硅太陽電池的改進(jìn)的氫化的制作方法
【專利摘要】提供一種硅光伏結(jié)裝置的氫化方法，硅光伏結(jié)裝置包括形成至少一個p-n結(jié)的p-型硅半導(dǎo)體材料和n-型硅半導(dǎo)體材料。方法包括：i)確保氫必須從其擴(kuò)散通過的任何硅表面磷擴(kuò)散層具有1x1020原子/cm3或更小的峰值摻雜濃度以及氫必須從其擴(kuò)散通過的硅表面硼擴(kuò)散層具有1x1019原子/cm3或更小的峰值摻雜濃度；ii)提供裝置的每個表面能獲取的一個或多個氫源；以及iii)將所述裝置或所述裝置的局部區(qū)域加熱至至少40℃，同時用至少一個光源同時照射裝置的全部的至少一些和/或有利地裝置的全部，借此，具有在硅內(nèi)生成電子空穴對的足夠能量的所有入射光子(換言之，能級在1.12eV的硅的帶隙之上的光子)的累積功率為至少20mW/cm2。
【專利說明】括太陽電池的改進(jìn)的氨化

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上設(shè)及娃太陽電池的制造，并且更具體地，本發(fā)明提供一種給娃太陽 電池氨化的新方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 晶體娃的氨化設(shè)及W防止缺陷或污染作為少數(shù)載流子的重組位點的方式將氨原 子結(jié)合到娃晶格內(nèi)的結(jié)晶缺陷或污染。該已知為特定重組位點的純化處理。該對于需要長 少數(shù)載流子壽命的半導(dǎo)體裝置（如太陽能電池）是重要的，尤其是使用結(jié)晶質(zhì)量通常較差 和/或純度不佳的廉價娃，因此需要純化來使質(zhì)量達(dá)到高效率太陽能電池的可接受水平。
[0003] 一般而言，低成本娃具有更高密度的娃結(jié)晶缺陷和/或多余的雜質(zhì)。該些使得娃 的少數(shù)載流子壽命降低并且因此減小了由該種材料制成的太陽能電池的效率。因此，當(dāng)使 用比微電子工業(yè)日常使用的質(zhì)量較低的娃時，諸如由半導(dǎo)體級娃形成的懸浮區(qū)烙（float zone) (F幻晶片，純化該種缺陷和污染W(wǎng)提高少數(shù)載流子壽命是能夠制作高效率太陽能電 池的重要部分。
[0004] 現(xiàn)有商化太陽能由池不能利用酸堿麼鋪化
[0005] 目前，在沒有完全了解氨化法及其潛能的情況下，商業(yè)制備的太陽能電池結(jié)構(gòu)的 設(shè)計不能夠理想地便于對整個單元氨化，并且該體現(xiàn)在使用標(biāo)準(zhǔn)商品級P-型晶片的技術(shù) 的本體壽命不佳。
[0006] 滲雜原子的交互使得氨在整個娃中移動的能力被大大地抑制。例如，在平衡狀態(tài) 中，在n-型娃中幾乎所有的氨氣處于負(fù)電荷狀態(tài)并且在P-型娃中幾乎所有的氨處于正電 荷狀態(tài)。然而，娃的相應(yīng)極性中的該些狀態(tài)可導(dǎo)致滲雜原子的中和反應(yīng)，并且不再能在整個 娃中移動。氨在娃中的該樣的性能沒有被理解或者過去一直被忽視，結(jié)果是在氨化上所做 的嘗試遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有電池設(shè)計者已經(jīng)認(rèn)為那樣有效。
[0007] 例如，化可與電離棚原子炬"）相互作用從而形成中性的棚氨炬H)配合物。類似 地，H-可與電離磯原子（P+)相互作用從而形成中性的磯-氨（PH)配合物。
[000引滲雜氨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，滲雜原 子與原子氨之間的庫侖引力or為磯W及H+為棚）妨礙氨原子逸出，并且可能很快再形成 滲雜氨配合物。
[0009] 現(xiàn)可W看出過去氨化不良的主要原因包括：發(fā)射極中的重滲雜阻擋氨深入地穿透 娃；一個或兩個表面沒有氨源；侶合金區(qū)域作為阱；無法實現(xiàn)氨原子的正確充電狀態(tài)來便 于將它們結(jié)合到某些類型的缺陷和雜質(zhì)；W及無法捕獲氨。
