PL167243B1

PL167243B1 - S posób wytwarzania obszarów domieszkowanych w elemencie pólprzewodnikowym, zwlaszcza w ogniwie slonecznym PL

Info

Publication number: PL167243B1
Application number: PL91296932A
Authority: PL
Inventors: Yakov Safir
Original assignee: Yakov Safir
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1995-08-31
Also published as: FI925409A0; BR9106519A; DE69118530D1; CA2084089A1; NO924568D0; CN1057735A; AU646263B2; EP0531430A1; DK133890D0; DE69118530T2; ATE136402T1; NO924568L; AU7976591A; US5461002A; JPH05508742A; EP0531430B1; RO111230B1; HUT63711A; HU9203773D0; WO1991019323A1

Abstract

wanych w elemencie pólprzewodnikowym, zwlasz- cza w ogniwie slonecznym, podczas którego naklada sie na czesc powierzchni podloza pólprzewodnikowe- go co najmniej jedna warstwe zródla z pierwsza do- mieszka, ogrzewa sie podloze pólprzewodnikowe z warstwa zródla do temperatury dyfuzji czesci do- mieszki z warstwy zródla do podloza pólprzewodni- kowego, gdzie przeprowadza sie takze niepozadane samodomieszkowanie nie chronionych powierzch- ni podloza pólprzewodnikowego podczas procesu domieszkowania, znamienny tym, ze podloze pólprzewodnikowe z warstwa zródla poddaje sie trawieniu, steruje sie trawieniem, przez co osiaga sie glebokosc trawienia nie chronionych powierz- chni podloza pólprzewodnikowego wieksza niz gle- bokosc penetracji samodomieszkowanych atomów i uzyskuje sie grubosc warstwy zródla taka, ze two- rzy sie przez warstwe zródla bariere ochronna dla lezacych ponizej domieszkowanych obszarów pod- czas trawienia, przy czym powoduje sie zmniejsze- nie grubosci warstwy zródla podczas trawienia. F I G . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania obszarów domieszkowanych w elemencie półprzewodnikowym, zwłaszcza w ogniwie słonecznym.

Ogniwo słonecznejest wykonane z cienkiej płytki krzemowej, posiadającej pojedynczy duży obszar ze złączem p-n, który pokrywa stronę płytki skierowaną do źródła światła. Wzbudzone światłem nośniki ładunków płyną do styku metalowego z przodu i do styku metalowego z tyłu, przy którym uzyskuje się dziękijego geometrii maksymalne gromadzenie nośników ładunków. Ogniwo słoneczne jednopowierzchniowe jest czułe jedynie na światło padające na przednią stronę. Przez dodatkowe nałożenie cienkiej warstwy złącza na stronę tylną ogniwa, może być ono światłoczułe dwupowierzchniowo. Ogniwa słoneczne mają podłoże samoistne typu p lub typu n, podczas gdy domieszkowana warstwa lub warstwy są typu n+ lub typu p+.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 794 846 sposób wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych, w którym przy wytwarzaniu złącz pomiędzy obszarami półprzewodnikowymi o różnych typach przewodnictwa wykonuje się, równocześnie z wytwarzaniem złącza, styk omowy z półprzewodnikiem. W procesie tym nakłada się mieszaninę metalu i kompozycji tworzącej szkło na powierzchnię półprzewodnika, przy czym ta kompozycja zawiera związki ze znacznymi zanieczyszczeniami półprzewodnika. Mieszaninę tę wypala się, przez co tworzy się przewodzące szkliwo, z którego dyfunduje się znaczne zanieczyszczenia do warstw powierzchniowych półprzewodnika, gdzie tę mieszaninę nałożono. Opis ten dotyczy także wytwarzania złącza p-n w podłożu krzemowym typu n, w którym pokrywa się to podłoże drobno sproszkowaną kompozycją tworzącą szkło, zawierającą co najmniej jeden związek boru, następnie wypala się pokryte powłoką podłoże w podwyższonej temperaturze, przez co stapia się kompozycję tworzącą szkło, wywarza się szklaną powierzchnię zewnętrzną i dyfunduje się bor do warstw powierzchniowych podłoża krzemowego, gdzie tę kompozycję tworzącą szkło nałożono.

