用于生產(chǎn)多晶層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于生產(chǎn)一種多晶層。該方法包括以下步驟，這些步驟是：向一個(gè)襯底施加一種層序列，該層序列包括至少一個(gè)具有雜質(zhì)的無定形起始層，一個(gè)金屬活化劑層，和一個(gè)基于鈦或氧化鈦、被安排在該起始層與該活化劑層之間用于從該起始層回收這些雜質(zhì)的清潔層；并且在施加該層序列后進(jìn)行熱處理來形成一種多晶最終層。
【專利說明】用于生產(chǎn)多晶層的方法
[0001]說明書
[0002]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)施加到襯底上的多晶層的方法。此類方法對于大面積電子產(chǎn)品意義重大，例如對于太陽能電池或平面屏幕。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)披露了多種這種類型的生產(chǎn)方法，例如，固相結(jié)晶化法或激光誘導(dǎo)結(jié)晶化法。然而，這些方法僅生產(chǎn)非常小的晶粒亦或要求高的工藝溫度。因此，提出了鋁誘導(dǎo)層交換(ALILE)方法作為一種有前景的替代方案，用于得到粗粒度高品質(zhì)的多晶膜。在這種情況下，在相對低的溫度下使一種無定形前體材料結(jié)晶。
[0004]例如在EP2133907 (Al)中描述了這種類型的一種方法，其中提出了一種用于生產(chǎn)多晶層的方法，該方法包括以下工藝步驟:
[0005]-向一個(gè)襯底施加一種層序列，該層序列包括至少一個(gè)無定形起始層，一個(gè)金屬活化劑層，和一種被安排在該起始層與該活化劑層之間的氧化物層；并且
[0006]-進(jìn)行熱處理以形成一種多晶最終層；其特征在于，該氧化物層是基于一種過渡金屬氧化物生產(chǎn)的，用這種過渡金屬氧化物可以生產(chǎn)一個(gè)在熱處理過程中穩(wěn)定的氧化物層。
[0007]然而，在這種情況下，通過使用硅作為無定形起始層(前體材料)以及鋁作為活化劑層，生產(chǎn)了一種用鋁飽和的并且因此是高度P-型摻雜的、具有高達(dá)IO19CnT3或更高的載流子密度的多晶硅膜，作為在鋁和無定形硅之間密切接觸的結(jié)果。如此高的載流子密度對于大多數(shù)應(yīng)用是不適合的，并且必須通過后加工處理以使之適合。在相關(guān)的銀誘導(dǎo)層交換方法(Ag-誘導(dǎo)層交換，AgILE)中，使用銀來代替鋁。在這種情況下，這些銀/無定形硅的層被一種薄擴(kuò)散膜分開并且在1109K的 Ag-Si低共熔點(diǎn)以下的溫度下經(jīng)受熱處理。最初的硅起始層與該銀活化層的位置被完全交換，并且形成了該最初無定形的硅的結(jié)晶化。通過使用完全純的硅，該方法名義上將導(dǎo)致一種無摻雜的多晶硅層。然而事實(shí)上，在半導(dǎo)體生產(chǎn)中使用的硅經(jīng)常仍具有一定的雜質(zhì)。
[0008]結(jié)果是，即使在AgILE方法中，雜質(zhì)原子和載流子的密度可能比所希望的高。
[0009]所謂的具有高雜質(zhì)水平的“臟硅(dirty silicon)”是特別有成本效益地可獲得的。然而，在此不利的是，對于許多應(yīng)用來說雜質(zhì)原子密度遠(yuǎn)高于所要求的值。
[0010]因此，由本發(fā)明解決的一個(gè)問題是指明一種方法用于生產(chǎn)一種多晶最終層，其中該多晶最終層具有比被污染的前體材料低的雜質(zhì)密度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這個(gè)問題通過:
[0012]-一種用于以清潔方式來生產(chǎn)多晶層的方法解決，該方法包括以下步驟:
[0013]-將一種層序列施加到一個(gè)襯底上，該層序列包括至少
[0014]-一個(gè)具有雜質(zhì)的無定形起始層，
[0015]-一個(gè)金屬催化劑層，以及
[0016]-一個(gè)基于鈦或氧化鈦、被安排在該起始層與該活化劑層之間并且用于從該起始層回收雜質(zhì)的清潔層；
[0017]并且[0018]-為了形成一種多晶最終層的目的，在施加該層序列后進(jìn)行熱處理。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過一種用于設(shè)定在多晶硅中的摻雜的方法解決該問題，該方法包括以下步驟:
[0020]-向一個(gè)襯底施加一種層序列，該層序列包括至少一個(gè)具有雜質(zhì)的無定形起始層，一個(gè)金屬層，和一個(gè)基于鈦或氧化鈦、被安排在該起始層與該活化劑層之間的清潔層；并且