[0010] 傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷太陽能電池在工業(yè)制造上占主要地位，然而，它們的許多特征限 制適當(dāng)?shù)匕被薜哪芰?。首先，氨源只在晶片的單面上。因為該氨源一般WSiOyNy-馬或 SiNy-Hy電介質(zhì)的形式位于前表面，由于發(fā)射極內(nèi)的重滲雜區(qū)域，被釋放到娃中的氨盡力使 得深入到晶片的本體中。
[0011] 另一種限制是由于大大未掩蔽的金屬-娃界面作為除去氨離子的阱。一旦氨離子 在振蕩中斷區(qū)域內(nèi)，諸如二氨化物結(jié)合的部位消滅氨離子，從而形成到那時不能與娃結(jié)合 來純化缺陷的穩(wěn)定的氨分子。該種效果在背面?zhèn)H接觸點尤其強烈，該對幾乎所有的商業(yè)制 備的電池是常見的。在接觸點的鍛燒過程中，烙融侶合金直接靠著非擴(kuò)散娃，從而無法達(dá)到 阻擋氨氣所W烙融區(qū)域作為移去大量氨氣的阱。
[0012] 使用選擇性發(fā)射極的最新的絲網(wǎng)印刷電池通過使用允許氨氣更容易地進(jìn)入本體 并且在金屬下方也具有幫助隔離金屬-娃界面的較重滲雜的主要輕滲雜發(fā)射極來克服該 些問題中的一些。然而，它們?nèi)钥嘤谂c侶合金相關(guān)W及沒有后氨源的局限性，加上發(fā)射極中 的峰值滲雜仍在允許氨原子容易穿透的優(yōu)選水平之上。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好 地純化娃材料的適合水平，在400°CW上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對 氨氣的優(yōu)選充電狀態(tài)來增強其結(jié)合某些缺陷的能力或者防止重組位點再活化的任何嘗試。
[0013] 類似地，使用與激光滲雜選擇性發(fā)射極（LDS巧技術(shù)具有類似屬性的技術(shù)的Pluto 電池在前觸點下方具有有助于將氨與金屬-娃界面隔離的局部重滲雜。Pluto電池也具有 使得氨容易從前表面上的電介質(zhì)氨源穿透到娃晶片的輕滲雜發(fā)射極。然而，Pluto電池中 磯的表面濃度仍過高而不能達(dá)到最佳狀態(tài)。Pluto電池在后面也沒有氨源并被后接觸點W 及烙融侶合金作為氨的阱的相同問題困擾。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好地純化娃材 料的適合水平，在40(TCW上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氨氣的優(yōu)選 充電狀態(tài)來增強其結(jié)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] Sunpower的商業(yè)電池具有后匯接點，依靠使用高質(zhì)量的晶片，因此在沒有氨化的 情況下達(dá)到良好性能。然而，在任何情況下它們的電池結(jié)構(gòu)和處理不會有助于晶片氨化。 Sunpower電池沒有嘗試用純化層幫助氨容易地穿透到任一表面從而至少部分地起到阻擋 氨的作用。此外，Sunpower沒有試圖提供背面氨源，但即使有，大部分背面是重滲雜的，該 也會在后面防止氨從氨源進(jìn)入。此外，對該些電池進(jìn)行非常高的溫度處理不會有助于保留 氨化所需的氨。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好地純化娃材料的適合水平，在400°C W上 的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氨氣的優(yōu)選充電狀態(tài)來增強其結(jié)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] 具有本征薄層化IT)電池的Sanyo的異質(zhì)結(jié)也使用少數(shù)載流子壽命比標(biāo)準(zhǔn)商業(yè) P-型晶片高很多的晶片。然而，由于HIT電池結(jié)構(gòu)基于在電池的兩個表面上都具有非晶娃， 在任何情況下晶片的氨化都不可能；據(jù)廣泛報道，氨化所需的溫度將會使非晶娃的質(zhì)量W 及晶體娃表面的純化嚴(yán)重降級。
