FR2934186A1

FR2934186A1 - Fabrication et purification d'un solide semiconducteur

Info

Publication number: FR2934186A1
Application number: FR0855149A
Authority: FR
Inventors: Alain Straboni
Original assignee: Stile
Current assignee: Stile
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-01-29
Anticipated expiration: 2028-07-28
Also published as: FR2934186B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication et de purification d'un matériau semiconducteur de qualité photovoltaïque, électronique ou microélectronique à partir d'un matériau de départ. Le matériau de départ est réduit à l'état de poudres si besoin est, fritté à l'aide d'au moins une étape de compression et une étape de traitement thermique, et purifié à l'aide d'un flux de gaz traversant le matériau par l'intermédiaire des canaux de porosité interconnectés du matériau.

Description

B8977 1 FABRICATION ET PURIFICATION D'UN SOLIDE SEMICONDUCTEUR

Domaine de l'invention La présente invention concerne principalement le domaine des matériaux semi-conducteurs utilisables dans les domaines photovoltaïque, électronique et/ou microélectronique.

Exposé de l'art antérieur Dans la demande de brevet français N° 03 04675, du même inventeur, ayant pour titre "Procédé de fabrication de granules semiconducteurs", est décrit un procédé de fabrication de granules semi-conducteurs aptes à alimenter un bain fondu, notamment de silicium, en vue de réaliser des cellules photo-voltaïques ou des matériaux de qualité microélectronique. Dans la demande de brevet français N° 03 04676, du même inventeur, ayant pour titre "Matériau semi-conducteur obtenu par frittage", est décrit un procédé de fabrication de pla- quettes semi-conductrices propres à réaliser notamment des cellules photovoltaïques. Les deux demandes de brevet ci-dessus décrivent la fabrication d'un matériau semiconducteur par frittage de poudres, notamment de poudres issues de réacteurs CVD (dépôt chimique en phase vapeur). Les deux demandes de brevet ci-dessus utilisent, comme matériau de départ, des poudres relativement pures.

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2 Un problème se pose si l'on souhaite utiliser des poudres moins pures, car le matériau obtenu n'est pas suffisamment pur pour être utilisé dans les domaines précités, à savoir photovoltaïque, électronique et/ou microélectronique.

Un objet de la présente invention est de réaliser un matériau semi-conducteur utilisable dans les domaines photo-voltaïque, électronique et/ou microélectronique. Un autre objet de la présente invention est d'adapter le procédé des demandes de brevet citées ci-dessus pour permettre l'utilisation de poudres polluées comme matériau de départ. De façon générale, d'autres objets de la présente invention se déduiront de la description de la présente invention. L'on notera qu'un objet général de la présente invention est de réaliser des matériaux plus avantageux ou de manière plus avantageuse que dans l'art antérieur. Résumé Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de fabrication d'un matériau semiconducteur de qualité photovoltaïque, électronique ou microélectronique à partir d'un matériau de départ comprenant les étapes suivantes : a) réduire le matériau de départ à l'état de poudres s'il n'est pas déjà présent sous forme de poudres ; b) fritter les poudres à l'aide d'au moins une étape 25 de compression et d'au moins une étape de traitement thermique ; et c) purifier le matériau à l'aide d'un flux de gaz qui traverse le matériau par l'intermédiaire des canaux de porosité interconnectés du matériau. 30 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le gaz est un gaz inerte. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le gaz comprend au moins un gaz réactif qui réagit avec des impuretés particulières du matériau pour former des composés 35 volatils entraînés à l'extérieur du matériau par le flux du gaz.