Znanyjest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 017 243 sposób wytwarzania ogniwa słonecznego, podczas którego przygotowuje się podłoże półprzewodnikowe o pierwszym typie przewodnictwa, mające dwie przeciwległe powierzchnie główne, wytwarza się na części pierwszej powierzchni głównej podłoża półprzewodnikowego warstwę półprzewodnikową o drugim typie przewodnictwa czułą na padające światło i wytwarza się złącze p-n. Nakłada się pierwszą elektrodę na warstwę półprzewodnikową, tworzy się pierwszą wnękę pomiędzy pierwszą i drugą powierzchnią główną w podłożu półprzewodnikowym, gdzie nie ma tej warstwy półprzewodnikowej. Nakłada się przewodzący elektrycznie materiał w pierwszej wnęce i na części pierwszej powierzchni głównej, gdzie warstwa półprzewodnikowa nie występuje, odizolowany elektrycznie od warstwy półprzewodnikowej. Usuwa się część podłoża półprzewodnikowego na drugiej powierzchni głównej, przez co odsłania się materiał przewodzący elektrycznie. Nakłada się też drugą elektrodę na drugiej powierzchni głównej podłoża półprzewodnikowego, dołączoną elektrycznie do materiału przewodzącego elektrycznie.

Znanyjest na przykład z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4101351 sposób wykorzystania tlenku zawierającego domieszkę. Stosuje się wzrost tlenku na krysztale, po czym części kryształu wystawia się ponownie na działanie tlenku, przez co tworzy się obszary czynne. Przy tym stosuje się warstwę maski odporną na działanie kwasu fluorowodorowego, dzięki czemu warstwa tlenku jest trawiona przez kwas fluorowodorowy tylko w obszarach, gdzie kryształ nie jest pokryty warstwą maski. Obszary kryształu tak odsłonięte domieszkuje się następnie, po usunięciu warstwy maski, przez dyfuzję właściwej substancji do kryształu w wysokiej temperaturze, zwykle około 1000°C. Materiał źródła domieszki dodaje się przez nakładanie na odsłoniętym obszarze kryształu warstwy materiału źródła domieszki, zawierającego na przykład dwutlenek krzemu. Nie ma tu miejsca żadne niepożądne samodomieszkowanie, ponieważ pozostała część kryształu jest chroniona przezwarstwę tlenku. Proces utleniania, maskowania, trawienia i domieszkowania może być powtarzalny kilkukrotnie tak, że kryształ będzie miał wymaganą liczbę domieszkowanych obszarów. Jednak sposób ten ma wiele skomplikowanych etapów, takich jak wzrost tlenku na powierzchni kryształu, który wymaga obróbki cieplnej w temperaturze około 1000°C,jak również ma wymagania dotyczące czystości otoczenia co do czystego tlenu lub pary wodnej. Odsłonięcie części powierzchni kryształu zwykle wymaga użycia kwasu fluorowodorowego, któryjest szczególnie trudny do zastosowania przy obróbce chemicznej ze względu na jego toksyczność.

Sposób według wynalazku polega na tym, że podłoże półprzewodnikowe z warstwą źródła poddaje się trawieniu, steruje się trawieniem, przez co osiąga się głębokość trawienia nie chronionych powierzchni podłoża półprzewodnikowego większą niż głębokość penetracji samodomieszkowanych atomów i uzyskuje się grubość warstwy źródła taką, że tworzy się przez warstwę źródła barierę ochronną dla leżących poniżej domieszkowanych obszarów podczas trawienia, przy czym powoduje się zmniejszenie grubości warstwy źródła podczas trawienia.