[0021]-為了形成一種多晶最終層的目的，在施加該層序列后進(jìn)行熱處理；
[0022]其中該摻雜可以被設(shè)定或通過對鈦層厚度的適當(dāng)選擇而設(shè)定。不言而喻，也可以以一些其他方式來增補(bǔ)地影響該摻雜，例如像，通過對該具有雜質(zhì)的無定形起始層的進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)摻雜。
[0023]這種新穎的方法是基于以下洞察，在該無定形起始層和該活化劑層之間的基于鈦或氧化鈦的清潔層具有這樣的作用，從該無定形起始層回收雜質(zhì)，并且從而不再有助于在那增加雜質(zhì)原子。
[0024]在實(shí)驗(yàn)中有可能顯示的是，在無鈦清潔層的該起始層中存在的、IO19CnT3的硼雜質(zhì)原子的濃度能夠被降低到僅低于1017cm_3。一種具有2nm的厚度的鈦清潔層已經(jīng)被用于這種目的。所觀察到的硼濃度的下降能夠被清楚地實(shí)驗(yàn)式地歸功于該鈦潔層的回收功能。
[0025]另外的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，不同的鈦清潔層厚度導(dǎo)致不同程度的清潔效果。結(jié)果是，通過對鈦清潔層厚度進(jìn)行選擇來設(shè)定在生成的多晶最終層中雜質(zhì)原子的密度因此是有可能的。
[0026]以上所述的問題因此被完全解決。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 可能的實(shí)施例，提供了這些雜質(zhì)是硼雜質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，在硼雜質(zhì)的情況下，該鈦或氧化鈦清潔層的清潔功能特別強(qiáng)。然而，對于其他雜質(zhì)(例如對于鋁)也已經(jīng)觀察到了這種回收功能。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)可能的實(shí)施例，提供了通過物理氣相沉積法(PVD)來施加該無定形起始層。同樣可想象到通過濺射或通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)來施加該無定形起始層。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，提供了該清潔層的層厚度是在Inm與5nm之間的范圍內(nèi)，尤其是在Inm與2.5nm之間的范圍內(nèi)。原則上，更薄的層厚度也是可以想象的，例如在0.1nm至Inm的范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明在典型的實(shí)驗(yàn)室條件下，可以在此發(fā)生對鈦層的氧化，其結(jié)果是鈦層的清潔功能可能稍微受限。然而，即使是這種稍微降低的清潔功能也經(jīng)常是足夠的，使得即使在0.1nm至Inm的范圍內(nèi)的清潔層對于一些應(yīng)用可以是有利的。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了在600 V與800 V之間的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行該熱處理。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其條件是該襯底是一種單板安全玻璃。單板安全玻璃是一種特別以成本效益可獲得的襯底，使得其特別適合作為一種襯底，用于大面積應(yīng)用，例如像太陽能電池。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了該無定形起始層包含至少一種半導(dǎo)體材料，尤其是硅和/或鍺。硅和/或鍺是特別有意義的，例如用于太陽能電池或平面屏幕。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了該無定形起始層具有的厚度在IOnm與1200nm 之間。[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施例，提供了該活化劑層具有的厚度是小于該無定形起始層的厚度。結(jié)果是，可以將幾乎整個(gè)無定形起始層轉(zhuǎn)化成一種封閉的(closed)多晶最終層。尤其，有利地是這些層厚度的比率是在1:1.1與1:2.0之間的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選近似