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3 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le gaz réactif comprend de l'hydrogène et/ou un élément de la famille des halogènes, comme le fluor, le chlore ou le brome. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le gaz est un mélange formé d'un gaz porteur inerte et d'au moins un gaz réactif. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le flux du gaz est obtenu par pompage, la pression du gaz étant la pression atmosphérique ou une pression comprise entre 1 hectopascal et la pression atmosphérique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le gaz présente une pression supérieure à la pression atmosphérique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 15 le matériau fabriqué est sous forme de granules, de briquettes ou de plaquettes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape de purification a lieu après l'étape de frittage du matériau. 20 Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape de purification a lieu en même temps qu'au moins une étape de traitement thermique du matériau. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape de frittage est une étape de compression à chaud. 25 Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape de frittage comporte une étape de compression à froid suivie d'au moins une étape de traitement thermique. La présente invention concerne aussi l'utilisation d'un flux de gaz pour purifier un matériau poreux, le flux du 30 gaz traversant le matériau par l'intermédiaire de canaux de porosité interconnectés du matériau. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante B8977

4 de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1A à 1F illustrent des étapes de la fabrication de briquettes selon la présente invention ; la figure 2 illustre un mode de mise en oeuvre de la présente invention ; la figure 3 illustre un mode de mise en oeuvre de la présente invention ; la figure 4 représente une briquette obtenue selon la 10 présente invention ; la figure 5 représente une autre briquette obtenue selon la présente invention ; la figure 6 représente une plaquette obtenue selon la présente invention ; et 15 la figure 7 illustre un mode de mise en oeuvre de la présente invention. Description détaillée L'inventeur a constaté qu'il était possible de purifier de façon étonnante un matériau semiconducteur poreux en 20 soumettant le matériau à un flux gazeux. L'inventeur a été sur-pris des bons résultats obtenus et les explique comme suit. D'une part, le flux gazeux emprunte les canaux de porosité du matériau et se répand dans tout le volume du matériau. D'autre part, du fait de l'agitation thermique, les 25 impuretés du matériau migrent par diffusion jusqu'à la paroi d'un canal de porosité d'où elles sont évacuées par le flux de gaz. Le matériau doit présenter une porosité ouverte, c'est- à-dire que les pores, ou canaux de porosité, du matériau sont 30 interconnectés et débouchent sur l'extérieur. Comme on le verra par la suite, le gaz utilisé pour la purification peut être un gaz inerte, non réactif, ou un gaz réagissant avec des impuretés du matériau. Dans le cas d'un gaz réactif, les impuretés peuvent former, avec le gaz ou d'autres atomes ou molécules présents ou 35 formés dans le matériau, des composés volatils qui sont entraînés B8977

à l'extérieur du matériau par le flux du gaz. Dans un mode de réalisation de la présente invention, le matériau est purifié en même temps que sa formation, obtenue par frittage de poudres semiconductrices. L'étape de purification peut aussi avoir lieu 5 après la fabrication du matériau. Comme cela a été dit précédeituttent, le matériau de départ n'est pas nécessairement très pur, ce qui permet d'abaisser les coûts de fabrication. Ainsi, le matériau de départ peut être constitué de poudres polluées, comprenant un grand nombre d'impuretés diverses. Le matériau de départ peut comprendre des chutes de lingots de silicium monocristallin ou polycristallin, comme les côtés, la tête et la queue des lingots, porteurs de nombreuses impuretés. Le matériau de départ peut aussi comprendre des plaquettes défectueuses ou cassées, aux différents stades de la fabrication des cellules photoélectriques, des composants électroniques ou des circuits intégrés. Si le matériau de départ est déjà dopé, le procédé selon la présente invention permet aussi d'obtenir un matériau semiconducteur avec un niveau de dopage plus faible. On peut également prendre du silicium métallurgique comme matériau de départ dans la présente invention. Par exemple, du silicium avec un ou quelques pourcent de fer pourra être purifié par la présente invention. Le matériau de départ peut bien entendu être constitué d'un mélange de plusieurs ou de tous les matériaux énumérés ci-dessus.