Zaletą wynalazku jest to, że zastosowanie maskowania jest zbędne, ponieważ warstwa źródła domieszki służy również jako bariera ochronna dla obszarów domieszkowanych w kolejnych etapach domieszkowania. Liczba etapów wysokotemperaturowych zostaje zmniejszona tak, że odpowiada ona liczbie procesów domieszkowania i może być nawet mniejsza niż ta liczba, jeżeli jest zastosowana warstwa źródła domieszki służąca równieżjako bariera dla źródła fazy gazowej. Jest to bardzo korzystne ponieważ powtarzane etapy wysokotemperaturowe niszczą strukturę kryształu płytki. Zaletą wynalazku jest umożliwienie nałożenia na podłoże półprzewodnikowe warstwy źródła domieszki, która służy jako maska i warstwa ochronna, gdy są trawione obszary samodomieszkowane. Wynalazek jest unikalny przez to, że kilka wzajemnie oddzielonych obszarów domieszkowanych o różnych typach przewodnictwa i koncentracjach domieszek może być wytworzonych po prostu w jednym etapie wysokotemperaturowym. Dzięki sposobowi według wynalazku unika się całkowicie użycia kwasu fluorowodorowego i maski co jest bardzo korzystne dla otoczenia. Wytwarzanie ogniw słonecznych o dużej wydajności było ograniczone dotychczas do warunków laboratoryjnych ze względu na wysokie wymagania dotyczące czystości środowiska i użycia niebezpiecznych środków chemicznych, jak również nowoczesnego wypo4

167 243 sażenia. Niniejszy sposób nie stawia takich wymagań i jest szczególnie właściwy do użycia w przedsiębiorstwach nie mających dostępu do wysokiej' technologii.

Wynalazek zostanie objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia przykład przebiegu etapów sposobu wytwarzania obszarów domieszkowanych w elemencie półprzewodnikowym i fig. 2-8 - schematycznie kolejne etapy wytwarzania dwupowierzchniowego ogniwa słonecznego wykonanego w procesie z fig. 1.

Figura 1 przedstawia przebieg etapów sposobu wytwarzania obszarów domieszkowanych w ogniwie słonecznym. Przed wytworzeniem w płytce podłoża obszarów domieszkowanych, przeprowadzana jest pewna liczba znanych etapów obróbki, w których są na przykład usuwane wady cięcia i zmieniane własności odbijania. Zostaną podane również metody wykonania styków dla półprzewodnikowego ogniwa słonecznego.

Materiał podłoża zostaje wybrany na podstawie wymagań nałożonych na otrzymywane ogniwo słoneczne, w przedstawionym przykładzie jest to podłoże krzemowe typu n o rezystywności 100 Om cm. Podłoże krzemowe jest płytką monokrystaliczną o orientacji (100), o grubości przez obróbkę 300 μιη i ma nieznaczne wady na powierzchni, spowodowane odcięciem od pręta krzemowego. Styki przyrządu półprzewodnikowego mogą być wydrukowane, na przykład przy pomocy techniki drukowania grubowarstwowego, co rozpoczyna się w etapie 101, gdzie są tworzone rowki z szeregu przylegających wgłębień przez kolejne trawienie powierzchniowe, na przykład przez wodorotlenek potasu, w etapie 111. Styki mogą być umieszczone tak, żeby obszary czynne nie były zaciemnione. Poza tym warstwa 3 może mieć zapewnioną grubość taką, że może służyć jako warstwa przeciwodblaskowa na wykończonym ogniwie. Zatem po suszeniu w 100⁰C warstwa 3 może mieć grubość 0,15 μη.

