CH648977A5 - Appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article. - Google Patents

Appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article. Download PDF

Info

Publication number
CH648977A5
CH648977A5 CH985/84A CH98584A CH648977A5 CH 648977 A5 CH648977 A5 CH 648977A5 CH 985/84 A CH985/84 A CH 985/84A CH 98584 A CH98584 A CH 98584A CH 648977 A5 CH648977 A5 CH 648977A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
cavity
plasma
gas
article
container
Prior art date
Application number
CH985/84A
Other languages
English (en)
Inventor
Harold Samuel Gurev
Original Assignee
Optical Coating Laboratory Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optical Coating Laboratory Inc filed Critical Optical Coating Laboratory Inc
Publication of CH648977A5 publication Critical patent/CH648977A5/fr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/507Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using external electrodes, e.g. in tunnel type reactors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544Solar cells from Group III-V materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

L'invention concerne un appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article au moyen d'une source de plasma autonome.
Les revêtements de piles solaires ont été produits jusqu'à présent afin de protéger les piles solaires des rayonnements, dans l'espace, de particules à grande énergie. Ces revêtements de piles solaires sont en général constitués de minces feuilles de silices fondue, collées sur la surface supérieure des piles. Pour empêcher l'adhésif de se dégrader, il est nécessaire de disposer sur le revêtement un filtre arrêtant les rayons ultraviolets. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 293 732 décrit des revêtements ayant de telles possibilités.
Dans le cas des systèmes d'alimentation en énergie utilisés dans l'espace, il existe toujours un besoin en panneaux de cellules solaires de faible poids. Etant donné que la demande en énergie par satellite augmente, il existe un besoin croissant de panneaux plus légers. Bien qu'à l'heure actuelle il soit possible de fabriquer des cellules solaires relativement minces (c'est-à-dire de 0,05 mm) à performances élevées, il n'existe pas actuellement de revêtements légers s'avérant efficaces pour protéger une cellule solaire de faible poids. Dans le cas où aucun type nouveau de revêtement de pile solaire n'apparaît, les programmes portant sur les prochains satellites peuvent avoir à envisager le collage d'un revêtement de 0,10 à 0,15 mm d'épaisseur sur une pile de 0,05 mm d'épaisseur pour donner à cette pile la durée de vie demandée. A ce jour, on a procédé à de nombreux essais de dépôt direct de revêtements sur la surface d'une pile solaire. Cependant, aucun procédé efficace et peu coûteux de fabrication, apportant une solution réelle au problème, n'est apparu. Il subsiste donc la nécessité de disposer d'un revêtement nouveau et perfectionnée pour pile solaire, formant un seul bloc avec cette dernière.
L'invention vise la réalisation d'un appareil du type précité permettant de munir, par exemple une pile solaire, d'une mince couche solide, formant un seul bloc avec cette pile et ayant un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui de la pile et pouvant être réalisé à une épaisseur de l'ordre de 100 micromètres.
s A cet effet l'appareil selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte un récipient qui présente une cavité communiquant avec une ouverture de sortie, une enveloppe qui est reliée au récipient et qui délimite une chambre communiquant avec l'ouverture de sortie du récipient, un dispositif io destiné à faire le vide dans la chambre et dans la cavité, l'enveloppe étant réalisée de manière à recevoir l'article sur lequel la couche doit être formée, un dispositif établissant un champ à haute fréquence à l'intérieur de la cavité, un élément permettant l'introduction d'un gaz dans la cavité afin de créer un 15 plasma gazeux qui élève la pression régnant dans la cavité pour que ce plasma soit déchargé indépendamment de tout champ magnétique extérieur en passant par l'ouverture de sortie et atteigne la surface à revêtir, un élément de fourniture d'un gaz qui se forme indépendamment de l'évaporation 20 ayant lieu dans la cavité afin que cette dernière réagisse chimiquement avec le plasma gazeux pour produire un mélange formant une couche solide sur la surface de l'article.
Un tel appareil permet de former une couche d'oxyde et/ ou de nitrure au moyen d'une source de plasma autonome, 25 cette couche étant formée d'une composition choisie dans le système quaternaire Al-Si-O-N, dans des matières choisies dans le système Sb-Sn-0 ou dans le système In-Sn-O.
