FR2596921A1 - Procede de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-conducteur tel que notamment du silicium, germanium et l'arsenium de gallium - Google Patents

Procede de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-conducteur tel que notamment du silicium, germanium et l'arsenium de gallium Download PDF

Info

Publication number
FR2596921A1
FR2596921A1 FR8618365A FR8618365A FR2596921A1 FR 2596921 A1 FR2596921 A1 FR 2596921A1 FR 8618365 A FR8618365 A FR 8618365A FR 8618365 A FR8618365 A FR 8618365A FR 2596921 A1 FR2596921 A1 FR 2596921A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
metal
plating
laser
silicon
layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
FR8618365A
Other languages
English (en)
Inventor
Subhadra Gupta
Patricia Adzija Palaschak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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 Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of FR2596921A1 publication Critical patent/FR2596921A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/024—Electroplating of selected surface areas using locally applied electromagnetic radiation, e.g. lasers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12—Semiconductors
    • C25D7/123—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer
    • C25D7/126—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H01L21/2885—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition using an external electrical current, i.e. electro-deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

A) PROCEDE DE FORMATION D'UN DESSIN CONDUCTEUR SUR LA SURFACE D'UN SEMI-CONDUCTEUR. B) PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'IL CONSISTE A EXPOSER DES PARTIES DE LA SURFACE A LA LUMIERE D'UN LASER DE DENSITE DE PUISSANCE PREDETERMINEE, ET A IMMERGER CETTE SURFACE DANS UNE SOLUTION DE PLACAGE D'UN METAL 4 DE PLACAGE, CE QUI PERMET AINSI DE PLAQUER UN METAL DE PLACAGE SUR LES PARTIES DE LA SURFACE DU SEMI-CONDUCTEUR QUI ONT ETE EXPOSEES A LA LUMIERE LASER. C) L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FORMATION D'UN DESSIN CONDUCTEUR SUR LA SURFACE D'UN SEMI-CONDUCTEUR.

Description

Procédé de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-
conducteur tel que notamment du silicium,
germanium et l'arsénium de gallium."
L'invention concerne un procédé de formation d'un dessin conducteur sur une surface semiconductrice. Les cellules solaires sont actuellement fabriquées suivant un procédé mettant en oeuvre la photolithographie. Dans ce procédé, des revêtements tout 10 d'abord de titane, puis de palladium et enfin d'argent, sont appliqués par un procédé d'évaporation sur la surface d'une pastille de silicium dopée. La pastille est ensuite recouverte d'une photo-résistance, puis un msque de verre est placé sur la photo-résistance et cette 15 photo-résistance est exposée à de la lumière ultraviolette. Les parties de la photo-résistance qui ont été soit exposées, soit non exposées à la lumière, sont ensuite retirées, généralement par dissolution dans un solvant, et les couches métalliques exposées sont attaquées 20 à l'acide. La photo-résistance restante est décapée et le dessin en couche mince est ensuite plaqué à l'argent
pour lui donner l'épaisseur requise.
Bien qu'il permette d'obtenir des dessins de circuits conducteurs satisfaisants sur ie silicium, ce procédé est cher et prend beaucoup de temps, car il met en oeuvre de nombreuses étapes. Le coût des cellules solaires serait réduit de beaucoup et l'on f
augmenterait leur utilisé en trouvant un procédé permettant de former des dessins conducteurs sur du silicium dopé sans avoir à mettre en oeuvre toutes les étapes nécessitées par le procédé de photolithographie.
Pour atteindre ce but, l'invention concerne un procédé de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-conducteur, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à exposer des parties de la surface à la lumière d'un laser de densité de puissance prédé10 terminée, et à immerger cette surface dans une solution de placage d'un métal de placage, ce qui permet ainsi de plaquer un métal de placage sur les parties de la surface du semi-conducteur qui ont été exposées à la
lumière laser.
Il a ainsi été découvert un processus de formation de dessins conducteurs sur du silicium dopé pour la fabrication de cellules solaires, qui ne nécessite pas de mettre en oeuvre la photolithographie, ni même de déposer nécessairement des couches de titane 20 et de palladium sur le silicium. C'est-à-dire qu'il a été découvert, tout à fait par accident, qu'une lumière laser de densité de puissance particulière et de longueur d'onde particulière pouvait activer une surface de silicium de telle manière qu'un dessin conducteur
d'argent pouvait être appliqué directement sur la surface de silicium. Précédemment, l'application directe d'argent sur la surface de silicium n'était pas possible du fait que l'argent n'adhère pas bien au silicium.