1.7。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施例，提供了基于一種過渡金屬生產(chǎn)該活化劑層。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了將該活化劑層沉積在該襯底上，并且該多晶最終層是在該襯底上形成的。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了該無定形起始層沉積在該襯底上，并且該多晶最終層是在該襯底上的一個(gè)金屬最終層上形成的。
[0038]本發(fā)明的示例性實(shí)施例被在附圖中說明，并且在以下描述中被非常詳細(xì)的闡明。在這些圖中:
[0039]圖1至5示出了對根據(jù)本發(fā)明的方法的工作步驟一種簡化圖；
[0040]圖6a和6b示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的多晶硅層中中測得的載流子濃度；
[0041]圖7示出了在根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的多晶硅層中的載流子遷移率；
[0042]圖8示出了通過AgILE方法生產(chǎn)的多種硅層的拉曼光譜；
[0043]圖9示出了在具有12.5 iim xl2.5 ii m的通道尺寸的一種TFT結(jié)構(gòu)中、柵極和源漏極之間的泄漏電流；
`[0044]圖10示出了由AgILE通過使用一種鈦清潔層而制成的一種頂柵TFT結(jié)構(gòu)的晶體管特性曲線；
[0045]圖11示出了一種低熱預(yù)算發(fā)射體的UI特性曲線；
[0046]圖12示出了一種低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的整流行為；
[0047]圖13示出了一種商業(yè)二極管1N4151和根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的一種低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的整流對比；
[0048]圖14示出了完成加工的pn結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微圖；
[0049]圖15示出了包含兩個(gè)MILE層帶有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)鈦清潔層的一種pn結(jié)構(gòu)的n特性曲線；以及
[0050]圖16和17示出了具有2mm x2mm的尺寸的一種低預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的暗特性曲線和發(fā)光的n特性曲線。
[0051]圖1示出了一個(gè)活化劑層2，該活化劑層2由通過物理氣相沉積法施加在一種石英玻璃襯底4上的銀組成。該清潔層3由鈦組成，并且該起始層I由用雜質(zhì)原子污染的無定形硅組成并且位于該銀層2上。在該銀層中展示了位于不同晶向區(qū)域之間的晶界5。
[0052]如在圖2中所示出的，通過在該硅銀體系的低共熔點(diǎn)之下進(jìn)行熱處理，引發(fā)了層交換。硅沿著晶界5擴(kuò)散通過硅清潔層3。在這種情況下，雜質(zhì)原子被從該受污染的硅中回收并且僅有經(jīng)清潔的硅進(jìn)入該銀層2。該鈦清潔層3因此對這些硼雜質(zhì)原子起到一種過濾器類型的功能。在該銀層2之內(nèi)形成硅累積物6。
[0053]圖3示出了該清潔的硅如何在晶界5開始結(jié)晶7。
[0054]這些硅晶粒7的豎直生長收該襯底表面4a所限制，如在圖4中所說明的。這些晶粒7進(jìn)行橫向生長直到隨后發(fā)生封閉的多晶硅層(參考在圖5中的符號8)的形成。生成的硅最終層8的層厚度與該原始銀活化劑層2的層厚度相對應(yīng)。由于在該示例性實(shí)施例中該無定形起始層I的層厚度比該活化劑層2的厚度大，所以在該最終態(tài)結(jié)晶化硅中累積物9也在該封閉的最終層8之上形成。
[0055]圖6a和6b示出了在依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的多晶硅層中實(shí)驗(yàn)測量的的載流子濃度，作為所選擇的鈦清潔層厚度的一個(gè)函數(shù)。在這種情況下，用硼摻雜由無定形硅組成的該起始層I。原則上，也如實(shí)驗(yàn)所測量的并且通過該P(yáng)-型測量點(diǎn)IOa所說明的，該硼摻雜引起一種P-型傳導(dǎo)性。然而，隨著該鈦清潔層厚度的增加，代替地觀察到一種n-型傳導(dǎo)性IOb0可以觀察到的傾向是，在這種情況下更大的清潔層3的厚度還導(dǎo)致增加的n-型載流子濃度。
