NL8601164A - Werkwijze voor een electronische vaste-toestandsinrichting. - Google Patents

Description

* « VO 8150

Werkwijze voor een electronische vaste-toestandsinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op de vervaardiging van electronische vaste-toestandsinrichtingen en meer in het bijzonder op verbeteringen bij de werkwijze voor het vervaardigen van uit polykristal-lijn silicium bestaande zonnecellen/ waarbij de beschadigde oppervlak-5 telaag/ welke tijdens de waterstofpassivering wordt gevormd, als een plateermasker voor de metallisering van de voorvlakelectroden wordt gebruikt.

Tot nu toe heeft een gebruikelijke methode voor het vervaardigen van uit silicium bestaande zonnecellen de volgende stappen 10 omvat: het vormen vein een PN-junctie door een geschikt doteermiddel in de voorzijde van een siliciumplaatje of -lint te diffunderen, een roosterelectrodepatroon in een beschermende diêlectrische maskeerlaag, die op dat voorvlak is gevormd, te etsen, het aanbrengen van een nikkel-platering op alle silicium, dat door het etsen is vrijgemaakt, het sol-15 deerdompelen of overplateren van het nikkel met koper en tin, het verwijderen van de rest van de diêlectrische maskeerlaag van het voorvlak, en het aanbrengen van een anti-reflectiebekleding op de nieuw vrijgemaakte gedeelten van het voorvlak.

Ofschoon een dergelijke procedure kan worden toegepast 20 bij zowel monokristallijn als polykristallijn silicium, maken kostenoverwegingen het wenselijk zonnecellen uit laatstgenoemd materiaal te vervaardigen. Zoals evenwel bekend is, zijn in verband met de minder-heidsdragerverliezen bij korrelgrenzen, dislocaties en dergelijke, de rendementen, welke worden verkregen bij uit polykristallijn silicium 25 bestaande zonnecellen in het algemeen lager dan die van monokristallijne cellen. Deze omstandigheid is verbeterd door een monovalent element, zoals waterstof, in het polykristallijne materiaal te introduceren voor het aangaan van een combinatie met de vrije bindingen, behorende bij de structurele defecten, waardoor het minderheidsdrager-hercombinatie-30 verlies tot een minimum wordt teruggebracht.

Er is een aantal vervaardigingsprotocollen ontwikkeld / * > * i 2 om een waterstof-passiveringsstap in de vervaardiging van zonnecellen op grote schaal te integreren. Zoals bijvoorbeeld is aangegeven in de Amerikaanse octrooiaanvragen nr. 563.061, 563.192 en 563.262, kan de waterstofpassivering in het vervaardigingsproces zodanig worden gein-5 corporeerd, dat voor de regeling van de daaropvolgende metallisering van de voorvlakelectroden een plateermasker wordt gevormd. Zo omvat, als beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage Serial nr. 563.061, een voorkeursuitvoeringsvorm van het daarin gedetailleerd omschreven proces, als toegepast op de vervaardiging van uit silicium bestaande zonne-10 cellen onder meer de volgende stappen: (1) het vormen van een plateermasker van een diëlectrisch materiaal op het voorvlak van een silicium-lint met ondiepe junctie teneinde die gebieden van het silicium, welke door de frontvlakelectrode moeten worden bedekt, vrij te laten, (2) het aanbrengen van een dunne laag nikkel (of een soortgelijk materiaal) 15 op het vrij liggende silicium, waardoor in het electrodepatroon een initiële metaallaag wordt gevormd, (3) het verwijderen van het plateermasker, waardoor het silicium tussen de initiële metaallaag van de voorelectro-de wordt vrijgegeven, (4) het met een waterstofionenbundel passiveren van de junctiezijde van de cel op een zodanige wijze, dat onder meer op 20 het silicium tussen de electroden een nieuw plateermasker wordt gevormd, (5) het sinteren van het nikkel voor het ten dele vormen van een nikkel-silicide, (6) het plateren van een verder metaal of verdere metalen op de met metaal beklede gedeelten van de cel, en (7) het van een anti-reflectiebekleding voorzien van het vrij liggende oppervlak van het sili-25 cium. Daarna kan het silicium verder worden verwerkt bijvoorbeeld om dit gereed te maken voor verbinding met electrische ketens. Bij een ander proces, levert de verhitting van het monster tijdens de passivering tenminste een deel van de energie voor de nikkelsinterstap. Hiermede verband houdende procedures vindt men in de Amerikaanse octrooiaanvragen 30 Serial nr. 563.292 en 563.192.

