用于處理半導體晶片的設備和方法

用于處理半導體晶片的設備和方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于處理半導體晶片的設備和方法，以用于制造光伏裝置，所述設備包括：加熱區，在氫源的存在下，能操作以將所述半導體晶片的至少一個區域加熱至至少100℃；以及冷卻區，包括第一照射器件，所述第一照射器件被配置為在所述半導體晶片的冷卻期間利用光子照射所述半導體晶片的表面。
【專利說明】
用于處理半導體晶片的設備和方法
[00011 本申請是國家申請號為201380038918.9、進入中國國家階段日期為2015年01月21 日的PCT申請PCT/AU2013/000528的國際申請進入中國國家階段的申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明總體上涉及硅太陽電池的制造，并且更具體地，本發明提供一種給硅太陽 電池氫化的新方法。
【背景技術】
[0003] 晶體硅的氫化涉及以防止缺陷或污染作為少數載流子的重組位點的方式將氫原 子結合到硅晶格內的結晶缺陷或污染。這已知為特定重組位點的鈍化處理。這對于需要長 少數載流子壽命的半導體裝置（如太陽能電池）是重要的，尤其是使用結晶質量通常較差 和/或純度不佳的廉價硅，因此需要鈍化來使質量達到高效率太陽能電池的可接受水平。
[0004] -般而言，低成本硅具有更高密度的硅結晶缺陷和/或多余的雜質。這些使得硅的 少數載流子壽命降低并且因此減小了由這種材料制成的太陽能電池的效率。因此，當使用 比微電子工業日常使用的質量較低的硅時，諸如由半導體級硅形成的懸浮區熔（float zone)(FZ)晶片，鈍化這種缺陷和污染以提高少數載流子壽命是能夠制作高效率太陽能電 池的重要部分。
[0005] 現有商業太陽能電池不能利用酸堿度鈍化
[0006] 目前，在沒有完全了解氫化法及其潛能的情況下，商業制備的太陽能電池結構的 設計不能夠理想地便于對整個單元氫化，并且這體現在使用標準商品級P-型晶片的技術的 本體壽命不佳。
[0007] 摻雜原子的交互使得氫在整個硅中移動的能力被大大地抑制。例如，在平衡狀態 中，在η-型硅中幾乎所有的氫氣處于負電荷狀態并且在p-型硅中幾乎所有的氫處于正電荷 狀態。然而，硅的相應極性中的這些狀態可導致摻雜原子的中和反應，并且不再能在整個硅 中移動。氫在硅中的這樣的性能沒有被理解或者過去一直被忽視，結果是在氫化上所做的 嘗試遠遠沒有電池設計者已經認為那樣有效。
[0008] 例如，Yt可與電離硼原子(Β〃)相互作用從而形成中性的硼氫(ΒΗ)配合物。類似地， Η-可與電離磷原子(Ρ+)相互作用從而形成中性的磷-氫(ΡΗ)配合物。
[0009] 摻雜氫配合物的離解是困難的，因為即使存在足夠的熱能來離解配合物，摻雜原 子與原子氫之間的庫侖引力(?Γ為磷以及Η+為硼)妨礙氫原子逸出，并且可能很快再形成摻 雜氫配合物。
[0010] 現可以看出過去氫化不良的主要原因包括:發射極中的重摻雜阻擋氫深入地穿透 硅;一個或兩個表面沒有氫源;鋁合金區域作為阱;無法實現氫原子的正確充電狀態來便于 將它們結合到某些類型的缺陷和雜質；以及無法捕獲氫。
[0011] 傳統的絲網印刷太陽能電池在工業制造上占主要地位，然而，它們的許多特征限 制適當地氫化硅的能力。首先，氫源只在晶片的單面上。因為該氫源一般以SiOxNy_H z或 SiNx-Hy電介質的形式位于前表面，由于發射極內的重摻雜區域，被釋放到硅中的氫盡力使 得深入到晶片的本體中。
[0012] 另一種限制是由于大大未掩蔽的金屬-硅界面作為除去氫離子的阱。一旦氫離子 在振蕩中斷區域內，諸如二氫化物結合的部位消滅氫離子，從而形成到那時不能與硅結合 來鈍化缺陷的穩定的氫分子。這種效果在背面鋁接觸點尤其強烈，這對幾乎所有的商業制 備的電池是常見的。在接觸點的鍛燒過程中，熔融鋁合金直接靠著非擴散硅，從而無法達到 阻擋氫氣所以熔融區域作為移去大量氫氣的阱。
[0013] 使用選擇性發射極的最新的絲網印刷電池通過使用允許氫氣更容易地進入本體 并且在金屬下方也具有幫助隔離金屬-硅界面的較重摻雜的主要輕摻雜發射極來克服這些 問題中的一些。然而，它們仍苦于與鋁合金相關以及沒有后氫源的局限性，加上發射極中的 峰值摻雜仍在允許氫原子容易穿透的優選水平之上。此外，即使氫原子的濃度達到很好地 鈍化硅材料的適合水平，在400°C以上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氫 氣的優選充電狀態來增強其結合某些缺陷的能力或者防止重組位點再活化的任何嘗試。
[0014] 類似地，使用與激光摻雜選擇性發射極(LDSE)技術具有類似屬性的技術的Pluto 電池在前觸點下方具有有助于將氫與金屬-硅界面隔離的局部重摻雜。Pluto電池也具有使 得氫容易從前表面上的電介質氫源穿透到硅晶片的輕摻雜發射極。然而，Pluto電池中磷的 表面濃度仍過高而不能達到最佳狀態。Pluto電池在后面也沒有氫源并被后接觸點以及熔 融鋁合金作為氫的阱的相同問題困擾。此外，即使氫原子的濃度達到很好地鈍化硅材料的 適合水平，在400°C以上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氫氣的優選充電 狀態來增強其結合某些缺陷的能力或者防止重組位點再活化的任何嘗試。
[0015] Sunpower的商業電池具有后匯接點，依靠使用高質量的晶片，因此在沒有氫化的 情況下達到良好性能。然而，在任何情況下它們的電池結構和處理不會有助于晶片氫化。 Sunpower電池沒有嘗試用鈍化層幫助氫容易地穿透到任一表面從而至少部分地起到阻擋 氫的作用。此外，Sunpower沒有試圖提供背面氫源，但即使有，大部分背面是重摻雜的，這也 會在后面防止氫從氫源進入。此外，對這些電池進行非常高的溫度處理不會有助于保留氫 化所需的氫。此外，即使氫原子的濃度達到很好地鈍化硅材料的適合水平，在400°C以上的 熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氫氣的優選充電狀態來增強其結合某些缺 陷的能力或者防止重組位點再活化的任何嘗試。
[0016]具有本征薄層(HIT)電池的Sanyo的異質結也使用少數載流子壽命比標準商業p-型晶片高很多的晶片。然而，由于HIT電池結構基于在電池的兩個表面上都具有非晶硅，在 任何情況下晶片的氫化都不可能;據廣泛報道，氫化所需的溫度將會使非晶硅的質量以及 晶體硅表面的鈍化嚴重降級。
[0017] 'Yingli'的Panda電池是基于高質量η-型晶片的另一種商業電池，因此在沒有氫 化的情況下達到良好性能。但在任何情況下，雖然很少知道這種新電池的表面涂層以及表 面上是否具有與硅接觸的合適的氫源，但該電池在兩個表面(前面的Ρ+以及后面的η+)具有 高摻雜，這無論如何也會阻止氫從任一表面進入硅晶片。
[0018] CSG Solar的薄膜電池設計是可能在兩個表面上具有氫源的商業技術，但非晶硅 的所需結晶是這樣長并高溫的處理，其將所有的氫氣從鄰近于玻璃表面放置的源驅趕到外 部。那么這導致鄰近玻璃的硅氮化層和玻璃本身作為使其從硅的其它側通過的任何氫的 阱。補充一下，電池結構在前后都使用阻擋大部分氫進入硅的重摻雜表面，所以多數從未到 達需要鈍化的硅。此外，即使氫原子的濃度達到很好地鈍化硅材料的適合水平，在400°C以 上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氫氣的優選充電狀態來增強其結合某 些缺陷的能力或者防止重組位點再活化的任何嘗試。

【發明內容】

[0019] 根據第一方面，提供一種利用現有氫源處理硅以用于制造具有至少一個整流結的 光伏裝置的方法，方法包括將裝置的至少一個區域加熱至至少40°C，同時用至少一個光源 同時照射裝置中的至少一些，借此具有在硅內產生電子空穴對的足夠能量的所有入射光子 的累積功率為至少20mW/cm 2 〇
[0020] 根據第二方面，提供一種處理硅以用于制造具有至少一個整流結的光伏裝置的方 法，所述方法包括將裝置的至少一個區域加熱至至少100°c，接著冷卻裝置，同時用至少一 個光源同時照射裝置中的至少一些，借此，具有在硅內產生電子空穴對的足夠能量的所有 入射光子的累積功率為至少20mW/cm 2 〇
[0021 ]硅可包括具有至少一個整流結的裝置。
[0022]提供一種利用現有氫源處理包括至少一個整流結的硅光伏裝置的方法，方法包括 將裝置的至少一個區域加熱至至少40°C，同時用至少一個光源同時照射裝置中的至少一 些，借此，具有在硅內產生電子空穴對的足夠能量的所有入射光子的累積功率(換言之，光 子的能級在1.12eV的娃的帶隙之上)為至少20mW/cm 2。
[0023] 通過具有足夠能量以在硅中產生電子空穴對的至少一個光源產生的光子可包括 從至少一個光源入射到裝置上的所有光子的總累積功率的至少7〇%。
[0024] 裝置的處理可以是氫化或另一熱過程的方法。至少一個整流結可包括至少一個p-11結。
[0025] 裝置的加熱可以包括將裝置加熱至至少100°C。可替代地，裝置的加熱可包括將裝 置加熱至至少140°C。此外，裝置的加熱可包括將裝置加熱至至少180°C。
[0026] 裝置的加熱可包括加熱整個裝置并且同時照射可以包括用至少一個光源同時照 射整個裝置，借此，當處理整個裝置時或者可以對裝置的較小區域局部執行處理時，用足夠 能量在硅內產生電子空穴對的所說有入射光子的累積功率為至少20mW/cm 2。在制造的后期 或者在安裝之后對小區域的局部處理尤其有用，該技術可被用于避免熱損傷敏感結構。
[0027] 對于硅外部的氫源，氫必須從其擴散通過的硅表面η-型擴散層具有1χ102()原子/ cm3或更小的峰值摻雜濃度時該方法會更有效。類似地，當氫必須從其擴散通過的任何硅表 面擴散P-型層具有lxl〇 19原子/cm3或更小的峰值摻雜濃度時該方法會更有效。
[0028] 有利地，在加工過程中，裝置的每個表面可設置有通向一個或多個氫源的入口。
[0029] 氫源或源可以是包含在裝置內的氫離子分子源，諸如包含介電層的氫。可替代地， 氫源可以是位于裝置外部的氫源。
[0030] 氫必須從其擴散通過的硅表面η-型擴散層可以是磷擴散層。氫必須從其擴散通過 的硅表面Ρ-型擴散層可以是硼擴散層或鎵擴散層或鋁擴散層。
[0031] 以級別提供至少一個光源的照射，借此，具有在硅內產生電子空穴對的足夠能量 的所有入射光子的累積功率為至少50mW/cm 2、或60mW/cm2、或70mW/cm2、或80mW/cm2、或 90mW/cm2、或 1 OOmW/cm2、或 150mW/cm2、200mW/cm2、或 300mW/cm2、或 400mW/cm2、或 500mW/cm2、 或 600mW/cm2、或 700mW/cm2、或 800mW/cm2、或 900mW/cm2、或 1 OOOmW/cm2、或 1500mW/cm2、 2000mW/cm2、或 3000mW/cm2、或 5000mW/cm2、或 1 OOOOmW/cm2、或 15000mW/cm2、或 20000mW/cm2、 或直到硅開始熔化的光強度。
[0032] 對于上述累積功率各個范圍，裝置的加熱可被設置為至少200°C、或者至少300°C、 或者至少400 °C、或者至少500 °C、或者至少600 °C、或者至少700 °C、或者至少800 °C、或者至 少900°C、或者至少1，000°C、或者至少1，200°C或者硅開始熔化的溫度。總之，對于給定的裝 置，溫度越低，需要最佳氫化的相應光強度越高。