W celu uzyskania wydajności ogniwa rzędu 18-25%, osadzanie warstwy 3 i jej zawartość są całkowicie decydujące, ponieważ taka wydajność jest uwarunkowana małą koncentracją powierzchniową. W przypadku ogniwa słonecznego prąd fotoelektryczny (prąd wytworzony w złączu p-n z, padającego światła) jest nakładany na skierowany przeciwnie prąd (prąd ciemny), z którego to powodu próbuje on ograniczyć ten ostatni. Poważną przyczyną dużego prądu ciemnego jest wiele centrów rekombinacji przy powierzchni (duża szybkość rekombinacji powierzchniowej), które mogą być zneutralizowane przez pasywację powierzchni ogniwa przez cienką warstwę SiO2 - tak zwaną warstwę pasywacji, którajednak jest czynna, gdy koncentracja powierzchniowa zanieczyszczeń domieszkowych (tutaj atomów fosforu) jest wystarczająco niska, tojest mniejsza niż około 2,5 χ 10^ cm *³. Po pokryciu części powierzchni 2 płytki 1 warstwą źródła domieszki, ogniwo jest obrabiane w wysokiej temperaturze, co ma miejsce w etapie 131 w temperaturze około 1100°C, korzystnie w atmosferze suchego azotu i ten etap trwa 15 minut. Celem tej obróbki jest domieszkowanie obszarów płytki przy pomocy dyfuzji z osadzanej warstwy 3 do obszarów przy powierzchni płytki 1 i bezpośrednio pod nią. Ten etap 131 może być regulowany tak, żeby zapewniać skuteczne pochłanianie gazów, gdy są usuwane niepożądane zanieczyszczenia w płytce. Jeżeli pochłanianie gazów nie jest konieczne, etap 131 w wysokiej temperaturze może zostać przedłużony a etap 132 pominięty. Przepływ czystego azotu gazowego (bez obecności tlenu) jest 'stosowany dla zapobiegania wytwarzaniu warstwy maskującej SiO2 na tylnej stronie ogniwa, co inaczej zapobiegałoby dyfuzji fosforu w fazie gazowej ze źródła POCl3 w etapie 132. _t

Wytworzenie domieszkowanego obszaru 4 złącza pokazanego na fig. 3, gdzie cząstki fosforu stosowane do wytworzenia obszaru typu n przychodzą z warstwy dwutlenku osadzonej w etapie 122, ma miejsce w etapie 131, gdzie warstwa 3 dwutlenku krzemu jest dodatkowo zagęszczana dla zapewnienia efektu maskowania na przedniej stronie względem niepożądanego wejścia dużej liczby atomów fosforu w etapie 132. Wynalazek jest unikalny przez to, że kilka wzajemnie oddzielonych obszarów domieszkowanych o różnych typach i koncentracjach można wytworzyć po prostu w jednym etapie wysokotemperaturowym.

167 243

Przy przejściu do etapu 132 temperatura 1100°Cjest utrzymywana, podczas gdy płytki są przesuwane do innej strefy w piecu, gdzie atmosfera zawiera tlen i gaz nośny ze źródła POCl3. Ta część obróbki wysokotemperaturowej przebiega przez 15 minut i zostaje zakończona wolnym chłodzeniem, podczas którego źródło POCh jest odłączone. Wolne chłodzenie jest potrzebne dla uzyskania pełnej korzyści z procesu pochłaniania gazów. Ponadto szybkie chłodzenie jest niewskazane ze względu na zachowanie struktury kryształu, gdyż mogą wystąpić wady kryształu, które zmniejszają długość dyfuzji mniejszościowych nośników ładunku i skutkiem tego wydajność ogniwa. Zatem jest istotne, żeby etapy 131 i 132 przebiegały w tej samej komorze lub piecu dyfuzynym bez pośredniego chłodzenia i ogrzewania. Temperatura 1100°C może być zmieniana w szerokim zakresie, przy czym jest ona wybrana jako typowy przykład w celu wy'aśnienia.

Jak widać na fig. 3, domieszkowany obszar 5 zostanie wytworzony ze źródła fazy gazowej, a na nim jest wytwarzana podczas dyfuzji warstwa tlenkowa 6. Podczas dyfuzji silnie domieszkowana fosforem warstwa dwutlenku krzemu jest wytwarzana w szczególności nad tylną stroną, przy czym jest ona jednak usuwana przez trawienie w etapie 141. Dyfundowana warstwa może być scharakteryzowana za pomocą parametrów: głębokości złącza i rezystancji powierzchniowej (omy na powierzchnię). Głębokość złącza jest odległością od powierzchni do punktu, gdzie koncentracja domieszek pierwszego typu jest równa koncentracji domieszek drugiego typu w podłożu, to jest gdzie występuje równowaga elektryczna pomiędzy domieszkami typu p i n, nazywanymi również atomami akceptorowymi i atomami donorowymi.