De exacte aard van de gewijzigde oppervlaktelaag, welke wordt gevormd tengevolge van de ionenbundelpassivering, en het vormen van het plateermasker, is niet bekend. Het is mogelijk, dat de laag een beschadigde zone is, waarin de kristalstructuur enigszins is verbroken, 35 waarbij het silicium met de waterstof uit de ionenbundel gedeeltelijk SiH of Si^ vormt waarbij echter het materiaal eventueel amorf is. Ver- <* « 3 der is gesuggereerd, dat koolstofdamp of een koolwaterstof, welke op een niet te vermijden wijze in het vacuumstelsel aanwezig is, op het siliciumoppervlak een diëlectrische laag kan vormen. Hoe ook de aard is, het is gebleken, dat een plateermasker gelijktijdig met de waterstof-5 passivering van EFG-gegroeid silicium kan worden gevormd door een water-stofionenbundel van een ionenbron van het Kaufman-type (brede bundel).

Zoals in alle bovengenoemde Amerikaanse octrooiaanvragen is vermeld, blijkt een kleine hoeveelheid koolstof of een kleine hoeveelheid van êén of meer koolwaterstoffen nodig te zijn voor een consis-10 tente vorming van een gewijzigde oppervlaktelaag met de gewenste kwali teit. De hoeveelheid koolstof of koolwaterstof, welke blijkbaar nodig is, blijkt ook op een eenvoudige wijze ter beschikking te worden gesteld uit de niet te vermijden verontreinigingen in het ioneribundel-vacuum-stelsel. Zo bestaat het rooster van de ionenbundel van het Kaufman-type 15 meer in het bijzonder uit grafiet. Verder werd, bij een eerste gebruik, het vacuumstelsel voorzien van een grafiet-ondersteuningstrap met een diameter van ongeveer 13 cm waarop de substraten, meer in het bijzonder met een afmeting van 5 bij 10 cm, centraal waren opgesteld. Opgemerkt werd, dat wanneer een siliciumondersteuningstrap in de plaats werd 20 gesteld van de grafiet-trap, de door het ionenbombardement gevormde gewijzigde oppervlaktelaag zich niet zo consistent als een plateermasker gedroeg als in het geval, dat de grafiettrap werd gebruikt. Deze waarneming gaf aanleiding tot de hypothese, dat koolstofdamp of koolwaterstof, welke bijvoorbeeld wordt verkregen door het invallen van de ianenbundel 25 op de grafiettrap, een rol speelt bij de vorming van de gewijzigde laag.

Ofschoon de werkwijzen, welke in de bovenbeschreven Amerikaanse octrooiaanvragen zijn beschreven, hebben geleid tot een vereenvoudigd vervaardigingsproces, deed zich desalniettemin een ongewenst verlies aan gedeeltelijk afgewerkte cellen met slechte door een ionen-30 bundel gevormde plateermaskers voor. Zelfs bij de grafiettrap waren de resultaten niet volledig consistent. De opbrengst aan substraten met geschikte plateermaskers, ofschoon groot, was niet zo groot als voor een economische vervaardiging van cellen gewenst was.

Derhalve is een eerste oogmerk van de uitvinding het 35 verschaffen van een verbeterde werkwijze voor het uitvoeren van de water-stofpassivering teneinde op een meer consistente wijze goede door een

* ^ Λ , J

t Γ* 4 ionenbundel gevormde plateermaskers te verkrijgen.