[0033] 對于上述各個累積功率和溫度的范圍，硅表面磷擴散層可有利地具有lxlO19原子/ cm3或更小或lxlO18原子/cm3或更小或lxlO17原子/cm 3或更小或lxlO16原子/cm3或更小的峰 值摻雜濃度以及硅表面硼、鎵或鋁擴散層具有lxl〇 18原子/cm3或更小或lxlO17原子/cm3或更 小或lxlO 16原子/cm3或更小的峰值摻雜濃度。
[0034] 對于累積功率的各個范圍，以及上述摻雜濃度，可通過將硅光伏裝置加熱至溫度 (低于500°C、或400°C、或350°C、或300°C、或250°C、或200°C、或 150°C、或 100°C、或50°C )同 時照射硅光伏裝置而提高處理方法。
[0035]有利地，溫度減小時照射可繼續。然而，對于局部處理，硅可足夠迅速地冷卻所以 可能不需要在冷卻期間延長照射。相對于在加熱步驟中具有在硅內產生電子空穴對的足夠 能量的所有入射光子的累積功率，冷卻期間的照射可以維持，或者甚至在冷卻步驟期間變 化(增大或減小），以便將準電子費米能級維持在最好的范圍內。在冷卻步驟期間，照射也可 在裝置的溫度變化時可控地變化以將準電子費米能級維持在最好的范圍內。在冷卻步驟期 間，照射可繼續，而溫度降低至預定閾值以下，例如，直到裝置溫度降低至低于l〇〇°C或直到 溫度降回至環境溫度。
[0036]在加熱后的冷卻階段以及任何后氫化熱過程可通過使用光和熱控制少數載流子 濃度以在冷卻期間維持氫電荷狀態(hydrogen charge state)，從而最小化氫之前受束縛 的缺陷的再活化。在裝置上執行的過程可以是在大于200°C的溫度下執行的后氫化熱過程。 在大于200°C的溫度下執行過程之后，在冷卻期間繼續照射裝置。
[0037]通過將區域中的裝置局部加熱至氫化或者在光源的存在下另外熱處理，可在裝置 的小區域上或者增加的較大的區域上執行局部氫化或其它熱處理。
[0038]所提出的方法可能使得在可能比使用常規方法能實現的明顯較低溫度下實現缺 陷和污染的優良氫鈍化。
[0039]在光源的存在下可通過局部加熱裝置進行局部氫化或其它熱處理。如果使用激 光，激光能夠同時實現加熱和照射功能。
[0040] 氫源可以包括多合適介電材料的層，諸如，氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁或可選地沉 積在鈍化層的表面上的非晶硅等的層，諸如二氧化硅和氧化鋁。氫源同樣可以包括原子氫 的構成氣體(forming gas)或等離子體源。
[0041] 有利地，裝置也不會具有能夠吸收氫的氫阱。
[0042] 在裝置不包括氫阱的地方，可通過將擴散到硅裝置的氫從氫阱隔離而提高方法。 氫阱可以包括金屬/硅界面，硅具有超額水平污染的區域或者硅具有超過硅中摻雜的固體 溶解度水平的摻雜雜事的區域。
[0043]可通過在硅內建立的內電場實現這種隔離。可通過建立雜質和適當雜質類型的濃 度分布，不然就通過增大接近阱的摻雜劑濃度建立內靜電場從而控制可大幅度降低氫的移 動性的區域的氫電荷狀態。特別地，重摻雜區域(>1〇 19原子/cm3)可放置于接觸的硅/金屬界 面之下。然而，這些隔離區應當不會將氫必須從其擴散通過的表面與要被氫化的硅的本體 (bulk)隔離。對于形成在p-型晶片上的裝置，其具有點連接到裝置的p-型體的金屬硅/界 面，該方法還可以包括在金屬硅/界面與硅裝置的P-型體之間的硼摻雜區，以大于1〇 19的濃 度摻雜隔離區。類似地，對于具有電連接到裝置的η-型體的金屬硅/界面的η-型晶片，方法 還可以包括在金屬硅/界面與硅裝置的η-型體之間形成磷摻雜區，以濃度10 19摻雜隔離區。 [0044]電池結構將有利地設計成使得在處理過程中或處理之后抑制氫從有源（期望）面 積中逸出。電場也可應用于朝向要被氫化的區域促進氫的擴散和/或漂移。電場可以是通過 將介電材料層施加到裝置的表面上建立或增強的靜電場。電場也可以是通過用靜電聚焦電 子槍對裝置的表面充電而建立或增強的靜電場。電場也可以是外部外加電場。
[0045] 硅光伏裝置可具有設計成在氫化或其它熱過程之后最小化氫從有源區逸出的結 構，該方法進一步包括形成具有大于相鄰氫化區的摻雜濃度水平的摻雜勢皇區。氫源也可 形成在硅光伏裝置的兩個表面。
[0046] 在熱過程和冷卻期間，施加于裝置的照射強度可以改變。在氫化或其它熱過程之 后的冷卻階段期間，施加于裝置的照射強度可以增大或減小。特別地，施加于裝置的照射強 度可能會隨著裝置的溫度的降低而增加或減小。
[0047]在氫化過程期間，或者在氫化過程和/或這種過程之后的冷卻期間在大于200°C下 進行執行過程期間，施加于裝置的照射源可以是LED的陣列。施加于裝置的照射源也可以是 一個或多個紅外線燈。施加于裝置的照射可以產生脈沖。可以控制施加于裝置的照射強度 以將費米能級維持在高于中間隙(mid-gap)的0.10至0.22ev的值。
【附圖說明】
[0048]現在將參考附圖描述氫化過程的實施方式，其中：
[0049]圖1以圖形示出低溫下氫電荷狀態的分級濃度(Herring，Johnson等人，2001); [0050]圖2以圖形示出濃度作為電子準費米能和溫度的函數；
[0051]圖3A至圖3C以圖形示出電子準費米能級作為各個本體摻雜濃度的晶片的熱量和 照射強度(AM 1.5光譜)的函數；
[0052]圖4用圖解方式示出絲網印刷太陽能電池；
[0053]圖5用圖解方式示出LDSE太陽能電池；
[0054]圖6以圖解方式示出Sunpower背接觸電池；
[0055]圖7以圖解方式示出HIT電池；
[0056]圖8以圖形示出分級濃度作為歸因于照射的過剩載流子濃度的函數；
[0057]圖9以圖形示出對于lxlO16本體摻雜具有低溫氫化路徑的分級妒濃度和電子準費 米能；
[0058] 圖10以圖形示出η-型硅(沒有照射)中的費米能作為摻雜濃度和溫度的函數；
[0059] 圖11以圖解的方式示出具有擁有絲網印刷接觸的雙面氫源的電池；
[0060] 圖12以圖解的方式示出具有擁有浮動結的雙面氫源的電池；
[0061]圖13以圖解方式示出具有擁有后陷阱的單面氫源的電池；
[0062] 圖14至圖22示出在第一可能制動過程中的處理步驟；
[0063] 圖23至圖30示出在第二可能制造過程中的處理步驟；
[0064]圖31a和圖31b以圖解方式示出改良以在加熱和冷卻區中提供照射的帶式爐的兩 個的實例；
[0065]圖32示出局部氫化的實例；
[0066]圖33至圖36示出了靜電場用于控制電荷狀態和氫的移動的實例；
[0067]圖37至圖40示出了外電場用于控制電荷狀態和氫的移動的實例；
[0068]圖41示出了加入鋁層以為陽極氧化作準備從而形成陽極氧化鋁ΑΑ0層的樣品； [0069]圖42示出了陽極氧化諸如圖40的鋁層的布置；
[0070]圖43示出了陽極氧化之后圖40的裝置；
[0071] 圖44以圖形示出對于25V下D20中陽極氧化的圖43的樣品Si++、H+、B +、A1+1P(H2+，D +)的時間的濃度的sms分布測量；
[0072]圖45以圖形示出圖43的樣品的SIMS分布測量，其中，H+和D+的強度轉變為a-Si的膜 中的濃度；以及
[0073]圖46以圖形示出了示出參考樣品中H+和D+的濃度的圖43的樣品的S頂S分布測量。
【具體實施方式】
[0074]在該氫化方法的具體實例中，已經設計出大大增強硅半導體內以及其表面的重組 位點鈍化的新技術，因此極大地提高了材料質量，如與通過傳統氫化技術實現的那些相比 大大增加了少數載流子壽命所表示的。這種新方法提供了單獨或同時使用來改善氫化的三 個創新的方法，1)通過改善使氫的原子進入硅的能力，2)通過改善硅內的氫然后鈍化重組 位點的能力以及3)在裝置處理的最后階段，諸如通過繼熱處理之后冷卻裝置，將氫以正確 的形式捕獲在半導體材料內以防止對鈍化質量的損害：
[0075] 1.氫穿透硅材料需要同時滿足三組條件才有效。
[0076] (i)將合適的氫源施加到硅晶片兩個表面或者已在晶片表面上形成的層是有利 的，例如，這種層是PECVD沉積的電介質，諸如氮化硅、氮氧化硅、非晶硅等，其可選地沉積在 鈍化層的表面上，諸如二氧化硅和氧化鋁。
[0077] (ii)如與磷摻雜的硅表面η-型擴散或注入層將有利地避免峰值摻雜濃度在1χ102() 原子/cm3之上，并且更有利地，它們將避免在lxlO19之上從而避免阻擋氫原子穿透硅，同時 如與硼的摻雜的P-型硅表面擴散或植入的層將有利地避免峰值摻雜濃度在lxl〇 19原子/cm3 之上，并且更加有利地，它們將避免在lxl〇18之上，從而避免阻擋氫原子穿透硅。
[0078] (iii)氫的原子也應處于正確的充電狀態從而能夠穿透超過表層區的壁進而深入 到硅晶片或層。通常，如果晶片表面是P-型硅，那么大部分氫原子在它們的正電荷狀態，因 而被通過向氫原子施加強庫侖力的置換受體原子(或P-型摻雜物)形成的固定負離子阻擋 或嚴重妨礙。然而，通過在它們的中性充電狀態(tf)中產生增大量的氫原子，這種原子具有 相對高的移動性并且能夠容易地行進到硅中而不受硅晶格內任何固定電荷的影響。的濃 度能夠通過增大少數載流子(P-型硅中的電子)的濃度增大，這反過來可通過以下步驟來完 成:避免如上所說明的高摻雜，用光生成額外的少數載流子(并與多數載流子相比提高它們 的比率），用熱量熱生成少數載流子(并進一步氫原子的移動性），使用通過將正電荷加入到 表面介電層的靜電效應以提高P-型硅層的表面中的電子密度并一般會通過以上這些效果 的結合以增大分極來故意提高注入水平。
[0079] 將等同物施加至除了極性為反向的η-型表面，諸如，氫原子的負電荷狀態主導并 且被通過η-型摻雜物在硅晶格中形成的固定陽離子妨礙或阻擋。在這種情況下，空穴濃度 增至導致產生妒的較高分極。
[0080] 2.通過在正確的充電狀態中具有氫可極大地增強氫原子鈍化硅中的重組位點的 有效性。在P-型硅中，在正常情況下，由于不存在任何電子幾乎所有的氫原子處于正電荷狀 態，導致原子具有原子核中單質子的單個正單元的電荷。這產生了兩個問題，這兩個問題使 得這樣的原子難以有效鈍化硅中的重組位點：
[0081] (i)通過建立帶陽電荷的空穴給予硅其P-型性能的化合價3原子，每個導致化合價 3原子中的每個置換地取代了硅原子之一的固定負電荷。當氫原子處于它們的正電荷狀態 中時，它們被很強地附到晶格內的這種固定陰離子，使得這種氫原子很難通過這種固定的 陰離子。這使得氫原子到達需要鈍化的缺陷和污染的位置難得多。
[0082] (ii)即使氫原子能夠到達需要鈍化的位置，用氫原子鈍化許多結晶缺陷和污染所 涉及的化學處理需要存在用于結合工藝的電子。當氫原子為P-型硅并處于它們的正電荷狀 態中時，這種電子不可用于結合工藝，從而使鈍化很難。
[0083] 通過增大p-型硅內少數載流子濃度（電子)可以極大地提高氫原子在它們的中性 電荷狀態中的濃度。這多少可以通過加熱硅晶片來實現，但當強光同時同時照射晶片生成 許多額外的少數載流子時就沒那么有效了。在沒有強光的情況下，需要充分提高少數載流 子濃度的溫度也太大并且對正在制作的裝置帶來損害。在熱和光結合的情況下，少數載流 子濃度能夠充分增加至允許具有附接至氫原子核的單電子的氫原子濃度大大提高，因此得 到中性電荷狀態。當在該電荷狀態中時，氫不再被晶格中大幅度降低其移動性的固定陰離 子的強庫侖力阻止并且盡管存在電子其也能夠更有效地結合到重組位點。
