一種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，包括激光系統(tǒng)、反應(yīng)腔室、樣品加熱器、抽真空系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)。激光系統(tǒng)設(shè)有激光脈沖控制器，通過(guò)調(diào)節(jié)激光脈沖個(gè)數(shù)，控制非晶硅薄膜中磷或硼的摻雜程度。樣品加熱器主要對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行加熱，以提高摻雜效率。抽真空系統(tǒng)設(shè)有真空泵，通過(guò)真空泵對(duì)腔室抽真空；進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)有氣體流量計(jì)及截止閥，以此控制反應(yīng)氣體進(jìn)入的量。用激光對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行磷或硼的摻雜，反應(yīng)速度快，雜質(zhì)激活率高，均勻性好，能制備光電性能較好的N型/P型非晶硅薄膜。
【專利說(shuō)明】—種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光裝置，特別是一種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]成本高、效率低是太陽(yáng)能電池發(fā)展的瓶頸，薄膜太陽(yáng)能電池在降低成本方面比晶體硅太陽(yáng)能電池具有更大的優(yōu)勢(shì):薄膜化可極大地節(jié)省昂貴的半導(dǎo)體材料；薄膜電池的材料制備和電池同時(shí)形成，可節(jié)省了許多工序。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，同時(shí)能采用不銹鋼或玻璃等材料作基底，因而容易降低成本，并且可以做成疊成結(jié)構(gòu)，提高效率，因此得到人們的普遍重視并迅速發(fā)展。但由于非晶硅的光學(xué)帶隙為1.7eV，使得材料本身對(duì)太陽(yáng)輻射的長(zhǎng)波區(qū)域不敏感，這樣就限制了非晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。此外其光致衰退S-W效應(yīng)，使得電池性能不穩(wěn)定。因此，制造高效率的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池具有重要的意義，而P-N結(jié)是太陽(yáng)能電池的發(fā)電基礎(chǔ)，所以制備光電性能好的N型和P型非晶硅薄膜是非常重要的。
[0003]目前在產(chǎn)業(yè)中廣泛使用的是PECVD或間歇式操作爐對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行磷或硼的摻雜，以制備N型或P型非晶硅薄膜。當(dāng)今工業(yè)中廣泛使用的PECVD系統(tǒng)中，采用的是平板形相互平行的電極來(lái)激發(fā)等離子體，在樣品較大時(shí)，摻雜的均勻度往往不佳。間歇式操作爐則需將樣品加熱到大于800°C的摻雜物擴(kuò)散所需的溫度，所需的處理時(shí)間較長(zhǎng)。以上摻雜方法中的存在的另一個(gè)問(wèn)題就是沒(méi)有將摻雜物大量地并入硅晶格結(jié)點(diǎn)上，未激活摻雜物。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]發(fā)明目的:本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)采用平板形相互平行的電極來(lái)激發(fā)等離子體，在樣品較大時(shí)，摻雜的均勻度往往不佳，處理時(shí)間長(zhǎng)，沒(méi)有將摻雜物大量地并入硅晶格結(jié)點(diǎn)上，未激活摻雜物的問(wèn)題。
[0005]技術(shù)方案:本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案:一種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，包括激光系統(tǒng)、反應(yīng)腔室、樣品加熱器、抽真空系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)，激光系統(tǒng)位于反應(yīng)腔室的正上方，抽真空系統(tǒng)位于反應(yīng)腔室的右下方，進(jìn)氣系統(tǒng)位于反應(yīng)腔室側(cè)方，樣品加熱器置于反應(yīng)腔室下方中央。
[0006]作為優(yōu)化，所述激光系統(tǒng)設(shè)有激光脈沖控制器。
[0007]作為優(yōu)化，樣品加熱器設(shè)有控溫加熱器件，控制溫度200-400°C。
[0008]作為優(yōu)化，抽真空系統(tǒng)設(shè)有真空泵。
[0009]作為優(yōu)化，進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)有氣體流量計(jì)及截止閥。
[0010]工作原理:反應(yīng)腔體先被抽真空；樣品加熱器對(duì)待摻雜樣品進(jìn)行預(yù)熱；通過(guò)控制氣體流量計(jì)和截止閥，通入ph3/h2或b2h6/h2混合氣體；根據(jù)需要的摻雜效果，調(diào)節(jié)激光的脈沖個(gè)數(shù)，開(kāi)啟激光，進(jìn)行摻雜，最終得到N型/P型非晶硅薄膜。