Een ander doel is het verschaffen van een verbeterde werkwijze voor het verkrijgen van door passivering gevormde plateermas— kers, welke kunnen worden gebruikt voor het vereenvoudigen van een me-5 taalplatering van een groot aantal verschillende uit silicium bestaande electronische vaste-toestandsinrichtingen, welke zonnecellen omvatten doch niet daartoe zijn beperkt.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een nieuw zonnecel-vervaardigingsproces, waarbij gebruik kan worden 10 gemaakt van betrekkelijk goedkope siliciumsubstraten en welk proces voorziet in een verbeterde opbrengst aan siliciumonderdelen met door passivering gevormde plateermaskers.

Deze oogmerken worden volgens de uitvinding bereikt wanneer een bestuurde stroom, in volume groter dan het achtergrondniveau, 15 van een koolwaters tof damp met klein moleculair gewicht in het vacuum-stelsel van de ionenbron van het Kaufman-type, welke voor passivering wordt gebruikt, wordt geïntroduceerd. De hoeveelheid geïntroduceerde koolwaterstof ligt tussen ongeveer eenderde procent en ongeveer tien procent ten opzichte van de waterstofstroom afhankelijk van de koolwater-20 stof.

Het is gebleken, dat een dergelijke bestuurde introductie van koolwaterstof de opbrengst van siliciumonderdelen met adequate door ionen gevormde plateermaskers verbetert. Derhalve reduceert de werkwijze volgens de uitvinding de kosten van de zonnecelvervaardiging, 25 doordat het aantal ongeschikte, gedeeltelijk afgewerkte zonnecellen met ongeschikte door een ionenbundel gevormde maskers voor metaalplatering wordt gereduceerd.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de bijgevoegde tekening, welke een aantal stappen 30 toont, welke worden toegepast bij het vervaardigen van een voorkeursuitvoeringsvorm van een zonnecel volgens de uitvinding.

In de tekening zijn overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingen voorzien.

Voorts zijn in de tekening de dikten en diepten van de 35 verschillende bekledingen en gebieden niet op schaal weergegeven en evenmin in overeenstemming met hun relatieve proporties, en wel terwille van 5 de duidelijkheid.

Thans verwijzende naar de tekening heeft de voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding betrekking op de vervaardiging van zonnecellen uit een EFG-gegroeid siliciumlint van het P-type. Bij 5 deze uitvoeringsvorm wordt als een uitgangsonderdeel voorzien in een gedeeltelijk afgewerkte cel 1. De gedeeltelijk afgewerkte cel 1 bezit een substraat 2, welke bij voorkeur is vervaardigd uit een siliciumlint met een geleiding van het p-type, waarvan één zijde (hierna genoemd de "vdór-zijde") is voorzien van een betrekkelijk ondiepe junctie 4 (d.w.z.

10 een junctie met een diepte, gelegen tussen ongeveer 3000 en ongeveer 7000 Angstrom-eenheden), een gebied 6 met een geleiding van het N-type en een masker 8. Het masker 8 bestaat uit een materiaal (bijvoorbeeld een diëlectricum) waaraan metalen, zoals nikkel, zich slechts slecht hechten, en is zodanig uitgevoerd, dat dit gedeelten van het voorvlak 15 van de substraat 2 vrijgeeft volgens een patroon in de vorm van een roosterelectrode met een aantal vingers (bijvoorbeeld een electrode met de vorm, weergegeven in het Amerikaanse octrooischrift 3.686.036).

De andere zijde (hierna genoemd de "achterzijde”) van de substraat is bij voorkeur voorzien van een laag 10 van aluminium, gelegeerd met de 20 substraat, en een P -gebied 12. Het P -gebied 12 heeft bij voorkeur een diepte van ongeveer 1 tot ongeveer 5 micron.