[0016] 'Yingli'的Panda電池是基于高質(zhì)量n-型晶片的另一種商業(yè)電池，因此在沒有氨 化的情況下達(dá)到良好性能。但在任何情況下，雖然很少知道該種新電池的表面涂層W及表 面上是否具有與娃接觸的合適的氨源，但該電池在兩個表面（前面的P+W及后面的n+)具 有高滲雜，該無論如何也會阻止氨從任一表面進(jìn)入娃晶片。
[0017] CSG Solar的薄膜電池設(shè)計是可能在兩個表面上具有氨源的商業(yè)技術(shù)，但非晶娃 的所需結(jié)晶是該樣長并高溫的處理，其將所有的氨氣從鄰近于玻璃表面放置的源驅(qū)趕到外 部。那么該導(dǎo)致鄰近玻璃的娃氮化層和玻璃本身作為使其從娃的其它側(cè)通過的任何氨的 阱。補充一下，電池結(jié)構(gòu)在前后都使用阻擋大部分氨進(jìn)入娃的重滲雜表面，所W多數(shù)從未到 達(dá)需要純化的娃。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好地純化娃材料的適合水平，在40(TC W 上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會嘗試生成針對氨氣的優(yōu)選充電狀態(tài)來增強其結(jié)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(fā)明內(nèi)容】

[0018] 根據(jù)第一方面，提供一種利用現(xiàn)有氨源處理娃W用于制造具有至少一個整流結(jié)的 光伏裝置的方法，方法包括將裝置的至少一個區(qū)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，借此具有在娃內(nèi)產(chǎn)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。
[0019] 根據(jù)第二方面，提供一種處理娃W用于制造具有至少一個整流結(jié)的光伏裝置的方 法，所述方法包括將裝置的至少一個區(qū)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，具有在娃內(nèi)產(chǎn)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。
[0020] 娃可包括具有至少一個整流結(jié)的裝置。
[0021] 提供一種利用現(xiàn)有氨源處理包括至少一個整流結(jié)的娃光伏裝置的方法，方法包括 將裝置的至少一個區(qū)域加熱至至少4(TC，同時用至少一個光源同時照射裝置中的至少一 些，借此，具有在娃內(nèi)產(chǎn)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/cm2。
[0022] 通過具有足夠能量W在娃中產(chǎn)生電子空穴對的至少一個光源產(chǎn)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70%。
[0023] 裝置的處理可W是氨化或另一熱過程的方法。至少一個整流結(jié)可包括至少一個 p-n 結(jié)。
[0024] 裝置的加熱可W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。
[0025] 裝置的加熱可包括加熱整個裝置并且同時照射可W包括用至少一個光源同時照 射整個裝置，借此，當(dāng)處理整個裝置時或者可W對裝置的較小區(qū)域局部執(zhí)行處理時，用足夠 能量在娃內(nèi)產(chǎn)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(qū)域的局部處理尤其有用，該技術(shù)可被用于避免熱損傷敏感結(jié)構(gòu)。