Dans l'appareil selon l'invention, un ou plusieurs des composants peuvent être introduits dans l'appareil sous la 30 forme d'un composé gazeux et sont mis en réaction chimique avec l'oxyde ou le nitrure souhaité, sur l'un ou l'autre de deux sites ou sur deux sites dont l'un est situé dans une source activée de plasma et dont l'autre est situé à la surface du substrat de la pile solaire sur lequel le revêtement doit être formé, ce re-35 vêtement pouvant être formé également, en variante, sur les deux sites. La pile solaire peut être réalisée d'un seul bloc sur le substrat, à une température inférieure à 400 °C. Elle peut être produite très rapidement. L'appareil selon l'invention est particulièrement adapté à la réalisation de minces couches de 40 revêtement de rouleaux, avec un échauffement minimal du substrat. Toute érosion de la source est inutile. Une réaction chimique a lieu pendant la formation du revêtement. Il est également possible de produire des passes continues de revêtement.
45 L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel:
la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil selon l'invention pour former un revêtement de pile solaire par dépôt de bioxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium so au moyen d'une oxydation, à l'intérieur d'une cavité et sous l'action d'un plasma, d'un composé de silicium et d'un composé d'aluminium;
la figure 2 est une représentation schématique analogue à celle de la figure 1, montrant la formation d'un revêtement de ss pile solaire par dépôt de bioxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium au moyen d'une oxydation extérieure d'un composé de silicium et d'un composé d'aluminium dans une décharge d'oxygène activée par plasma, et la figure 3 est une autre représentation schématique, ana-60 logue à celle des figures 1 et 2, montrant un appareil pour former un revêtement de pile solaire par dépôt de bioxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium au moyen d'une évaporation de bioxyde de silicium solide au cours d'une oxydation, à l'intérieur d'une cavité et activée par plasma, d'un composé d'alu-65 minium.
Dans la description qui suit il est souvent question de la transformation de matière de l'état solide et/ou liquide à l'état gazeux, donc de sublimation et/ou d'évaporation. Pour sim-
3
648 977
plifîer, le terme «évaporation» sera utilisé indistinctement pour les deux genres de transformation.
Pour former, sur des articles tels que des piles solaires, une couche d'oxyde/nitrure à partir de matières choisies dans le système quaternaire Al-Si O -N, au moyen d'une source activée par plasma, la source présente une cavité et comporte un dispositif destiné à produire un champ à haute fréquence à l'intérieur de cette cavité. Au moins l'un des composants de la couche est choisi sous la forme d'un composé gazeux. On fait réagir chimiquement ce composé avec au moins un autre composant pour former la couche alors que la température de l'article est maintenue à une valeur inférieur à environ 400 °C.
L'appareil 11 à source autonome de plasma, et montré sur la figure 1, est analogue aux générateurs de plasma tels que ceux décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 801 355 et No 3 922 214. Il comporte un récipient 12 qui comprend une paroi latérale 13 et des parois supérieure et inférieure 14 et 16. Ainsi, comme représenté, le récipient 12 peut avoir la forme d'un cylindre fermé à ses extrémités et délimitant une cavité cylindrique 17. Le récipient ou cylindre 12 présente une ouverture supérieure 18 par laquelle le plasma est déchargé comme décrit ci-après. Il présente également un trou inférieur 19 qui est rélié à un conduit 21 utilisé pour l'introduction de gaz choisis dans la cavité 17.
Le récipient 12 est réalisé dans une matière telle qu'il assume la fonction d'une cavité non volatile, c'est-à-dire ne s'éva-porant pas sous l'effet du plasma produit dans cette cavité. La matière utilisée est un isolant dont les points de fusion et d'é-bullition sont relativement élevés. A titre d'exemple, le récipient ou cylindre 12 peut être réalisé en nitrure de bore dont les points de fusion et d'ébullition sont très élevés, de sorte qu'il est très difficile de faire évaporer le nitrure de bore de la paroi ou de déformer la cavité. Il est apparu que le verre de quartz constituait une matière relativement peu coûteuse pour la réalisation de la cavité et donnant satisfaction avec des plasmas de faible puissance.
Une énergie à haute fréquence est introduite dans la cavité de toute manière convenable, par exemple au moyen d'un couplage capacitif ou d'un couplage inductif bien connu de l'homme de l'art. Ainsi, une bobine d'induction 22, à enroulement hélicoïdal, est placée autour du récipient cylindrique 12 et connectée à une source convenable 23 d'énergie à haute fréquence. A titre d'exemple, la source 23 peut avoir une puissance nominale de 5 à 6 kW à une fréquence de 13,6 MHz. En utilisant une puissance relativement faible, par exemple en appliquant à la bobine 22 une puissance de 1,5 kW au moyen du générateur à haute fréquence, il est possible de faire fonctionner le générateur de plasma montré sur la figure 1 sans provoquer une évaporation du bioxyde de silicium dont la cavité est formée, de sorte que cette cavité réalisée en bioxyde de silicium ou en silice fondue se comporte comme une cavité non volatile.