[0056]圖6a示出了對用一個(gè)硼瀉流單元在1900°C的溫度下實(shí)現(xiàn)的一種硼摻雜的測量結(jié)果；在圖6b的情況中，使用了 1950°C的瀉流單元工作溫度。如所預(yù)期的，更高的溫度導(dǎo)致在該硅中硼雜質(zhì)原子更高的混合，使得在1950°C下P-型載流子濃度稍微更高?？紤]到大量的硼雜質(zhì)原子，在這種情況下還要求更大的清潔層厚度以便回收足夠的硼原子并且實(shí)現(xiàn)一種n-型導(dǎo)電性(考慮到n-型雜質(zhì)原子的背景濃度)。雖然對1900°C的瀉流單元溫度下的
0.5nm的清潔層厚度已經(jīng)可以觀察到n-型傳導(dǎo)性，然而在1950°C下這僅能夠?qū)?.0nm的層厚度觀察到。從這些厚度開始測量的近似3*1017cm_3的載流子濃度與通過二次離子質(zhì)譜儀測定的背景濃度近似一致。因此能夠獲得從硅中實(shí)質(zhì)上完全消除磷雜質(zhì)。
[0057]圖7示出了在根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的一種多晶硅層中載流子遷移率，作為瀉流單元溫度的一個(gè)函數(shù)。對于所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，在生產(chǎn)該多晶層之前用磷摻雜了硅。以矩形描述的數(shù)據(jù)點(diǎn)11對應(yīng)于一個(gè)211111厚的鈦清潔層(在8001:的熱處理溫度下)。三角形和圓形數(shù)據(jù)點(diǎn)12，13對應(yīng)于分別在600° C和800°C的熱處理溫度下生產(chǎn)的不帶有鈦清潔層的硅層。從該測量數(shù)據(jù)可以明顯看出，不具有鈦清潔層的樣品的遷移率按平均值低于在同樣的瀉流單元溫度下而具有鈦清潔層的那種的遷移率。
[0058]圖8示出了由AgILE過程`生產(chǎn)的多種硅層的拉曼光譜。在每種情況下使用了一個(gè)IOOnm厚的由銀組成的活化劑層,一個(gè)鈦清潔層，以及一個(gè)170nm厚的由娃組成的無定形起始層。熱處理溫度是800°C。強(qiáng)度曲線14、15、16分別示出了如下獲得的測量數(shù)據(jù):不使用鈦清潔層(強(qiáng)度曲線14)，使用2nm厚的鈦清潔層(強(qiáng)度曲線15)，以及(用于對比)使用硅晶片(強(qiáng)度曲線16).使用2nm鈦清潔層的強(qiáng)度曲線14的較窄輪廓指示更好的品質(zhì)。這可能基于作為鈦清潔層的結(jié)果的硅最終層的更高的純度。
[0059]圖9至16示出了具有根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的硅層的電子部件的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果和顯微圖。
[0060]一種用根據(jù)本發(fā)明的硅層生產(chǎn)的第一部件是一種頂柵薄膜晶體管(TFT)。生產(chǎn)了標(biāo)稱50nm厚的摻磷硅層帶有在一種SiO2層上的銀活化劑層和鈦清潔層，用于生產(chǎn)該頂柵TFT?；谝环N未圖案化的參考層而測定的載流子密度是近似I ? 1018cm_3。具有IOOnm標(biāo)稱厚度的濺射SiO2被用作柵氧化層。對該氧化層進(jìn)行后處理。IOOnm厚的鋁觸點(diǎn)被用于制作與源極、漏極以及柵極的接觸。
[0061]圖9示出了在具有12.5 iim x25 y m的通道尺寸的一種TFT結(jié)構(gòu)中、柵極和源漏極之間的泄漏電流。在此可以清楚的看出，在從-5V到+5V的整個(gè)測量范圍內(nèi)的泄漏電流是少于l0.A。對于將這些層用作頂柵TFT這是一個(gè)基本的前提。除了泄漏電流之外，還檢查了場效應(yīng)遷移率和開/關(guān)比。
[0062]圖10示出了一種由n-型AgILE使用鈦清潔層(T1.AgILE)制成的、頂柵TFT結(jié)構(gòu)的晶體管的特性曲線，用于確定場效應(yīng)遷移率。
[0063]該晶體管特性曲線21的線性圖20經(jīng)常被用來確定在該通道中載流子的場效應(yīng)遷移率。可以由該線性特性曲線的斜率通過# =確定該場效應(yīng)遷移率。
GateSD