Si le matériau de départ n'est pas déjà constitué par des poudres, le procédé selon la présente invention comprend d'abord une étape de broyage des éléments qui ne sont pas des poudres. La granulométrie des poudres obtenues n'est pas cri-tique. Par exemple, elle peut être inférieure à 100 micromètres ou à 10 micromètres. On va maintenant décrire des étapes de la fabrication de briquettes selon la présente invention en relation avec les figures 1A à 1F, 2 et 3. La figure 1A représente un support 1 plan de forme 35 parallélépipédique, destiné à être une pièce de compression. Le B8977

6 support 1 est un support poreux, permettant le passage d'un gaz. Le support 1 est réalisé par exemple par une lame de graphite poreuse ou d'une autre céramique poreuse. Au-dessus du support 1 de la figure 1A, on place un moule 3 représenté à la figure 1B. Le moule 3 peut être en matériau poreux, mais cela n'est pas nécessaire. Le moule 3 est percé d'ouvertures 5. Les ouvertures 5 représentées en figure 1B ont une section rectangulaire. Ensuite, comme cela est représenté en figure 1C, l'ensemble formé par la superposition du support 1 et du moule 3 est recouvert de poudres d'un matériau semi-conducteur 8, par exemple de silicium. Les poudres semi-conductrices 8 sont raclées par un élément racleur 10 dans le sens de la flèche V et, après son passage, les ouvertures 5 du moule 3 sont remplies de poudres 12. On obtient, comme cela est représenté à la figure 1D, un ensemble 13 formé par le support 1 surmonté du moule 3, dont les ouvertures 5 sont remplies de poudres 12. Au-dessus de l'ensemble 13, on place un plateau 14. Le plateau 14 est réalisé en un matériau poreux permettant le pas-sage d'un gaz. Le plateau 14 peut être réalisé dans le même matériau que le support 1. Le plateau 14 présente sur sa face inférieure représentée en figure 1E une surface plane 16 de laquelle dépassent des protubérances 18 complémentaires des ouvertures 5 et moins hautes que ses ouvertures sont profondes. La figure 1F représente le plateau 14 en coupe. Les protubérances 18 sont constituées par des éléments parallélépipédiques de longueur et de largeur légèrement inférieures à celles des ouvertures 5. La disposition des protubérances 18 est la même que celle des ouvertures 5. Le plateau 14 est placé au-dessus de l'ensemble 13 de la figure 1D de façon à ce que les protubérances 18 soient au-dessus des ouvertures 5, remplies de poudres semiconductrices 12. La figure 2 représente en coupe un ensemble 20 35 constitué par le support 1, le moule 3 comportant les poudres B8977

7 semiconductrices 12 et le plateau 14. Comme cela est représenté en figure 2, les protubérances 18 du plateau 14 s'engagent dans les ouvertures 5 du moule 3 pour compacter les poudres 12. La figure 3 représente un réacteur 30 permettant la formation et la purification des briquettes. En figure 3, le réacteur 30 comprend une matrice 32 délimitant une chambre 34. Un piston inférieur 36 et un piston supérieur 36' ferment la chambre 34. Les pistons 36 et 36' sont réalisés en matériau poreux. La matrice 32 peut aussi être en matériau poreux, mais cela n'est pas nécessaire. L'ensemble constitué par la matrice 32 et les pistons 36, 36' est placé dans une enceinte 40 comportant au moins un orifice 42 d'entrée d'un gaz G et un orifice 44 de sortie du gaz. Dans la chambre 34, sont entreposées des ensembles 20 comme ceux de la figure 2. Les ensembles 20 sont empilés les uns sur les autres de façon à réaliser un grand nombre de briquettes à la fois. Pour fabriquer les briquettes, une pression P est appliquée entre les pistons 36 et 36'. La pression P a pour effet de tasser les poudres 12 contenues dans les ouvertures 5. Les briquettes ainsi pressées présentent une solidité mécanique suffisante qui permettrait le cas échéant de les manipuler sans effritement sur de courtes distances. La chambre 34 du réacteur est soumise à une tempé- rature T, qui a pour effet de produire un frittage des poudres 12. Comme cela est expliqué dans la demande française N° 03 04675 citée ci-dessus, la température peut être appliquée après le compactage, ou pendant le compactage au cours d'une étape de compression à chaud. Les valeurs typiques de température et de pression et les modes opératoires sont décrits dans la demande française citée ci-dessus et l'on pourra s'y reporter. A titre d'exemple, pour un frittage comportant une étape de compression suivie d'une étape de traitement thermique, la pression peut aller de 1MPa à 1GPa et la température être comprise entre 800 et 1400°C pour le silicium. On veillera à ne pas dépasser la B8977