Cependant, l'exposition de la surface de silicium à la 30 lumière laser de densité de puissance particulière et de longueur d'onde particulière, active d'une certaine façon la surface exposée, de sorte que l'argent adhère
à celle-ci. Il est donc possible de supprimer l'application d'une photorésistance sur la surface, ainsi que 35 le dépôt des couches de titane et de palladium.
Ceoendant, il a également été constaté que des lumières laser de densités de puissance différentes activaient de la même façon les couches de titane et de palladium, de sorte que l'argent n'adhérait seulement qu'aux parties de titane ou de palladium qui avaient été exposées à la lumière laser. Ainsi, il est également possible de former un circuit conducteur sur une couche de titane ayant été appliquée sur le silicium, ou d'appliquer une couche conductrice sur une couche de 10 palladium placée sur le dessus d'une couche de titane
formée sur la plaquette de silicium.
En supprimant l'étape de photolithographie ainsi que l'application des couches de titane et de palladium, il est possible de former une cellule solaire par un procédé beaucoup plus rapide et beauicoup
moins cher que le procédé photolithographique antérieur.
Même en utilisant les couches de titane et de palladiun, le procédé selon l'invention reste toujours moins cher
et moins long que le procédé photolithographique, car 20 les étapes d'application et d'extraction de la photorésistance sont supprimes.
L'invention sera décrite en détiis en se référant aux dessins joints dans lesquels: - les figures 1, 2 et 3 sont des vues en perspective, partiellement en coupe, illustrant trois formes de realisation de cellules solaires; et - la figure 4 est un graphique representant la relation entre le courant et la tension dans une cellule solaire
réalisée par le procédé selon l'invention.
Dans la forme de réalisation de la figure 1, une plaquette de silicium 1 comporte une partie 2 dopée négativement (ou positivement) et une autre partie 3 dopée dans la polarité opposée. Un métal 4 siuscep tîble d'être plaqué tel que de l'argent, est appliqué directement sur les parties 5 de la plaquette de silicium I qui ont été exposées à la lumière laser, pour former le dessin de circuit 6 sur la surface de la plaquette de silicium 1; un revêtement anti-réfléchissant 7 est
appliqué sur la surface restante.
La forme de réalisation de la figure 2 est identique à celle de la figure 1 sauf qu'une couche très mince 8 d'un métal réfractaire ou d'un métal noble est appliquée sur la surface de la plaquette de silicium 1, et qu'une couche 9 d'un métal pouvant être plaqué, est appliquée sur les parties 10 de la couche 8 de métal réfractaire ou de métal noble qui ont été exposées à la lumière laser, pour former ainsi le dessin de circuit 11; un revêtement anti-réfléchissant 12 est appliqué
entre les dessins de circuit 11.
La forme de réalisation de la figure 3 est identique à celle de la figure 2 sauf qu'une couche 13 de métal noble est appliquée sur la couche de métal réfractaire 8. Sur les parties 14 de la couche de métal noble '13 qui ont été exposées à la lumière laser, est appliqué un métal pouvant se plaquer 15, pour former le dessin de circuit 16; un revêtement antiréfléchissant
17 remplit les espaces du dessin de circuit.
Le procédé selon l'invention peut être appliqué à n'importe quel matériau semi-conducteur 25 tel que, par exemple, du silicium, du germanium, et l'arséniure de gallium. Le silicium est le matériau semi-conducteur préféré, car on a constaté que le procédé selon l'invention s'appliquait parfaitement bien au silicium. Le silicium doit être du silicium monocris30 tallin, mais peut être formé par une grande variété de procédés comprenant le procédé Czochralski, le procédé
à zone flottante, ou le procédé à couche dendritique.
Le silicium peut être dopé par différents dopants de
types p et n comprenant le bore, le phosphore, l'azote, 35 Le matériau semi-conducteur peut présenter prati-
quement n'importe quelle configuration de surface comprenant les configurations plates ou courbes, ainsi que n'importe quelle taille ou n'importe quelle forme, dans la mesure ou les zones sur lesquelles le dessin conduc5 teur doit être formé, peuvent être exposées à la lumière laser.
Dans le procédé préféré selon l'invention, le dessin conducteur du métal pouvant être piaqué, est formé directement sur le silicium. Cependant, 10 dans certaines circonstances, il peut être souhaitable de former une couche d'un métal réfractaire, une eouehe d'un métal noble, ou une couche d'un métal réfractaire suivie d'une couche d'un métal noble, sur le matériau semi-conducteur avant de former le dessin conducteur par le métal pouvant être plaqué, ce qui augmente l'adhérence du métal de placage sur le matériau semi-condueteur. Ces couches de métal réfractaire ou de métal réfractaire et de métal noble sont, de préférence, absentes, car elles augmentent le coût de fabrication 20 de la cellule solaire et il n'apparaît pas, à l'heure
actuelle, d'avantages importants à les utiliser.