在這種情況下，L和W表示該通道的長和寬，Ci表示所使用的絕緣材料的電容，并且Usd表示所施加的源漏電壓。由在圖10中示出的特性曲線計(jì)算出最小112cm2/Vs的場效應(yīng)遷移率(所使用參數(shù):gm=2.3xl(T6A/V，L=25 u m, ff=12.5um, Usd=IV, C1=A.08xl(T8F/cm2 (對應(yīng)于e =3.9))。
[0064]所測量的開/關(guān)比是多于三個(gè)數(shù)量級。如果使在此描述的用于這些頂柵TFT的結(jié)果與底柵TFT相比，因此出現(xiàn)用于頂柵TFT的許多優(yōu)點(diǎn):
[0065]雖然底柵TFT的生產(chǎn)依賴于特定的襯底，然而該頂柵TFT所必需的T1.MILE層可以被施加到寬種類的有成本效益的襯底(例如玻璃)上。因此對于該頂柵TFT產(chǎn)生了對所給出要求的簡單的可實(shí)現(xiàn)性和適應(yīng)性。關(guān)于轉(zhuǎn)移到許多襯底，該頂柵結(jié)構(gòu)對于該底柵結(jié)構(gòu)襯底是以明顯的優(yōu)勢更優(yōu)選。
[0066] 依賴(recourse)于特定的柵極氧化物(HfO, Ta2O5)來生產(chǎn)底柵TFT。發(fā)現(xiàn)這些氧化物在T1.AgILE所要求的高溫下是不穩(wěn)定的并且導(dǎo)致在柵極和源漏極之間的短路。結(jié)果是，不能實(shí)現(xiàn)有利的晶體管特性?？梢砸蕾囉谟谐杀拘б娴亩趸鑱砩a(chǎn)頂柵TFT。由于該過程進(jìn)展改變的結(jié)果，這些氧化物不經(jīng)受高退火溫度。結(jié)果是，短路的形成被大大地降低并且事實(shí)上不能在先前所生產(chǎn)的TFT中觀察到。對于簡單的柵極氧化物的可用性，該頂柵結(jié)構(gòu)對于該底柵結(jié)構(gòu)襯底以明顯的優(yōu)勢是更優(yōu)選的。
[0067]雖然事實(shí)上在由T1.AgILE制成的底柵TFT的情況中沒有觀察到可測量的場效應(yīng)，然而可以在頂柵結(jié)構(gòu)的情況中能夠測量到多于lOOcmVVs的場效應(yīng)遷移率。由于該明顯更好的性能，該頂柵TFT對于該底柵TFT是更優(yōu)選的。
[0068]基于該低熱預(yù)算的發(fā)射體的生產(chǎn)過程和“逐步的生長”，檢查了包括T1.MILE層的pn 二極管的可實(shí)現(xiàn)性。在這種情況下，兩種生產(chǎn)方法都被證明是便利地可實(shí)現(xiàn)的。在下面簡略討論了這兩種生產(chǎn)方法的相關(guān)特征變量:
[0069]為了實(shí)現(xiàn)該低熱預(yù)算發(fā)射體概念，使n-型T1.MILE層(IOOnm Ag/0.1nm Ti/在KT1毫巴下氧化10分鐘/170nm a_Si)在少量摻硼的硅晶片上生長。在生長過程中磷單元的單元溫度是675°C(P:675°C )，這對應(yīng)于在完成的多硅層中近似2_5 -1O17Cm^的載流子濃度。用IOOnm厚的鋁層實(shí)現(xiàn)背觸點(diǎn)(晶片)。該T1.MILE的銀層被重用作前觸點(diǎn)(T1.MILE)。
[0070]圖11示出了這種具有100 U m xlOO U m的結(jié)構(gòu)尺寸的低熱預(yù)算發(fā)射體的UI特性曲線。對比該非常低的近似KTkiA的反向電流與正向電流(最大近似10_3A)產(chǎn)生了在±1V為I ? IO6以及在±2V為5 ? IO6的整流比。此外，有可能示出的是具有4mm x4mm的尺寸的二極管結(jié)構(gòu)還實(shí)現(xiàn)至少近似2 ? IO4的整流比。
[0071]在圖11中示出的該n特性曲線的情況下，對于具有IOOiim XlOOiim的二極管尺寸的低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)，該整流比在±1V下是I ? IO60
[0072]圖12示出了在13.56MHz下一種低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的整流行為所施加的AC電壓是2V。
[0073]在振蕩中正電壓方向的位移是清楚明顯的。還可以通過使該電壓進(jìn)一步平滑來提高該整流。不過，該整流如此在13.56MHz的頻率下被解除。此外，應(yīng)該指出的是，這種可獲得的結(jié)構(gòu)對于在此所要求的這些高頻率不是最佳的。即使在頻率上微小降低到1.5MHz也導(dǎo)致在可測量性上的顯著提高。這是在1.5MHz的頻率和所施加的2V的AC電壓下、一種商業(yè)二極管的整流與該低熱預(yù)算發(fā)射體的整流的對比中所顯現(xiàn)的(見圖5)。在所有的測量中，該經(jīng)整流的AC電壓是通過一個(gè)600 u F的電容器平滑的。分別近似0.28V和0.18V的DC電壓是清楚明顯的。在該商業(yè)二極管與該低熱預(yù)算發(fā)射體之間的差僅是近似0.1V。