8 température de fusion du matériau pour éviter la fermeture des pores. Comme cela a été dit précédemment, l'étape de purification, qui utilise un flux de gaz, peut avoir lieu au cours d'une des étapes de formation du matériau. On va décrire ci-après quelques modes opératoires possibles selon la présente invention. Par exemple, on peut réaliser une compression à chaud des poudres en même temps que l'on purifie par le flux du gaz, ce qui présente l'avantage de purifier le matériau au cours de sa formation. On veillera bien entendu à ce que les pores du matériau formé ou en train de se former soient des pores correspondant à une porosité ouverte. Aussi, on peut tout d'abord réaliser le matériau par une compression à chaud avec une porosité ouverte déterminée par les conditions de température et de pression. Ensuite, on peut réaliser l'étape de purification par passage du flux gazeux dans les canaux de porosité du matériau, soit dans la même enceinte soit dans une enceinte séparée.

Aussi, on peut aussi réaliser d'abord une compression à froid, ce qui donne la forme des briquettes. Ensuite, on peut faire jouer en même temps ou séparément la température et le gaz réactif. On notera que la compression à froid donne la forme aux briquettes, ainsi qu'une solidité relative qui permet de les manipuler sur de courtes distances. Ainsi, une compression à froid peut avoir lieu hors du réacteur 30. Après la compression à froid, on peut retirer les briquettes du moule 3 et les empiler dans la chambre 34 du réacteur 30, pour recevoir le traitement thermique et la purification par le flux de gaz. Ce mode opératoire présente l'avantage de produire, avec un réacteur donné, plus de briquettes en même temps. On va maintenant décrire les caractéristiques de l'étape de purification. Le ou les gaz pénètrent dans l'enceinte 40 par l'ouver-35 ture 42. Ensuite, le ou les gaz pénètrent dans la chambre 34 par B8977

9 l'intermédiaire des pistons poreux 36, 36', ainsi que de la matrice 32 si celle-ci est poreuse. Le ou les gaz traversent ensuite les ensembles 20 empilés dans la chambre 34 par l'intermédiaire des supports poreux 1, des canaux de porosité des matériaux en formation dans les ouvertures 5 et des plateaux poreux 14. Si les moules 3 sont également en matière poreuse, les moules 3 participent aussi au passage du ou des gaz. On notera qu'au lieu d'être en matériau poreux, par exemple une céramique poreuse ou un graphite poreux, un ou plusieurs éléments parmi les pistons 36, 36', la matrice 32, le support 1, le moule 3 et le plateau 14 peuvent être en matériau non poreux percé de petites ouvertures traversantes permettant le passage du ou des gaz. Par exemple, ces ouvertures traversantes peuvent être des petits conduits ayant un diamètre allant de 0,1 à 1 mm. On va maintenant décrire les caractéristiques du traitement gazeux. L'étape de purification par flux gazeux peut avoir lieu à n'importe quel moment de la formation du matériau. Par exemple, elle pourra avoir lieu dès les premiers stades de l'étape de compactage des poudres. Elle pourra aussi avoir lieu après la formation complète du matériau par frittage. On notera qu'il est nécessaire que l'étape de purification ait lieu alors que les porosités du matériau sont des porosités ouvertes, c'est-à-dire que les canaux de porosité au sein du matériau sont connectés entre eux et débouchent à l'extérieur du matériau. Notamment, si le matériau final que l'on souhaite obtenir est un matériau ayant subi une fusion, même partielle, l'étape de purification devra intervenir avant la fusion du matériau.

L'étape de purification est plus efficace à une température élevée, par exemple, comprise entre 800 et 1400°C pour le silicium. Il est en conséquence avantageux de la réaliser en même temps que l'étape ou une des étapes du traitement thermique nécessaire au frittage du matériau.