La couche de métal réfractaire a cependant pour but de servir de barrière de diffusion et peut être souhaitable lorsque la cellule solaire doit 25 être exposée à des températures pouvant produire la diffusion du métal de placage dans le matériau semiconducteur. Bien que n'importe quel métal réfractaire comprenant le titane, le tantale et le tungstène puisse être utilisé pour former la barrière de diffusion, le titane est préférable, car il présente une forte affinité pour l'oxygène et forme donc une très bonne liaison avec une surface de silicium même si cette surface de
silicium est recouverte d'une couche de dioxyde de silicium. La couche de métal réfractaire est, de préférence, 35 formée par évaporation du métal réfractaire et condensa-
tion ultérieure de celui-ci sur le matériau semi-conducteur, mais cette couche pourrait également être formée par projection ou par tout autre procédé. Une épaisseur d'environ 300 à 1500 angstrbms est préférable, car des couches plus minces pourraient conduire à une couverture non uniforme, et des couches plus épaisses ne sont pas nécessaires. Bien que le métal de placage puisse être appliqué directement sur le métal réfractaire après 10 que des parties de celui-ci aient été exposées au laser, il peut être souhaitable, dans certains cas, de former un écran galvanique entre la barrière de diffusion et le métal de placage pour empêcher la corrosion entre les couches de métal du fait de leurs différences de poten15 tiels dans l'échelle des forces électromotrices. L'écran galvanique peut être constitué par un métal noble, tel que de l'or, du platine, du palladium, du ruthénium ou du rhodium, mais il est, de préférence, constitué par du palladium, car les métaux de placage, tels que l'ar20 gent, adhèrent très bien au palladium. La couche de métal noble qui forme l'écran galvanique est, de préférence, formé par évaporation, mais cette couche peut également être formée par d'autres techniques telles que la projection. L'épaisseur de la couche de métal noble est, de préférence, comprise entre 300 x 1-10m et 1500 x 1-10m car des couches plus minces pourraient ne pas couvrir
uniformément la couche de métal réfractaire, et des couches plus épaisses ne sont pas nécessaires, ne présentent pas d'avantages supplémentaires, et augmentent le 30 coût du produit.
Dans l'étape suivante du procédé selon l'invention, différentes parties de la surface du matériau semi-conducteur (ou du métal réfractaire, si ce métal réfractaire constitue la couche supérieure, 35 ou du métal noble, si ce métal noble constitue la couche supérieure) sont exposées à la lumière laser. Le métal de placage n'adhère, de préférence, qu'aux seules parties de la surface du métal qui ont été exposées à la lumière laser. Du fait qu'on utilise un laser, aucun masque n'est nécessaire, et le dessin du circuit peut être formé soit en déplaçant la lumière laser sur la surface, soit en déplaçant la surface sous la lumière laser. Il est préférable de déplacer la lumière laser,
car cela est plus rapide et peut être commandé électrC10 niquement plus facilement et avec une plus grande précision.
Si aucune couche de métal réfractaire ou de métal noble n 'est présente, la lumière laser doit avoir une densité de puissance compri'se en15 tre 3, 9 x 105 et 6,4 x 105 Joules/cm2 et une longueur d'onde d'environ 5000 x!10 m. Il a été constaté experimentalement que l'utilisation de puissance de densités plus faibles ne permettait pas d'activer suffisamiment la surface du matériau semi-conducteur pour que le metal 20 de placage adhère convenablement a celui-ci. En utisant des puissances de densités supérieures à 6,4 x 105 Watts/cm2, la résolution devient Faible et la qualité de la cellule solaire peut être dégradée par
des détériorations induites par le laser dans le maté25 riau semiconducteur.