[0084]與傳統熱方法相比當應用提出的新技術時，僅使用熱量的傳統氫化技術與提出的 新技術相比遠遠沒那么有效，在具有質量差的硅的情況下已被證明少數載流子壽命數量級 增大。
[0085] 在上述氫化技術中減小加熱晶片的重要性的后果是現在硅晶片能夠有可能以低 得多的溫度甚至室溫鈍化。當在中性電荷狀態中時，氫原子在硅內的移動性足夠高從而能 夠允許它們甚至在室溫下深深地穿透硅。在該更活性的中性電荷狀態中，于是即使用最小 的熱能氫也能夠鈍化許多重組位點。比較起來，在文獻中，鄰近區域中400°C的溫度是用氫 有效鈍化所必須的，這是有據可查的。
[0086] 通過不僅確保足夠大量的原子氫滲入硅而且避免導致其損耗的氫下沉可對半導 體材料的氫化(鈍化)工藝進行進一步的改進。重組位點的密度和類型引發氫分子形成的局 部區域或者將化學反應并結合到原子因此使氫不能用于鈍化其它活躍重組位點的其它位 點可出現阱。阱的實例包括金屬/硅接口或過度地違背晶體硅的正常性能諸如具有超額水 平污染的硅的其它區域，或者甚至摻雜超過它們的固體溶解度水平的摻雜雜質的區域。需 要避免這種區域或者在區域/體積中保持足夠小或者與通過提供屏障阻擋與鈍化的區域隔 離或者甚至防止氫的原子到達阱。通過適當選擇雜質類型和濃度分布經由在硅內建立的內 電場形成這種屏障，否則轉換靠近阱的氫原子的氫電荷狀態。后者通過增大摻雜劑濃度以 將氫原子放置于迅速減少它們的移動性的電荷狀態中能夠完成。例如，對于P-型硅中的前 者，正電荷狀態中的氫原子將被從更高P-型摻雜前進到更輕P-型摻雜區域的電場來阻擋。 因此，這種摻雜梯度可用于防止氫原子到達高重組的區域，諸如硅表面或金屬/硅界面。后 者的實例是通過利用重P-型或η-型摻雜層屏蔽高重組區域。在重P-型摻雜層中，實際上氫 全部被強迫進入正電荷狀態，且如前所述由于Ρ-型摻雜物的固定負電荷移動性差。在重η-型摻雜層中，實際上氫全部被強迫進入負電荷狀態，且同樣由于η-型摻雜物的固定正電荷 移動性差。因此，通過以使氫具有非常差的移動性如通過存在于這種區域中的固定電荷阻 擋的方式轉換它們的電荷狀態，這種重摻雜區域能夠被用于阻擋氫原子到達高重組區域。 這可通過將這種重摻雜區域定位于被氫化的區域與由重組位點形成的氫阱之間完成。實例 包括將重摻雜區域直接放置于金屬接觸點之下或者放置于表面復合速度高或者沿晶界的 局部區域。在所有的這種實例中，重摻雜區域阻擋氫原子從晶片到達將另外作為阱的重組 位點。
[0087] 3.在繼重組位點的鈍化之后的熱過程中，氫鈍化的好處可能倒退并且如果不采取 防范效果減小或可能完全失去。對于熱能來說使氫原子釋放以便再活化重組位點是常見 的。這甚至在繼氫化過程后冷卻硅晶片的過程中發生。后者通過釋放的氫原子有助于明顯 地改變其釋放后的電荷狀態以便其不再能夠再鈍化再活化的重組位點。例如，如前所述如 果使用熱能和光能的組合氫化Ρ-型晶片，那么高少數載流子濃度確保氫原子在中性電荷狀 態或負電荷狀態中的足夠電平以允許重組位點結合，并且因此鈍化。然而，鈍化處理是雙向 過程，借此，重組位點被反復鈍化然后再活化然后再鈍化，并且這繼續為熱能保留做準備， 而且少數載流子濃度保持足夠高以保留必要電荷狀態中的氫。在Ρ-型硅晶片的傳統氫化過 程中，在過程完成的冷卻期間，少數載流子濃度明顯降低，導致中性電荷狀態中氫原子的量 和百分比大大降低，實際上所有的采用正電荷狀態這致使它們不能再鈍很多化重組位點。 因此，冷卻過程期間氫鈍化的質量明顯劣化，且在氫化過程隨后的熱過程中也經常出現的 類似形式劣化。
[0088] 在該過程的實施方式中，在通過使用強光以產生額外的少數載流子濃度的這種冷 卻方式和后續處理期間通過維持Ρ-型材料中高得多的少數載流子濃度可以避免冷卻過程 中和隨后的熱過程中鈍化質量的劣化。事實上，在冷卻期間，實際上提高光強度以彌補正常 將會伴隨有降低的熱生成電子/空穴對的少數載流子濃度的降低是有益的。高少數載流子 濃度幫助將高濃度的氫原子保留在它們的中性電荷狀態并且因此能夠再鈍化失去氫時再 活化的重組位點。
[0089 ]在此提出的策略對低成本UMG硅形成的低質量硅晶片的應用已表明會提高少數載 流子壽命，提高兩個數量級以上(提高1〇〇倍以上）。在應用在此提出的鈍化技術之后，甚至 標準的商品級Ρ-型CZ晶片，它們的少數載流子壽命從通常50微秒至約lms提高一個數量級 以上。無論晶體硅晶片或層的初始質量，傳統氫化技術似乎不能將少數載流子壽命增大至 兩倍。
[0090]通常，通過向整個晶片施加熱過程來向整個晶片施加傳統氫化過程以便溫度均 勻。然而，通過使用局部熱源和諸如激光的光源可局部地應用所提出的過程。這允許大部分 晶片保持為基本上不同的溫度，諸如室溫，雖然被氫化的局部區域可上升至高得多的溫度 同時被氫化的局部區域被高光強度同時照射以局部提高少數載流子濃度從而實現局部氫 鈍化。局部加熱也允許快速冷卻，因為單位體積熱能量將是整個裝置體積的一小部分并且 在移去熱源時裝置作為散熱片迅速冷卻局部加熱的區域。在這些情況下，在移除光源后電 荷載流子對用有限的時間重新組合，因此，氫的電荷狀態也維持有限時間，并且在被處理的 區域完全冷卻之前可能移除光源。這種局部氫化在不影響剩余晶片的情況下不能再被鈍化 的損害或高重組的局部區域存在時尤其有用。這能夠避免氫源在非照射區中的損耗或者避 免在鈍化同時照射區時損害非照射區中的鈍化。也提供了用于氫化晶片不能夠被均勻加熱 的成品設備或者甚至封裝裝置的機制。也提供了通過提高有效接觸電阻避免氫原子鈍化可 嚴重損害歐姆接觸的金屬/硅界面的機制。
[0091] 缺陷鈍化的電荷狀態重要性和氫化的溫度及照射的相應重要性
[0092] 已確定硅中存在不能夠被帶陽電荷的氫離子(H+)鈍化的缺陷，帶陽電荷的氫離子 是P-型材料的主要種類（總間質氫的分極~= 1)。為了達到缺陷（非懸浮區熔(not-float zone))硅晶片大約數百微秒的本體壽命，必須鈍化這些缺陷。這可通過使用氫的"少數"電 荷狀態、中性妒及帶負電的H+來實現。在本文中略述了增大氫的少數電荷狀態的濃度/生成 的方法。用有效鈍化這些缺陷并保證它們保持鈍化的方式執行所提出的增大這些少數氫物 質的濃度/生成的方法，從而實現在沒有這些物質的情況下本體壽命的提高遠遠超過目前 能實現的。
[0093] 少數電荷狀態具有允許它們有效鈍化整個材料的缺陷的兩個重要的性能。第一是 由于它們所擁有的電子它們的反應活性增加，從而允許它們參與進一步的鈍化反應。第二 是它們在硅中的移動性發生改變。不受電場的影響并且在帶電物質上建立庫侖力的靜電 效應可能具有比帶電物質更大的移動性，特別地在較低溫度，該帶電物質能夠非常有效地 阻擋氫離子，因此甚至是lxlO 16摻雜原子/cm3的適度的摻雜濃度以及對于硼摻雜物低到 lxl〇15摻雜原子/cm3。在η-型硅中，Γ實際上沒有H+可移動，并由于電場的存在而需要仔細操 作以從η-型區釋放。!Γ與的確具有一個很重要的區別，那就是多少抵消其在ρ-型硅中增 加的穩定性。在P-型材料中，妒非常容易地與孔重組以形成H+，因此，在所有的條件下，平衡 濃度比帶電物質的濃度小得多（〈1 0-2)。然而，H+在被轉換成H+之前需要衰減至H*3，這同~ 〇.7eV的活性能有關。這導致在p-型硅中H-具有比更大的穩定性及更長的壽命，但是前者 在P-型硅中生成或滲入P-型硅更具挑戰性。靜電效應諸如通過外部外加電場的使用或者靜 電電荷在表面介電層和/或脈沖光及熱源內的使用可用于建立形成更多的和/或Γ所必須 的條件，但是然后光或熱源的脈沖或者外部外加電場的脈沖結束以便將硅返回到其初始P-型狀態，但是存在額外的和/或Γ氫原子。
[0094] 平衡濃度的決定因素和氫在硅中各種電荷狀態的生成率是載流子濃度和載流子 準費米能級。所關心的反應是：
[0096] 可以看出，如果空穴濃度比電子密度高很多，那么H+將主導。Herring和Johnson (2001)提出模式來預測各種電荷狀態的平衡比（在熱平衡的情況下，因此只有一個費米能 級），
[0098]其中v是每個物質的等效構型的數目以及Z是相應的配分函數。公認施主能級接近 導帶邊緣（Herring和Johnson 2001~中間隙以上0.4eV)以及受主能級接近中間能障 (Herring和Johnson~中間隙以下0.07eV)。能級的不對稱意指H+控制均勾摻雜的η-型娃。 [00"]圖1示出低溫下氫電荷狀態的分級濃度(Herring和Johnson等人，2001)。在具有準 費米能的非均衡條件下，H+和之間的關系主要根據電子準費米能而定，且空穴準費米能具 有很小影響。這樣的原因有兩個，第一是因為在以上(0-1)中的第一反應比另一等式進行的 更快，而第二是因為空穴準費米能是用于中間隙下的大多數條件，與其它能級之間的差值 相比，空穴準費米能與氫受體能級之間的差值總是大。
[0100]圖2示出分級濃度(基于簡化模式)作為電子準費米能級和溫度預期的函數。 [0101]應注意，不僅僅是應當認為的平衡濃度。妒應當生成為接近要被鈍化的缺陷以便 其在前進到缺陷時不會放棄其電子(重組）。生成似乎取決于少數載流子濃度(而非取決于 載流子濃度比率）。因此，在具有高少數載流子濃度的區域中，通過H* 3的缺陷鈍化率可明顯 高于平衡濃度將提出的。
[0102] 電荷狀態的操作:溫度和照射
[0103] 控制氫的電荷狀態的主要方法是控制電荷載流子的濃度。P-型硅中的主要途徑將 是提高少數(電子)電荷載流子濃度。替代途徑是降低多數電荷載流子濃度(因此，無論如何 少數載流子濃度可能提高）。所提出的執行該途徑的方法是通過：
[0104] i)溫度
[0105]增大少數載流子濃度的非常有效的方法是通過熱產生載流子。一些論文已經研究 退火所需溫度并已得出結論:退火需要高溫從而允許氫擴散到本體。我們會主張高溫的主 要好處是增大少數載流子濃度因而增大妒平衡濃度及產生。這反過來可能提高擴散率，就 像氫能夠像-樣擴散。
[0106] 溫度的主要效應之一是熱激載流子濃度的增加，由本征載流子濃度η的增加表示， 其中電子密度和空穴是由np = m2給出的。在低注入處，我們仍可認為多數載流子濃度等于 摻雜劑濃度，因此m與少數載流子濃度成比例地增加直到我們朝向少數載流子濃度靠近多 少載流子濃度的高注入移動為止。因此，隨著溫度增加，載流子濃度的比率減小并且費米能 朝向中間隙移動。然而，這多少通過增加涉及的溫度術語:H+和比率，因此，如果費米 能級保持常量那么妒濃度隨著溫度增加。這可能部分地解釋宣稱最好在700°C以上的溫度 下進行氫化的其它人的成果。重要的是要注意這種高溫有可能造成明顯的損害，諸如通過 失去來自裝置的氫，對金屬/硅界面的損害、對硅材料等的損害。事實上，在這些溫度下捕獲 妒是幾乎不可能的而且由于少數載流子濃度減小在冷卻期間在這種溫度下重組位點的任 何明顯的鈍化將很可能失去，從而導致不利的氫電荷狀態，但同時足夠的熱能仍然保持從 它們被鈍化的它們的重組位點釋放氫原子。
[0107] 與氫化有關的另一溫度效應是氫從介電膜的釋放。目前，最普遍使用的氫源是在 不完全退火下釋放氫的晶片表面上的介電膜，且氫釋放的速率取決于退火溫度。
[0108] 如文，使用溫度控制氫化過程的一個缺點是需要將結構返回至室溫，在冷卻期間 失去溫度的控制。然而，事實上通過結合控制冷卻速率和載流子濃度能夠最小化在該過程 期間出現鈍化損失，且后者仍能夠使用照射或電場控制。
[0109] ii)照射
[0110] 照射可用于產生電荷載流子。這確實不僅改變少數載流子濃度，其在正確的條件 下將電子準費米能移動到上半部的帶隙中。這增加了平衡的濃度。