Une chambre à vide 26 est délimitée par une enveloppe 27 qui présente une ouverture 28 (figure 1) reliée à une source convenable de vide (non représentée), destinée à faire le vide dans la chambre 26 ainsi que dans la cavité 17 ménagée dans le récipient 12. L'enveloppe 27 peut être dimensionnée de manière que l'ensemble du récipient 12 puisse être placé à l'intérieur de cette enveloppe, ou bien, en variante, l'enveloppe 27 peut être montée sur le récipient 12 ou associée à ce dernier afin que la chambre 26 communique avec la cavité 17 par l'ouverture 18 ménagée dans le récipient 12. Un élément (non représenté), situé à l'intérieur de l'enveloppe 27, permet l'introduction d'une ou plusieurs piles solaires 31 sur lesquelles un revêtement doit être formé. Ces piles solaires 31 sont de type classique et elles ne seront donc pas décrites en détail.
Lors de la mise en œuvre de l'appareil montré sur la figure 1 pour la réalisation d'une mince couche d'oxyde et/ou de nitrure afin de former sur la pile solaire 31 un revêtement formant un seul bloc avec cette pile, on choisit des matières faisant partie du système quartenaire Al-Si-O-N. Un ou plusieurs composants sont introduits dans l'appareil sous la for-5 me d'un composé gazeux et ils sont mis en réaction chimique pour former l'oxyde ou la nitrure nécessaire, à l'intérieur de la source activée par plasma ou sur le substrat de la pile solaire pendant que ce substrat est maintenu à une température inférieure à 400 °C. Ainsi, comme montré sur la figure 1, du tri-io chlorure d'aluminium (AICI3) et du silane (SiH4) sont introduits avec de l'oxygène (02) sous forme d'un mélange gazeux au moyen du conduit 21, de manière à pénétrer dans la cavité 17. La mise en marche de la source 23 d'énergie à haute fréquence provoque l'établissement d'un champ à haute fré-15 quence à l'intérieur de la cavité 17, afin d'ioniser le composé gazeux dans cette cavité pour former un plasma. Ce plasma déclenche une réaction chimique à l'intérieur de la cavité, afin que le silane et le trichlorure d'aluminium s'oxydent. Le silicium et les produits contenant de l'aluminium sont sous la 20 forme de gaz et passent, avec un courant de plasma à oxygène, par l'ouverture 18 dans la chambre 26 de manière à atteindre la face ou la surface inférieure de la pile solaire 31. Etant donné que le silicium et les gaz de composés contenant de l'aluminium, associés à l'oxygène activé, frappent la pile solaire ou le 25 substrat, ils se déposent en formant une couche mélangée de bioxyde de silicium (Si02) et d'oxyde d'aluminium (A1203), le plasma à oxygène facilitant le dépôt des matières sur la pile solaire et assurant la réaction totale de ces matières. En d'autres termes, le plasma assure que les matières sont totalement 30 oxydées au moment du dépôt. La différence de pression (la pression régnant dans la chambre 26 étant inférieure à celle régnant dans la cavité 17) permet une réaction entretenue avec le plasma dans la zone à haute pression se trouvant à l'intérieur du générateur tout en maintenant des trajectoires sensi-35 blement exemptes de collisions pour les molécules du courant de gaz se dirigeant vers le substrat.
Lorsque les matières permettant la combinaison de réactions chimiques sont choisies de manière qu'une décomposition thermique prématurée et un dépôt de produits solides ne 4o se produisent pas dans la cavité ni dans le conduit 21 d'alimentation en gaz, la durée pendant laquelle l'appareil peut fonctionner en régime stable est pratiquement illimitée. Il est donc possible de faire fonctionner l'appareil en continu ou pendant de longues périodes, ce qui convient particulièrement 45 à des opérations continues telles que le revêtement de rouleaux.
Bien que l'appareil selon l'invention soit décrit dans son application à la réalisation de revêtements de piles solaires au silicium formant un seul bloc avec ces piles, le même appareil 50 peut être utilisé pour la réalisation de revêtements sur l'arsé-niure de gallium (GaAs) utilisé dans des piles solaires. Pour empêcher la dégradation des piles solaires ou des substrats, les températures de dépôt sont telles que le substrat soit maintenu à une température inférieure à 400 °C. Si cela est souhaité, 55 il est possible de faire varier divers paramètres de dépôt tels que la proportion des gaz réactionneles, la pression totale des gaz réactionneles et la puissance du champ à haute fréquence. Il est souhaitable de faire concorder aussi étroitement que possible la dilatation thermique du revêtement et celle du so substrat. Lorsque l'on passe d'un substrat au silicium à un substrat à l'arséniure de gallium, il est nécessaire de modifier la proportion des gaz réactionnels afin de favoriser le dépôt d'un mélange ayant un coefficient de dilatation thermique plus élevé. Par exemple, dans le cas d'une couche d'oxyde d'a-65 luminium (A1203) et de bioxyde de silicium (Si02), l'adaption à un substrat à l'arséniure de gallium est obtenue par un accroissement de la proportion de A1C13 SiH4 afin de favoriser le dépôt d'un verre plus riche en aluminium.