De gedeeltelijk afgewerkte cel 1 kan door middel van een aantal op zichzelf bekende inrichtingen worden vervaardigd. Zo kunnen bijvoorbeeld de junctie 4 en het gebied 6 in een siliciumsubstraat 25 2 van een P-type worden gevormd door de diffusie van fosfor, en kan het masker 8 aan het voorvlak daarvan worden gevormd door fotolithografie of drukken. Derhalve kan bijvoorbeeld een laag van fosforsilicaatglas, gevormd als gedetailleerd is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.152.824, als een bron voor het uit fosfor bestaande doteermiddel 30 worden gebruikt, waarbij de glaslaag dan op een geschikte wijze wordt gemaskeerd en gedeeltelijk wordt doorgeëtst onder gebruik van een gebufferde HF-oplossing teneinde het masker 8 te vormen. De laag 10 en het P+-gebied 12 kunnen worden gevormd door de achterzijde van de substraat te bekleden met een laag van een aluminiumpasta, welke aluminiumpoeder 35 in een vluchtige organische drager, zoals terpineol omvat, welke door verdamping kan worden verwijderd, en daarna de substraat te verhitten -ς ‘ b 6 teneinde eventuele vluchtige of pyrolyseerbare organische componenten van de pasta te verwijderen en het aluminium met de substraat te legeren en het P+-gebied te vormen. Echter kunnen andere typen substraat, junctie en achterelectrode, en andere vervaardigingsmethoden evengoed 5 worden toegepast voor het verschaffen van de gedeeltelijk afgewerkte cel 1.

Uitgaande van een dergelijk vooraf vervaardigd onderdeel, worden de beide zijden van de substraat eerst met nikkel geplateerd, waarbij een hechtende neerslag van nikkel een nikkellaag 14 aan 10 de achterzijde van het onderdeel over het gehele oppervlak van de alu-miniumlaag 10 vormt, terwijl de hechtende neerslag van nikkel aan de voorzijde een laag 16 direct op het oppervlak van de substraat 2 slechts bij die gebieden, welke door het masker 8 worden vrijgegeven, vormt. Het plateren van de nikkellagen kan op verschillende wijzen plaatsvinden.

15 Bij voorkeur geschiedt dit overeenkomstig een bekend nikkelplateerproces bijvoorbeeld een proces van het type, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.321.283. Als een voorafgaande stap wordt het gereinigde siliciumsubstraatoppervlak vooraf geactiveerd met een geschikt middel. Deze vooractiveringsprocedure is gewenst aangezien het silicium-20 oppervlak dikwijls zich niet leent tot het plateerproces, en eventueel nikkel, dat op een niet-behandeld oppervlak wordt geplateerd, zich in het algemeen daaraan slechts slecht hecht. Bij voorkeur wordt als het activeringsmiddel goudchloride gebruikt ofschoon platinachloride, stannochloride-palladiumchloride of andere bekende activatoren kunnen 25 worden toegepast, zoals bijvoorbeeld is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 3.489.603. Daarna worden de beide zijden van het sili-ciumlint bekleed met een nikkellaag, bij voorkeur door het lint in een waterig bad van nikkelsulfamaat en ammoniumfluoride bij een pH van ongeveer 2,9 en bij benadering kamertemperatuur gedurende een periode van 30 ongeveer 2-6 minuten te dompelen.

In dit stadium wordt het masker 8 van de substraat 2 afgetrokken. Afhankelijk van de aard van het masker kan dit op een aantal bekende wijzen geschieden zoals bijvoorbeeld onder gebruik van een gebufferd etsmiddel. Tengevolge van het verwijderen van het masker wordt het 35 voorvlak van de substraat 2 vrijgegeven via een roosterpatroon, dat door de nikkellaag 16 wordt gevormd.

7

Vervolgens wordt de cel met waterstof gepassiveerd.