[0111] 與溫度無關的照射的控制對氫化中的許多應用來說是重要的，特別在晶片的冷卻 期間。為了達到這個目標，照射波長變成重要的參數。如果用長波長光（lOOOnm)照射，每瓦 特光電子的數目是~5xl0 18,而在500nm處，將是2·5χ1018。為了達到lOsun，在AM 1.5下我們 需要每厘米1W的通量，但在lOOOnm光下，僅需要約一半，因此遠不能對加熱晶片起作用。這 將晶片溫度改變到什么程度將取決于熱傳輸機制，但在一些情況下期望散熱片來冷卻。 [0112]圖3A至圖3C示出電子準費米能級作為各個本體摻雜濃度的晶片的熱量和照射強 度(AM 1.5光譜）的函數。在明亮的照射下，它們的性能不會有太多的不同，然而，當幾乎沒 有照射時，那么摻雜越重的晶片預料電子準費米能進一步下沉到中間隙以下并且同樣重要 的是在更可能重活化鈍化缺陷的較高溫度下保持在中間隙以下。
[0113] 行業工業現狀
[0114] 當前行業實施通常由氮化硅薄膜的氫化組成。通常在金屬煅燒過程期間進行氫化 過程并且氫化過程由冷卻至室溫之后的高溫(700-900)、短時期(通常幾秒中）退火(使用帶 式爐）組成。將氫從氮化硅引入到電池中，但由于電池后面的熔融鋁硅合金，氫容易從背面 逸出。
[0115] 此外，帶式爐中的加熱元件可能產生一些光，在黑暗中進行冷卻處理所以妒濃度 迅速下降。加熱期間在帶式爐中發的光不是有意的但對最理想地同時照射裝置以增強氫化 是不適當的。
[0116] 下面是對行業中一些當前實施方式的快速分析以及它們是如何改進的。
[0117] 絲網印刷太陽能電池
[0118] 絲網印刷太陽能電池目前是主要的硅光電技術。在圖4中示出絲網印刷太陽能電 池的典型結構并且包括P-型襯底401，該襯底具有擁有重摻雜n ++前表面發射極402的紋理前 表面414、氫化過程中作為氫源的發射極402上的氮化硅層403、以及通過氮化物層403與發 射極402接觸的絲網印刷前金屬接觸點404。在背面上，絲網印刷鋁背接觸405經由通過絲網 印刷鋁接觸405在燒結背接觸405時與襯底401形成合金形成的鋁合金背面406與p-型襯底 401接觸。這在鋁接觸405與襯底401的p-型硅之間提供p+區域。
[0119] 如上所述，用高溫下絲網印刷背金屬接觸405的共燒進行氫化。絲網印刷電池的另 一限制是它們的同質、重摻雜發射極402,其通過氮化硅層403有效阻擋氫源引入到晶片中。 [0120] 可通過以下步驟實現簡單的改進
[0121] i)建立重摻雜層以屏蔽后合金區406。對于鋁合金加工這可單獨完成或者通過少 量地將摻雜雜質添加到用于絲網印刷背金屬接觸405的鋁粉漿，并且然后鍛燒鋁漿料來完 成，借此，接下來用額外的摻雜先凝固材料被用于阻擋氫原子到達剩余的熔融硅區域，從而 促進改善氫鈍化。這種效果可通過多次煅燒漿料來增強，借此，隨后以較低峰值溫度鍛燒以 便不破壞(再熔化)形成為阻擋氫的薄雜質摻雜層。可替代地，可以一次燒成工藝實現等同 物，借此，從峰值溫度的稍微冷卻允許故意加入的摻雜物形成阻擋氫的固體層，且裝置然后 保持在該稍微下降的溫度從而允許在進一步冷卻之前進行更多的氫化。
[0122] i i)在氫化后冷卻期間的控制照射。
[0123] iii)在發射極402中使用較低峰值摻雜濃度以避免阻擋如此多的氫，這需要與發 射極表面電阻和接觸電阻權衡。
[0124] LDSE/Pluto
[0125] 參考圖5，LDSE/Pluto電池包括具有紋理前表面414的p-型襯底401、輕摻雜前表面 發射極502、作為氫源的氮化硅層503、重摻雜n ++半導體區507上的自對準金屬接觸504。電池 的后面與上述絲網印刷太陽能電池相似，其具有通過鋁/硅合金層406與襯底401分離的絲 網印刷被接觸405。
[0126] 雖然本技術的選擇性發射極方法允許改善對氫的接近，但將峰值磷摻雜程度降低 至lxl〇2()原子/cm 3或以下是有利的，加上背面的鋁合金區406仍是氫阱。重摻雜區507很好地 保護前觸點504遠離氫，同時氫能夠通過輕摻雜發射極區502接入電池的本體。在這種電池 類型中，仍在高溫下與共燒背絲網印刷鋁接觸505同時進行氫化，并且因此仍向鋁粉漿應用 添加摻雜劑的策略。
[0127] 因此可通過以下步驟實現簡單的改進：
[0128] i)生成重摻雜層以屏蔽后合金區，如與上述絲網印刷太陽能電池一樣在鋁粉漿中 使用少量摻雜雜質。
[0129] i i)降低非金屬區中的峰值磷摻雜濃度；
[0130] iii)控制照射并在氫化后的冷卻期間潛在增大照射。
[0131] 施密特(Schmidt)選擇性發身才極
[0132] 參考圖5,施密特選擇性發射極與上述LDSE/Pluto電池相似，然而，金屬發射極接 觸504下的摻雜區507并不像在LDSE/Pluto電池實施中那樣重摻雜，所以沒那么有效阻擋氫 遠離金屬接觸。
[0133] Sunpower
[0134] 參考圖6，Sunpower裝置包括具有擁有n+前面場609的紋理表面614的n-型襯底、二 氧化硅前表面鈍化層611和前表面抗反射涂層613。背面的部分上的p+擴散區606形成結并 且金屬接觸605通過二氧化娃鈍化層608與p+擴散區606接觸。經由于p+擴散區606交錯的n+ 擴散區602與η-型襯底601接觸。金屬接觸604也通過二氧化硅鈍化層608連接到n+擴散區 602〇
[0135] Sunpower裝置沒有專用的氫化層或者背面的處理，因為所用的襯底已是高質量和 尚壽命(因此昂貴）的η -型晶體襯底601。
[0136] 可通過以下步驟實現簡單的改進：
[0137] i)添加后方氫源并且減少大量背面的峰值摻雜以便不阻擋氫；
[0138] ii)施加適當的氫化，這將除去對高純度襯底的需要，然而，在該電池設計中使用 的高溫處理將與許多氫源不相容。
[0139] 半導體指狀物
[0140] 使用半導體指狀物的裝置與施密特選擇性發射極相似，除非激光摻雜被用于形成 指狀物，而在這樣情況下，這些裝置與LDSE裝置相似。
[0141] HIT 電池
[0142] 圖7所示的HIT電池裝置包括在每個表面上具有本征非晶硅層715、716的高質量切 克勞斯基(Cz〇Chralski)(CZ)工藝晶體襯底701。在本征非晶硅層716之一上形成η-型非晶 硅層706和透明導電氧化物層718,同時在另一本征非晶硅層715上形成ρ-型非晶硅層702和 透明導電氧化物層717。在TC0718上形成η-型非晶硅層706的金屬柵極705同時在TC0717上 形成Ρ -型非晶娃層702的金屬柵極705。
[0143] 雖然HIT結構可能有利于有效氫化，但非晶硅層702、706、715、716的使用限制了結 構能夠忍受的溫度，且沒有降級到接近于250°C的上限，這對于傳統氫化來說過低。如同 Sunpower設計一樣，在HIT電池中使用的硅晶片701質量高并且使用期限長。
[0144] 可通過以下步驟實現簡單的改進：
[0145] i)在諸如通過使用強光產生載流子的低溫下以及優選氫電荷狀態中進行氫化，在 這種情況下，能夠使用質量較低且成本較低的襯底。
[0146] 應用實例
[0147] 圖8、圖9和圖10以圖形分別示出分級妒濃度作為1.5xl016的本體ρ-型摻雜的溫度 和照射的函數，具有材料的氫化路徑，少數載流子壽命為100微秒;分級妒濃度和電子準費 米能，具有1x10本體摻雜的低溫氫化路徑，摻雜有1〇〇微秒的少數載流子壽命；以及η-型硅 中的費米能(沒有照射)作為摻雜濃度和溫度的函數；
[0148] 后退火冷卻
[0149]目前，氫鈍化主要在400°C下或與金屬鍛燒工藝結合進行時在相對高的溫度(700 °(：至900°(：)下進行。在這些較后的高溫下，只要晶片僅輕摻雜，費米能靠近本體材料的中間 帶隙并且發射極費米能接近中間隙以上的〇.2eV，所以氫以妒存在，由此更容易地逸出發射 極區。
[0150] 在這些溫度下氫化的問題是避免將氫過分驅逐出裝置，在更多重摻雜區中不能達 到用于氫鈍化的優選電荷狀態以及需要將晶片放回到室溫。在冷卻期間，鈍化的缺陷可被 重新活化，并且由于甚至在輕摻雜本體中費米能級將已移動遠離中間帶隙，重新鈍化它們 的氫的少數電荷物質的生成/平衡濃度會大大減少，這意味著未被鈍化的雜質的濃度將會 增加并且晶片壽命將會減小。
[0151] 為了預防這個現象，可在照射下冷卻樣品，因此少數載流子濃度維持在高水平下 直至溫度達到缺陷的氫鈍化熱穩定以下。在晶片冷卻時增大照射水平以使少數載流子濃度 保持更均勻，這樣甚至會更有利。使用最小化針對給定量的晶片加熱產生的少數載流子的 數目以便不干擾晶片冷卻的光源也是有利的。這意味著最小化硅的帶隙以下的光電子的數 目并且優選地最大化仍能夠專注于硅的僅在硅的帶隙以上的能級的數目。應注意，在冷卻 過程期間硅的帶隙發生改變。
[0152] 實例1:在冷卻期間恒定照射下的標準高溫氫化退火
[0153] 該方法將包括高溫退火(~700°C)，接下來用恒定照射水平冷卻，該恒定照射水平 足以將電子準費米能一直保持在中間隙上直至晶片對于下一個過程已經足夠冷卻為止。這 可用任意冷卻速率進行，并且一個可能實施方式將包括將光結合到直插帶式爐的冷卻區。
[0154] 實例2:對過程進行控制照射的標準高溫氫化
[0155] 如上，晶片將用盡可能多的照射(高達幾百sun的限制）首先在短期內在高溫下氫 化。隨著晶片冷卻，光強度也將減小，因此電子準費米能保留在妒產生（中間帶隙以上的 0.1-0.3eV)的理想區域中。例如，這可以使用帶式爐實現，在這樣的帶式爐中，光強度設置 為在晶片前進通過冷卻區時變弱。
[0156] 實例3:結合光和熱源控制過程的兩個參數
[0157] 在這個過程中，由一個光源提供該過程的光和熱，將波長和環境條件選擇為使得 載流子的濃度一直保持在理想的區域中。這種源可以是具有可控輸出和適當選擇輸出能譜 的燈或者在局部氫化下論述的激光。
[0158] 低溫氫化
[0159]假設從介電氫源中能夠釋放足夠的氫，在整個氫化過程中熱狀態設置為使得電子 準費米能在中間隙上的0.15和0.25eV之間的情況下，使用光和熱兩者的單個源可以實現非 常有效的氫化。
[0160] 的濃度隨著溫度增加而增大，只要費米能級能夠抑制維持在這個范圍內。所以， 對于設定最大照射水平，通過在最大照度下加熱到該照射將準費米能移動到以上概述的最 小范圍的程度并且然后在照射下冷卻以便費米能保持在該范圍內而獲得最有效氫化。
[0161 ]該過程的有效性充分取決于能實現的最大光強度，但在lOsun的照射下，在350 °C 可以實現相當于在700 °C下實現的濃度，因而使溫度較低由此過程更兼容。
[0162] 實例4:用恒定照射低溫氫化
[0163] 在該實例中，在低溫(300-500°C)下用足夠的照射進行氫化以使準費米能達到期 望水平。將允許晶片在相同的照射下冷卻并且當照射和溫度是使得濃度減小時，由于Γ的 普及，溫度低至避免顯著的重新活化。
[0164] 實例5:對過程進行控制照射的低溫氫化
[0165] 然而，如上，在該實施方式中，在晶片冷卻時照射將會降低以便將電子準費米能保 持在期望范圍中。
[0166] 實例6:結合光和熱源控制過程的兩個參數
[0167] 在這個過程中，由一個光源提供該過程的光和熱，將波長和環境條件選擇為使得 載流子濃度一直保持在理想的區域中且溫度保持在500°C以下。
[0168] 實例7:使用短波長光釋放氫