[0074]圖13示出了一種商業(yè)二極管1N4151和一種T1.AgILE低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的整流對比。所施加的AC電壓是2V。
[0075]“逐步的”生長
[0076]對于“逐步的”生長，首先使n-型T1.MILE結(jié)構(gòu)(200nm Ag/2nm Ti/在KT1毫巴下氧化10分鐘/340nm a_Si，P:675°C)在H0Q310石英玻璃上生長，并且在于800°C進(jìn)行熱處理步驟之后以濕化學(xué)法除去銀。之后，施加該P(yáng)-型T1.MILE結(jié)構(gòu)(200nm Ag/0nm Ti/在KT1下氧化10分鐘/340nm a_Si，B:1950°C)并且在600°C使該硅層結(jié)晶。該T1.MILE層的載流子濃度是近似5-8 ? 1017cm_3。對于該pn結(jié)構(gòu)的表征，該銀層被以濕化學(xué)法除去并且被由IOOnm的招組成的觸點(diǎn)替代。該pn結(jié)構(gòu)的尺寸是IOOiim xlOOiim。圖14示出了這些完成加工的pn結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微圖。
[0077]圖15示出了一種pn結(jié)構(gòu)的UI特性曲線,該pn結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)具有IOOiim xlOO U m結(jié)構(gòu)尺寸的T1.MILE層。該相對低的近似10_7A的反向電流與該正向電流(最大近似10_5A)的對比在±1V下產(chǎn)生了近似I *102的整流比(黑色曲線)。作為用氫對在該pn結(jié)構(gòu)的P-型層中的這些受體進(jìn)行一個(gè)鈍化步驟的結(jié)果，有可能在整流比上實(shí)現(xiàn)改進(jìn)到近似5 ? IO2的。
[0078]對于根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的這些多晶硅層，進(jìn)一步重要的應(yīng)用領(lǐng)域是薄膜太陽能電池。
[0079]基于該低熱預(yù)算的發(fā)射體的生產(chǎn)過程檢查了 T1.MILE太陽能電池結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)性。在下面描述這些結(jié)果。
[0080]為了實(shí)現(xiàn)該低熱預(yù)算發(fā)射體概念，使n-型T1.MILE層(IOOnm Ag/0.1nm Ti/在KT1毫巴下氧化10分鐘/170nm a_Si)在少量摻硼的硅晶片上生長。在生長過程中磷單元的單元溫度是675°C(P:675°C)，這對應(yīng)于在完成的多硅層中近似2_5 -1O17Cm^的載流子濃度。用IOOnm厚的鋁層實(shí)現(xiàn)背觸點(diǎn)(晶片)。該T1.MILE的銀層被重用作前觸點(diǎn)(T1.MILE)。
[0081]圖16示出了一種具有2mm x2mm的尺寸的T1.MILE低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的暗特性曲線(黑色曲線)和發(fā)光的n特性曲線。考慮到還沒有被除去的銀層，通過T1.MILE層堆借助于一個(gè)鹵素?zé)魜硎惯@些結(jié)構(gòu)發(fā)光。在此示出的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了 0.2V的端電壓以及在光照下顯著的電流增長。
[0082]考慮到這些特性曲線的類似特征，該T1.AgILE低熱預(yù)算發(fā)射體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用潛力被評估為非常好(見圖16和17)。在此應(yīng)考慮到的是，已經(jīng)用指狀前觸點(diǎn)測量過這些T1.AgILE發(fā)射體，并且因此展現(xiàn)出更好的特性?？紤]到這些還不是最佳的前觸點(diǎn)(該T1.MILE的銀層)，該T1.AgILE結(jié)構(gòu)的特性可能甚至超過T1.ALILE發(fā)射體的特性數(shù)據(jù)。
[0083]附圖標(biāo)記列表[0084]I由受污染的無定形硅組成的起始層