Trawienie w etapie 141 może być korzystnie przeprowadzane przy pomocy choliny, skutkiem czego cienka warstwa 6 tlenku fosforu jest wytrawiana z tylnej strony tak, że usytuowane w niej domieszki są usuwane wraz z leżącymi najbardziej na zewnątrz 5 μ m krzemu. Po przerwaniu trawienia warstwa krzemu na przedniej stronie jest również zmniejszana i ma grubość około 0,1 μ m. Trawienie może być korzystnie selektywne tak, że zostaje zachowana struktura piramidowa, lecz to powoduje niebezpieczeństwo, że tekstura nie będzie takjednorodnajak przed trawieniem, ponieważ pewne piramidy są trawione szybciej niż inne. Piramidy na tylnej stronie będą o 5 um wyższe niż piramida na przedniej stronie po trawieniu. Szybkość trawienia jest wielokrotnie większa w kierunku (100) niż w szczególności w kierunku (111) i dlatego jest ważne zapewnienie, żeby głębokość trawienia (tutaj 5 μm) była większa niż głębokość wnikania w stronę tylną (tutaj 3 μm) atomów fosforu ze źródła zewnętrznego fazy gazowej w etapie 132.

Podobnie jak w etapie 121 warstwa dwutlenku krzemu o bardzo dużej zawartości procentowej moli boru może być teraz osadzona na tylnej stronie płytki w etapie 151, co może zachodzić przy pomocy techniki drukowania grubowarstwowego. Grubość warstwy wynosi 0,1 μ m po wysuszemu w 150°C i poza spełnianiem funkcji źródła domieszki dla wysokodomieszkowanego obszaru stykowego służy ona również jako dodatkowa maska ochronna przed wprowadzeniem niepożądanego materiału metalowego. Inaczej wzór odpowiada wzorowi stosowanemu w etapie 121 i pokrywa w ten sam sposób rowki stykowe wytworzone w etapie 101.

Jeżeli dioda ma być wyposażona w diodę bocznikującą wzmiankową później, tylna strona jest zaopatrzona wzdłuż krawędzi w warstwę dwutlenku krzemu z wysoką zawartością procentową moli fosforu, co może dogodnie zachodzić przy pomocy techniki grubowarstwowej, która jest wykorzystywana w etapie 152. Następnie warstwa 9 dwutlenku krzemu (fig. 5) o małej zawartości procentowej moli jest osadzana na tylnej stronie, co zachodzi w etapie 153 i może być dogodnie przeprowadzone przy pomocy techniki drukowania grubowarstwowego. Warstwa 9 (fig. 5) pokrywa całą tylną stronę oprócz pierścieniowego obszaru wzdłuż krawędzi płytki. Grubość warstwy wynosi około 0,1 μ m po wysuszeniu w 100°C. Mała zawartość procentowa moli zapewnia, że koncentracja powierzchniowa nie przekracza 8 x 10¹⁸ atomów boru na cm³ na zewnątrz obszaru stykowego. Koncentracja boru jest większa niż poprzednio wzmiankowana koncentracja fosforu, a przyczyną jest to, że bor dyfunduje wolniej niż fosfor i że koncentracja musi zostać zwiększona w celu uzyskania takiej samej małej rezystancji powierzchniowej. Poza tym należy rozważyć, że

167 243 podczas obróbki wysokotemperaturowej w etapie 161 fosfor wnika głębiej do płytki w wyniku dyfuzji. Rozwiązaniem tego problemu jest rozpoczęcie osadZania warstwy boru (etapy 121-122) i następnie osadzanie warstwy fosforu (etapy 151-153).