[0169] 使用較低溫度的一個可能的缺點是在較低溫度下從介電層釋放的氫較少。將整個 晶片的條件保持為與上述的那些相似，通過在晶片的那個表面處施加局部加熱以增加電介 質中氫的釋放，短波長(藍色-UV)高強度燈光源可被用于釋放電介質中的氫。
[0170] 局部氫化
[0171] 實例8:使用激光用于局部氫化
[0172]通過使適當選擇的激光(控制波長和功率密度)通過表面激光能夠提供在小區域 上有效氫化所需的光和熱兩者，晶片的小區域可加熱至照射下允許有效氫化的期望溫度， 而其余的晶片保持在更低的溫度下。這允許對晶片的受控區進行氫化。雖然在使用激光時 同時移去光和熱源，但正被處理的局部區域中的電荷狀態能夠在期望狀態中保持的足夠久 從而允許在不失去氫化的效果的情況下進行足夠的冷卻。
[0173] 實例9:使用激光控制摻雜雜質的重新活化
[0174] 對于重摻雜p-型硅，條件是使得H+將會是主要的氫物質。該H+有效鈍化這種區域中 的硼受體并具有非常低的移動性(對于其它P-型摻雜類似，諸如，鎵或鋁）。為了取消受體的 這種鈍化，必須提供光和熱因此在區域中存在可能數目的電子。通過使用激光提供熱和光， 可將鈍化硼(或鎵或鋁）的局部區域再活化至它們的初始重摻雜。
[0175] 實例10:成品電池的氫化
[0176] 局部氫化的優點是可以在不加熱晶片的整個區域的情況下氫化。存在隨著典型氫 化過程會退化的一些區域，諸如，有意重摻雜的區域、金屬接觸或高熱膨脹失配的區域，但 如果使用局部氫化，這些區域可保持未擾。通過向不存在不希望干擾的金屬接觸或其它結 構的區域施加光和熱將會允許對成品裝置的氫化。
[0177] 高級實施方式
[0178] 用于向內擴散的定制的發射極
[0179] 為了最大化妒產生，根據溫度，費米能級應當接近中間隙以上的0.1至0.22eV。對 于低于該級別的費米能級，H+是氫的主要電荷物質而對于高于該級別的費米能級，Γ是氫的 主要電荷物質。確保該級上下的費米能級使得作為和H+的氫能夠完全透過整個裝置。如圖 10所示，對于輕摻雜η-型硅，諸如，η-型硅太陽電池的本體摻雜密度通常在l X1015/cm3-lxl016/cm3的范圍內，低溫可用于達到期望費米能級。然而，對于硅中的η-型擴散，摻雜密度 通常大于lxl〇 19/cm3并且更高的溫度必須用于獲得中間隙以上0.1-0.22eV范圍內的費米能 級。
[0180] 如果發射極無須攜帶電流那么其可優化用于氫捕獲，然而，如果必須攜帶電流，那 么需要在發射極表面電阻與有效氫化需要的溫度之間進行權衡。
[0181] 另一種方法是定制發射極以最大化產生。如果不要求結長距離攜帶電流(或者 完全不攜帶電流，例如，背接觸電池或背浮動結)然后它可被調整合適以具有接近用于妒產 生的中間隙上理想的〇. 15-0.2eV的費米能，其大部分深度在某些期望溫度(氫化過程溫度） 下。為妒產生優化的后浮動結可被用于使優點突出，而在這樣情況下模化可被用于確定給 定電池設計的理想浮動結。這應當允許在提供向內擴散的氫的來源的大部分背面上建立為 妒產生優化的區域。
[0182] 氫捕獲
[0183] 為了最大化氫化的效率，在氫化或任何后續處理過程中必須防止氫從晶片中逸 出。此外，不希望氫化憑借損傷的表面形成歐姆接觸的一些區域，最為顯著的是金屬接觸。 應當防止氫到達的另一個特征是氫阱，在生產電池中最普遍的是鋁合金區域和金屬/硅界 面。
[0184] 下面概述防止氫逸出及控制氫化的各種方法。
[0185] · i)氫源能夠設置在電池的兩側上(于是氫擴散梯度將防止從表面逸出）
[0186] · ii)在戰略位置中使用重摻雜區（不是鋁合金區）以阻擋氫氣流。這種重摻雜區 極大地減小了氫移動性并且控制氫的電荷狀態，從而有效地阻擋擴散通過這些區域。這種 區域的實例是發射極接觸的重摻雜區域。
[0187] iii)使用內電場以排斥特定電荷狀態中的氫或者鼓勵其向內擴散。
[0188] 使用表面電荷
[0189] 帶陽電荷的表面可被用于反轉p-型表面，且該層的深度取決于下面材料中的電荷 載流子濃度。于是該反轉區域應當具有和Γ的高平衡濃度。
[0190] 氮化硅或氮氧化硅中的表面電荷是正的并且在某種程度上是可操縱的并可用于 調整該參數。此外，當施加到這些層上時正極氧化鋁增大表面正電荷密度，從而增大操縱的 可能距離。
[0191] 實例結構
[0192] 在下面呈現可用于允許有效氫化的許多實例結構。這些并沒有窮盡但對說明以上 概述的一些設計原理有用。
[0193] 實例11-具有屏幕接觸的雙面氫源
[0194]參考圖11，以概略示出絲網印刷接觸的雙面氫源(DSHS電池）說明太陽能電池。該 電池具有Ρ-型材料的襯底1101，且輕摻雜η-型發射極區域1102、重摻雜η-型區域1107在前 金屬接觸1104下方，該金屬接觸穿過作為鈍化層和氫源的前表面介電層1103。背面具有作 為鈍化層和氫源的后介電層1112。背金屬接觸1105穿過離散點1118處的后電介質1112,在 該離散點下形成將背金屬點接觸1118與襯底1101隔離的重摻雜Ρ+區1119。
[0195] 實例12-具有浮動結的雙面氫源
[0196] 圖12示出具有后浮動結的DSHS電池。除了η-型后浮動結1221形成于襯底1101與后 介電層1112之間并通過擴散或者通過與表面電荷反轉形成以外，該電池與圖11所示的基本 相同。η-型區1221旨在提高鈍化并且增強產生而且ρ+區1119貫穿η-型區1221。
[0197] 實例13-具有后陷阱的單面氫源
[0198] 圖13示出具有后陷阱的單面氫源，其具有與在圖11-圖12中示出的電池相似的前 表面結構。圖13所示的電池后方不同之處在于背金屬接觸1305接觸整個背面，如絲網印刷 太陽能電池之前所描述的，并且鋁背接觸1305下方的合金區1306(鋁、硅合金）通過陷阱 1322與襯底1101分離。可以形成陷阱1322作為重硼(或者鎵或鋁)摻雜（即，p ++)區或者例如 通過摻雜梯度形成的內電場。
[0199] 實例14-LDSE太陽能電池的加工順序
[0200] 現在將描述用低質單晶片形成的雙面、激光摻雜的、選擇性發射極(LDSE)太陽能 電池的可能的加工順序：
[0201] 1.堿紋理化：
[0202]執行堿紋理化以將從晶片的表面除去鋸狀損傷并產生由寬度小于約5um的暴露的 111面組成的正棱錐的表面。這可通過將晶片沉浸在包含具有異丙醇（IPA)的低濃度(〈5%) 氫氧化鉀腐蝕的鹽浴槽中實現。可替代地，在沒有使用IPA的情況下正在建立能夠達到相同 結果的新的解決辦法。
[0203]在圖14中示出其始步的產品，其中：
[0204]使用具有lxlO15至lxlO17原子/cm3的本體摻雜的ρ-型硅晶片1401;晶片具有堿紋理 表面，錐體1414具有小于約5um的基層。
[0205] 2.擴散前清潔：
[0206] 擴散前清潔被用于在后續的高溫擴散和直入式步驟之前從晶片1401的表面除去 任何污染。這通過將晶片1401沉浸到清潔液中實現。清潔液的范圍是：
[0207] 1)由3個步驟組成的最徹底的RCA(ECN)清潔，堿清潔除去有機物、酸腐蝕除去金屬 并且然后HF直插除去任何自然氧化物；
[0208] 2)結合的HCL:大多數商業應用中用于除去金屬雜質的HF清潔，
[0209] 3)繼下一個最常用的選擇HF直插之后的HCL清潔；
[0210] 3.磷擴散:單晶低純度硅
[0211]前后磷擴散被用于達到小于1χ102()原子/cm3的表面濃度和~>150歐姆/平方的發 射極表面電阻（選擇性發射極設計的行業標準是100-120歐姆/平方，且表面濃度為~ 2x102())。這通過在深腐蝕之后使用重擴散(20-50歐姆/平方)建立期望表面電阻來實現。可 替代地，光漫射可與同樣可以給出相同的結果的遠射一起使用。
[0212]參考圖15,以上處理導致從附圖中看到的以下附加特征：
[0213] 背面磷擴散可能導致比后續前表面擴散更亮的背面擴散區1506,從而得到表面電 阻>200 Ω/平方，以及表面濃度<1χ1〇19原子/cm3,然而，背面擴散1506也可能與前表面擴散 濃度類似。
[0214] 前表面磷擴散有利地導致表面電阻為120-200 Ω /平方以及表面濃度為1χ1〇2()原 子/cm3的前表面擴散區1502
[0215] 4.背面深腐蝕
[0216] ?通過背面深腐蝕工藝除去已經擴散到硅晶片的背面并已經形成發射極區的磷。 這可通過僅將背面暴露于除去包含磷的背面處的硅晶片的區域的腐蝕液來實現。這可在通 過在鹽浴槽上移動晶片1401的當前商業實施方式中實現。于是在允許化學制品導電晶片的 背面而非前面的電解槽中產生波動。來自鹽浴槽的蒸汽同樣可以產生輕微地深腐蝕前表面 的效果并且這可被用在前深腐蝕的位置中以降低前發射極的表面濃度。該腐蝕同樣可以有 利地使背面平整。
[0217]圖16示出了在背面深腐蝕已除去p+摻雜層1506之后的晶片的狀態。
[0218] 5.PECVD 氫源沉積
[0219] 介電層沉積在將會作為隨后氫化退火的氫源的前后表面上方。有利地，介電層將 包含至少10%的原子氫。介電層同樣可以有利地提供良好的表面鈍化并作為防反射涂層。 這可通過將氫離子摻入到使用等離子增強的化學汽相淀積(PECVD)長成的氮化硅或氮氧化 硅膜來實現。在這兩種情況下，硅烷(SiH 4)被普遍用作要摻入到膜中的硅和氫兩者的源。
[0220] 參考圖17,示出在氫源沉積之后呈現的裝置，其中：
[0221] 已沉積前表面電介質和氫源1703,包括SiNx-Hy或SiO xNy-Hz、包含至少10%的原子 氫，在~600nm處最小反射并且折射率在1.8-2.5之間；
[0222] 已沉積背面電介質和氫源1712,包括SiNx-Hy、SiO xNy-Hz或AI〇3,以及至少10%原子 氫，折射率為2.0-3.0。
[0223] 6.背面激光摻雜
[0224] 在適用于金屬接觸(線口或點接觸）的背面上建立圖案化區域。圖案化區域由覆蓋 襯底的電介質已被消融的區域組成并且下面的硅區域已被重摻雜為P-型。
[0225] 為了達到這個目的，晶片的背面涂有硼源（硼旋涂摻雜物（boron spin-on dopant)-如，聚硼膜(PBF1))。參考圖18,激光1820然后用于同時在電介質1712中建立開口 并通過建立硼源與硅混合的熔融區摻雜下面的硅。雖然在該實例中使用硼，鍺或鋁也可被 用作p-型摻雜劑。
[0226] 在圖18中，能夠看到形成于電介質1712中的開口 1818下方的硼激光摻雜區1819。 摻雜區1819的深度是2-10um，且摻雜>1χ1018原子/cm3。
[0227] 7.前面激光摻雜
[0228] 在前表面上建立由重摻雜η-型區組成的圖案，其適用于金屬接觸（指狀物和母 線）。與背面一樣，前表面上的電介質也在覆蓋形成重摻雜η-型材料的區域的區中消融。參 考圖19,這可通過用磷源（例如，磷酸-Η 3Ρ〇4)涂覆晶片1401的前表面來實現，并且激光1920 然后用于同時在電介質1703中建立開口并通過建立將磷源與硅混合的熔融區來摻雜下面 的硅。
[0229] 在圖19中，能夠看到形成于前表面電介質1703中的開口 1923下方的磷激光摻雜區 1907。得到的η-型區的深度是2-10um，摻雜大于lxlO19原子/cm 3。
[0230] 8.高溫氫化
[0231] 使用改良的帶式爐進行高溫氫化(參見圖31)，因此退火和冷卻期間的照射維持在 超過lsun的級別。這可通過使用直接位于晶片上的燈和帶子來實現。有利地，這些燈也可以 是氫化過程的熱和照射兩者的源。晶片可加熱至600和800°C之間的溫度，且照射如可以實 行那樣的明亮(相對于安全性等等，高達l〇〇sun)。晶片僅需要暴露于該溫度下持續5秒到一 分鐘。