648 977
4
Pendant le dépôt de telles matières et lorsque ces matières sont modifiées afin d'être adaptées aux substrats semi-conducteurs, du point de vue thermomécanique, il est souhaitable d'effectuer des dépôts simultanés sur des plaques témoins afin de vérifier le maintien de la transparence de la couche de revêtement.
Les revêtements de piles solaires peuvent être déposés à l'épaisseur sohaitée, par exemple une épaisseur de l'ordre de quelques centièmes de millimètre ou même plus, afin de réaliser la protection souhaitée contre les radiations.
Il convient de noter que, bien que l'appareil ait été décrit en regard de la figure 1, les matières utilisées peuvent être introduites sous la forme d'un gaz. Il convient également de noter qu'il est possible de former un aérosol du liquide et de former un gaz dans le plasma, à l'intérieur de la cavité. En variante, un composé liquide ou en poudre peut être introduit . dans la cavité et évaporé, dans les limites relativement basses de puissance de la source, sans provoquer une évaporation du récipient formant la cavité.
La figure 2 représente une autre forme de réalisation de l'invention. L'appareil est analogue à celui montré sur la figure 1, sauf que certaines parties telles que, par exemple, la chambre à vide, ne sont pas représentées. Dans cette forme de réalisation, de l'oxygène et un gaz ou bien un mélange gazeux contenant de l'oxygène sont introduits au moyen du conduit 21 dans la cavité 17 où un plasma d'oxygène est formé et déchargé par l'ouverture supérieure 18 afin que l'oxygène entre en contact avec la face inférieure de la pile solaire 31. En même temps, un ou plusieurs des composants choisis comme décrit pour la forme de réalisation montrée sur la figure 1 sont introduits comme gaz réactionnels au moyen d'une buse auxiliaire (non représentée) qui est placée à l'extérieur de la cavité 17, mais à l'intérieure de l'enveloppe formant une chambre à vide et à proximité de la surface du substrat ou de la pile solaire à revêtir. Le plasma à oxygène, produit à l'intérieur de la source, réagit alors chimiquement avec les gaz à la surface du substrat ou à proximité de la surface du substrat, de manière à provoquer une décomposition ou une oxydation des gaz pour former une couche des matières mélangées, comme décrit précédemment en regard de la figure 1, cette couche constituant un revêtement recouvrant la pile solaire 31.
Il convient de noter que les substances actives autres que l'oxygène peuvent être utilisées, par exemple des composés contenant de l'azote, de l'ammoniac et du soufre, afin de former des oxydes, des nitrures et des sulfures, sans sortir du cadre de l'invention. Il convient également de noter qu'il peut être souhaitable d'utiliser, à la place du silane indiqué dans la description du procédé en regard de la figure 1, une matière différente en raison de la tendance du silane, qui est prompt à réagir avec l'oxygène, à former une poudre de Si02, à l'intérieur de la cavité, ce qui risque d'obturer l'ouverture supérieure 18. Pour éviter ce problème, il suffit de choisir un composé de silicium moins prompt à réagir, par exemple l'orthosi-licate de tétra-éthyle (C2H50)4Si.
Il convient également de noter que l'appareil peut être mis en œuvre pour produire un plasma au moyen d'un gaz inerte tel que de l'argon ou de l'hélium, l'inconvénient principal étant un processus plus lent en raison de la géométrie de couplage dans l'écoulement gazeux. Lorsqu'on utilise un plasma de gaz inerte, les agents réactionnels sont fournis sous la forme de gaz. Dans les deux formes de réalisation de l'appareil montrées sur les figures 1 et 2, il apparaît qu'une cavité du type non volatile est utilisée.
Une autre forme de réalisation montrée sur la figure 3, utilise une cavité du type s'évaporant. Ainsi, du verre de quartz (Si02) est choisi, une plus grande puissance étant utilisée pour la formation du plasma à l'intérieur de la cavité afin de provoquer l'évaporation du Si02 des parois de la cavité. De plus,
des gaz auxiliaires sont introduits par le conduit dans la cavité 17. Ainsi, comme représenté, de l'oxygène et du trichlorure d'aluminium sont introduits et un gaz se forme dans la cavité, ce gaz s'associant à l'évaporation du SiOz solide afin qu'il se 5 produise, dans la cavité, une oxydation du composé d'aluminium pour donner de l'oxyde d'aluminium (A1203). Le Si02 passe par l'ouverture 18 avec le plasma à oxygène afin d'atteindre la surface inférieure de la pile solaire 31 pour former un mélange de bioxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium io comme décrit précédemment. Cet appareil présente l'inconvénient de nécessiter un remplacement périodique du récipient 12 formant la cavité 17 en raison de l'évaporation du bioxyde de silicium.