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10 La durée de l'étape de purification pourra être variable. Par exemple, l'étape de purification pourra durer d'environ une demi-heure à environ une heure, après la montée en température de la chambre 34, qui peut prendre une durée du même ordre de grandeur. On notera que la durée de l'étape de purification dépend de nombreux facteurs. Par exemple, si la granulométrie des poudres est faible, les canaux de porosité sont proches les uns des autres ; les impuretés au sein des poudres atteignent alors plus vite les canaux de porosité, et le matériau est purifié plus rapidement. La pression du ou des gaz peut être variable, y compris en cours de traitement. Plusieurs possibilités existent. Si le ou les gaz présentent une pression supérieure à la pression atmosphérique, le flux de gaz s'établit naturel- lement dans la chambre 34. Le gaz introduit par l'ouverture 42 sort sans aide par l'ouverture 44. Si le ou les gaz présentent une pression inférieure à la pression atmosphérique, la chambre 34 opère en basse pression, par exemple avec une pression allant de 1 à 10 hecto- pascals. Dans ce cas, les gaz sont pompés à l'ouverture 44, de façon à créer et à évacuer le flux de gaz. Comme on le verra par la suite, le pompage de gaz à basse pression peut présenter des avantages par rapport au flux naturel d'un gaz en surpression. La nature du ou des gaz peut être diverse.

Le gaz peut par exemple être constitué d'un gaz porteur non réactif comme l'argon. Au passage d'un gaz non réactif dans les canaux de porosité du matériau, des impuretés rendues volatiles par l'application d'une température élevée et peu ou pas reliées aux parois des canaux de porosité peuvent se détacher et être entraînées à l'extérieur du matériau par le flux du gaz. De préférence, le gaz est constitué entièrement ou en partie d'un gaz réactif qui réagit chimiquement avec un type particulier d'impuretés pour fournir des composés volatils aux températures utilisées, ces composés volatils étant évacués à B8977

11 l'extérieur par le flux du gaz. Ainsi, le gaz peut être un mélange constitué d'un gaz porteur non réactif comme l'argon, additionné d'au moins un gaz réactif. La nature du ou des gaz réactifs utilisés dépend de la 5 nature des impuretés à éliminer. Dans le silicium, un type d'impuretés très polluantes et très difficiles à éliminer à faible coût sont les impuretés métalliques. Ces impuretés comprennent des métaux de transition comme le titane, le tungstène, le molybdène, le fer, le chrome 10 ou le cuivre. L'inventeur a trouvé qu'en faisant passer un gaz dont la molécule contient du chlore, comme le chlore C12 ou le gaz chlorhydrique HC1, dans les canaux de porosité du matériau, le chlore réagissait avec le titane présent dans le matériau pour former un composé volatil, TiC14, entraîné par le flux gazeux 15 et évacué. La purification selon la présente invention permet ainsi d'obtenir un matériau sans titane, car les canaux de porosité permettent d'atteindre et de purifier tout le volume du matériau. Le passage d'un gaz contenant du chlore ne permet pas de purifier que le titane, car la plupart des métaux, comme le 20 fer ou le cuivre, réagissent également avec le chlore. On peut aussi utiliser des gaz halogénés contenant du fluor comme CF4, SF6 ou CC12F2, ou contenant du brome comme HBr. Pour éliminer le tungstène, on utilisera un gaz contenant du fluor car le tungstène forme avec le fluor un composé volatil, WF6, entraîné à l'exté- 25 rieur du matériau par le flux du gaz. De même, le molybdène réagit avec CF4 pour former un composé volatil, MoF6. Un autre type d'impuretés non désirables est formé par des impuretés non métalliques, comme l'oxygène et le carbone. L'oxygène est présent principalement dans l'oxyde qui entoure 30 naturellement les grains des poudres. Un gaz contenant de l'hydro- gène réduit les oxydes, évacués à l'extérieur du matériau. Le gaz utilisé peut être de l'hydrogène pur ou un gaz contenant de l'hydrogène, comme le gaz chlorhydrique HC1 ou le gaz ammoniac NH3. Le carbone est aussi évacué par des gaz contenant de 35 l'hydrogène car, selon les conditions présentes dans la chambre B8977

12 34, comme par exemple avec des températures de l'ordre de 1000°C et en présence d'un gaz formé d'un mélange d'argon et d'environ 10 % de dihydrogène H2, il donne des hydrocarbures volatils comme CH4.

