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具有交替的n摻雜區(qū)域和p摻雜區(qū)域的單片硅晶圓的制作方法_3

文檔序號:9439172閱讀:來源:國知局
有利地通過將待處理的區(qū)域12暴露于激光束、優(yōu)選大光斑激光 而操作,如果期望例如利用大約Icm的光斑尺寸照射大尺寸區(qū)域。
[0098] 例如,該激光可W在大于或等于500nm、尤其從500nm到IlOOnm的波長下操作,從 而可W使熱深入傳播至材料中。
[0099] 調(diào)整步驟(iv)中的熱處理條件W將與P型區(qū)域連續(xù)的每個n型區(qū)域的部分13轉(zhuǎn) 變?yōu)殡姼綦x區(qū)域也在本領(lǐng)域的技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
[0100] 步驟(iv)可W有利地通過將每個部分13暴露于尤其小光斑尺寸、例如20ym到 100ym寬的光斑尺寸的激光束而進(jìn)行操作。 陽101] 具體而言,該另外的激光處理必須比步驟(iii)中實(shí)現(xiàn)的激光處理更為局部化, W實(shí)現(xiàn)電隔離區(qū)域所需的寬度Ls,且因此獲得隔離質(zhì)量與補(bǔ)償區(qū)域的尺寸的限制之間的良 好折中,該補(bǔ)償區(qū)域從光伏的觀點(diǎn)來看是不活躍的。
[0102] 福射持續(xù)時間和激光功率的參數(shù)可W被調(diào)整,W獲得處理的區(qū)域13中的熱施主 的一部分的消除及其向高電阻率的電隔離區(qū)域的轉(zhuǎn)變。
[0103] 根據(jù)一個特定的實(shí)施方式,該晶圓可W在步驟(iv)之后經(jīng)受表面處理,尤其是化 學(xué)蝕刻處理,W去除由激光處理所產(chǎn)生的任何可能的加工硬化的表面區(qū)域。 陽104] 可W使用任何類型的已知化學(xué)蝕刻技術(shù)。例如,可W使用由HF、HN03和CH3COOH的 混合物(該混合物也被稱為CP133)形成的溶液來進(jìn)行化學(xué)蝕刻。 ?!诙B施方式 陽106] 下文參照附圖3描述該第二實(shí)施方式。 陽107] 根據(jù)該第二變型,根據(jù)本發(fā)明的晶圓10可W通過至少包括W下步驟的方法獲得: 陽10引 (a)提供如上文所述的P滲雜娃的晶圓1; 陽109] 化)利用氨滲雜該晶圓的專用于形成n滲雜區(qū)域的區(qū)域11W及專用于形成電隔離 區(qū)域的區(qū)域13;化及
[0110] (C)使步驟化)的所述晶圓經(jīng)受有利于激活基于氨滲雜區(qū)域11、13中的間隙氧的 熱施主,W及將所述區(qū)域11從P型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型并將所述區(qū)域13轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼綦x區(qū)域的全部 熱處理,W獲得所期望的晶圓10。
[0111] 由本領(lǐng)域的技術(shù)人員決定,調(diào)整步驟化)中的區(qū)域11和區(qū)域13中的氨滲雜度,W 獲得步驟(C)中的區(qū)域的期望的轉(zhuǎn)變,而不影響不具有氨且專用于形成最終晶圓的P區(qū)域 的區(qū)域12。
[0112] 優(yōu)選地,進(jìn)行滲雜,W使得氨在所討論的區(qū)域中的均勻體積分布且貫穿晶圓的厚 度。
[0113] 根據(jù)一個特定的實(shí)施方式,步驟化)的滲雜可W通過將氨注入到待滲雜的區(qū)域的 表面中或表面下方的第一步驟化1),W及隨后將氨擴(kuò)散貫穿晶圓的厚度e的第二步驟化2) 而操作。
[0114] 氨的"表面下方"注入指的是注入到從幾納米到幾十納米的深度。