Dyfuzja w etapie 161 zachodzi w 1000°C w suchej atmosferze azotu i tlenu przez 30 minut. Etap wysokotemperaturowy jest kończony bardzo wolnym chłodzeniem w atmosferze wzbogaconej w tlen w celu wytworzenia powierzchniowej warstwy pasywacyjnej o grubości 0,01 μ m, co zachodzi najlepiej w wyniku suchego utleniania. Należy zauważyć, że tlenek wzrasta przy powierzchni kryształu krzemu a nie na domieszkowanych warstwach dwutlenku krzemu. Chłodzenie jest tutaj bardzo ważne a najlepszy wynik jest uzyskiwany przy bardzo wolnym chłodzeniu (około 2°C/minutę).

W etapie 161 bor wnika z warstwy 9 dwutlenku krzemu do płytki w obszarze 10 bezpośrednio poniżej warstwy 9 dwutlenku krzemu. W odsłoniętym obszarze pomiędzy dwiema warstwami dwutlenku krzemu zachodzi samodomieszkowanie obszaru 11 a na jego wierzchołku zostaje wytworzony tlenek 12. Domieszkowany obszar 4 będzie rozchodził się nieznacznie podczas procesu dyfuzji.

Na figurze 7 widać, jak trawienie w etapie 171 usuwa samodomieszkowany obszar 11 i utworzony na nim tlenek 12. Trawieniejest przeprowadzane przez gorący roztwór choliny, tak że 2 μm krzemu są usuwane z powierzchni w obszarze pomiędzy warstwami dwutlenku krzemu. Podczas procesu trawienia grubość warstw 3 i 10 dwutlenku krzemu zostaje zmniejszona do 0,01 μ m w celu umożliwienia nałożenia lepszej liczby warstw odbiciowych w kolejnych etapach. Warstwa dwutlenku krzemu może zostać wytrawiona w sposób korzystny, ponieważ w tym przypadku składa się ona głownie z SiO2, który ma mniejszy współczynnik odbicia (zwykle 1,45). Przy większym współczynniku odbicia zostaje uzyskana lepsza warstwa przeciwodbiciowa. Inaczej można by zadecydować użyć TiO2 ze współczynnikiem odbicia 2,1 dla warstw 3 i 9 oraz utrzymać to. Poza tym można by zadecydować o połączeniu tej warstwy z inną warstwą przeciwodbiciową, na przykład Ta2Os, ZnS lub MgF2 dla zapewnienia podwójnej warstwy, która daje lepszy efekt przeciwodbiciowy. Następnie mogą być nałożone w znany sposób styki, co jest znane fachowcom i dlatego nie będzie wzmiankowane w większych szczegółach. Przebieg procesu został wyjaśniony w odniesieniu do dwupowierzchniowego ogniwa słonecznego, lecz może on zostać przerwany po wyprawianiu w etapie 141 w celu zapewnienia jedynie jednopowierzchniowego ogniwa słonecznego, które jest następnie gotowe do nakładania styków.

Można zatem stwierdzić, że jest uzyskiwanych wiele pozytywnych skutków przez zastosowanie warstwy dwutlenku krzemu zarówno jako źródła domieszki jak i maski. Przy wytwarzaniu jednopowierzchniowego ogniwa słonecznego jedna strona płytki podłoża jest powlekana przez warstwę dwutlenku krzemu, który służy częściowo jako materiał źródła i częściowo jako warstwa maskująca. Przy pomocy etapu wysokotemperaturowego atomy ze źródła domieszki dyfundują bezpośrednio do leżącej poniżej części płytki i za pośrednictwem powietrza do niechronionej strony tylnej płytki w postaci samodomieszkowania. Samodomieszkowana część płytki jest usuwana przez kolejne trawienie, podczas gdy warstwa dwutlenku chroni leżący poniżej domieszkowany obszar. Płytka może następnie zostać wyposażona w styki i zastosowana jako jednopowierzchniowe ogniwo słoneczne.