Il est appliqué un métal réfractaire au matériau semi-conducteur, ou s'il est appliqua à ce matériau semi-conducteur à la fois un métal réfractaire et un métal noble plaqué sur le dessus du métal réfractaire, ou encore si l'on applique le métal noble directement sur le matériau semi-conducteur, la lumière laser doit avoir une longueur d'onde d'environ 5'00 x 1-10 m et une densité de puissance comprise entre
4,3 x 105 et 7,6 x 10 Watts/cm2 En utilisant des Ion35 gueurs d'onde à l'extérieur de cette plage ou des denai-
tés de puissance plus importantes, le métal de placage peut adhérer aussi bien aux parties non exposées qu'aux parties exposées de la surface et la résolution devient faible. En utilisant des densités de puissance plus faibles, le métal de placage peut ne pas adherer aux parties exposées. Dans l'étape suivante du procédé selon l'invention, la couche supérieure formee sur la cellule solaire, qui peut être constituée par le maté10 riau semi-conducteur lui-même, le métal réfractaire ou le métal noble, est plaquée par un métal de placage tel que, par exemple, de l'argent, du cuivre ou de l'or. Le métal de placage préféré est l'argent, car il présente une excellente conductibilité et une excellente adheren15 ce. Le placage peut être réalisé de manière classique en utilisant un placage sans électrodes ou un électroplacage. L'électroplacage est préféré, car il s'est avéré très pratique à mettre en oeuvre. Le placage doit être poursuivi jusqu'à ce que l'épaisseur de la couche 20 de métal de placage soit comprise entre deux et dix microns. Si la couche de métal de placage est plus mince, cette couche peut ne pas être capable de conduire convenablement le courant, ce qui conduit à une grande chute de tension aux bornes de la cellule solaire; d'autre 25 part, des épaisseurs supérieures à 10 microns ne sont
généralement pas nécessaires.
Dans l'étape suivante du procédé selon l'invention, on retire les couches de métal réfractaire et/ou de métal noble comprises dans les interval30 les du dessin de circuit de métal de placage. Ce résultat peut être obtenu de façon bien connue par attaque
à l'acide, en utilisant par exemple de l'eau régale.
Si plusieurs cellules solaires ont été formées sur une même plaquette, il est nécessaire 35 d'effectuer une attaque "mesa" qui consiste à séparer les cellules solaires de la plaquette en attaquant une partie de la couche de matériau semi-conducteur de façon qu'on puisse mesurer séparément les propriétés de ehaque cellule. Les cellules sont ensuite essayées et si cela est souhaitable, un revêtement anti-réfléchissant constitué, par exemple, par du séléniure de zinc ou du fluorure de magnésium, est projeté sur la surface pour augmenter le rendement de la cellule solaire; cela est un procédé
bien connu de l'art antérieur.
Les cellules sont, de préférence, agglomérées pour augmenter l'adhérence des métaux au matériau semi-conducteur placé au-dessous. L'agglomrition est typiquement effectuée entre 300 et 450 0C des températures plus basses semblent être inefficaces 15 et des températures plus élevées peuvent diffuser les
métaux dans le matériau semi-conducteur.
Outre la production des eelluiLes solaires, le procédé selon l'invention peut également
être utilisé pour former les parties de liaison de cir20 cuits intégrés à petite échelle, ainsi que d'autres produits.
L'invention sera maintenant illustrée en se référant à l'exemple ci-après.
EXEMPLE
Des plaquettes de silicium monocristallin de 50,8 mm de diamètre et 0,3 mm d'épaisseur réalisées par le procédé de zone flottante, ont été divisées en 12 zones pour former des cellules solaires
de un centimètre par un centimètre dans chaque zone.
Dans ces experiences, un laser à l'argon présentant une longueur d'onde de sortie crête de 5145 x 1-10 m et une puissance maximum de 18 watts, a été utilisé pour
exposer les plaquettes aux dessins d'essais.
Dans des expériences préliminaires, 35 1500 x 1 10m de titane suivis de 500x 1 -10 m de palladium ont été évaporés sur certaines des plaquettes de silicium. Douze dessins de métallisation de cellules solaires en forme de peignes ont été dessinées au laser sur la plaquette en utilisant un laser continu à l'argon focalisé à environ 50 microns, et des miroirs de balayage X-Y pour effectuer le balayage de trame du faisceau. Chaque dessin de peigne était constitué par cinq dents horizontales de 9 mm de longueur, séparées de 2 mm et reliées par une ligne verticale de 9 mm de longueur, avec une 10 patte de contact de 2 mm par 1 mm centrée sur la ligne verticale. Chaque ligne était dessinée en utilisant un balayage unique avec une puissance laser de 7,7 W et - une vitesse de balayage de 20 cm/s. La patte de contact était dessinée à la même puissance avec une vitesse de 15 balayage de 0,2 cm/s et un recouvrement de balayage de %. Aucune marque correspondant au balayage laser n'était visible sur la surface recouverte de palladium même lorsque celle-ci était examinée sous un microscope à grande puissance de Nomarski. Cependant, lorsque la 20 plaquette était immergée dans un bain de placage de cyanure d'argent en appliquant un courant de placage de 10 mA, les pattes de contact invisibles Jusqu'ici étaient plaquées instantanément. Les lignes dessinées
à plus grande vitesse prenaient plus de temps à être 25 plaquées.