[0115] 可W通過常規(guī)技術(shù)來進(jìn)行氨的注入,例如使用等離子體過程、尤其是等離子體增 強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(plasma-enhancedchemicalvapordeposition,陽CVD)或微波誘導(dǎo)的 遠(yuǎn)程氨等離子體(microwave-inducedremotehy化Ogenplasma,MIRHP)技術(shù)。
[0116] 其可W甚至通過離子注入技術(shù)、尤其是使用SmartCut.'"^術(shù)來操作。
[0117] 有利地,為了限制氨的擴(kuò)散時間W及外擴(kuò)散的風(fēng)險,等離子體方法應(yīng)用于晶圓的 兩面。
[011引氨注入?yún)^(qū)域可W使用掩模(例如金屬網(wǎng)格)進(jìn)行限定,僅剩下例如待由PECVD滲 雜的區(qū)域的表面可進(jìn)入,如下面的示例2中所示出的。
[0119] 可替選地,氨可W均勻地沉積在晶圓的整個區(qū)域上W及在期望保持P型的區(qū)域12 中例如利用氨氣酸化巧對沉積進(jìn)行蝕刻。
[0120] 氨滲雜度優(yōu)選地在期望形成n滲雜區(qū)域的區(qū)域11中更高。 陽121] 根據(jù)一個特定的實(shí)施方式,氨注入到區(qū)域11和區(qū)域13中因此可W包括:
[0122] -第一步驟:將氨注入到專用于形成n滲雜區(qū)域的區(qū)域11W及專用于形成電隔 離區(qū)域的區(qū)域13的表面中或表面下方、而對專用于形成P滲雜區(qū)域的區(qū)域12掩模;W及
[0123]-第二步驟:將氨注入到專用于形成n滲雜區(qū)域的區(qū)域11的表面或表面下方、而 對專用于形成P滲雜區(qū)域的區(qū)域12W及專用于形成電隔離區(qū)域的區(qū)域13掩模。
[0124] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員決定,調(diào)整尤其是針對晶圓1的厚度的、所注入的氨的每單位 面積的濃度,W在將氨擴(kuò)散貫穿晶圓的厚度之后,獲得每單位體積的所期望的滲雜度。 陽125] 例如,專用于形成n滲雜區(qū)域的區(qū)域11的每單位體積的滲雜度可W在1X10"cm3 和4X10"cm3之間。專用于形成電隔離區(qū)域的區(qū)域13的每單位體積的滲雜度可W在 1X10。細(xì) 3和 4X10"cm3之間。
[01%] 例如,氨擴(kuò)散到待滲雜的區(qū)域(步驟化2))可W通過將所述區(qū)域暴露于超聲波、尤 其使用壓電式變換器來操作。
[0127]例如,可W使用在20曲Z和IMHz、優(yōu)選地在50曲Z和500曲Z之間操作的壓電式變 換器、在5X106和2X10 5之間的誘導(dǎo)的聲學(xué)形變、W及在5分鐘與120分鐘之間且優(yōu)選在 10分鐘和60分鐘之間的處理時段。
[0128] 可替選地,在步驟化2)中的氨的擴(kuò)散可W通過尤其在烤箱中、特別地在400°C到 1000°C的溫度下、持續(xù)范圍從5秒到5小時的時間的對晶圓進(jìn)行熱退火來操作。
[0129] 實(shí)際上,滲雜氨將允許使?jié)B雜區(qū)域中的熱施主的激活速率加速。因此,晶圓的全部 熱處理可W在有利于具有氨的區(qū)域中的熱施主的選擇性激活的條件下操作,而不影響不具 有氨的區(qū)域。
[0130] 例如,步驟(C)中的全部熱處理可W通過在高于或等于300°C且嚴(yán)格低于600°C、 尤其從400°C到500°C、更尤其大約450°C的溫度下的熱退火來操作。 陽131] 退火的持續(xù)時間可W大于或等于30分鐘,尤其在1小時和20小時之間,更尤其為 大約3小時。 陽1扣]升1伏設(shè)備