Na figurze 8 widać, jak obszar 11 domieszkowany ze źródła domieszki w fazie gazowej nie zostaje całkowicie usunięty przez końcowe trawienie w etapie 171. Zatem zostaje wytworzony pierścieniowy kanał z warstwą złącza na dole, zapewniony w etapie 152. Kanał ma szerokość, która jest dogodnie większa niż poszczególne głębokości penetracji do domieszkowanych obszarów 4 i 10. Odległość A pomiędzy dwiema warstwami 3 i 9 dwutlenku krzemu może być zastosowana do regulacji gradientu prądu ciemnego przez diodę, utworzoną poprzez warstwy półprzewodnika spolaryzowane w kierunku zaporowym, skutkiem czego zmniejsza się niebezpieczeństwo punktu gorącego. Odległość λ jest decydująca dla prądu upływowego pomiędzy obszarami typu n+ i p+. Wówczas gdy ogniwa słoneczne wykorzystują tak efekt diodowy, duży zespół ogniw słonecznych będzie nadal działać, nawet jeżeli jedno lub więcej poszczególnych ogniw słonecznych zostanie uszkodzonych lub będzie zacienionych. Wzmiankowany efekt diodowy można uzyskać przez usunięcie obszaru samo167 243 domieszkowanego, wzmiankowanego w połączeniu z fig. 6, poprzez selektywne trawienie, tak że pierścieniowy kanał na płytce 1 zostanie odsłonięty, podczas gdy nadal występuje część resztkowa warstwy 11 wzdłuż krawędzi czynnych obszarów 4 i 10. Ponieważ warstwa 11 zostaje wytworzona przez samodomieszkowanie z warstwy 9 źródła i ma zatem ten sam typ przewodnictwa jak czynny obszar 10, pozostała część warstwy 11 naprzeciw obszaru 10 będzie zgodnie z tym rozpatrywanajakojego integralna część, podczas gdy pozostała część naprzeciw obszaru 4 będzie rozpatrywana jako domieszkowany obszar 16 (fig. 8) o przewodnictwie typu przeciwnego niż czynny obszar 4. Obszar 15 o tym samym typie przewodnictwa jak obszar 4 jest następnie kontaktowany z obszarem 10 w kanale dla wytworzenia złącza p-n lub p-i-n. Obszar 15 może być wytworzony np. w połączeniu z wytwarzaniem styków i zatem może być wykonany z aluminium. To złącze półprzewodnikowe tworzy diodę, która jest skierowana przeciwnie do diody fotoelektrycznej utworzonej przez ogniwo słoneczne i zapewnia, że zespół, w którym jest umieszczone ogniwo słoneczne, nadal działa, nawet jeżeli to ogniwo słoneczne staje się nieczynne, np. przez przerwanie, zacienienie lub podobną przyczynę. W przypadku początkowego materiału monokrystalicznego dioda rozciąga się poprzecznie do pierścieniowego kanału, podczas gdy w przypadku początkowego materiału polikrystalicznego dioda składa się z segmentów poprzecznych do kanału i dlatego składa się z kilku diod połączonych równolegle.

Warstwy źródeł zostały omówione poprzednio jako warstwy dwutlenku krzemu z borem i fosforem, lecz jest oczywiste, że domieszka może być wybrana dowolnie, na przykład jako antymon lub arsen. Dwutlenek krzemu, który zwykle pokrywa materiał zawierający krzem i tlen, tworzący kwarty przez silne ogrzewanie i dodanie tlenu, może być zastąpiony na przykład przez azotek krzemu, tlenek tytanu lub inny materiał mający potrzebne własności, jak na przykład warstwy zaporowe. Materiałem wyjściowym w opisanym poprzednio przykładzie była monokrystaliczna płytka krzemowa i może być ona zastąpiona przez płytkę polikrystaliczną lub nawet przez płytkę amorficzną, przy czym materiał zostaje wybrany w zależności od wymaganych własności ogniwa słonecznego.