Een voorkeursmethode bestaat daarin, dat het voorvlak van de substraat 2 (en de nikkellaag 16) wordt blootgesteld aan de waterstofionenbundel van een ionenbundel van het Kaufman-type (brede bundel), welke bron 5 op een afstand van ongeveer 15 cm van de substraat is opgesteld. Deze ionenbron wordt bij voorkeur bedreven bij een druk, welke is gelegen tussen ongeveer 10 en 50 millitorr (een waterstof), een waterstofstroomsnelheid van de orde van ongeveer 10 tot 100 s.c.c. per minuut, bij een potentiaal van ongeveer 1000 tot 2000 volt gelijkspanning tussen bron 10 en substraat, en bij een bundelstroomdichtheid, welke is gelegen tussen ongeveer 1 en 3 milliampère/cm2 bij de substraat. Het is gebleken, dat een belichtingstijd, gelegen tussen ongeveer 1 en ongeveer 4 minuten adequaat is om zowel de minderheidsdrager hercombinatieverliezen, welke zich meer in het bijzonder voordoen bij siliciumcellen van het EFG-type 15 tot een minimum terug te brengen (waarbij wordt voorzien in een passive-ringszone met een diepte van ongeveer 20 tot 80 micron of ongeveer 100 maal zo diep als de junctie 4), terwijl tegelijkertijd wordt voorzien in een gewijzigde oppervlaktelaag 18 met een diepte van bij benadering 200 Angstrom bij de vrijliggende gedeelten van de substraat 2. Tot dit punt 20 is het proces als beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage Serial nr. 563.061. Men zal onderkennen, dat de andere processen, welke bijvoorbeeld zijn beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvragen 563.192 of 563.262 eveneens kunnen worden toegepast.

Tijdens de passivering wordt maximaal ongeveer 10 vol.%, 25 ten opzichte van de waterstofstroom, van een koolwaterstofdamp met laag moleculair gewicht in de ionenbundel-vacuümkamer gevoerd. Het gewenste stroompercentage aan koolwaterstofdamp is afhankelijk van de koolwaterstof. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm bestaat de koolwaterstof uit methaan (CH^) en ligt de concentratie daarvan, ten opzichte van de water-30 stof, bij voorkeur tussen ongeveer 2% en ongeveer 8%. Het is ook gebleken, dat gebruik kan worden gemaakt van een waarde tussen ongeveer 2% en ongeveer 6% acetyleen (C2H2^ of tussen ongeveer 0,33% en ongeveer 1% etheen (0^4) . Opgemerkt wordt, dat deze niveaus worden gevoegd bij (en aanmerkelijk groter zijn dan) de niet te vermijden achtergrondniveaus 35 van koolwaterstoffen, welke gewoonlijk als verontreinigingen in vacuum-stelsels aanwezig zijn. Zo heeft bijvoorbeeld de meest prevalente veront- ' · ' * r 8 reinigende koolwaterstof, methaan, een typerend achtergrondniveau, dat gelegen is tussen ongeveer 0,2 en 1%.

De koolwaterstof kan öf in de waterstoftoevoer aan de ionenbron öf via een afzonderlijke gastoevoerleiding aan het vacuumstel-5 sel worden toegevoerd. Het is evenwel gebleken, dat het toevoeren van de koolwaterstof leidt tot een verkorte levensduur van de gloeikathode in de bron.

Het is gebleken, dat een gewijzigde oppervlaktelaag 18, verkregen volgens deze procedure, bij versnellingsspanningen tussen 10 ongeveer 1000 en ongeveer 2000 volt en belichtingstijden met een waarde van 1 minuut voldoende is om een daaropvolgende metallisatie van de substraat over de gewijzigde laag 18 te beletten.

Vervolgens wordt de substraat in een inerte of een stikstofatmosfeer verhit tot een temperatuur en gedurende een tijd, wel-15 ke voldoende zijn om de nikkellagen te sinteren en te veroorzaken, dat de nikkellaag 16 aan de voorzijde van de substraat met het naastgelegen silicium reageert voor het vormen van een uit nikkelsilicide bestaand ohms contact. Voor dit doel wordt de substraat bij voorkeur tot een temperatuur van ongeveer 300°C gedurende een periode tussen ongeveer 15 en 20 ongeveer 40 minuten verhit. Hierdoor verkrijgt men een nikkelsilicide-laag 20 met een diepte van ongeveer 300 Angstrom-eenheden aan het schei-dingsvlak tussen de nikkellaag 16 en de substraat 2. De nikkellaag 14 aan de achterzijde vormt een legering met de aluminiumlaag 10. De temperatuur van deze sinterstap dient niet veel hoger te liggen dan 300°C aan-25 gezien hogere temperaturen leiden tot een excessieve doordringing van de nikkellaag 16 in het silicium.