Une étude de l'épaisseur de placage en fonction de la puissance laser a été effectuée sur la même plaquette. Les lignes étaient dessinées à des puissances laser se situant entre environ 8,5 W et 1-2,5 W, puis plaquées ensuite pendant deux heures en utilisant un courant de placage de 10 mA. Les épaisseurs de placage se situaient entre 7 et 9 microns sans dépendre plus de la puissance laser. L'utilisation de vitesses
de balayage plus faibles conduisait à des vitesses de 35 placage plus grandes.
il Il a également été essayé le placage de cuivre.sur du silicium recouvert de titanepalladium dessiné au laser. Les pattes de contact étaient dessinées en utilisant des puissances laser se situant entre 7,7 W et 12,5 W. A des puissances plus élevées, des détériorations visibles étaient observées. La plaquette dessinée au laser était placée dans une solution de placage de sulfate de cuivre, L'utilisation d'un courant de placage de 1 mA permettait d'obtenir 10 le placage sélectif du cuivre sur les zones dessinées au laser. Les zones de détérioration visibles etai'e' plaquées plus rapidement. La sélectivité du placage de cuivre sur le silicium recouvert de titane-pa!ladiunr
dessiné au laser, était donc également démontrée.
Des dessins dessinés au laser sur du silicium recouvert de titane et sur du silicium nu étaient également plaqués selectivemernt dans un bain de placage de cyanure d'argent. Dans le cas du silicium rau, l'argent de placage n'adhérait pas convenaablement. Au contraire, l'argent plaqué sur la surface recouverte de titane adhérait parfaitement bien. Ce résultat est tres
prometteur pour l'application aux cellules solaires, car il peut conduire à la suppression de la couche de paladium évaporée, ce qui correspond à une réduction impor25 tante des coûts de production.
Pour démontrer la faisabilité des dispositifs de métallisation utilisant cette technique de placage sélectif, des dessins de peignes de cellules solaires ont été dessinés au laser sur des plaquettes 30 recouvertes de 1500 x 1-10m de titane et 500 x - 10 de palladium. Une puissance laser de 7,7 W et une vitesse de balayage de 0,2 cm/s ont été utilisées à la fois pour les lignes et pour les pattes de contact de manière à obtenir des vitesses de placage uniformes. Après un pl135 cage d'argent effectué pendant trois heures en utilisant un courant de placage de 10 mA, le palladium et le titane se trouvant sur le reste de la plaquette ont été attaqués à l'acide. La surface du dessin d'argent a été oxydée dans l'eau régale utilisée pour attaquer le paila5 dium. Cet oxyde a été retiré par immersion dans la solution de placage de cyanure d'argent, suivie d'un placage de 30 minutes pour reconstituer l'épaisseur. L'épaisseur
de placage finale a été mesurée à la valeur de 25 microns.
Une seconde plaquette n'a été plaquée que pendant 15 minu-10 tes seulement à 10 mA, et a montré une épaisseur de placage de 4,6 microns. Des "mesas" ont ensuite été définis photolithographiquement autour des dessins pour isoler
les cellules les unes des autres.
Des mesures de courant-tension ont 15 été effectuées en présence de lumière et dans le noir pour caractériser les cellules. Les données I-V (couranttension) en présence,de lumière sont représentées dans le Tableau I, et les données I-V (courant-tension) dans le noir sont représentées dans le Tableau II, avant et 20 après agglomération dans l'hydrogène à 450 C pendant minutes. I1 a été constaté que les rendements des cellules non recouvertes d'un revêtement anti-réfléchissant atteignaient 11,15 %, ce qui se compare favorablement aux meilleures des cellules de base métallisées par évaporation et photolithographie classiques. L'agglomération améliore la résistance série et, par conséquent, le rendement des cellules. Le rendement le plus élevé obtenu après agglomération est de 11,63 %, ce qui est supérieur de 0,5 % à n'importe lequel des rendements de 30 cellules de base. Le rendement de cette cellule a été
porté à 16,5 % en évaporant un revêtement anti-réfléchissant double couche.
La figure 4 est un graphique représentant le courant en fonction de la tension pour la 35 cellule éclairée. La figure 4 montre que la cellule
fonctionne aussi bien ou mieux que les cellules réalisées par les procédés photolithographiques, avec un rendement de 16,5 % après application d'un revêtement anti-réfléchissant.
w CD rv Un r o o
TABLEAU I
Données I-V en présence de lumière pour des cellules solaires plaquées sélectivement.