Jak widać z powyższego, płytka może być pokryta większą ilością warstw źródeł o różnych typach przewodnictwa, które przy wspólnej dyfuzji służą zarówno jako warstwa źródła i jako warstwa maskująca przed niepożądanym samodomieszkowaniem. Warstwy mogą być nakładane w zwykły sposób przez osadzanie chemiczne z pary, wyoblanie lub techniką drukowania grubowarstwowego. Jest więc możliwe wytworzenie dwupowierzchniowego ogniwa słonecznego w pojedynczym etapie wysokotemperaturowym, gdzie samodomieszkowane obszary są usuwane przez kolejne trawienie. Jest także jasne, że przedstawiona tutaj technologia jest użyteczna przy wytwarzaniu domieszkowanych obszarów dla różnych typów półprzewodników, obejmujących tyrystory. Zatem w półprzewodniku można wytworzyć dowolną strukturę obszarów domieszkowanych.

Środek trawiący został opisany poprzednio jako roztwór alkaliczny, lecz etap trawienia może być korzystnie zastąpiony przez trawienie plazmowe, tak że zarówno etap dyfuzji jak i etap trawienia zachodzą w jednej i tej samej komorze pieca, a płytki nie muszą być przesuwane pomiędzy poszczególnymi etapami. Znaczną zaletą tego jest więc fakt, że rura pieca jest czyszczona podczas trawienia i że zapobiega się kolejnym etapom procesu, polegającym na przepłukiwaniu wodą, czyszczeniu chemicznym i suszeniu.

FIG 2

F/G 3

FIG¹*

FIG. 5

167 243

FIG 7

F/G8

167 243

PŁYTKA PODŁOŻA NP, KRZEMOWA

WYTWARZANIE ROWKÓW NA STYKI 101

PRZEBIEG

PROCESU

TRAWIENIE POWIERZCHNIOWE	111

TEKSTUROWANIE	112

NAKŁADANIE WARSTW ZMNIEJSZAJĄCYCH REZYSTANCJĘ

NAKŁADANIE PIERWSZEJ WARSTWY ŹRÓDŁA DOMIESZKI	122

DYFUZJA W GAZIE OBOJ§TNYM	131

DYFUZJA PRZEZ ŹRÓDŁO DOMIESZKI W FAZIE GAZOWEJ

TRAWIENIE OBSZARÓW SAMODOMIESZKOWANYCH

NAKŁADANIE WARSTWY SILNIE DOMIESZKOWANEJ NA STRONIE TYLNEJ

NAKŁADANIE OPTYMALNEJ WARSTWY BOCZNIKUJĄCEJ

NAKŁADANIE DRUGIEJ WARSTWY ŹRÓDŁA DOMIESZKI

DYFUZJA 161

TRAWIENIE 171

WYTWARZANIE STYKÓW

FIG. I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania obszarów domieszkowanych w elemencie półprzewodnikowym, zwłaszczaw ogniwie słonecznym, podczas którego nakłada się na część powierzchni podłoża półprzewodnikowego co najmniej jedną warstwę źródła z pierwszą domieszką, ogrzewa się podłoże półprzewodnikowe z warstwą źródła do temperatury dyfuzji części domieszki z warstwy źródła do podłoża półprzewodnikowego, gdzie przeprowadza się także niepożądane samodomieszkowanie nie chronionych powierzchni podłoża półprzewodnikowego podczas procesu domieszkowania, znamienny tym, że podłoże półprzewodnikowe z warstwą źródła poddaje się trawieniu, steruje się trawieniem, przez co osiąga się głębokość trawienia nie chronionych powierzchni podłoża półprzewodnikowego większą niż głębokość penetracji samodomieśzkowanych atomów i uzyskuje się grubość warstwy źródła taką, że tworzy się przez warstwę źródła barierę ochronną dla leżących poniżej domieszkowanych obszarów podczas trawienia, przy czym powoduje się zmniejszenie grubości warstwy źródła podczas trawienia.