Hierna wordt het nikkel van de lagen 14 en 16 onderworpen aan een etsbehandeling met warm verdund salpeterzuur, gevolgd door een ultrasone reiniging, om een overschot aan nikkel van de beide zij-30 den van de substraat te verwijderen. De nikkel-etsbehandeling verwijdert niet slechts een overschot aan nikkel doch verwijdert ook een deel van de nikkel-aluminiumlegering, welke aan de achterzijde van de substraat tijdens het sinteren is gevormd. Na de nikkel-etsstap is de laag 14 gekenmerkt door een nikkel-aluminiumlegeringslaag, welke zich op de alumi-35 niumelectrodelaag 10 bevindt, terwijl de laag 16 is afgestroopt om de nikkelsilicidelaag 20 overeenkomende met het vooraf gekozen electrode- : - 7 - '1 1 "-J 1 9 roosterpatroon vrij te geven.

Daarna worden de nikkelsilicidelaag 20 en de nikkel-aluminiumlegeringslaag 14 respectievelijk verder gemetalliseerd met één of meer lagen 22 en 24 voor het verschaffen van geschikte contacten. Bij 5 deze metallisatiestappen werkt de gewijzigde oppervlaktelaag 18 van de substraat 2 als een plateermasker om te beletten, dat metaal zich aan het oppervlak van de substraat tussen het patroon van de reeds gehechte nikkelsilicidelaag 20 hecht. Bij voorkeur, doch niet noodzakelijk, omvat deze extra metallisatie het aanbrengen van een tweede nikkellaag op 10 de lagen 14 en 20 overeenkomstig één van de bekende methoden. Onmiddellijk daarna worden één of meer koperlagen op het vrijliggende nikkel aan de -beide zijden van de substraat aangebracht teneinde de nikkellagen te binden en deze daardoor tegen oxydatie te beschermen en een grote geleiding te verzekeren. Het koper kan door een electrolytische platering worden 15 aangebracht. Vervolgens kan de inrichting voor bekende doeleinden aan andere behandelingen worden onderworpen en kunnen bijvoorbeeld lagen van tin en soldeer achtereenvolgens op de eerder aangebrachte metaallagen worden aangebracht.

Na de metallisering worden de celranden (niet weerge-20 geven) bijgewerkt en wordt op het voorvlak van de cel een anti-reflectie-bekleding 26 aangebracht. Deze laatste stap kan op een aantal bekende wijzen plaatsvinden, bijvoorbeeld door het chemisch neerslaan uit de dampfase of verdampen van bijvoorbeeld TiC^. De anti-reflectiebekleding 26 kan ook worden gevormd door een plasmaneerslag van siliciumnitride 25 bij een temperatuur, welke is gelegen tussen ongeveer 1503C en 250°C, zoals op zichzelf bekend is.

Voorbeeld I

Bij wijze van voorbeeld werden zonnecellen vervaardigd uit EFG-gegloeid silicium en wel overeenkomstig de boven gedetailleerd 30 omschreven procedure, waarbij als koolwaterstof methaan werd gebruikt.

De passivering vond plaats door de monsteronderdelen gedurende 1 minuut te onderwerpen aan een waterstofionenbundel, welke werd geleverd door een ionenbron van het Kaufman-type met een versnellingspotentiaal van 1700 ev en een bundelstroomdichtheid bij het monster, gelegen tussen -2 35 1,5 en 2,0 mA cn . Bij het passiveren van de verschillende monsteronder delen werden verschillende percentages methaan tezamen met de waterstof geïntroduceerd voor het tot stand brengen van een stroomsnelheid van het • 10 waterstof-methaanmengsel van ongeveer 30 scan bij een kamertemperatuur, gelegen tussen 35 en 40 mTorr. Het percentage methaan werd voor elk monster constant gehouden.