Pour éviter d'avoir à remplacer le récipient 12 formant la 15 cavité, du bioxyde de silicium peut être introduit sous la forme d'une poudre dans le plasma afin d'être vaporisé par ce dernier, ce qui rend possible une alimentation continue de la cavité avec de la poudre de bioxyde de silicium. En variante, deux matières peuvent être utilisées pour former le récipient 20 12 constituant la cavité, de sorte que ces matières puissent être évaporées par la formation d'un plasma à l'intérieur de la cavité. Dans ce cas, il est souhaitable de choisir deux matières ayant des pressions de vapeur relativement proches à une températures différente.
25 Dans les formes de réalisation de l'appareil selon l'invention montrées sur les figures 1,2 et 3, les bobines à haute fréquence sont représentées comme entourant le récipient 12 formant la cavité 17. Il convient de noter que, si cela est souhaité, les bobines à haute fréquence peuvent être placées dans une so position différente, par exemple au-dessous du récipient 12. Dans ce cas, un concentrateur de flux (non représenté), bien connu de l'homme de l'art, peut être utilisé pour transférer le flux jusqu'au niveau de la cavité afin de former le plasma comme décrit précédemment.
35 II ressort de la description précédente qu'il est possible de déposer sur des piles solaires des revêtements formant un seul bloc avec ces piles et dont la composition est choisie dans le système quaternaire Al-Si-O-N. En temps normal, les compositions de revêtement sont choisies en fonction du coeffi-40 cient de transmission optique et de la compatibilité thermomécanique avec le substrat. Les coefficients de dilatation thermique sont indiqués dans le tableau suivant:
Tableau
Matière Coefficient de dilatation thermique ppm / °C Si 4,2
so Si02 (silice fondue) 0,5
A1203 8,0
Si3N4 2,69
AIN 4,89
55
On peut choisir une composition parmi les systèmes Si02+Si3N4, Si02+A1203 ou AIN + Si3N4. On peut utiliser comme matières de base des hydrures (tels que du triéthylalu-minium). La source activée par plasma, telle que décrite prèso cédemment, est utilisée pour déposer ces matières choisies afin de former des couches ayant totalement réagi à grande vitesse. Comme indiqué précédemment, pour obtenir la composition souhaitée pour la couche, un ou plusieurs des composants sont introduits dans l'appareil sous la forme d'un composé 65 gazeux et sont mis en réaction chimique pour produire l'oxyde ou le nitrure demandé, soit à l'intérieur de la pile solaire, soit sur le substrat de cette pile. Le substrat de la pile solaire peut être aisément maintenu à une température inférieure à
400 °C afin que ses caractéristiques de fonctionnement ne soient pas dégradées par suite de l'application du revêtement sur la pile. Etant donné que le substrat peut être maintenu à de basses températures, l'appareil selon l'invention convient particulièrement à la formation de revêtements continus au rouleau sur des matières en feuilles ne pouvant supporter des températures élevées.
L'appareil décrit dans le présent mémoifë présente un certain nombre d'avantages pour la formation de/revêtements constitués de couches minces. En général, de faibles températures de dépôt peuvent être utilisées afin de permettre la formation de revêtements sur des substrats tels que ceux en matière plastiques qui ne peuvent supporter une forte chaleur, par exemple des températures de revêtements dépassant environ 100 à 150 °C La vitesse de revêtement pouvant être atteinte au moyen de l'appareil selon l'invention est sensiblement supérieure à celle pouvant être obtenue par pulvérisation. La source de plasma peut être utilisée en continu au moyen d'une cavité ne s'évaporant pas ou par l'alimentation en poudre de la cavité. De plus, il convient de noter qu'il existe un certain nombre d'autres applications auxquelles l'appareil selon l'invention convient. Parmi les applications les plus importantes, on peut citer le dépôt d'oxydes conducteurs, par exemple d'oxyde d'étain (Sn02) ou d'oxyde d'indium (In2C>5), et en particulier de mélanges conducteurs d'oxydes choisis dans les systèmes indium-étain-oxyde (ITO) (In-Sn-O) et an-
5 . 648977
timoine-étain-oxyde (Sb-Sn-O). L'appareil selon l'invention, décrit dans une application utilisant des matières choisies dans le système quaternaire Al-Si-O-N, peut être mis en œuvre avec des matières choisies dans les systèmes In-Sn-0 et 5 Sb-Sn-O. Des exemples d'utilisation de matières choisies dans ces derniers systèmes sont donnés ci-dessous:
Cavité
10
15
Pas d'éva-poration
Pas d'éva-poration
Gaz récationnels
SnCl4 ou Sn(C2H5)4, In(CH3)3 Idem
Point d'intro- Couche duction des gaz déposée réactionnels .
par une source ITO
20
Evaporation In(CH3)3
d'étain-
oxyde extérieur-proche du substrat extérieur ou par la source
ITO
ITO ITO
D'autres sources de gaz réactionnels pouvant être utilisées avec l'étain et l'antimoine comprennent des halogénures volatils ou une grande gamme de composés organométalliques.
25 Dans le cas de l'indium, le choix des vapeurs est limité aux composés organométalliques, car les halogénures connus ne sont pas suffisamment volatils.
C
1 feuille dessins