[0085]2由銀組成的活化劑層
[0086]3由鈦組成的清潔層
[0087]4襯底
[0088]4a襯底表面
[0089]5晶界
[0090]6硅累積物
[0091]7結(jié)晶硅
[0092]8由多晶硅組成的最終層
[0093]9結(jié)晶硅累積物
[0094]IOa數(shù)據(jù)點(diǎn)(n-型)
[0095]IOb數(shù)據(jù)點(diǎn)(p-型)
[0096]11矩形數(shù)據(jù)點(diǎn)(2 nm的鈦層，在800°C下熱處理)
[0097]12三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)(無鈦層，在600°C下熱處理)`[0098]13圓形數(shù)據(jù)點(diǎn)(無鈦層，在800°C下熱處理)
[0099]14強(qiáng)度曲線一無鈦清潔層
[0100]15強(qiáng)度曲線一帶有2nm的鈦清潔層
[0101]16強(qiáng)度曲線一娃晶片
[0102]20線性圖
[0103]21晶體管特性曲線
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)一種多晶層的方法，該方法包括以下步驟: -將一種層序列施加到一個(gè)襯底上，該層序列包括至少 -一個(gè)具有雜質(zhì)的無定形起始層， -一個(gè)金屬活化劑層以及 -一個(gè)基于鈦或氧化鈦、被安排在該起始層與該活化劑層之間并且用于從該起始層回收這些雜質(zhì)的清潔層， ;并且 -為了形成一個(gè)多晶最終層的目的，在施加該層序列后進(jìn)行熱處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，這些雜質(zhì)是硼雜質(zhì)。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過物理氣相沉積(PVD)來施加該無定形起始層。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該清潔層的層厚度是在2nm與IOnm之間的范圍內(nèi)，尤其是在2nm與4nm之間的范圍內(nèi)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在600°C與800°C之間的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行該熱處理。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該襯底是單板安全玻璃。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該無定形起始層包含至少一種半導(dǎo)體材料，尤其是硅和/或鍺。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該無定形起始層具有的厚度在IOnm 與 1200nm 之間。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該活化劑層具有的厚度小于該無定形起始層的厚度，尤其是特征在于這些層厚度的比率是在1:1.1與1:2.0之間的范圍內(nèi)。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該活化劑層是基于一種過渡金屬生產(chǎn)的。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該活化劑層沉積在該襯底上，并且該多晶最終層是在該襯底上形成的。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該無定形起始層沉積在該襯底上，并且該多晶最終層是在該襯底上的一個(gè)金屬最終層上形成的。
13.一種用于設(shè)定在多晶硅中的摻雜的方法，包括以下步驟: -向一個(gè)襯底施加一種層序列，該層序列包括至少一個(gè)具有雜質(zhì)的無定形起始層，一個(gè)金屬活化劑層，以及一個(gè)基于鈦或氧化鈦、被安排在該起始層與該活化劑層之間的清潔層；并且 -為了形成一種多晶最終層的目的，在施加該層序列后進(jìn)行熱處理； 其中通過對該鈦層厚度的適當(dāng)選擇來設(shè)定該摻雜。
【文檔編號】C23C14/58GK103492607SQ201280019083
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】馬丁·斯圖茲曼, 托拜厄斯·安特斯伯格 申請人:第三專利投資有限兩合公司