Concernant les impuretés alcalino-terreuses, comme le calcium, le sodium, le magnésium, le manganèse, l'inventeur a remarqué qu'en augmentant suffisamment la température, ces impuretés sont facilement vaporisées et qu'un simple pompage produit un flux suffisant pour en évacuer la majeure partie. Aussi, dans ce cas, l'introduction d'un gaz non réactif par l'ouverture 42 suffit pour se débarrasser de ces impuretés. Par ailleurs, on notera que, si un gaz comprenant du chlore est utilisé, le chlore permet aussi d'évacuer des impuretés alcalino-terreuses, comme le sodium et le calcium.

Avec la présente invention, on peut également supprimer des dopants. En effet, le phosphore, le bore, l'arsenic, l'antimoine, le gallium, l'aluminium peuvent réaliser avec l'hydrogène, le carbone et/ou le chlore des complexes gazeux volatils qui peuvent être éliminés par la présente invention. Ainsi, un atome de bore peut se combiner à un atome d'hydrogène et à une particule de SiO pour former une molécule de HBO, évacuable, et un atome purifié de silicium. Le bore peut aussi être éliminé à l'aide de vapeur d'eau. Le seul effet de la température provoque aussi la vaporisation de certains dopants, évacués par le flux du gaz. On notera que le gaz peut être constitué par un mélange de gaz, dans la mesure naturellement où les gaz utilisés sont compatibles aux températures utilisées. Par exemple, on pourra utiliser un gaz constitué de 95 % d'argon, de 4 % d'hydrogène, et de 1 % de chlore. Si l'on souhaite utiliser des gaz incompatibles, on fera circuler ces gaz les uns après les autres. On notera aussi que, par le choix de la nature et de la pression des gaz, ainsi que par le choix de la température, la présente invention permet un nettoyage sélectif des impu- B8977

13 retés. Ainsi, des essais ont montré que des poudres de silicium additionnées de 10 ppm de bore et de 10 ppm de phosphore, ont permis de diminuer fortement une des impuretés du matériau qui devenait alors dopé de type N ou de type P. Ainsi, l'inventeur a remarqué que le phosphore est facilement éliminé aux températures supérieures à 1200°C par sa vaporisation en présence d'un gaz inerte. Le bore, lui, est plus facilement éliminé en introduisant, à une température de 700 à 900°C, de la vapeur d'eau dans de l'argon pour former le composé volatil HBO.

On notera aussi qu'un pompage peut présenter un intérêt supplémentaire par rapport au cas où le gaz est envoyé en suppression. En effet, il se peut qu'un composé à évacuer présente une pression de vapeur saturante et soit en équilibre avec sa vapeur dans un pore du matériau. Le fait de pomper le gaz en permanence fait diminuer rapidement la pression de vapeur du composé dans les pores, qui a donc tendance à se transformer davantage en vapeur, ce qui accélère l'évacuation du polluant. La figure 4 représente une briquette 50 obtenue par le procédé de la présente invention. La briquette 50 présente une longueur L, une largeur 1 et une épaisseur h. La longueur L peut être de l'ordre de la dizaine de centimètres, la largeur 1 de l'ordre de 5 centimètres, et l'épaisseur h de l'ordre de 1 à quelques centimètres. Du fait de leur forme parallélépipédique, les briquettes 50 sont particulièrement adaptées à être empilées dans un creuset en vue d'être fondues pour fabriquer des lingots de matériau semiconducteur. Les briquettes 50, par exemple en silicium, sont en matériau suffisamment pur pour pouvoir être utilisées dans les domaines photovoltaïque, électronique ou microélectronique.

La présente invention permet de fabriquer et de purifier des matériaux présentant d'autres formes que des briquettes parallélépipédiques. En figure 5, par exemple, les briquettes ont la forme de prismes droits 55 à section hexagonale, ce qui permet aussi un bon empilage, soit dans un réacteur de formation et/ou de B8977

14 purification des briquettes, soit dans un creuset en vue de la fusion des briquettes déjà formées et purifiées. Bien entendu, la présente invention permet aussi de purifier, le cas échéant au cours de leur fabrication, des gra- nules comme ceux décrits dans la demande de brevet français N° 03 04675. Le procédé selon la présente invention s'applique aussi à la purification des plaquettes décrites dans la demande de brevet français N° 03 04676, citée ci-dessus.