Na de passivering werden de cellen afgewerkt en werd 5 de kwaliteit van het masker, gevormd door de passiveringsbundel, beoordeeld op basis van de daaropvolgende platering en (ongewenste) overpla-tering van de cellen. De cellen werden ook gemeten ten aanzien van rendement, zowel met als zonder een anti-reflecterende bekleding. Als een controle werden cellen op de boven gedetailleerd beschreven wijze ver-10 vaardigd doch zonder de passiveringsstap. De resultaten vindt men in de onderstaande tabel I.

TABEL I

% CH. Maskerkwaliteit Rendement _4 _ _ % (a) (b) 15 onbehandeld --- 6,5 9,4 (controle) 0% het slechtst 8,6 11,8 0,33 het slechtst --- --- 2 armzalig 8,2 11,4 20 4 goed 8,4 11,5 8 goed-behoorlijk --- --- 10 slecht (overslaan plate---- --- 30 slecht (overslaan plale---- --- ring) 100 slecht (overslaan plate---- --- - ring) 25 (a) geen AR-bekledingen; (b) met AR-bekledingen.

Op basis van deze gegevens blijkt, dat een methaan-waterstofmengsel met tussen ongeveer 2 en 8% methaan maskers met de beste kwaliteit verschaft zonder een significante verslechtering van het celrendement ten opzichte van die cellen, welke werden gepassiveerd 30 zonder dat methaan werd toegevoegd. De winst aan rendementen van de ge-passiveerde cellen ten opzichte van de niet behandelde controlecellen blijkt duidelijk. Deze winst in rendement blijkt weinig te worden beïnvloed door de koolwaterstofconcentratie.

11

Voorbeeld II

Monsters van EFG-gegroeid silicium werden evenals bij voorbeeld I met waterstof gepassiveerd doch bij verschillende koolwaterstoffen. De monsters werden afgewerkt en de maskerkwaliteit van elk van 5 de monsters werd beoordeeld zoals bij voorbeeld X. De resultaten zijn aangegeven in tabel II.

Uit de gegevens in tabel I en tabel II blijkt, dat de plateermaskers met de beste kwaliteit worden verkregen met een methaan/ waterstofmengsel van tussen ongeveer 2 en ongeveer 8%. Voor etheen en 10 acetyleen blijken concentraties van ongeveer 0,33% voor het eerste en ongeveer 2% voor het laatste materiaal optimaal doch aanvaardbare resultaten zijn mogelijk in het gebied van ongeveer 0,33% tot ongeveer 1% voor etheen en in het gebied van ongeveer 2% tot ongeveer 6% voor acetyleen.

15 Het is duidelijk, dat deze procedure, door de kwaliteit van het plateermasker, gevormd door de ionenbundel-passiveringsstap, te verbeteren, de opbrengst van bruikbare onderdelen verbetert, waardoor de kosten worden gereduceerd.

TABEL II

Koolwaterstof % van gasmengsel 20 0 0,33 2 8 CH4 het slechtst het slechtst armzalig goed-behoorlijk C2H4 het slechtst goed armzalig het slechts (overslaan platering) C_H het slechtst het slechtst behoorlijk- armzalig 25 matig

Het is duidelijk, dat in de werkwijze binnen het kader van de uitvinding een aantal modificaties mogelijk is. Derhalve kan, ofschoon de hier gedetailleerd beschreven voorkeursmethode gebruikmaakt van een verwijderbaar plateermasker voor de initiële metallisering van 30 het voorvlak, waarbij het initiële masker vóór de passivering wordt verwijderd, de passiveringsstap worden gebruikt voor het vormen van het initiële masker, zoals gedetailleerd is beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvragen Serial nr. 563.292 of 563.192.