[0026] 對于娃外部的氨源，氨必須從其擴(kuò)散通過的娃表面n-型擴(kuò)散層具有l(wèi)xl〇w原子/ cm 3或更小的峰值滲雜濃度時該方法會更有效。類似地，當(dāng)氨必須從其擴(kuò)散通過的任何娃表 面擴(kuò)散P-型層具有l(wèi)xl〇i9原子/cm 3或更小的峰值滲雜濃度時該方法會更有效。
[0027] 有利地，在加工過程中，裝置的每個表面可設(shè)置有通向一個或多個氨源的入口。 [002引氨源或源可W是包含在裝置內(nèi)的氨離子分子源，諸如包含介電層的氨?？商娲兀?氨源可W是位于裝置外部的氨源。
[0029] 氨必須從其擴(kuò)散通過的娃表面n-型擴(kuò)散層可W是磯擴(kuò)散層。氨必須從其擴(kuò)散通 過的娃表面P-型擴(kuò)散層可W是棚擴(kuò)散層或嫁擴(kuò)散層或侶擴(kuò)散層。
[0030] W級別提供至少一個光源的照射，借此，具有在娃內(nèi)產(chǎn)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 100mW/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 1000mW/cm2、或 1500mW/cm2、 2000mW/cm2、或 3000mW/cm2、或 5000mW/cm2、或 10000mW/cm2、或 15000mW/cm2、或 20000mW/ cm2、或直到娃開始烙化的光強度。
[0031] 對于上述累積功率各個范圍，裝置的加熱可被設(shè)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或者娃開始烙化的溫度?？傊瑢τ?給定的裝置，溫度越低，需要最佳氨化的相應(yīng)光強度越高。
[0032] 對于上述各個累積功率和溫度的范圍，娃表面磯擴(kuò)散層可有利地具有l(wèi)xl〇i9原子 /cm3或更小或1x10 18原子/cm 3或更小或1x10 "原子/cm 3或更小或1x10 16原子/cm 3或更小 的峰值滲雜濃度W及娃表面棚、嫁或侶擴(kuò)散層具有IxlQis原子/cm 3或更小或1x10 "原子/ cm3或更小或1x10 16原子/cm 3或更小的峰值滲雜濃度。
[0033] 對于累積功率的各個范圍，W及上述滲雜濃度，可通過將娃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) 同時同時照射娃光伏裝置而提高處理方法。
[0034] 有利地，溫度減小時照射可繼續(xù)。然而，對于局部處理，娃可足夠迅速地冷卻所W 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娃內(nèi)產(chǎn)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W維持，或者甚至在冷卻步驟期間變 化（增大或減小），W便將準(zhǔn)電子費米能級維持在最好的范圍內(nèi)。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W將準(zhǔn)電子費米能級維持在最好的范圍內(nèi)。在冷卻步驟 期間，照射可繼續(xù)，而溫度降低至預(yù)定闊值W下，例如，直到裝置溫度降低至低于100°C或直 到溫度降回至環(huán)境溫度。
[0035] 在加熱后的冷卻階段W及任何后氨化熱過程可通過使用光和熱控制少數(shù)載流子 濃度W在冷卻期間維持氨電荷狀態(tài)化y化ogen charge state),從而最小化氨之前受束縛 的缺陷的再活化。在裝置上執(zhí)行的過程可W是在大于20(TC的溫度下執(zhí)行的后氨化熱過程。 在大于200°C的溫度下執(zhí)行過程之后，在冷卻期間繼續(xù)照射裝置。
[0036] 通過將區(qū)域中的裝置局部加熱至氨化或者在光源的存在下另外熱處理，可在裝置 的小區(qū)域上或者增加的較大的區(qū)域上執(zhí)行局部氨化或其它熱處理。
[0037] 所提出的方法可能使得在可能比使用常規(guī)方法能實現(xiàn)的明顯較低溫度下實現(xiàn)缺 陷和污染的優(yōu)良氨純化。