[0232] 可替代地，可以較低溫度較長時段進行退火，諸如，在350 °C下持續15分鐘，并且一 般來說，在300-400 °C之間持續10-20分鐘。
[0233] 有利地，冷卻期間的照射大于lsun，理想地產生足夠的載流子以維持大于中間隙 以上的0. leV的電子準費米能。以可能速率冷卻晶片的需求給出照射的上限，因此，由照射 產生的熱必須比從晶片到它們的周圍的熱損失少得多。這可通過降低照射的溫度或者通過 冷卻大氣來實現。可替代地，照射產生脈沖并憑借材料的壽命將足夠的少數濃度由此少數 氫電荷物質濃度維持在連續脈沖之間。
[0234] 9.鋁濺射
[0235] 將一層鋁涂覆在晶片的背面上以作為后電極。這可通過在低壓室中將鋁濺射到晶 片的背面來實現。這應當涂敷裝置的背面且不影響電介質因此鋁接觸背面上任何暴露的硅 并且在別的什么地方沒有接觸。應當沉積在鋁的1和20um之間。
[0236] 參考圖20,通過濺射到p-型區1819并保持介電層1712且鋁的深度為l-20um施加背 面鋁接觸2005。
[0237] 10.光誘導電鍍鎳
[0238] 沉積鎳的薄層(<2um厚）以粘附并接觸晶片1401的前部上的η-型區1907的硅。這可 通過在將晶片浸入到含鎳的電解質中時同時照射晶片(照射水平為約lsun)來實現。照射下 整個晶片顯現的電勢驅動鎳沉積在暴露的η-型硅上的電鍍反應。使用具有應用的輔助電源 的電勢的外部電極可交替地提供或增強電鍍電位。
[0239] 11.鎳燒結
[0240]鎳燒結成使得實現鎳與硅表面之間的良好粘附力。在氮氣環境中300到500°C的溫 度下的短退火將提供足夠的燒結。在行業中，這通常在帶式爐中進行。為了維持良好的氫 化，在鎳燒結爐以及晶片仍處于高溫下的冷卻區中有利地提供明亮的照射。
[0241]參考圖21，n-型區1907被鍍有鎳2104,其與在燒結步驟過程中發生的氫化一起燒 結。鎳鍍層接觸<2um厚。
[0242] 為了促進氫化，在鎳燒結步驟過程中可使用改良的帶式爐。在該爐中，所用的燈將 有利地主要在所看得見的紅外線范圍附近發出照射以在加熱區域既提供溫度也提供照射。 氮氣優選地維持在加熱區域中。有利地，晶片1401也可暴露于350-450 °C之間的溫度下高達 5分鐘并且然后冷卻。
[0243] 在冷卻期間借助于如上的燈也有利地維持照射并且可通過冷卻大氣或者更改燈 的強度實現冷卻因此晶片仍可快速地冷卻。
[0244] 12.光誘導電鍍銅
[0245] 接下來將一層銅(直指20um厚）電鍍在沉積的鎳上以作為前部金屬接觸的載流子。 這可通過同時照射晶片1401(約lsun的照射）同時將其沉浸于含銅的電解質中來實現。在照 射下整個晶片中顯影的電勢驅動電鍍反應，借此，銅沉積在現有的鎳層2104的頂面。使用具 有應用的輔助電源的電勢的外部電極可交替地提供或增強潛在的電鍍。
[0246] 參考圖22,鎳前接觸2104電鍍有銅層2224,其中銅相當于20um厚。
[0247] 實例15-具有后浮動結的LDSE太陽能電池的處理順序
[0248] 現在將描述具有用多晶硅片形成的后浮動結的雙面激光摻雜選擇性發射極 (LDSE)太陽能電池的另一可能的處理順序：
[0249] 1.酸紋理化
[0250] 參考圖23,過程始于p-型多晶硅晶片2301，且本體摻雜為lxlO15至lxlO 17原子/cm3。 多晶硅晶片2301包括內晶界2330，其是明顯的重組位點。酸腐蝕被用于從多晶晶片的表面 除去矩狀損傷區域并建立粗糙表面以便減少反射。這可通過將晶片沉浸于包含HF和HN03的 酸腐蝕中來實現，該酸腐蝕深腐蝕晶片2301的硅表面。因為反應的發熱本質在缺陷區域腐 蝕極大地加速，在表面上建立蝕刻孔(或凹陷）2314,這用來使晶片的表面粗糙來輔助成品 裝置中的光陷阱。這些蝕刻孔通常將具有小于20um的形體尺寸。
[0251] 2.擴散前清潔
[0252]在高溫擴散和直入式步驟(接著）之前進行從晶片2301的表面除去任何污染的擴 散前清潔。通過將晶片沉浸于清潔液中實現清潔，其可以包括由3個步驟組成的最詳盡的 RCA(ECN)清潔：
[0253] i)堿清潔以除去有機物，
[0254] ii)酸腐蝕以除去金屬以及
[0255] i i i) HF直插以除去任何本地的氧化物。
[0256]可替代地，清潔可以包括結合的HCL:HF清潔，其用于大多數商業應用以除去金屬 雜質。最終，可以在HF直插后使用HCL清潔，其是下一個最普通的商業用選擇。
[0257] 3.磷擴散:多個、低純度、前后結
[0258]磷擴散被用于在襯底2301的本體與前部擴散區域2402之間建立前部結并在襯底 2301的本體與后部擴散區域2431之間建立后浮動結，如圖24所示。前部擴散2402將有利地 具有1χ102()原子/cm 3以下的最終表面濃度，120和200歐姆/平方之間的表面電阻以及晶界 2330下的明顯磷擴散以將晶界與p-型本體隔離并減少在晶界失去的氫。
[0259]對于低純度多晶體線晶片，理想地，在步驟中磷擴散最初應當是大量的（在20和50 歐姆/平方之間），長低溫(〈800°C)驅動以允許磷向下擴散并與晶界2330電隔離。
[0260]這應當在深腐蝕之后以將前表面濃度降低至1χ102()原子/cm3以下并提供120與200 歐姆/平方之間的最終發射極表面電阻。另一種方法是用長驅動(低溫下)進行光磷擴散以 達到相同的結果。
[0261] 在該實施方式中，兩面應當同時擴散，且背面接收少量的磷或者在大程度上深腐 蝕使得創建表面電阻>250歐姆/平方并且表面濃度小于2xl0 19原子/cm3的后部擴散區域 2431 〇
[0262] 4.PECVD氫源沉積（兩面）
[0263] 參考圖25,接下來將前部介電層2503和后部介電層2512沉積以作為隨后氫化退火 的氫源。介電層2503和2512應當包含至少10%的原子氫。有利地，介電層2503和2512同樣可 以提供良好的表面鈍化并作為防反射涂層。這可通過將氫離子摻入使用等離子增強的化學 汽相淀積(PECVD)長成的氮化硅或氮氧化硅膜來實現。在這兩種情況下，硅烷(SiH 4)被普遍 用作要整合到膜中的硅和氫兩者的源。晶片2301應當是清潔的并且在沉積之前使用HF溶液 除去任何表面氧化物膜。前部介電層2503可有利地在600nm處具有最小化的反射以及1.8-2.5的折射率，而后部介電層2512應當優選地具有2.0-3.0的折射率。
[0264] 5.背面激光摻雜
[0265] 如圖26所示，接下來通過后部介電層2512在適用于金屬接觸(線開口或點接觸）的 背面上建立P-型區2619的重摻雜圖案。為了建立重摻雜P-型區2619,背面涂有硼源（用液態 旋涂磷源的硼-聚硼膜(PBF1))，然后激光1920用于同時在介電層2512中建立開口 2618并通 過建立將硼源材料與硅混合的熔融區摻雜下面的硅以形成P-型區2619的重摻雜圖案，其深 度為2-10um并且摻雜濃度大于lxlO 18原子/cm3。應注意，也可能使用諸如鎵或鋁的其它p-型 摻雜代替硼。
[0266] 6.前激光摻雜
[0267] 如圖27所示，然后為發射極2402在適用于金屬接觸(指狀物和母線）的前表面上通 過前部介電層2503建立η-型區2707的重摻雜圖案。為了建立重摻雜η-型區2707,前表面涂 有磷源(磷酸），然后激光1920用于同時在介電層2503中建立開口 2723并通過建立磷源材料 與硅混合的熔融區摻雜下面的硅以形成η-型區2707的重摻雜圖案，其深度為2-lOum，并且 摻雜濃度大于lxlO 19原子/cm3。
[0268] 7.高溫氫化
[0269] 使用改良的帶式爐進行高溫氫化，因此退火和冷卻期間的照射維持在超過lsun的 級別。這可通過使用直接位于晶片2301上的燈和帶子來實現。這些燈將是氫化過程的熱和 照射兩者的源。
[0270]晶片加熱至600和800°C之間的溫度，且照射如可以實行那樣的明亮(相對于安全 性等等，高達lOOsun)。晶片僅需要暴露于該溫度下持續5秒到一分鐘。
[0271] 可替代地，如同先前的實例一樣，可以較低溫度較長時段進行退火，諸如，在350°C 下持續15分鐘，并且一般來說，在300-400 °C之間持續10-20分鐘。
[0272] 有利地，冷卻期間的照射應當大于1 sun，理想地產生足夠的載流子以維持大于中 間隙以上的〇. leV的電子準費米能。以可能速率冷卻晶片的需求給出照射的上限，因此，由 照射產生的熱必須比從晶片到它們的周圍的熱損失少得多。可參考圖31在如下所述的帶式 爐中執行退火步驟。
[0273] 8.鋁濺射
[0274] 將一層鋁2805涂覆在晶片的背面上以接觸重摻雜p-型區2619并作為后電極。這可 通過在低壓室中將鋁濺射到晶片的后面來實現。這應當涂敷裝置的背面且不影響介電層 2512因此鋁層2805接觸背面上重摻雜p-型區2619的任何暴露的硅并且在別的什么地方沒 有接觸。有利地，鋁可沉積的厚度在1到20um之間。
[0275] 9.光誘導電鍍鎳
[0276] 如圖29所示，在晶片2301的前部上的重摻雜η-型區2707上電鍍鎳2904的薄層（〈 2um厚）以粘附并僅接觸重摻雜η-型區2707中的硅。
[0277] 這可通過在將晶片浸入到含鎳的電解質中時同時照射晶片2301(約lsun)來實現。 照射下整個晶片2301顯現的電勢驅動鎳沉積在暴露的η-型硅上的電鍍反應。
[0278] 通過使用具有應用的輔助電源的電勢的外部電極可交替地提供或增強電鍍電位。
[0279] 10.鎳燒結
[0280]晶片2301的前部上的重摻雜η-型區2707上的一層鎳2904需要燒結成使得在鎳與 硅表面之間實現良好的粘附力。在氮氣環境中300到500°C的溫度下的短退火是足夠的并且 PV行業中使用的實現所需燒結的標準方法通常在帶式爐中進行。為了維持良好的氫化，在 鎳燒結爐以及晶片仍處于高溫下的冷卻區中應當存在明亮的照射。
[0281] 11.具有改善的氫化的鎳燒結(可替代上述鎳燒結）
[0282] 為了促進氫化，在鎳燒結步驟過程中可以使用改良的帶式爐。在改良的帶式爐中， 通過使用將主要在所看得見的紅外線范圍附近發光的加熱區域中的爐燈可同時實現加熱 和照射。在晶片處于加熱區域時它們也可有利地維持在氮大氣中。有利地，晶片也可暴露于 350_450°C之間的溫度下高達5分鐘并且然后冷卻。在冷卻期間，在使用冷卻空氣或改良的 燈強度快速冷卻晶片時，也借助于如上的燈維持照射。
[0283] 12.光誘導電鍍銅
[0284] 鎳2904的層需要強電流導體以作為前部金屬接觸的載流子并且這可通過用能夠 達到20um厚的銅層在鎳層2904上電鍍來提供。通過同時照射晶片2301同時將晶片沉浸于包 含銅的電解質中實現鍍銅(照射水平大約為1 sun)。
[0285] 在照射下整個晶片中顯影的電勢驅動電鍍反應，借此，銅沉積在現有的鎳層2904 的頂面以形成銅帽3024。
[0286] 通過使用具有應用輔助電源的電勢的外部電極可替代地提供或增強整個晶片 2301顯影的電勢。
[0287] 帶式爐變體
