Brevet FR2596201A1 — publié le 19870925

Procédé de fabrication de jonctions semi-conductrices et produits ainsi obtenus ". La présente invention concerne un procédé de fabrication de jonctions semi-conductrices et produits ainsi obtenus. La réalisation de jonctions semiconductrices dans des nappes de silicium telles que des nappes de silicium dentritiques destinées à des cellules 10 solaires photovoicaiques se fait de manière caractéristique dans un four à diffusion tubulaire ou en forme de ceinture. Pour réaliser des jonctions sur les deux faces de la nappe, il faut procéder en deux étapes en diffusant d'abord une couche de dopant dans l'une des faces, puis en nettoyant la face et en la masquant avec du dioxyde de silicium (silice SiO2) pour éviter que le dopant ne passe de la couche diffusée dans la couche à diffuser sur l'autre face; puis au cours d'une opération distincte, on diffuse n'importe quelle autre couche de dopant dans la face opposée. Pour chauffer par exemple à une température de 850eC-950 C et pour refroidir ensuite chaque couche, il faut de manière caractéristique environ 40 minutes. La présente invention a pour but de créer un procédé permettant de réaliser des jonctions semi25 conductrices, et qui soit beaucoup plus rapide, moins compliqué et moins coûteux et qui soit particulièrement bien adapté à la réalisation de Jonctions de manière simultanée sur les deux faces d'une nappe dentritique de silicium destinée à des cellules de capteurs solaires. Une caractéristique importante de l'invention est que la chaleur nécessaire à la diffusion des dopants est fournie 5 par des impulsions de durée relativement courte de lumière de forte intensité. Ainsi, la présente invention concerne un procédé de réalisation d'une ou plusieurs Jonctions semi-conductrices dans une nappe de silicium d'un type 10 déterminé P ou N, ce procédé consistant à appliquer un liquide préalable contenant un dopant du type choisi P ou N sur au moins l'une des faces de la nappe, puis à cuire de manière à éliminer le solvant en excédent, puis à chauffer rapidement la nappe avec de la lumière impulsion15 nelle de forte intensité pendant une durée inférieure à une minute à des températures de l'ordre de 950 C à 1200 C pour former les Jonctions. La présente invention concerne un procédé de réalisation de Jonctions semi-conductrices dans 20 une nappe de silicium dentritique de type P ou de- type N,. ce procédé consistant à appliquer un solvant préalable, à l'état liquide contenant un dopant de type opposé à celui de la nappe sur l'une des faces de celle-ci, à appliquer un solvant liquide, préalable contenant un dopant de même 25 type que celui de la nappe sur la face opposée de cette nappe, puis à cuire la nappe dans un four à une température approximativement égale à 200 C pour éliminer le solvant en excédent, puis à chauffer rapidement la nappe avec, de la lumière impulsionnelle à haute intensité pendant une 30 durée notablement inférieure à une minute à des températures de l'ordre de 950 C à-1200 C pour former simultanément des Jonctions sur les deux faces de la nappe. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée ci-après à l'aide d'un exemple de 35 mise en oeuvre selon les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique du bord d'une nappe dont les deux faces ont reçu des liquides préalables contenant des dopants; la figure 2 est une vue schématique de la nappe de la figure 1 placée dans un four pour la cuisson; - la figure 3 est une vue schématique de la nappe dopée placée dans un dispositif à lumière impulsionnelle de forte intensité pour une phase de chauffage 10 rapide et, - la figure 4 est une vue schématique de la nappe de la figure 3 dans un four de recuit. Selon la figure 1, une nappe 2, de silicium dentritique à dopage préalable de type P a reçu 15 préalablement un liquide 4 (liquide précurseur) contenant un dopant de type N ainsi qu'un liquide précurseur 6 contenant un dopant de type P sur la face opposée de cette même nappe 2. Les liquides précurseurs peuvent être appliqués de manière habituelle par exemple en utilisant un balai à mousse 8, un revêtement à ménisque ou en utilisant le procédé de dépôt chimique à la vapeur. Des exemples de liquides précurseurs qui peuvent s'utiliser sont des liquides du commerce tels que les produits de la Société Allied Chemical Corp. P8 ou Filmtronics, Inc. P2.5 pour 25 le liquide précurseur de type N et les produits B150 de Allied Chemical Corp. pour le liquide de type P. La nappe 2 ayant reçu les liquides précurseurs 4 et 6 est cuite dans un four 10 (figure 2) pour éliminer le solvant en excédent des faces de la nappe. A titre d'exemple, pour cette étape opératoire, le four 10 peut être un four contenant de l'air et qui est chauffé approximativement à 2000C; la nappe est chauffée à cette température par exemple pendant 20 minutes pour éliminer le solvant en excédent. L'étape suivante du procédé consiste à chauffer rapidement la nappe dopée avec de la lumière impulsionnelle à forte intensité dans un dispositif 12 tel que celui représenté schématiquement à la figure 3; Il s'agit d'un système halogène au tungstène diffusé dans le commerce par exemple par A. G. Associates de Palo Alto, Californie. Comme cela est connu, ce système halogène au tungstène utilise des ensembles de lampes halogènes au tungstène 14 placés au-dessus et en-dessous de la nappe; dans le dispositif à chaleur pulsée de la Société 10 A. G. Associates, la nappe est placée dans un tube en quartz 16 pour favoriser le rendement thermique de l'opération. La nappe 2 est chauffée à l'intérieur du dispositif 12 par de la lumière impulsionnelle à forte 15 intensité émise par des lampes halogènes au tungstène pen-, dant une durée inférieure à une minute à des températures de l'ordre de 1000 C à 1100 C pour former simultanément des jonctions sur les deux faces de la nappe. Les temperatures et durées préférentielles pour réaliser simultané20 ment les jonctions sur les deux faces de la nappe de silicium dentritique destinée à des cellules solaires sont comprises entre 950 C et 1200 C, la durée étant de l'ordre de 5 à 15 secondes. On obtient ainsi des jonctions relativement peu profondes qui sont intéressantes pour les cellules solaires. Pour obtenir des jonctions plus profondes dans le cas d'autres dispositifs comme par exemple des redresseurs et des transistors etc, il faut augmenter de manière proportionnelle la durée de l'opération et la température. Pour les mesures et commandes de température, on peut noyer un thermocouple 18 dans la nappe 20 en procédant sur le plan thermique, de façon analogique à la nappe 20 comme suggéré par A.G. Associates. Il est clair que d'autres systèmes de mesure et de réglage 35 de température peuvent s'utiliser pour la mise en oeuvre de l'invention. Il est important pour l'invention que le dopage qui se produit au cours du procédé thermique rapide est beaucoup plus rapide que le temps qui permettrait au dopant de passer d'une face de la nappe à 5 l'autre et entraînerait la contamination. Ainsi selon le procédé de l'invention, il suffit d'une seule étape pour le dopage, ce qui évite tout procédé complexe et coûteux en deux étapes selon l'art antérieur ainsi que les opérations de nettoyage et de masquage. Dans certains cas, il peut être souhaitable de recuire la nappe après le traitement thermique rapide. Il est connu que ce recuit permet d'éliminer les défauts de la nappe qui sont gelés au cours du refroidissement trop rapide de la nappe. Le recuit se fait pour 15 arriver à un rendement plus élevé en cellules solaires et pour avoir des durées de vie plus élevées des porteurs dans le cas d'autres semi-conducteurs. Le recuit peut se faire dans un four 22 à atmosphère d'air selon la figure 4, la nappe 2 étant chauffée à l'air à une température comprise entre 750 C et 850 C pour une durée de l'ordre de à 60 minutes. Bien que le mode de réalisation représenté corresponde à une nappe de silicium avec des jonctions semi-conductrices dans ses deux faces, il est clair 25 que l'invention s'appliquer également à la réalisation d'une jonction simple dans l'une des faces de la nappe. R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS * 1 ) Procédé de réalisation d'une ou plusieurs Jonctions semiconductrices dans une nappe (2) de silicium de type P ou N, procédé caractérisé en ce qu'on applique un liquide précurseur (4) (6) contenant un dopant de type P ou N choisi sur au moins l'une des faces de la nappe, puis on cuit pour éliminer le solvant en excédent et on chauffe rapidement la nappe avec de la lumière impulsionnelle à forte intensité pendant une durée inférieu10 re à une minute à des températures de l'ordre de 950 C1200 C pour former les jonctions. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique le dopant sur les deux faces de la nappe pour former simultanément les jonctions 15 dans les deux faces de la nappe au cours du chauffage rapide. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le chauffage rapide se fait à une température comprise entre 20 1100 C et 1150 C pendant 10 à 20 secondes suivant la profondeur voulue pour les jonctions. 4 ) Procédé de réalisation de jonctions semi-conductrices dans une nappe de silicium dentritique de type P ou N, procédé caractérisé en ce qu'on applique un solvant liquide précurseur contenant un dopant de type opposé à celui de la nappe sur l'une des faces de la nappe, on applique un solvant liquide précurseur contenant un dopant de même type que celui de la nappe sur la face opposée de la nappe, puis on cuit la nappe dans un four à une température approximativement égale à 200 C pour éliminer le solvant en excédent et on chauffe rapidement la nappe avec de la lumière impulsionnelle à forte intensité pendant une durée notablement inférieure à une minute à des températures de l'ordre de 950 C-1200 C pour 35 former simultanément les jonctions dans les deux faces 7. de la nappe. ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la nappe est recuite après l'étape de chauffage rapide. 6 ) Nappe notamment de silicium dentritique de type P ou de type N comportant des Jonctions caractérisée en ce qu'elle est réalisée par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.