[003引在光源的存在下可通過局部加熱裝置進(jìn)行局部氨化或其它熱處理。如果使用激 光，激光能夠同時實現(xiàn)加熱和照射功能。
[0039] 氨源可W包括多合適介電材料的層，諸如，氮化娃、氮氧化娃、氧化侶或可選地沉 積在純化層的表面上的非晶娃等的層，諸如二氧化娃和氧化侶。氨源同樣可W包括原子氨 的構(gòu)成氣體（forming gas)或等離子體源。
[0040] 有利地，裝置也不會具有能夠吸收氨的氨阱。
[0041] 在裝置不包括氨阱的地方，可通過將擴(kuò)散到娃裝置的氨從氨阱隔離而提高方法。 氨阱可W包括金屬/娃界面，娃具有超額水平污染的區(qū)域或者娃具有超過娃中滲雜的固體 溶解度水平的滲雜雜事的區(qū)域。
[0042] 可通過在娃內(nèi)建立的內(nèi)電場實現(xiàn)該種隔離?？赏ㄟ^建立雜質(zhì)和適當(dāng)雜質(zhì)類型的濃 度分布，不然就通過增大接近阱的滲雜劑濃度建立內(nèi)靜電場從而控制可大幅度降低氨的移 動性的區(qū)域的氨電荷狀態(tài)。特別地，重滲雜區(qū)域（〉1〇1 9原子/cm3)可放置于接觸的娃/金屬 界面之下。然而，該些隔離區(qū)應(yīng)當(dāng)不會將氨必須從其擴(kuò)散通過的表面與要被氨化的娃的本 體化ulk)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-型體的金屬娃 /界面，該方法還可W包括在金屬娃/界面與娃裝置的P-型體之間的棚滲雜區(qū)，W大于1〇1 9 的濃度滲雜隔離區(qū)。類似地，對于具有電連接到裝置的n-型體的金屬娃/界面的n-型晶 片，方法還可W包括在金屬娃/界面與娃裝置的n-型體之間形成磯滲雜區(qū)，W濃度1〇1 9滲 雜隔罔區(qū)。
[0043] 電池結(jié)構(gòu)將有利地設(shè)計成使得在處理過程中或處理之后抑制氨從有源（期望）面 積中逸出。電場也可應(yīng)用于朝向要被氨化的區(qū)域促進(jìn)氨的擴(kuò)散和/或漂移。電場可W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W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W是外部外加電場。
[0044] 娃光伏裝置可具有設(shè)計成在氨化或其它熱過程之后最小化氨從有源區(qū)逸出的結(jié) 構(gòu)，該方法進(jìn)一步包括形成具有大于相鄰氨化區(qū)的滲雜濃度水平的滲雜勢壘區(qū)。氨源也可 形成在娃光伏裝置的兩個表面。
[0045] 在熱過程和冷卻期間，施加于裝置的照射強度可W改變。在氨化或其它熱過程之 后的冷卻階段期間，施加于裝置的照射強度可W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。
[0046] 在氨化過程期間，或者在氨化過程和/或該種過程之后的冷卻期間在大于200°C 下進(jìn)行執(zhí)行過程期間，施加于裝置的照射源可W是LED的陣列。施加于裝置的照射源也可 W是一個或多個紅外線燈。施加于裝置的照射可W產(chǎn)生脈沖。可W控制施加于裝置的照射 強度W將費米能級維持在高于中間隙（mid-gap)的0. 10至0. 22ev的值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 現(xiàn)在將參考附圖描述氨化過程的實施方式，其中：
[0048] 圖1 W圖形示出低溫下氨電荷狀態(tài)的分級濃度化erring, Johnson等人，2001);
[0049] 圖2 W圖形示出濃度作為電子準(zhǔn)費米能和溫度的函數(shù)；
[0050] 圖3 W圖形示出電子準(zhǔn)費米能級作為各個本體滲雜濃度的晶片的熱量和照射強 度（AM 1. 5光譜）的函數(shù)；
[0051] 圖4用圖解方式示出絲網(wǎng)印刷太陽能電池；
[0052] 圖5用圖解方式示出LDSE太陽能電池；
[0化3] 圖6 W圖解方式示出Sunpower背接觸電池；
[0054] 圖7 W圖解方式示出HIT電池；