La figure 6 représente une plaquette 60 obtenue par le procédé de la présente invention. La plaquette 60 a une longueur L' de l'ordre de une à plusieurs dizaines de centimètres et une épaisseur e faible, typiquement comprise entre 100 et 300 micro-mètres. Comme cela a été vu dans la demande de brevet français N° 03 04676, la forme de la plaquette 60 n'est pas nécessairement plane ou rectangulaire, et peut avoir la forme d'une tuile. La figure 7 illustre un exemple de formation des plaquettes 60. Sur un plateau inférieur poreux 70 est placé un lit de poudres semiconductrices 72, par exemple des poudres de silicium. Un plateau supérieur 74, également poreux, recouvre les poudres 72. Le plateau 70, les poudres 72 et le plateau 74 forment un ensemble 80. Plusieurs ensembles 80 peuvent être placés dans le réacteur 30 de la figure 3 pour y recevoir les étapes de compaction, de traitement thermique et de purification par flux gazeux selon la présente invention. Les plaquettes de la demande de brevet français N° 03 04676 subissent une étape de fusion partielle. Il va de soi que l'étape de purification a lieu avant cette fusion partielle, qui a pour conséquence de boucher tout ou partie des pores. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les étapes de compression et/ou de traitement thermique de formation du maté- riau peuvent être multiples. L'étape de purification peut B8977

15 comprendre plusieurs étapes séquentielles de passage d'un flux de gaz. Aussi, le procédé de purification selon la présente invention peut s'appliquer à tout matériau poreux, non nécessairement semiconducteur. Aussi, lorsqu'il s'agit d'un matériau semiconducteur, les poudres utilisées ne sont pas nécessairement des poudres d'un semiconducteur unique. Par exemple, il peut s'agir de poudres de silicium mêlées à des poudres d'autres éléments de la colonne IV du tableau de Mendelieïev, ou de poudres de silicium mêlées à des poudres de matériaux non semi- conducteurs, comme la silice SiO2.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un matériau semiconducteur de qualité photovoltaïque, électronique ou microélectronique à partir d'un matériau de départ comprenant les étapes suivantes : a) réduire le matériau de départ à l'état de poudres s'il n'est pas déjà présent sous forme de poudres ; b) fritter les poudres à l'aide d'au moins une étape de compression et d'au moins une étape de traitement thermique ; et c) purifier le matériau à l'aide d'un flux de gaz qui 10 traverse le matériau par l'intermédiaire des canaux de porosité interconnectés du matériau.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le gaz est un gaz inerte.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le 15 gaz comprend au moins un gaz réactif qui réagit avec des impuretés particulières du matériau pour former des composés volatils entraînés à l'extérieur du matériau par le flux du gaz.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le gaz réactif comprend de l'hydrogène et/ou un élément de la 20 famille des halogènes, comme le fluor, le chlore ou le brome.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel le gaz est un mélange formé d'un gaz porteur inerte et d'au moins un gaz réactif.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, dans lequel le flux du gaz est obtenu par pompage, la pression du gaz étant la pression atmosphérique ou une pression comprise entre 1 hectopascal et la pression atmosphérique.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le gaz présente une pression supérieure à la pression 30 atmosphérique.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau fabriqué est sous forme de granules, de briquettes ou de plaquettes.B8977 17
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape de purification a lieu après l'étape de frittage du matériau.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape de purification a lieu en même temps qu'au moins une étape de traitement thermique du matériau.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'étape de frittage est une étape de compression à chaud.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'étape de frittage comporte une étape de compression à froid suivie d'au moins une étape de traitement thermique.
13. Utilisation d'un flux de gaz pour purifier un matériau poreux en un matériau semiconducteur de qualité photovoltaïque, électronique ou microélectronique à partir d'un matériau de départ, dans laquelle le flux du gaz traverse le matériau par l'intermédiaire de canaux de porosité interconnectés du matériau.