Natuurlijk is de werkwijze volgens de uitvinding niet 35 beperkt tot de vervaardiging van zonnecellen uit EFG-substraten. Zo kun- 12 nen bijvoorbeeld gegoten polykristallijne substraten, epitaxiaal silicium op silicium met metallurgische kwaliteit, of polysiliciumlagen met hoge kwaliteit, gevormd door chemische of fysische neerslag uit de damp-fase worden gebruikt voor het vormen van zonnecellen met betrekkelijk 5 hoog rendement volgens de uitvinding. Voorts is de werkwijze van toepassing op monokristallijn silicium. In dat geval kan de werkwijze zowel bij materiaal van het N-type als van het P-type worden toegepast. De uitvinding kan ook worden toegepast op substraten, welke verschillen van linten of dergelijke vlakke lichamen bijvoorbeeld cirkelvormige onderdelen 10 van materiaal of substraten met een gebogen of polygonale dwarsdoorsnede.

Voorts kan de werkwijze worden toegepast bij de vervaardiging van uit silicium bestaande Schottky-barrière-inrichtingen, waarbij de gewijzigde oppervlaktelaag als een masker voor de metallisatie dient. Voor dergelijke toepassingen is het duidelijk, dat het metaal-15 substraatscheidingsvlak de junctie is en de substraat behoeft derhalve niet te worden voorzien van een junctie door diffusie van fosfor of dergelijke. Andere specifieke toepassingen van de uitvinding vindt men bij de vervaardiging van uit silicium bestaande FET- of MIS-inrichtingen, waar de gepassiveerde laag als een beschermend masker of als een iso-20 latielaag kan dienen.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van uit silicium bestaande electronische vaste-toestandsinrichtingen, waarbij silicium wordt gepassiveerd door dit te onderwerpen aan een waterstofionenbundel-implantatie in een vacuümkamer, met het kenmerk, dat aan de vacuümkamer 5 een koolwaterstofdamp met laag moleculairgewicht wordt toegevoerd bij een volumestroomsnelheid, welke is gelegen tussen ongeveer 0,3% en ongeveer 10% van die van de waterstofvolumestroomsnelheid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de koolwaterstof uit methaan bestaat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de concentratie van de koolwaterstof is gelegen tussen ongeveer 2% en ongeveer 8%.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de koolwaterstof uit etheen bestaat.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, me't het kenmerk, dat de concentratie van de koolwaterstof ongeveer 0,33% bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de koolwaterstof acetyleen is.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de 20 concentratie van de koolwaterstof ongeveer 2% bedraagt.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van zonnecellen, waarbij polykristallijn silicium wordt gepassiveerd door dit te onderwerpen aan een waterstofionenbundelimplantatie in een vacuümkamer, waaraan waterstofgas wordt toegevoerd, met het kenmerk, dat aan de vacuümkamer tij- 25 dens de waterstofbundelimplantatie een koolwaterstof met laag moleculairgewicht in dampvorm met een volumestroomsnelheid, welke niet meer bedraagt dan ongeveer 10% van de waterstofvoedingsstroomsnelheid wordt toegevoerd.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat 30 de koolwaterstof uit methaan bestaat en de volumesnelheid van het methaan in de vacuümkamer varieert tussen ongeveer 2% en ongeveer 8% van de waterstofvolumestroomsnelheid in de kamer.

10. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de koolwaterstof uit etheen bestaat en de volumestroomsnelheid van het etheen aan de vacuümkamer is gelegen tussen ongeveer 0,33% en ongeveer 1% van de waterstofstroomsnelheid in de kamer.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat 5 de koolwaterstof uit acetyleen bestaat en de volumestroomsnelheid van het acetyleen in de vacuümkamer is gelegen tussen ongeveer 2% en ongeveer 6% van de waterstofvolumestroomsnelheid in de kamer.

12. Werkwijze voor het passiveren van een siliciumsubstraat teneinde een gewijzigde oppervlaktelaag te vormen, welke als een plateer- 10 masker dient, met het kenmerk, dat de substraat in een vacuümkamer wordt geplaatst, waterstof en koolwaterstof met gering moleculairgewicht zodanig aan de vacuümkamer worden toegevoerd, dat de stroomsnelheid van de koolwaterstof tussen ongeveer 0,33% en 10% van de volumestroomsnelheid van de waterstof is gelegen en de substraat in aanwezigheid van de kool-15 waterstof aan een waterstofionenbundel-implantatie wordt onderworpen.