[0055] 圖8 W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(shù)；
[0056] 圖9 W圖形示出對于IxlQie本體滲雜具有低溫氨化路徑的分級H誠度和電子準(zhǔn) 費米能；
[0057] 圖10 W圖形示出n-型娃（沒有照射）中的費米能作為滲雜濃度和溫度的函數(shù)； [005引圖11 W圖解的方式示出具有擁有絲網(wǎng)印刷接觸的雙面氨源的電池；
[0059] 圖12 W圖解的方式示出具有擁有浮動結(jié)的雙面氨源的電池；
[0060] 圖13 W圖解方式示出具有擁有后陷阱的單面氨源的電池；
[0061] 圖14至圖22示出在第一可能制動過程中的處理步驟；
[0062] 圖23至圖30示出在第二可能制造過程中的處理步驟；
[006引圖31a&3化W圖解方式示出改良W在加熱和冷卻區(qū)中提供照射的帶式爐的兩個 的實例；
[0064] 圖32示出局部氨化的實例；
[0065] 圖33至圖36示出了靜電場用于控制電荷狀態(tài)和氨的移動的實例；
[0066] 圖37至圖40示出了外電場用于控制電荷狀態(tài)和氨的移動的實例；
[0067] 圖41示出了加入侶層W為陽極氧化作準(zhǔn)備從而形成陽極氧化侶AAO層的樣品； [006引圖42示出了陽極氧化諸如圖40的侶層的布置；
[0069] 圖43示出了陽極氧化之后圖40的裝置；
[0070] 圖44 W圖形示出對于25V下化0中陽極氧化的圖43的樣品Si+\ H\ B\ A1++和 化2+，護(hù)）的時間的濃度的SIMS分布測量；
[0071] 圖45 W圖形示出圖43的樣品的SIMS分布測量，其中，H+和D +的強度轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Si 的膜中的濃度；W及
[007引 圖46 W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SIMS分布測 量。

【具體實施方式】
[0073] 在該氨化方法的具體實例中，已經(jīng)設(shè)計出大大增強娃半導(dǎo)體內(nèi)W及其表面的重組 位點純化的新技術(shù)，因此極大地提高了材料質(zhì)量，如與通過傳統(tǒng)氨化技術(shù)實現(xiàn)的那些相比 大大增加了少數(shù)載流子壽命所表示的。該種新方法提供了單獨或同時使用來改善氨化的= 個創(chuàng)新的方法，1)通過改善使氨的原子進(jìn)入娃的能力，2)通過改善娃內(nèi)的氨然后純化重組 位點的能力W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，將氨W正確 的形式捕獲在半導(dǎo)體材料內(nèi)W防止對純化質(zhì)量的損害：
[0074] 1.氨穿透娃材料需要同時滿足=組條件才有效。
[0075] (i)將合適的氨源施加到娃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，該種層是陽CVD沉積的電介質(zhì)，諸如氮化娃、氮氧化娃、非晶娃等，其可選地沉積 在純化層的表面上，諸如二氧化娃和氧化侶。
[0076] (ii)如與磯滲雜的娃表面n-型擴(kuò)散或注入層將有利地避免峰值滲雜濃度在 lxl〇w原子/cm 3之上，并且更有利地，它們將避免在1x10 I9之上從而避免阻擋氨原子穿透 娃，同時如與棚的滲雜的P-型娃表面擴(kuò)散或植入的層將有利地避免峰值滲雜濃度在lxl〇i 9 原子/cm3之上，并且更加有利地，它們將避免在1x10 IS之上，從而避免阻擋氨原子穿透娃。