Claims (3)

648 977
1. Appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article (31) au moyen d'une source de plasma autonome, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient (12) qui présente une cavité (17) communiquant avec une ouverture de sortie (18), une enveloppe (27) qui est reliée au récipient et qui délimite une chambre (26) communiquant avec l'ouverture de sortie (18) du récipient, un dispositif (28) destiné à faire le vide dans la chambre (26) et dans la cavité (17), l'enveloppe étant réalisée de manière à recevoir l'article (31) sur lequel la couche doit être formée, un dispositif (23) établissant un champ à haute fréquence à l'intérieur de la cavité (17), un élément (21) permettant l'introduction d'un gaz dans la cavité afin de créer un plasma gazeux qui élève la pression régnant dans la cavité pour que ce plasma soit déchargé indépendamment de tout champ magnétique extérieur en passant par l'ouverture de sortie et atteigne la surface à revêtir, un élément (21) de fourniture d'un gaz qui se forme indépendamment de l'évaporation ayant lieu dans la cavité afin que cette dernière réagisse chimiquement avec le plasma gazeux pour produire un mélange formant une couche solide sur la surface de l'article.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (21) de fourniture d'un gaz est disposé de manière à introduire le gaz, dans la cavité ou vers la surface de l'article à revêtir.
2
REVENDICATIONS
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (21) permettant d'introduire un gaz comprend un organe destiné à introduire des premier et second composants, sous une forme gazeuse, dans la cavité ou vers la surface de l'article.
CH985/84A 1979-04-26 1980-04-24 Appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article. CH648977A5 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/026,598 US4268711A (en) 1979-04-26 1979-04-26 Method and apparatus for forming films from vapors using a contained plasma source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH648977A5 true CH648977A5 (fr) 1985-04-15