[0011]有益效果:本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比:本實(shí)用新型通過(guò)激光，在真空狀態(tài)下對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行磷或硼的摻雜，制備N型/P型非晶硅薄膜。激光具有方向性好，能量集中等優(yōu)點(diǎn)，激光光束能量按高斯分布，可根據(jù)需要精確控制其能量密度和光斑大小。隨著激光脈沖數(shù)量的增加，摻雜深度和摻雜濃度都會(huì)增加。通過(guò)調(diào)節(jié)激光的脈沖個(gè)數(shù)，能夠基本控制磷或硼的摻雜濃度和摻雜深度。脈沖激光在極短時(shí)間內(nèi)將雜質(zhì)摻雜到襯底，摻雜濃度可超過(guò)襯底溶解極限，形成區(qū)域的重?fù)诫s；激光摻雜中激光能量密度接近于襯底熔融閾值，使得樣品損傷小，雜質(zhì)激活率高。樣品加熱器對(duì)需摻雜樣品進(jìn)行預(yù)加熱，以提高摻雜的效率。因此本實(shí)用新型相較傳統(tǒng)摻雜系統(tǒng)，所需反應(yīng)時(shí)間短，摻雜均勻性好，雜質(zhì)的激活率高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]【具體實(shí)施方式】:
[0014]如附圖1所示一種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，包括激光系統(tǒng)1、反應(yīng)腔室2、樣品加熱器3、抽真空系統(tǒng)4和進(jìn)氣系統(tǒng)5，激光系統(tǒng)I位于反應(yīng)腔室2的正上方,抽真空系統(tǒng)4位于反應(yīng)腔室2的右下方，進(jìn)氣系統(tǒng)5位于反應(yīng)腔室2側(cè)方，樣品加熱器3置于反應(yīng)腔室2下方中央，激光系統(tǒng)I設(shè)有激光脈沖控制器6，樣品加熱器3設(shè)有控溫加熱器件7，控制溫度200-40(TC，抽真空系統(tǒng)4設(shè)有真空泵8，進(jìn)氣系統(tǒng)5設(shè)有氣體流量計(jì)(未圖示)及截止閥(未圖示)。
[0015]所述激光系統(tǒng)I位于反應(yīng)腔室2的正上方，應(yīng)用波長(zhǎng)308nm，脈寬30ns的XeCL準(zhǔn)分子激光器。激光光分解摻雜源，創(chuàng)造摻雜原子，同時(shí)熔融非晶硅薄膜基底。然后，摻雜原子以液態(tài)相位擴(kuò)散的形式嵌入到淺的熔融區(qū)域，隨著硅熔融深度的增加，激光激活的摻雜原子繼續(xù)擴(kuò)散的更深。激光系統(tǒng)I還包含激光脈沖控制器6，通過(guò)電控系統(tǒng)進(jìn)行脈沖個(gè)數(shù)的調(diào)節(jié)。激光脈沖數(shù)量的增加，摻雜深度和摻雜濃度都會(huì)增加。因此通過(guò)改變激光的脈沖個(gè)數(shù)，就可以達(dá)到控制樣品摻雜的效果。
[0016]所述抽真空系統(tǒng)4位于反應(yīng)腔室2的右下方，通過(guò)真空泵8對(duì)腔體抽真空，使整個(gè)摻雜過(guò)程在真空狀態(tài)下進(jìn)行。
[0017]所述進(jìn)氣系統(tǒng)5位于反應(yīng)腔室2側(cè)方，包括氣體流量計(jì)和截止閥，可控制通入一定量的PH3/H2或B2H6/H2混合氣體，作為摻雜源，進(jìn)而制備N型或P型非晶硅薄膜。
[0018]所述樣品加熱器3置于反應(yīng)腔室2下方中央，激光系統(tǒng)I正下方；其含有控溫加熱器件7，溫度控制在200-400°C間，對(duì)置于其上的需摻雜樣品進(jìn)行預(yù)加熱，更有助于提高摻雜效率。
[0019]本實(shí)用新型的工作過(guò)程就是:反應(yīng)腔體2先被抽真空；樣品加熱器3對(duì)待摻雜樣品進(jìn)行預(yù)熱；通過(guò)控制氣體流量計(jì)和截止閥，通入ph3/h2或B2H6/H2混合氣體；根據(jù)需要的摻雜效果，調(diào)節(jié)激光的脈沖個(gè)數(shù)，開(kāi)啟激光，進(jìn)行摻雜，最終得到N型/P型非晶硅薄膜。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，其特征在于:包括激光系統(tǒng)(I)、反應(yīng)腔室(2)、樣品加熱器(3)、抽真空系統(tǒng)(4)和進(jìn)氣系統(tǒng)(5),激光系統(tǒng)(I)位于反應(yīng)腔室(2)的正上方，抽真空系統(tǒng)(4)位于反應(yīng)腔室(2)的右下方,進(jìn)氣系統(tǒng)(5)位于反應(yīng)腔室(2)側(cè)方,樣品加熱器(3)置于反應(yīng)腔室(2)下方中央。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，其特征在于:所述激光系統(tǒng)(I)設(shè)有激光脈沖控制器(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，其特征在于:樣品加熱器(3 )設(shè)有控溫加熱器件(7 )，控制溫度200-400 0C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，其特征在于:抽真空系統(tǒng)(4)設(shè)有真空泵(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造非晶硅薄膜的激光裝置，其特征在于:進(jìn)氣系統(tǒng)(5)設(shè)有氣體流量計(jì)及截止閥。
【文檔編號(hào)】H01L31/20GK203415609SQ201320466068
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】范芳芳 申請(qǐng)人:國(guó)電光伏有限公司