Purification des siliciums de type n et p par fusion sous plasma inductif : Rôle du laitier fluore et du potentiel imposé. Application au silicium polycristallin photovoltaique

Purification of P and N type silicon by fusion under inductive plasma : role of fluorinated slag and electrical bias applied. Application to polycrystalline photovoltaic silicon

• Auteur / Autrice : ROS SANA MARONGIU-COMBES
• Direction : Jacques Amouroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Purification

Silicium

Résumé

Ce travail a porté sur l'étude des mécanismes de purification du silicium par plasma inductif oxygène en présence d'un laitier fluore sous polarisation. Nous avons focalisé notre travail sur l'élimination du bore et du phosphore qui sont les deux principaux dopants du silicium. La première partie de cette étude a consisté à établir et comparer les diagrammes thermochimiques de stabilité des composés du bore et du phosphore en présence de Baf#2, Caf#2 et Mgf#2. Nous avons conclu qu'en présence de fluor et d'oxygène le bore était éliminé sous forme d'un composé volatil: bof. Nous avons pu déduire que Baf#2 est le meilleur laitier pour l'élimination du bore. Nous avons également mis en évidence la nécessité d'imposer un potentiel au matériau au cours du traitement. La seconde partie de ce travail a consisté à suivre l'élimination du bore au cours du traitement par spectroscopie d'émission en ligne. Nous avons alors pu confirmer que Baf#2 permettait l'élimination du bore la plus importante. De plus, l'imposition d'un potentiel anodique augmente l'évaporation du bore. Nous avons déduit que la polarisation anodique stabilise les espèces clés des mécanismes de purification: les anions O#2# et F#. L'efficacité du laitier fluore a également été mise en évidence dans le cas de l'élimination du phosphore. La stabilisation de l'anion O#2# permet la formation dans la goutte liquide d'oxydes volatiles du phosphore (P#4o#6, Po#2) dont l'évaporation s'ajoute a celle du phosphore gazeux. Enfin, nous avons procédé a l'étude physico-chimique du matériau après traitement. Nous avons déterminé que la présence de Baf#2 augmente la ségrégation des impuretés aux joints de grain et abaisse la viscosité de la goutte liquide, ce qui augmente la taille de l'interface plasma-bain liquide et donc l'efficacité du traitement. L'analyse du matériau après traitement (ICP, ESCA) a permis de confirmer les conclusions obtenues.