[0077] (iii)氨的原子也應(yīng)處于正確的充電狀態(tài)從而能夠穿透超過表層區(qū)的壁進(jìn)而深入 到娃晶片或?qū)?。通常，如果晶片表面是P-型娃，那么大部分氨原子在它們的正電荷狀態(tài)，因 而被通過向氨原子施加強庫侖力的置換受體原子（或P-型滲雜物）形成的固定負(fù)離子阻 擋或嚴(yán)重妨礙。然而，通過在它們的中性充電狀態(tài)（tf)中產(chǎn)生增大量的氨原子，該種原子 具有相對高的移動性并且能夠容易地行進(jìn)到娃中而不受娃晶格內(nèi)任何固定電荷的影響。 的濃度能夠通過增大少數(shù)載流子（P-型娃中的電子）的濃度增大，該反過來可通過W下步 驟來完成；避免如上所說明的高滲雜，用光生成額外的少數(shù)載流子（并與多數(shù)載流子相比 提高它們的比率），用熱量熱生成少數(shù)載流子（并進(jìn)一步氨原子的移動性），使用通過將正 電荷加入到表面介電層的靜電效應(yīng)w提高p-型娃層的表面中的電子密度并一般會通過w 上該些效果的結(jié)合W增大分極來故意提高注入水平。
[0078] 將等同物施加至除了極性為反向的n-型表面，諸如，氨原子的負(fù)電荷狀態(tài)主導(dǎo)并 且被通過n-型滲雜物在娃晶格中形成的固定陽離子妨礙或阻擋。在該種情況下，空穴濃度 增至導(dǎo)致產(chǎn)生的較高分極。
[0079] 2.通過在正確的充電狀態(tài)中具有氨可極大地增強氨原子純化娃中的重組位點的 有效性。在P-型娃中，在正常情況下，由于不存在任何電子幾乎所有的氨原子處于正電荷 狀態(tài)，導(dǎo)致原子具有原子核中單質(zhì)子的單個正單元的電荷。該產(chǎn)生了兩個問題，該兩個問題 使得該樣的原子難W有效純化娃中的重組位點：
[0080] a)通過建立帶陽電荷的空穴給予娃其P-型性能的化合價3原子，每個導(dǎo)致化合 價3原子中的每個置換地取代了娃原子之一的固定負(fù)電荷。當(dāng)氨原子處于它們的正電荷狀 態(tài)中時，它們被很強地附到晶格內(nèi)的該種固定陰離子，使得該種氨原子很難通過該種固定 的陰離子。該使得氨原子到達(dá)需要純化的缺陷和污染的位置難得多。
[0081] (ii)即使氨原子能夠到達(dá)需要純化的位置，用氨原子純化許多結(jié)晶缺陷和污染所 設(shè)及的化學(xué)處理需要存在用于結(jié)合工藝的電子。當(dāng)氨原子為P-型娃并處于它們的正電荷 狀態(tài)中時，該種電子不可用于結(jié)合工藝，從而使純化很難。
[0082] 通過增大P-型娃內(nèi)少數(shù)載流子濃度（電子）可W極大地提高氨原子在它們的中 性電荷狀態(tài)中的濃度。該多少可W通過加熱娃晶片來實現(xiàn)，但當(dāng)強光同時同時照射晶片生 成許多額外的少數(shù)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(shù)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(jié)合的情況下，少數(shù)載 流子濃度能夠充分增加至允許具有附接至氨原子核的單電子的氨原子濃度大大提高，因此 得到中性電荷狀態(tài)。當(dāng)在該電荷狀態(tài)中時，氨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(jié)合到重組位點。
[0083] 與傳統(tǒng)熱方法相比當(dāng)應(yīng)用提出的新技術(shù)時，僅使用熱量的傳統(tǒng)氨化技術(shù)與提出的 新技術(shù)相比遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒那么有效，在具有質(zhì)量差的娃的情況下已被證明少數(shù)載流子壽命數(shù)量級 增大。
[0084] 在上述氨化技術(shù)中減小加熱晶片的重要性的后果是現(xiàn)在娃晶片能夠有可能W低 得多的溫度甚至室溫純化。當(dāng)在中性電荷狀態(tài)中時，氨原子在娃內(nèi)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娃。在該更活性的中性電荷狀態(tài)中，于是即使用最小 的熱能氨也能夠純化許多重組位點。比較起來，在文獻(xiàn)中，鄰近區(qū)域中40(TC的溫度是用氨 有效純化所必須的，該是有據(jù)可查的。