Cellules I.D Courant de courtcircuit 3 sc(MA) Métal laser # 3-4(après agglomération) 27,42 Métal laser # 3-5(après agglomération) 27,40 Laser # 5-14 (après agglomération) 25,17 Laser # 5-15 (après agglomération) 25,76
___________________________________________-
--__-___-______-___-Tension en circuit ouvert Voc (V)
________ _ _______
Facteur de Rendement remplissage
__--- - - - ___--_---___ ______
0,528 0,538 0,572
0,577 0,583 0,768
8,35 8,58 11,05 11,63
______________.
0,576 0,784
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -__ _ _ _ _ _ _
r->. tn LI J do 0% %o ra w rKj %in r'J kr O
TABLEAU II
Données I-V dans le noir pour des cellules solaires plaquées sélectivement
à +à
Cellule I.D. Résistance série Résistance parallèle 301 (A/ cm2) normalisée (Y-cm2) normalisée (KA-cm2) 02 Métal (après Métal (après Laser (après Laser (après laser 3-4 agglomération) laser * 3-5 agglomération) - 14 agglomération j -15 agglomeration) 2,34 138,9 1,70 3, 3 1,4 x 10-11 1, 7 x!0', 1 >:,O 17 1,5 x 10- 6 1,2 x 10 5 3,3 x 10-6 6,7 x 10- 1 0, 3 13,7 3,6 12 3,6x i0 0,48
*j représente le courant e f'd.te,DnS la masse +J représertte le courant de fuite dtans a zone de s3paration.
0% \0 N)
R E V ENDICATIONS
1 ) Procédé de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semiconducteur, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à exposer des par5 ties de la surface à la lumière d'un laser de densité de puissance prédéterminée, et à immerger cette surface dans une solution de placage d'un métal (4) de plaquage, ce qui permet ainsi de plaquer un métal de placage sur les
parties de la surface du semi-conducteur qui ont été 10 exposées à la lumière laser.
2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lumière du laser présente une densité de puissance de 4,3 x 105 a 6,6 x 105watts/ cm. 30) Procédé selon l'une quelconque
des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la sirface est exposée à la lumière laser lorsqu'elle se
trouve dans la solution de placage.
4 ) Procédé selon la revendication 20 1, caractérisé en ce qu'avant l'exposition à la lumière d'un laser de densité de puissance 3,9 x 105 à 6,4 x 105 watts/cm2, la surface du semi-conducteur est recouverte par une couche de métal réfractaire (8) ou de métal noble; en ce que la surface recouverte du revête25 ment est placée dans un bain d'un metal de placage de façon que le métal de placage se plaque sur les parties du revêtement qui ont été exposées à la lumière laser; et en ce que les parties du revêtement qui n'ont pas été recouvertes du métal de placage, sont attaquées à l'acide. 30 5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du métal réfractaire est comprise entre 300 x 1-10 m et 1500 x 1-10 m, et en ce que l'épaisseur du métal de placage est comprise entre 12 et
microns.
6 ) Procédé selon l'une quelconque
revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, comme dernière étape, un revêtement anti-réfléchissant 17 est appliqué sur la surface, et une agglomération est effectuée
entre 300 et 4500C.
7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant l'exposition à la lumière d'un laser de densité de puissance 3,9 x 105 à 6,4 x 105 watts/cm2, une barrière de diffusion est formée sur la surface en recouvrant cette dernière d'un métal réfractaire, et un écran galvanique est formé en recouvrant la surface de ce métal réfractaire par un métal noble; en ce que la surface est placée dans un bain de métal de placage, de façon que ce métal de placage se plaque sur les parties de la surface de métal 15 noble qui ont été exposées à la lumière laser; et en ce que les parties du métal noble et du métal réfractaire qui ne sont pas recouvertes par le métal de placage,
sont attaquées à l'acide.
8 ) Procédé selon la revendication 20 7, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement de métal réfractaire est de 300 x -1'mo à 1500 x 1-10m en ee que l'épaisseur du revêtement de métal noble est de 300x 1-
à 1500 x 1-10 m, et en ce que l'épaisseur du placage de métal de placage est de 2 à 10 microns.
9 ) Procédé selon l'une quelconque
des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le
métal réfractaire est du titane et en ce que le métal
noble est du palladium.
) Procédé selon l'une queleonque 30 des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le
métal réfractaire est du titane.
11 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le
métal de placage est électroplaqué sur la surface.
12 ) Procédé selon l'une quelconque
des revendications I à 11, caractérisé en ce que le
semi-conducteur est du silicium mono-cristallin.
) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le
métal de placage est de l'argent.
14 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la
lumière laser présente une longueur d'onde d'environ
5000 x 1-10 m.