Family

ID=21832733

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH985/84A CH648977A5 (fr) 1979-04-26 1980-04-24 Appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article.
CH3177/80A CH648714A5 (fr) 1979-04-26 1980-04-24 Procede pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article.

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH3177/80A CH648714A5 (fr) 1979-04-26 1980-04-24 Procede pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4268711A (fr)
JP (2) JPS6029541B2 (fr)
CA (1) CA1146909A (fr)
CH (2) CH648977A5 (fr)
DE (1) DE3016022C2 (fr)
FR (1) FR2455364B1 (fr)
GB (2) GB2100514B (fr)
SG (1) SG4984G (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0295752A1 (fr) * 1987-06-16 1988-12-21 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Appareil convenable pour le traitement de surfaces par plasma et procédé pour préparer des couches de membrane

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2085482B (en) * 1980-10-06 1985-03-06 Optical Coating Laboratory Inc Forming thin film oxide layers using reactive evaporation techniques
US4487162A (en) * 1980-11-25 1984-12-11 Cann Gordon L Magnetoplasmadynamic apparatus for the separation and deposition of materials
US4471003A (en) * 1980-11-25 1984-09-11 Cann Gordon L Magnetoplasmadynamic apparatus and process for the separation and deposition of materials
US4609424A (en) * 1981-05-22 1986-09-02 United Technologies Corporation Plasma enhanced deposition of semiconductors
US4421592A (en) * 1981-05-22 1983-12-20 United Technologies Corporation Plasma enhanced deposition of semiconductors
JPS5833829A (ja) * 1981-08-24 1983-02-28 Toshiba Corp 薄膜形成装置
JPS5969142A (ja) * 1982-10-13 1984-04-19 Toshiba Corp 膜形成方法及び膜形成装置
US4451969A (en) * 1983-01-10 1984-06-05 Mobil Solar Energy Corporation Method of fabricating solar cells
JPS59143362A (ja) * 1983-02-03 1984-08-16 Fuji Xerox Co Ltd パツシベ−シヨン膜
FR2555360B1 (fr) * 1983-11-17 1986-10-10 Berenguer Marc Dispositif pour la realisation de couches dielectriques minces a la surface de corps solides
ATE52814T1 (de) * 1984-03-03 1990-06-15 Stc Plc Beschichtungsverfahren.
GB8414878D0 (en) * 1984-06-11 1984-07-18 Gen Electric Co Plc Integrated optical waveguides
JPH0764534B2 (ja) * 1984-08-16 1995-07-12 ゴ−ドン・エル・キヤン 材料の分離および析出の電磁流体力学的装置および方法
JPS61222534A (ja) * 1985-03-28 1986-10-03 Anelva Corp 表面処理方法および装置
US4804640A (en) * 1985-08-27 1989-02-14 General Electric Company Method of forming silicon and aluminum containing dielectric film and semiconductor device including said film
ZA884511B (en) * 1987-07-15 1989-03-29 Boc Group Inc Method of plasma enhanced silicon oxide deposition
KR910007382B1 (ko) * 1987-08-07 1991-09-25 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 초전도 재료 및 초전도 박막의 제조방법
US5004721A (en) * 1988-11-03 1991-04-02 Board Of Regents, The University Of Texas System As-deposited oxide superconductor films on silicon and aluminum oxide
US5314845A (en) * 1989-09-28 1994-05-24 Applied Materials, Inc. Two step process for forming void-free oxide layer over stepped surface of semiconductor wafer
US5166101A (en) * 1989-09-28 1992-11-24 Applied Materials, Inc. Method for forming a boron phosphorus silicate glass composite layer on a semiconductor wafer
US5798261A (en) * 1989-10-31 1998-08-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Distributed pore chemistry in porous organic polymers
US5141806A (en) * 1989-10-31 1992-08-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Microporous structure with layered interstitial surface treatment, and method and apparatus for preparation thereof
US5262358A (en) * 1989-11-13 1993-11-16 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method for producing a silicate layer in an integrated circuit
DE3937723A1 (de) * 1989-11-13 1991-05-16 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer silikatschicht in einer integrierten schaltung
US5120680A (en) * 1990-07-19 1992-06-09 At&T Bell Laboratories Method for depositing dielectric layers
JPH07118522B2 (ja) * 1990-10-24 1995-12-18 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 基板表面を酸化処理するための方法及び半導体の構造
US5510088A (en) * 1992-06-11 1996-04-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low temperature plasma film deposition using dielectric chamber as source material
GB2268327A (en) * 1992-06-30 1994-01-05 Texas Instruments Ltd Passivated gallium arsenide device
US6041735A (en) * 1998-03-02 2000-03-28 Ball Semiconductor, Inc. Inductively coupled plasma powder vaporization for fabricating integrated circuits
JP2000017457A (ja) * 1998-07-03 2000-01-18 Shincron:Kk 薄膜形成装置および薄膜形成方法
KR100277833B1 (ko) * 1998-10-09 2001-01-15 정선종 라디오파 유도 플라즈마 소스 발생장치
US6426280B2 (en) 2000-01-26 2002-07-30 Ball Semiconductor, Inc. Method for doping spherical semiconductors
US7659475B2 (en) * 2003-06-20 2010-02-09 Imec Method for backside surface passivation of solar cells and solar cells with such passivation
US7708730B2 (en) * 2006-01-30 2010-05-04 Palyon Medical (Bvi) Limited Template system for multi-reservoir implantable pump
DE102010040110A1 (de) * 2010-09-01 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen
US11476641B1 (en) 2019-06-25 2022-10-18 Mac Thin Films, Inc. Window for laser protection

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1136218A (en) * 1965-12-14 1968-12-11 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to the manufacture of semiconductor optical devices
GB1104935A (en) * 1964-05-08 1968-03-06 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to a method of forming a layer of an inorganic compound
GB1106510A (en) * 1966-10-17 1968-03-20 Standard Telephones Cables Ltd A method of depositing silicon nitride
GB1181030A (en) * 1967-07-24 1970-02-11 Hughes Aircraft Co Dielectric Coating by RF Sputtering
US3904505A (en) * 1970-03-20 1975-09-09 Space Sciences Inc Apparatus for film deposition
BE766345A (fr) * 1971-04-27 1971-09-16 Universitaire De L Etat A Mons Dispositif pour fabriquer des couches minces de substances minerales.
GB1550853A (en) * 1975-10-06 1979-08-22 Hitachi Ltd Apparatus and process for plasma treatment
US4138306A (en) * 1976-08-31 1979-02-06 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. Apparatus for the treatment of semiconductors
DE2639841C3 (de) * 1976-09-03 1980-10-23 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
US4086102A (en) * 1976-12-13 1978-04-25 King William J Inexpensive solar cell and method therefor
JPS5384584A (en) * 1976-12-29 1978-07-26 Seiko Epson Corp Solar cell
US4082569A (en) * 1977-02-22 1978-04-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar cell collector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0295752A1 (fr) * 1987-06-16 1988-12-21 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Appareil convenable pour le traitement de surfaces par plasma et procédé pour préparer des couches de membrane