[0288] 參考圖31a，示出第一改良帶式爐3101。與傳統帶式爐一樣，圖31a的爐子具有耐熱 皮帶3102(例如，穿過爐子并從并從裝卸的每個端部延伸的金屬連接類型帶。爐子具有加熱 區3105和冷卻區3106。帶穿過爐子。如同一些傳統帶式爐一樣，加熱區具有焊接燈3103,該 焊接燈指引帶3102處的熱量以及帶所攜帶的任何東西，諸如在過程中經歷氫化的晶片 3111，從而制造太陽能電池。焊接燈3103通常產生輻射熱并可以是產生諸如紅外線燈的大 量輻射熱的高功率光。在目前的改良帶式爐中，加熱器可以是所選擇高功率光(或不同地驅 動)從而也提供高級別的光。可替代地，也可選地提供補充光照3109。理想地，可能在加熱區 3105中設置最多lOOsun的光能級。在傳統帶式爐的冷卻區中，在黑暗中進行冷卻。然而，在 目前的改良帶式爐3101中，在冷卻區3106中設置燈3104因此可在冷卻期間同時照射在帶式 爐中加工的太陽能電池。與加熱區中的燈相比，冷卻區中的燈3104可有利地提供較少的熱。 這可通過使用冷卻器或更有效的（例如，非紅外)燈或者通過使用紅外線燈并進行測量以最 小化熱效應或提供額外強制冷卻來實現。例如，冷卻區3106中的燈3104可產生脈沖(利用光 誘導電荷狀態的壽命)從而降低它們的平均放熱。可替代地，通過使用進氣風扇3107和抽風 機3108使冷卻空氣通過冷卻區可選地冷卻冷卻區3106從而抵消燈3104的任何熱效應以更 迅速地使目標裝置的降到鈍化裝置中的缺陷的氫變穩定的溫度以下。冷卻空氣可能寒冷。 可替代地，可以低溫引入其它氣體以輔助冷卻。
[0289]參考圖31b，示出第二改良帶式爐3101。與傳統帶式爐一樣，并也先前實例也一樣， 圖31b的爐子具有耐熱皮帶3102(例如，穿過爐子并從裝卸的每個端部延伸的金屬連接類型 帶。爐子具有帶經過的加熱區3105和冷卻區3106。如同一些傳統帶式爐一樣，在這種情況 下，加熱區具有片式加熱器3110,該片式加熱器從帶3102下面引導熱量以加熱帶上所攜帶 的任何東西，諸如在過程中經歷氫化的晶片3111，從而制造太陽能電池。在這種情況下，在 加熱區3105中設置補充光照3109,由于使用片式加熱器的傳統帶式爐的加熱區中不會有照 射。此外，理想地，可能在加熱區3105中設置最多lOOsun的光能級。在傳統帶式爐的冷卻區 中，在黑暗中進行冷卻。然而，在目前的改良帶式爐3101中，如先前的實例一樣，在冷卻區 3106中設置燈3104因此可在冷卻期間同時照射在帶式爐中加工的太陽能電池。圖31b的冷 卻區3106可與圖31a的相同。
[0290]脈沖照射
[0291] 有利地，如上所述，光源的脈沖用用于實施氫化或其它熱過程之后的冷卻過程。脈 沖照射允許控制載流子濃度（由此氫電荷狀態)同時最小化入射到晶片上的能量以冷卻。
[0292] -般地說，尤其是在正常會引起電荷狀態中常常無法控制的變化的溫度的變化過 程中，諸如通過脈沖或勻變光強度的光的時間變化允許控制氫電荷狀態。甚至在氫化的峰 值溫度期間，使用脈沖照射允許載流子濃度在允許產生氫的每個電荷狀態的范圍內轉變。 這增加了用于鈍化各種缺陷以及硅內的污染的氫的反應活性。
[0293] 照射的脈沖也允許利用不同氫電荷狀態的壽命。例如，具有與p-型硅中的Η原子相 關聯的電子，如，將氫結合到一些缺陷所需的電子，這樣是有利的。氫物種的壽命是有限的 并取決于電荷狀態。例如，Η+相對穩定，其壽命通常為1秒，因而，ρ-型硅可用比方說幾毫秒 的照射的短脈沖產生脈沖，接著去除比方說100倍長的照射（即，幾百毫秒），在這個時間期 間Η原子可保持在提供結合到缺陷的電子的其負電荷狀態中。通常，為了維持期望電荷狀 態，光可在僅比期望電荷狀態物質的預期壽命短的時段中產生脈沖。這避免了將大量熱能 化能量傾卸到硅中，因而妨礙少數載流子濃度，并減少用僅大于帶隙能量的能量(頻率)選 擇照射源的需要。需要所有電荷狀態的高濃度來鈍化各種各樣缺陷。因此，不是在樣品冷卻 時試圖精確控制照射水平，用僅比具有最短壽命的氫物種的壽命短的脈沖時段脈沖光也許 更容易，因而輕易地產生所有氫電荷狀態的高濃度。
[0294] F和妒兩者在ρ-型硅中活性更高，但它們在低溫下非常罕見。Η+和妒更多的高溫處 理的問題是在過程完成之后必須再次冷卻硅并且在冷卻（在暗處）期間，Η返回至改變均衡 點的Η+并且許多缺陷等被活化從而破壞了在高溫處理過程中得到的大量效果。氫化過程中 的照射允許在較低溫度下更有效地氫化。冷卻期間的照射允許對氫的電荷狀態的控制延伸 到過程的這個步驟，在該步驟中氫恢復到不合需要的電荷狀態。改變照射的強度，諸如通過 脈沖和/或勻變照射強度(或者改變占空比以有效地改變隨著時間的過去的照射)允許在加 熱階段和冷卻階段兩者的過程中更大地控制氫的電荷狀態。
[0295] 實例16:冷卻，接著使用圖31 a或31 b的帶式爐的冷卻區中的脈沖燈的任何熱過程 (諸如，氫化和金屬燒結）。
[0296] 該實例使用兩個表面上具有氫源電介質（諸如，SiNx或SiNx0y或A10 x)的0.3歐姆-cm p-型CZ晶片。對于氫化，熱區溫度可以是700°C，而帶速可以是5000mm/分鐘。在8米的熱 區3105的長度下，設定67秒的加熱時間（在如此高溫下，氫化過程只需一個短時期-較低的 帶速可能會耗盡氫源）。輔助燈3109(圖31a或31b)的光脈沖的峰值光強度可以是5W/cm 2,在 頻率1kHz處產生脈沖且脈沖持續時間為0.1ms。在該實例中，脈沖沒那么重要，因為，連續輔 助光源3109的加熱影響對溫度影響較小。然而，光強度的脈沖或勻變仍可有益于確保氫存 在于每個電荷狀態中以增強其反應活性。在加熱期間，根據需要控制熱區3105中紅外線燈 3103(圖31a)或片式加熱器3110(圖31b)的功率以達到700 °C的規定溫度，然而，可以低功率 操作鄰近于熱區入口端的燈以便在電池的溫度逐漸勻變止規定溫度之前最初將電池暴露 于較低溫度。
[0297] 在冷卻區中，燈可以是生產低分量的波長比1.2微米還長的紅外線光的類型。根據 所使用的燈的類型，可以可能的耐熱/容忍方式容納(安裝)燈，且增至高達大約300°C的承 受溫度。如圖31a和圖31b所示，帶式爐設計包括將熱區3105和冷卻區3106分開的壁，其具有 允許帶子3102和晶片3111穿過的小縫同時最小化從熱區3105到冷卻區3106的熱傳遞。
[0298] 冷卻區3106中的燈3104可以是高密度矩陣中LED的組件從而允許晶片表面上的光 強度在具有合適光譜的0.1至l〇sun的范圍內。光學元件可以根據需要用來聚焦以增大晶片 表面上的光強度。燈3104可以1Hz至1kHz的范圍內的頻率產生脈沖，相應的脈沖持續時間為 0.OlmS至0.5秒。例如，對于在兩個表面上具有包含介電層的氫的0.3歐姆-cm p-型娃晶片， 其剛剛完成帶式爐的熱區3105中的熱過程并以5000mm/分鐘的帶速行進到冷卻區3106，波 長在1微米的鄰近區域中、以50Hz脈沖并且脈沖持續時間為lms的高密度陣列的高功率LED 光可以用于沿著冷卻區3106的長度提供以下光強度梯度：
[0299] 進入冷卻區0-20cm-40mW/cm2的峰值光強度
[0300] 進入冷卻區0-20cm-80mW/cm2的峰值光強度
[0301] 進入冷卻區40-60cm-120/cm2的峰值光強度
[0302] 進入冷卻區60-8cm-150/cm2的峰值光強度
[0303] 進入冷卻區80cm以及超過200mW/cm2的峰值光強度。
[0304]峰值光強度的梯度當然可設置為隨著進入冷卻區的距離基本連續變化(增大）。理 想地，光強度可在lOmW/cm2至lOW/cm2的范圍內變化。作為可替代光源，激光的脈沖可經由光 纖傳送到冷卻區以達到遠遠超過l〇W/cm 2，例如，高達100W/cm2的光強度。
[0305]冷卻狀態應當是如此以至在晶片離開冷卻區3106的照射之前晶片溫度降至低于 100。。。
[0306] 實例17:使用脈沖光低溫(300°C)氫化以通過控制氫電荷狀態控制氫移動性和反 應活性
[0307] 該實例使用兩個表面上具有氫源電介質（諸如，SiNx或SiNxOy或A10 x)的2歐姆-cm P-型CZ晶片。對于氫化，熱區3105的溫度可以是300°C (在這種情況下不需要勻變)而對于8 米的長度帶速可以是1000mm/分鐘（在較低熱區溫度下，對于氫化過程來說優選更多的時 間）。輔助燈3109(圖31a或31b)的光脈沖的峰值光強度可以是1/cm2,在頻率1kHz處產生脈 沖且脈沖持續時間為0. lms。輔助燈3109(圖31a或31b)的光脈沖的峰值光強度可以是5W/ cm2，在頻率1kHz處產生脈沖且脈沖持續時間為0. lms。
[0308] 在該實例中，對冷卻的要求不高因為當晶片進入冷卻區3106時晶片只在300°C下。 這更像是實例16中冷卻過程的結束。盡管燈配置將與實例16的相似，峰值強度將會更高。由 于晶片離開熱區3105并進入冷卻區3106,熱區中所用的脈沖光的高峰值光強度維持為1W/ cm2甚至對于冷卻區3106的前20cm增至比方說2W/cm2，從而對于下一個50 cm勾變至約5W/ cm2。等到晶片已行進到冷卻室中的70cm時，晶片已被適當地冷卻。在該冷卻過程期間，與熱 區相比不需要改變脈沖頻率或持續時間。在這種情況下，熱區3105中的光將需要容忍至少 300。。。
[0309] 實例18:脈沖光以與在娃的表面上建立的靜電場協力協助Η經由沉積在介電層或 外加電場內的電荷穿透到硅中。
[0310] 在該實例中，可使用與在實例17中所用的相同的裝置和脈沖條件，但在這種情況 下，脈沖在其穿透硅表面時允許控制Η電荷狀態，因此，允許其移動性顯著增大從而協助氫 深入地穿透到硅內。可使用實例19至25中如下描述的技術確定靜電場或電場。在建立靜電 場或外電場的情況下，類似的氫化和冷卻流程將如在實例17中所描述的那樣使用。
[0311]局部氫化
[0312] 參考圖32,示出與圖22類似的裝置，然而，在這種情況下，裝置是包括兩個表面上 的保護封裝劑3240的成品電池。如圖32所示，池制造期間以及電池完工后可在任何時候進 行局部氫化過程。局部處理包括在電池的小區域上進行氫化以防止損壞可能因過熱或氫化 不適當損壞的電池結構的部件。如果較大的區域需要氫化，那么這可以例如避免整個裝置 過熱的速度通過掃描要處理的裝置的區域上的熱和光源而逐漸地實現。
[0313] 參考圖32,可通過加熱和同時照射裝置的小區域3241的激光3242實現加熱。當激 光慢慢地在裝置的表面上掃描時，激光可散焦以加熱較大面積并避免過熱。激光也可產生 脈沖以允許進一步控制溫度和照射條件。在激光移動至新區域(例如，通過掃描至鄰接地 帶)時，先前區域將迅速冷卻，因為熱量通過裝置的本體向遠處傳導。因此，在冷卻期間不需 要對先前區域進行直接照射，由于足夠塊地發生冷卻所以在該區域的加熱/照射期間建立 的氫電荷狀態將已具有足夠的壽命保持存在直至區域已經足夠冷卻從而避免氫化的撤銷。
[0314] 局部光源和熱源也可是另一種類型的光源而不是激光。例如，源可能是在任何特 定的時間聚焦并遮蔽以僅同時照射裝置的被選區的紅外光源。光源也可產生脈沖以控制施 加至被氫化的區域的溫度和照射水平。
[0315] 該技術的優點在于，假如在制造時將足夠的氫源材料摻入到電池中，除了其它用 途之外其可用在安裝的太陽能電池組上以修復或復原已在場中退化的電池。也可在制造過 程中用來防止損壞在制造過程中進行到一個點的電池，在制造過程中整個裝置過熱將會損 壞電池。例如，可以操作區域遠離金屬噴鍍，同時避免加熱金屬化區域，其如果被過度加熱 可能會產生穿透下面的結的金屬。
[0316] 靜電效應控制硅中氫的電荷狀態
[0317] 為了使氫進入正確的電荷狀態以便其能夠深入地穿透到硅晶片中，能夠操縱晶片 的表面處的費米能級以建立氫的有利條件從而呈現其中性電荷狀態(tf)。使用靜電效應能 夠完成-使用介電層中的光強度和電荷的組合來操縱晶片表面處的載流子濃度。