[0133] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠?qū)嵤┖线m的常規(guī)方法來利用根據(jù)本發(fā)明的晶圓10制造 光伏電池(PV),例如適于在n區(qū)域或P區(qū)域中形成p-n結(jié)的方法、或甚至適于形成可W使子 電池串聯(lián)連接的觸頭的方法。
[0134] 優(yōu)選地,在用于制造根據(jù)本發(fā)明的晶圓10的方法結(jié)束時,使用低溫異質(zhì)結(jié)技術(shù) (晶體娃上的非晶娃)制造光伏電池。
[0135] 例如,在根據(jù)上述的任一方法變型制造晶圓10結(jié)束時,可W操作W下步驟中的一 個或多個步驟: 陽136]-在該晶圓的兩面的每一面上沉積本征非晶娃(通常大約Snm的厚度)W及滲雜P+或n+的非晶層的第一層;
[0137]-在所述非晶娃層的表面上沉積透明導(dǎo)電氧化物、尤其基于口0的透明導(dǎo)電氧化 物的層;W及
[0138]-在低溫下尤其通過絲網(wǎng)印刷銀漿料,在該晶圓的正面和/或背面上形成一個或 多個鍛膜(也稱為"導(dǎo)電觸頭")。
[0139] 然而,也可W使用常規(guī)的高溫技術(shù)來制造光伏電池。在實(shí)施運(yùn)樣的技術(shù)的情況下, 需要在用于激活/消除熱施主的熱處理之前執(zhí)行高溫步驟(例如,氣相擴(kuò)散)。
[0140] 例如,在高溫技術(shù)的情況下,在用于制備晶圓的任一變型方法中實(shí)現(xiàn)的用于激活/ 消除TD的熱處理之前,可W操作下列步驟中的一個或多個步驟: 陽141]-沉積一個或多個防反射層和/或純化層訊/或 陽14引-尤其通過絲網(wǎng)印刷Ag或Ag/Al,在晶圓的正面和/或背面上形成一個或多個鍛 膜。然后,在大約80(TC的內(nèi)聯(lián)烤箱中進(jìn)行持續(xù)幾秒的對鍛膜進(jìn)行退火的步驟。
[014引然后,可W將根據(jù)本發(fā)明獲得的PV電池進(jìn)行組裝,W制造常規(guī)地大約Im2且相對 于由常規(guī)電池制成的模塊具有較高電壓的合理尺寸的光伏模塊。
[0144] 因此,根據(jù)本發(fā)明的另一方面,本發(fā)明設(shè)及由根據(jù)本發(fā)明的光伏電池的陣列形成 的光伏模塊。
[0145] 現(xiàn)將通過W下示例描述本發(fā)明,當(dāng)然,所述W下示例是通過本發(fā)明的非限制性說 明給出的。 陽146]示例
[0147] 示倆I1
[0148] a) P滲雜的娃晶圓
[0149] 使用通過切割由利用梯度凝固技術(shù)的定向性凝固制造的晶錠而獲得的220ym厚 的P型娃晶圓。
[0150] 該晶圓具有通過測量電阻率確定的5XIQi5Cm3的空穴型載流子含量W及通過 FTIR分析確定的1. 5XIQiScm3的間隙氧濃度。 陽15。(ii)將晶圓轉(zhuǎn)巧為n巧 陽152] 使該晶圓經(jīng)受450°C的退火4小時,W激活熱施主。該退火可W使晶圓從P型轉(zhuǎn)變 為n型,其具有由霍爾效應(yīng)測量方法確定的2Xl〇i5cm3的電子含量。 陽15引(iiii)局部熱化理
[0154] 然后,將該晶圓置于激光束下,使其成形為具有圖4a中示出的圖案。未被照射 區(qū)域?yàn)槠谕3謓型的區(qū)域,且被照射區(qū)域12為期望切換回P型的區(qū)域。圖案的尺寸為 4X4cm^〇
[01巧]所使用的激光束具有紅色/紅外線的波長,W將熱傳遞至一定深度。調(diào)節(jié)激光功 率,目的是將襯底的溫度提高到至少60(TC,W使存在的熱施主的大部分溶解且使區(qū)域再轉(zhuǎn) 變?yōu)镻型,同時盡可能限制樣本的表面的退化。
[0156] 用于100ym的光束直徑的30W功率是進(jìn)行區(qū)帶掃描
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