FR8618365A 1986-04-02 1986-12-30 Procede de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-conducteur tel que notamment du silicium, germanium et l'arsenium de gallium Pending FR2596921A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US84733986A 1986-04-02 1986-04-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2596921A1 true FR2596921A1 (fr) 1987-10-09

Family

ID=25300378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8618365A Pending FR2596921A1 (fr) 1986-04-02 1986-12-30 Procede de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-conducteur tel que notamment du silicium, germanium et l'arsenium de gallium

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS62232973A (fr)
DE (1) DE3643898A1 (fr)
FR (1) FR2596921A1 (fr)
GB (1) GB2188774B (fr)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5882435A (en) * 1993-09-30 1999-03-16 Siemens Solar Gmbh Process for the metal coating of solar cells made of crystalline silicon
DE4333426C1 (de) * 1993-09-30 1994-12-15 Siemens Solar Gmbh Verfahren zur Metallisierung von Solarzellen aus kristallinem Silizium
AT408158B (de) * 1998-12-28 2001-09-25 Kroener Friedrich Dr Maske zur strukturierten, elektrochemischen bearbeitung eines siliziumplättchens für die solarzellenherstellung
US7388147B2 (en) * 2003-04-10 2008-06-17 Sunpower Corporation Metal contact structure for solar cell and method of manufacture
KR20080091241A (ko) * 2006-01-25 2008-10-09 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 솔라셀의 금속 접촉구조의 제조방법
DE102007005161B4 (de) * 2007-01-29 2009-04-09 Nb Technologies Gmbh Verfahren zur Metallisierung von Substraten
DE102007010872A1 (de) 2007-03-06 2008-09-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Präzisionsbearbeitung von Substraten und dessen Verwendung
CN105023973A (zh) * 2009-04-21 2015-11-04 泰特拉桑有限公司 形成太阳能电池中的结构的方法
DE102009022337A1 (de) * 2009-05-13 2010-11-18 Gebr. Schmid Gmbh & Co. Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats
DE102011110171B3 (de) * 2011-08-16 2012-11-29 Rena Gmbh Verfahren zur Ausbildung einer metallischen Leiterstruktur
US9293624B2 (en) * 2012-12-10 2016-03-22 Sunpower Corporation Methods for electroless plating of a solar cell metallization layer
US10242789B2 (en) * 2015-06-16 2019-03-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing ceramic electronic component, and ceramic electronic component
CN108441843B (zh) * 2018-03-13 2020-02-18 北京科技大学 材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2793420A (en) * 1955-04-22 1957-05-28 Bell Telephone Labor Inc Electrical contacts to silicon
DE1949754A1 (de) * 1968-12-13 1970-07-02 Texas Instruments Inc Verfahren zum nichtgalvanischen Plattieren von Gegenstaenden mit Nickel
FR2288389A1 (fr) * 1974-10-17 1976-05-14 Nat Res Dev Procede d'electrodeposition de metaux sur des substrats semi-conducteurs
EP0018500A1 (fr) * 1979-05-08 1980-11-12 International Business Machines Corporation Procédé de galvanisation avec augmentation sélective de la vitesse de dépôt

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB847927A (en) * 1955-10-11 1960-09-14 Philco Corp A method and apparatus for the electrolytic treatment of semiconductive bodies
US3506545A (en) * 1967-02-14 1970-04-14 Ibm Method for plating conductive patterns with high resolution
DE2028819C3 (de) * 1970-06-11 1980-05-29 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum Herstellen eines Metallkontakts mit einer Kontakthöhe > 10 µ m
GB1465567A (en) * 1974-10-17 1977-02-23 Nat Res Dev Deposition of materials onto semiconductors
US4082568A (en) * 1977-05-10 1978-04-04 Joseph Lindmayer Solar cell with multiple-metal contacts
US4239789A (en) * 1979-05-08 1980-12-16 International Business Machines Corporation Maskless method for electroless plating patterns
JPS5723416A (en) * 1980-07-17 1982-02-06 Suwa Seikosha Kk Method of forming pattern of insulating substrate
DD157989A3 (de) * 1980-10-10 1982-12-22 Lothar Gierth Verfahren zur strukturierten chemisch-reduktiven metallabscheidung
GB2106542B (en) * 1981-07-24 1985-10-09 Inoue Japax Res A method and apparatus for electrodeposition
NL8200561A (nl) * 1982-02-15 1983-09-01 Philips Nv Werkwijze voor het neerslaan van een metaal.
JPS5929474A (ja) * 1982-08-11 1984-02-16 Toshiba Corp 太陽電池
US4507181A (en) * 1984-02-17 1985-03-26 Energy Conversion Devices, Inc. Method of electro-coating a semiconductor device
US4578157A (en) * 1984-10-02 1986-03-25 Halliwell Michael J Laser induced deposition of GaAs
JPS61108195A (ja) * 1984-11-01 1986-05-26 インタ−ナショナル　ビジネス　マシ−ンズ　コ−ポレ−ション 基板上に電気的に連続した層を形成する方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2793420A (en) * 1955-04-22 1957-05-28 Bell Telephone Labor Inc Electrical contacts to silicon
DE1949754A1 (de) * 1968-12-13 1970-07-02 Texas Instruments Inc Verfahren zum nichtgalvanischen Plattieren von Gegenstaenden mit Nickel
FR2288389A1 (fr) * 1974-10-17 1976-05-14 Nat Res Dev Procede d'electrodeposition de metaux sur des substrats semi-conducteurs
EP0018500A1 (fr) * 1979-05-08 1980-11-12 International Business Machines Corporation Procédé de galvanisation avec augmentation sélective de la vitesse de dépôt

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY: PART A. vol. 3, no. 6, 01 novembre 1985, NEW YORK US pages 2312 - 2315; S.TAMIR ET AL: "Laser-induced gold deposition on a silicon substrate" *
PLATING AND SURFACE FINISHING. vol. 66, no. 1, 01 janvier 1979, EAST ORANGE US pages 61 - 65; E. D. WINTERS: "Selective gold plating on palladium-titanium conductor patterns" *

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62232973A (ja) 1987-10-13
GB2188774B (en) 1990-10-31
GB2188774A (en) 1987-10-07
DE3643898A1 (de) 1987-10-08
GB8628789D0 (en) 1987-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0001030B1 (fr) Procédé de fabrication d'un masque selon une configuration donnée sur un support
FR2596921A1 (fr) Procede de formation d'un dessin conducteur sur la surface d'un semi-conducteur tel que notamment du silicium, germanium et l'arsenium de gallium
FR2503457A1 (fr) Systeme de cellules solaires connectees en serie sur un substrat unique
FR2672426A1 (fr) Procede de fabrication d'un dispositif a semiconducteurs comprenant un processus de depot de metal.
FR2463978A1 (fr) Cellule solaire integree avec une diode de derivation et son procede de fabrication
EP0351001A1 (fr) Procédé pour fabriquer un dispositif semi-conducteur ayant au moins un niveau de prise de contact à travers des ouvertures de contact de petites dimensions
EP2681776B1 (fr) Procede de metallisation de surfaces texturees
EP2004881A2 (fr) Procede de fabrication par liga-uv d'une structure metallique multicouche a couches adjacentes non entierement superposees, et structure obtenue
CA2721841A1 (fr) Composition d'electrodeposition et procede de revetement d'un substrat semi-conducteur utilisant ladite composition
EP1523762A2 (fr) Procede de fabrication de film polymere conducteur anisotrope sur tranche de semi-conducteur
FR2516448A1 (fr) Procede de fabrication d'une trame d'imprimerie tournante a zones epaissies
EP0707237A1 (fr) Procédé de formation de trous dans une couche de résine photosensible, application à la fabrication de sources d'électrons à cathodes emissives a micropointes et d'écrans plats de visualisation
FR2575332A1 (fr) Dispositif semi-conducteur ayant une couche metallisee de plusieurs epaisseurs et procede pour sa fabrication
FR2502399A1 (fr) Dispositif a semi-conducteurs comportant un contact rapporte a faible resistance
FR2657461A1 (fr) Procede de fabrication d'un dispositif emetteur d'electrons micro-miniature.
EP1618611B1 (fr) Procede de realisation d un dispositif semi-conducteur a met allisations auto-alignees.
LU83831A1 (fr) Procede de fabrication de dispositifs semi-conducteurs et dispositifs semi-conducteurs ainsi obtenus
EP3840060B1 (fr) Procédé de formation de motifs à la surface d'un susbtrat en silicium cristallin
EP3839625A1 (fr) Procede de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procede
FR3104316A1 (fr) Procédé de fabrication de puces électroniques
FR2572587A1 (fr) Procede de fabrication d'un transistor a effet de champ du type a grille schottky
WO2004006324A2 (fr) Procede de fabrication de film conducteur anisotrope a inserts conducteurs pointus
FR2650472A1 (fr) Procede de depot d'une couche isolante sur une couche conductrice du reseau multicouche d'une carte de connexion de circuit integre de haute densite, et carte en resultant
FR2732161A1 (fr) Procede de fabrication d'un substrat metallise
EP3232481A1 (fr) Procédé de modification d'une surface en oxyde conducteur de l'électricité, utilisation pour l'électrodéposition de cuivre sur cette dernière