Also Published As

Publication number Publication date
DE3016022C2 (de) 1984-06-28
GB2048230A (en) 1980-12-10
CH648714A5 (fr) 1985-03-29
JPS6029541B2 (ja) 1985-07-11
GB2100514A (en) 1982-12-22
SG4984G (en) 1985-03-08
US4268711A (en) 1981-05-19
CA1146909A (fr) 1983-05-24
GB2100514B (en) 1983-12-21
DE3016022A1 (de) 1981-03-26
FR2455364A1 (fr) 1980-11-21
GB2048230B (en) 1983-09-14
FR2455364B1 (fr) 1985-01-11
JPH0377673B2 (fr) 1991-12-11
JPS60186072A (ja) 1985-09-21
JPS55145561A (en) 1980-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH648977A5 (fr) Appareil pour former une couche solide d'oxyde et/ou de nitrure sur la surface d'un article.
EP2255029B1 (fr) Procede de production de nanostructures sur un substrat d'oxyde metallique et dispositif forme de couches minces
FR2543737A1 (fr) Procede de fabrication d'une pellicule fine multicomposant
FR2514201A1 (fr) Pile solaire a semi-conducteur amorphe
FR2743193A1 (fr) Procede et dispositif de depot d'au moins une couche de silicium hydrogene microcristallin ou nanocristallin intrinseque, et cellule photovoltaique et transistor a couches minces obtenus par la mise en oeuvre de ce procede
FR2487121A1 (fr) Procede et dispositif de formation d'une couche semi-conductrice par depot par jet moleculaire
EP1307606B1 (fr) Revetement barriere
CA2416518A1 (fr) Revetement barriere depose par plasma comprenant une couche d'interface, procede d'obtention d'un tel revetement et recipient ainsi revetu
US4511756A (en) Amorphous silicon solar cells and a method of producing the same
FR2613535A1 (fr) Reacteur permettant de faire deposer une couche sur un substrat mobile pour la fabrication d'un dispositif semiconducteur
WO2003021690A2 (fr) Procede de depot d'une couche d'oxyde sur un substrat et cellule photovoltaique utilisant ce substrat
EP0249516B1 (fr) Cellule pour épitaxie par jets moléculaires et procédé associé
CH636227A5 (fr) Procede de fabrication d'une cellule photovoltaique possedant un revetement anti-reflechissant.
FR2492847A1 (fr) Procede de depot chimique en phase vapeur
EP0614852B1 (fr) Procédé de préparation du disilane à partir du monosilane par décharge électrique et piégeage cryogénique et réacteur pour sa mise en oeuvre
EP0413617B1 (fr) Procédé de dépôt de couches minces
FR2695511A1 (fr) Pile solaire en film mince, procédé pour sa production, procédé de production d'un lingot semi-conducteur et procédé de production d'un substrat semi-conducteur.
FR2561666A1 (fr) Procede de formation d'un film de silicium sur un substrat dans une atmosphere de plasma
FR2596775A1 (fr) Revetement dur multicouches elabore par depot ionique de nitrure de titane, carbonitrure de titane et i-carbone
FR2469467A1 (fr) Procede de metallisation de dispositifs a semi-conducteurs
FR2688344A1 (fr) Procede de fabrication d'un dispositif a semiconducteur, d'un compose ii-vi comprenant du mercure.
FR2785913A1 (fr) Procede de production d'un courant de vapeur continu contenant un compose dans lequel du gallium se presente sous forme monovalente, creuset d'evaporation pour l'evaporation d'une substance ainsi que dispositif de depot sous vide
EP0908924B1 (fr) Dispositif pour la formation d'un revêtement sur un substrat par condensation
FR2471671A1 (fr) Dispositif photovoltaique au silicium amorphe produisant une tension elevee en circuit ouvert
FR2677841A1 (fr) Reacteur pour depot plasma en phase gazeuse de composes inorganiques sur un substrat polymere.

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased