Brevet FR3055562A1 — publié le 20180309

PROCÉDÉ DE TRI DE PLAQUETTES EN SILICIUM EN FONCTION DE LA VARIATION DU DOPAGE NET DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de tri de plaquettes en silicium, mis en oeuvre après leur découpage dans un lingot et avant qu'elles ne soient utilisées pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, tels que des cellules photovoltaïques. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Environ 10 % à 20 % des plaquettes en silicium monocristallin obtenues par le procédé de tirage Czochralski sont incompatibles avec la fabrication de cellules photovoltaïques à haut rendement. En effet, ces plaquettes contiennent des défauts qui limitent la durée de vie des porteurs de charge photogénérés et conduisent à des diminutions de rendement pouvant atteindre 4 % (absolus). Parmi les défauts qui limitent la durée de vie, on peut citer les donneurs thermiques (DT). Les donneurs thermiques sont des agglomérats créés à partir de l'oxygène interstitiel contenu dans le silicium (i.e. les atomes d'oxygène occupent des positions interstitielles dans le réseau cristallin). Ils se forment lors du tirage du lingot, lorsque la température de silicium est comprise entre 350 °C et 500 °C. Les plaquettes dont la concentration en donneurs thermiques est la plus élevée et dont le rendement risque par conséquent d'être limité sont généralement situées dans la partie haute du lingot, appelée également tête du lingot. Cela s'explique d'une part par le fait que la partie haute du lingot (i.e. la partie du lingot cristallisée en premier) contient une plus grande quantité d'oxygène, et d'autre part, par le fait qu'elle subit un refroidissement plus lent que la partie basse du lingot (cristallisée en dernier). En effet, elle reste en contact thermique avec le bain de silicium fondu pendant toute la durée du tirage. La durée pendant laquelle la température du silicium se situe dans la plage de formation des donneurs thermiques (350 °C-500 °Ç est donc plus importante pour 3055562 2 la partie haute du lingot que pour sa partie basse. Les donneurs thermiques sont détruits lors d'un traitement thermique à une température supérieure ou égale à 600 °C. Les cellules photovoltaïques à 5 homojonction, dont le procédé de fabrication fait appel à de tels traitements thermiques, ne contiennent donc (quasiment) plus de donneurs thermiques et leur rendement n'est pas diminué. Par contre, les procédés de fabrication de cellules photovoltaïques à basse température ( REVENDICATIONS1. Procédé de tri de plaquettes obtenues par découpage d'un lingot en silicium monocristallin de type Czochralski, le procédé étant mis en oeuvre lorsque les 5 plaquettes sont dans un état brut de découpe ou dans un état de mise en forme de leur surface et comprenant les étapes suivantes : a) mesurer (S1) une première valeur (ID) d'un paramètre représentatif de la concentration en porteurs de charge libres majoritaires (no/po) dans une première zone (Z1) située au centre de chaque plaquette et une deuxième 10 valeur (1z2) dudit paramètre dans une deuxième zone (Z2) située au voisinage immédiat d'un bord de chaque plaquette ; b) calculer (S2) une variation relative (R) dudit paramètre entre le bord et le centre de chaque plaquette, à partir des première et deuxième valeurs (ID, 1z2) dudit paramètre ; 15 c) comparer (S3) la variation relative dudit paramètre dans chaque plaquette à une valeur seuil (Rh) ; et d) écarter (S4) la plaquette lorsque la variation relative (R) dudit paramètre est supérieure à la valeur seuil (Rh). 20 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première zone (Z1) de chaque plaquette est constituée d'un carré de 5 cm de côté dont le centre est confondu avec le centre de la plaquette. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la deuxième zone (Z2) 25 de chaque plaquette est constituée d'une bande de largeur égale à 5 mm et située à la périphérie de la plaquette. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit paramètre est un signal proportionnel ou inversement proportionnel à la concentration 30 en porteurs de charge libres majoritaires (no/po). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit paramètre est une intensité de photoluminescence (IPL). 3055562 22 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'épaisseur des plaquettes est inférieure à 580 pm. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première valeur (Izi) dudit paramètre est une valeur moyenne de plusieurs valeurs dudit paramètre mesurées dans la première zone (Z1). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les étapes a) et b) sont en outre mises en oeuvre pour des zones additionnelles (Z3) de chaque plaquette, d'où il résulte une pluralité de valeurs de variation relative (R) dudit paramètre pour chaque plaquette, le procédé comprenant en outre une étape de détermination, parmi la pluralité de valeurs de variation relative, d'une valeur maximale de variation relative, ladite valeur maximale étant comparée à la valeur seuil (Rh) à l'étape c). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les plaquettes sont dopées de type n. 10. Procédé de tri de plaquettes obtenues par découpage d'un lingot en silicium monocristallin de type Czochralski contenant des dopants de type p, le procédé étant mis en oeuvre lorsque les plaquettes sont dans un état brut de découpe ou dans un état de mise en forme de leur surface et comprenant les étapes suivantes : - effectuer des mesures d'un paramètre représentatif de la concentration en porteurs de charge libres majoritaires (no/po) sur chaque plaquette, les mesures étant réparties entre un bord et le centre de la plaquette ; - déterminer si ledit paramètre diminue de façon continue entre le bord et le centre de chaque plaquette ; et lorsque ledit paramètre diminue de façon continue, les étapes suivantes : a) extraire (S1) des mesures une première valeur (Izi) dudit paramètre dans une première zone (Z1) située au centre de la plaquette et une deuxième valeur (1z2) dudit paramètre dans une deuxième zone (Z2) située au voisinage immédiat d'un bord de la plaquette ; 3055562 23 b) calculer (S2) une première variation relative (R) dudit paramètre entre le bord et le centre de la plaquette, à partir des première et deuxième valeurs (Izi-lz2) dudit paramètre ; c) comparer (S3) la première variation relative dudit paramètre à une première 5 valeur seuil (Rh) ; et d) écarter (S4) la plaquette lorsque la première variation relative (R) dudit paramètre est supérieure à la première valeur seuil (Rh) ; et lorsque ledit paramètre ne diminue pas de façon continue, les étapes suivantes : - déterminer une deuxième variation relative (AlpL) dudit paramètre entre le 10 minimum (A) dudit paramètre et une valeur dudit paramètre au centre (B) de la plaquette ; - comparer la deuxième variation relative dudit paramètre à une deuxième valeur seuil ; - écarter la plaquette lorsque la deuxième variation relative (AlpL) dudit paramètre 15 est supérieure à la deuxième valeur seuil ; - mettre en oeuvre les étapes a) à d) lorsque la deuxième variation relative (AlpL) dudit paramètre est inférieure à la deuxième valeur seuil.