[0318] 實例19-后鈍化p-型太陽能電池，其翻轉層通過氮化硅和光或熱在后部誘導
[0319] 參考圖33,示出在p-型襯底3301上形成的電池。用發射極上的氮化硅層3303在頂 表面中形成η-型發射極3302。金屬發射極接觸3304貫穿氮化硅層3303的開口以接觸η-型發 射極3302。在襯底3301的背面上形成另一氮化硅層3312并且重摻雜ρ-型基底接觸區域3319 形成在后氮化硅層3312中的開口 3318下方。金屬點接觸3321穿過氮化硅層3312中的開口以 接觸使金屬點接觸與Ρ-型晶片的本體隔離的重摻雜硅區3319。許多方法都可用于制作圖33 所示的基本配置的電池，并且，例如，可使用參考圖14至22所描述的方法。后氮化硅層3312 中的固定正電荷可在Ρ-型硅中靜電誘導的翻轉層3322,從而增大表面處的電子濃度。可將 額外正電荷添加到后氮化硅層3312以增大逆溫。然后可以使用光和熱進行氫化以建立氫從 后氮化硅3312釋放到ρ-型材料的條件。通過調整光強度，可以控制表面的載流子濃度以便 費米能級處于校正水準(理想地接近中間帶以上的〇.2eV)，其中，形成將不受任何電場或庫 倫效應妨礙的的高濃度。當使用具有固定負電荷的電介質時，諸如氧化鋁，可將相同的方 法應用于η-型硅。
[0320]實例20-使用實例19的方法中的脈沖光或熱源
[0321] 進行以上實例16的氫化過程，使用脈沖光或熱量具有增大晶片表面的載流子濃度 的益處從而在光或熱受脈沖作用時（圖33)建立為形成高濃度妒所需的條件（理想地，費米 能級將接近中間帶以上的〇.2eV)。當脈沖結束時（圖34)，硅返回至其初始狀態但額外的H q 仍將保持一段時間。而且，在移去脈沖之后保持在翻轉層中的任何氫接下來可移動至未受 電場妨礙的P-型硅。通過脈沖光或熱源，如在使用連續源的光或熱時，在不將樣品加熱到相 同程度時可產生妒。
[0322] 如同實例16-樣，當使用具有固定負電荷的電介質時，諸如氧化鋁，實例17的技術 可應用于η-型硅。
[0323] 實例21-使用實例19或20的氮化硅層上的氧化鋁(ΑΑ0)層以增加附加費和氫源
[0324] 參考圖35,在氮化硅膜的表面上使用陽極氧化鋁(ΑΑ0)層能夠添加額外的氫源，而 且，與僅使用氮化硅相比，介質堆疊中正電荷全部增加。這可誘導Ρ-型硅3301中強翻轉層， 這意味著較少數通過使用光或熱需要產生的載流子到達產生的最佳費密能。
[0325] 實例22-使用電離槍將額外電荷故意沉積在實例19或20的介電層上
[0326] 參考圖36,電離槍3625可用于將額外電荷故意沉積到建立強翻轉層3322的介電層 3312的后面。這可以在通過熱和/或光產生的載流子濃度增強之前進一步彎曲帶，并且因此 很少的載流子需要通過熱或光產生從而達到要產生的的費米能級。這里所用的實例是針 對P-型的，其中，額外正電荷注入在氮化硅上。
[0327] 內電場將改變氫電荷狀態從而允許其通過擴散深入地穿透到硅晶片中。外電場的 應用致使氫離子通過在硅晶片內漂移行進。可通過建立整個晶片的電位差同時引導介電層 3312處的光脈沖創建而同時建立氫的漂移和擴散。
[0328] 實例23-使用外電場
[0329] 參考圖37,我們看到在退火之后，H+已被捕獲在ρ-型區中。通過與光脈沖一起同時 施加電場（圖38 )，可在硅內操縱H+的移動。
[0330] 實例24-使用外電場
[0331] 參考圖39,使用提供氫源的介電層并且將外電場（以及光源)施加到介電層上，氫 從介電層中被釋放，如圖40所示。
[0332] 實例25-在陽極氧化過程中使用硅晶片的外加電場，并將氫注入到陽極氧化膜以 提供額外的氫源。
[0333]參考圖41，將鋁層4123施加于后介電層3312(SiNx)并且裝置被放置于圖42概略示 出的被陽極氧化的電化學設備4230中。電化學設備包括槽4231，其包含插入有負極4235的 酸4232以及連接到正極4233的晶片4236。負極4235和正極4233被連接到電池4234。槽的基 底中的攪拌器4237還確保鋁層4128上的酸4232的操作。
[0334]圖43示出了在陽極氧化，例如，鋁陽極氧化之后的裝置，借此，鋁層4123被陽極氧 化以形成陽極氧化鋁(ΑΑ0)層4324。
[0335] 通過在200nm層的硼摻雜非晶硅(a-Si)的上面形成一層鋁并且使用上述設備在 25V下陽極氧化D20中的鋁進行測試。已進行次級離子質譜法(S頂S)分析，在圖44-46中示出 結果。結果表明氫和重氫離子(H+和D+)已經被驅動到a-Si層。與沒有ΑΑ0層的參考樣品相比， 當樣品被陽極氧化時，被驅動到a-Si中的H+為5倍還多。
[0336] 圖44以圖形示出對于25V下D20中陽極氧化的的樣品4236按Si++，H +，B+，Aim(H2+， D+)的時間的濃度的SIMS分布測量。
[0337] 圖45以圖形示出SB1S分布測量，其中，H+和D+的強度被轉換為a-Si的膜中的濃度。
[0338] 圖46以圖形示出了示出參考樣品中的H+和D+的濃度的S頂S分布測量。
【主權項】
1. 一種用于處理半導體晶片的設備，以用于制造光伏裝置，所述設備包括： 加熱區，在氫源的存在下，能操作以將所述半導體晶片的至少一個區域加熱至至少100 °c;以及 冷卻區，包括第一照射器件，所述第一照射器件被配置為在所述半導體晶片的冷卻期 間利用光子照射所述半導體晶片的表面。2. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述氫源在所述半導體晶片的內部或者位于所述 半導體晶片的外部。3. 根據權利要求1所述的設備，其中，具有在半導體內產生電子空穴對的足夠能量的入 射在所述半導體晶片的表面上的所有所述光子的累積功率為至少20mW/cm 2。4. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述加熱區包括第二照射器件，所述第二照射器 件被配置為在所述半導體晶片的加熱期間利用光子照射所述半導體晶片的表面。5. 根據權利要求4所述的設備，其中，所述第一照射器件比所述第二照射器件產生更少 的熱。6. 根據權利要求1所述的設備，進一步包括傳送機構，用于攜帶半導體晶片通過所述加 熱區和所述冷卻區。7. 根據權利要求6所述的設備，其中，所述傳送機構是帶子。8. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一照射器件不生成紅外光。9. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一照射器件是脈沖化的以降低熱輸出。10. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一照射器件包括一個或多個激光器或者 一個或多個LED。11. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述冷卻區被主動冷卻。12. 根據權利要求11所述的設備，其中，通過使空氣通過所述冷卻區將所述冷卻區主動 冷卻。13. 根據權利要求12所述的設備，其中，在使所述空氣通過所述冷卻區之前將所述空氣 冷卻。14. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述加熱區包括一個或多個加熱燈。15. 根據權利要求7所述的設備，其中，所述加熱區包括一個或多個片式加熱器，被配置 為從所述帶子下方引導熱量以加熱在所述帶子上攜帶的所述半導體晶片。16. -種用于處理半導體晶片的設備，以用于制造光伏裝置，所述設備包括： 加熱區，包括一個或多個片式加熱器，在氫源的存在下，能操作以將所述半導體晶片的 至少一個區域加熱至至少100°C ; 冷卻區；并且 其中，所述加熱區進一步包括第一照射器件，被配置為在所述半導體晶片的加熱期間 利用光子照射所述半導體晶片的表面。17. 根據權利要求16所述的設備，其中，所述氫源在所述半導體晶片的內部或者位于所 述半導體晶片的外部。18. 根據權利要求16所述的設備，其中，具有在半導體內產生電子空穴對的足夠能量的 入射在所述半導體晶片的表面上的所有所述光子的累積功率為至少20mW/cm 2。19. 根據權利要求16所述的設備，其中，所述冷卻區包括第二照射器件，被配置為在所 述半導體晶片的冷卻期間利用光子照射所述半導體晶片的表面。20. 根據權利要求19所述的設備，其中，所述第二照射器件比所述第一照射器件產生更 少的熱。21. 根據權利要求16所述的設備，進一步包括傳送機構，用于攜帶所述半導體晶片通過 所述加熱區和所述冷卻區。22. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述傳送機構是帶子。23. 根據權利要求19所述的設備，其中，所述第二照射器件不生成紅外光。24. 根據權利要求19所述的設備，其中，所述第二照射器件是脈沖化的以降低熱輸出。25. 根據權利要求19所述的設備，其中，所述第二照射器件包括一個或多個激光器或者 一個或多個LED。26. 根據權利要求16所述的設備，其中，所述冷卻區被主動冷卻。27. 根據權利要求26所述的設備，其中，通過使空氣通過所述冷卻區將所述冷卻區主動 冷卻。28. 根據權利要求27所述的設備，其中，在使所述空氣通過所述冷卻區之前將所述空氣 冷卻。29. -種用于處理半導體晶片的方法，以用于制造光伏裝置，所述方法包括： 將所述半導體晶片傳輸通過加熱區并且隨后通過冷卻區； 在氫源的存在下，在所述加熱區內將所述半導體晶片的至少一個區域加熱至至少100 °C； 在所述半導體晶片在所述冷卻區內冷卻的期間利用光子照射所述半導體晶片的表面。30. 根據權利要求29所述的方法，其中，所述氫源在所述半導體晶片的內部或者位于所 述半導體晶片的外部。31. 根據權利要求29所述的方法，其中，具有在半導體內產生電子空穴對的足夠能量的 入射在所述半導體晶片的表面上的所有所述光子的累積功率為至少20mW/cm 2。32. 根據權利要求29所述的方法，進一步包括在所述加熱區內利用光子照射所述半導 體晶片的表面。33. 根據權利要求29所述的方法，其中，在所述冷卻區內利用脈沖照射源照射所述半導 體晶片。34. 根據權利要求29所述的方法，其中，在所述冷卻區內利用一個或多個激光器或者一 個或多個LED照射所述半導體晶片。35. 根據權利要求29所述的方法，其中，通過帶子將所述半導體晶片傳送通過所述加熱 區。36. 根據權利要求29所述的方法，其中，在所述冷卻區內的冷卻包括所述半導體晶片的 王動冷卻。37. 根據權利要求36所述的方法，其中，主動冷卻包括使空氣通過所述冷卻區。38. 根據權利要求37所述的方法，其中，主動冷卻進一步包括在使所述空氣通過所述冷 卻區之前將所述空氣冷卻。39. 根據權利要求29所述的方法，其中，使用布置在所述加熱區中的一個或多個加熱燈 加熱所述半導體晶片的所述至少一個區域。
【文檔編號】H01L31/18GK106024611SQ201610544080
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2013年5月20日
【發明人】斯圖爾特·羅斯·文哈姆, 菲利普·喬治·哈默, 布雷特·杰森·哈拉姆, 阿德萊恩·蘇吉安托, 凱瑟琳·艾米麗·尚, 宋立輝, 呂珮玄, 艾利森·馬里·文哈姆, 林·邁, 張子文, 徐光琦, 馬修·布魯斯·愛德華茲
【申請人】新南創新私人有限公司