIS au silicium, o la couche passivée peut agir comme masque protecteur
ou comme couche isolante.
Etant donné que ces modifications, ainsi que d'au-
tres, peuvent être effectuées dans les procédés ci-dessus sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention, il est entendu que tout ce qui a été indiqué dans
la description ci-dessus ou représenté sur le dessin annexé
devra être interprété dans un sens illustratif et non limi-
tatif.
Claims (8)
1 - Procédé de fabrication de dispositifs électro-
niques à l'état solide au silicium, suivant lequel on réalise la passivation du silicium en le soumettant à une implantation d'ions hydrogène par action d'un faisceau d'ions hydrogène dans une chambre sous vide, caractérisé par le fait que l'on introduit, dans la chambre sous vide, une vapeur d'hydrocarbure de faible poids moléculaire, avec un débit volumique compris entre environ 0,3% et environ 10% du débit volumique
de l'hydrogène.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'hydrocarbure est le méthane.
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la concentration dudit hydrocarbure se situe
entre environ 2% et environ 8%.
4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'hydrocarbure est l'éthylène.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé
par le fait que la concentration dudit hydrocarbure est d'en-
viron 0,33%.
6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'hydrocarbure est l'acétylène.-
7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé
par le fait que la concentration dudit hydrocarbure est d'en-
viron 2%.
8 - Procédé perfectionné pour la fabrication de cel-
lules solaires, suivant lequel on réalise la passivation du silicium polycristallin en le soumettant à une implantation d'ions hydrogène par action d'un faisceau d'ions hydrogène dans une chambre sous vide,
dans laquelle on introduit de l'hydrogène gazeux, caractéri-
sé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à introdui-
re dans ladite chambre sous vide, durant l'implantation par action du faisceau d'ions hydrogène, un hydrocarbure de faible poids moléculaire, sous forme de vapeur, avec un débit volumique n'excédant pas environ 10% du débit
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volumique de l'hydrogène.
9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé
par le fait que l'hydrocarbure est le méthane et que le dé-
bit volumique du méthane à l'intérieur de la chambre sous vide se situe entre environ 2% et environ 8% du débit volu-
mique de l'hydrogène à l'intérieur de ladite chambre.
- Procédé selon la revendication 8, caractérisé
par le fait que l'hydrocarbure est l'éthylène et que le dé-
bit volumique de l'éthylène à l'intérieur de ladite chambre sous vide est égal à une valeur située entre environ 0,33% et environ 1% du débit de l'hydrogène à l'intérieur de ladite chambre. 11 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé
par le fait que l'hydrocarbure est l'acétylène et que le dé-
bit volumique de l'acétylène à l'intérieur de la chambre sous vide est égal à une valeur située entre environ 2% et environ 6% du débit volumique de l'hydrogène à l'intérieur de ladite chambre. 12 - Procédé perfectionné pour la passivation d'un
substrat de silicium de façon à former une couche superfi-
cielle modifiée qui agit comme masque de plaquage, caracté-
risé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à pla-
cer ledit substrat dans une chambre sous vide, à introduire
de l'hydrogène et un hydrocarbure de faible poids moléculai-
re à l'intérieur de ladite chambre sous vide, de façon que
le débit volumique de l'hydrocarbure soit compris entre envi-
ron 0,33% et 10% du débit volumique de l'hydrogène, et à sou-
mettre ledit substrat à une implantation d'ions hydrogène par action d'un faisceau d'ions hydrogène, en présence dudit hydrocarbure.
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
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Also Published As
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|---|---|
| GB8608437D0 (en) | 1986-05-14 |
| IL78628A0 (en) | 1986-08-31 |
| AU589621B2 (en) | 1989-10-19 |
| IN167004B (fr) | 1990-08-18 |
| AU5593386A (en) | 1986-11-20 |
| NL8601164A (nl) | 1986-12-01 |
| CA1273602A (fr) | 1990-09-04 |
| JPS61264766A (ja) | 1986-11-22 |
| DE3616101A1 (de) | 1986-11-13 |
| GB2175137B (en) | 1988-09-07 |
| GB2175137A (en) | 1986-11-19 |
| US4650695A (en) | 1987-03-17 |
| ZA862581B (en) | 1987-02-25 |
| BE904756A (fr) | 1986-09-01 |
| IL78628A (en) | 1990-07-12 |
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