[0085] 通過不僅確保足夠大量的原子氨滲入娃而且避免導(dǎo)致其損耗的氨下沉可對半導(dǎo) 體材料的氨化（純化）工藝進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。重組位點的密度和類型引發(fā)氨分子形成 的局部區(qū)域或者將化學(xué)反應(yīng)并結(jié)合到原子因此使氨不能用于純化其它活躍重組位點的其 它位點可出現(xiàn)阱。阱的實例包括金屬/娃接口或過度地違背晶體娃的正常性能諸如具有 超額水平污染的娃的其它區(qū)域，或者甚至滲雜超過它們的固體溶解度水平的滲雜雜質(zhì)的區(qū) 域。需要避免該種區(qū)域或者在區(qū)域/體積中保持足夠小或者與通過提供屏障阻擋與純化的 區(qū)域隔離或者甚至防止氨的原子到達(dá)阱。通過適當(dāng)選擇雜質(zhì)類型和濃度分布經(jīng)由在娃內(nèi)建 立的內(nèi)電場形成該種屏障，否則轉(zhuǎn)換靠近阱的氨原子的氨電荷狀態(tài)。后者通過增大滲雜劑 濃度w將氨原子放置于迅速減少它們的移動性的電荷狀態(tài)中能夠完成。例如，對于p-型娃 中的前者，正電荷狀態(tài)中的氨原子將被從更高P-型滲雜前進(jìn)到更輕P-型滲雜區(qū)域的電場 來阻擋。因此，該種滲雜梯度可用于防止氨原子到達(dá)高重組的區(qū)域，諸如娃表面或金屬/娃 界面。后者的實例是通過利用重P-型或n-型滲雜層屏蔽高重組區(qū)域。在重P-型滲雜層 中，實際上氨全部被強迫進(jìn)入正電荷狀態(tài)，且如前所述由于P-型滲雜物的固定負(fù)電荷移動 性差。在重n-型滲雜層中，實際上氨全部被強迫進(jìn)入負(fù)電荷狀態(tài)，且同樣由于n-型滲雜物 的固定正電荷移動性差。因此，通過W使氨具有非常差的移動性如通過存在于該種區(qū)域中 的固定電荷阻擋的方式轉(zhuǎn)換它們的電荷狀態(tài)，該種重滲雜區(qū)域能夠被用于阻擋氨原子到達(dá) 高重組區(qū)域。該可通過將該種重滲雜區(qū)域定位于被氨化的區(qū)域與由重組位點形成的氨阱之 間完成。實例包括將重滲雜區(qū)域直接放置于金屬接觸點之下或者放置于表面復(fù)合速度高或 者沿晶界的局部區(qū)域。在所有的該種實例中，重滲雜區(qū)域阻擋氨原子從晶片到達(dá)將另外作 為阱的重組位點。
[0086] 3.在繼重組位點的純化之后的熱過程中，氨純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。對于熱能來說使氨原子釋放W便再活化重組位點是常見 的。該甚至在繼氨化過程后冷卻娃晶片的過程中發(fā)生。后者通過釋放的氨原子有助于明 顯地改變其釋放后的電荷狀態(tài)W便其不再能夠再純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氨化P-型晶片，那么高少數(shù)載流子濃度確保氨原子在中性電 荷狀態(tài)或負(fù)電荷狀態(tài)中的足夠電平W允許重組位點結(jié)合，并且因此純化。然而，純化處理是 雙向過程，借此，重組位點被反復(fù)純化然后再活化然后再純化，并且該繼續(xù)為熱能保留做準(zhǔn) 備，而且少數(shù)載流子濃度保持足夠高W保留必要電荷狀態(tài)中的氨。在P-型娃晶片的傳統(tǒng)氨 化過程中，在過程完成的冷卻期間，少數(shù)載流子濃度明顯降低，導(dǎo)致中性電荷狀態(tài)中氨原子 的量和百分比大大降低，實際上所有的采用正電荷狀態(tài)該致使它們不能再純很多化重組位 點。因此，冷卻過程期間氨純化的質(zhì)量明顯劣化，且在氨化過程隨后的熱過程中也經(jīng)常出現(xiàn) 的類似形式劣化。
[0087] 在該過程的實施方式中，在通過使用強光W產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子濃度的該種冷 卻方式和后續(xù)處理期間通過維持P-型材料中高得多的少數(shù)載流子濃度可W避免冷卻過程 中和隨后的熱過程中純化質(zhì)量的劣化。事實上，在冷卻期間，實際上提高光強度W彌補正常 將會伴隨有降低的熱生成電子/空穴對的少數(shù)載流子濃度的降低是有益的。高少數(shù)載流子 濃度幫助將高濃度的氨原子保留在它們的中性電荷狀態(tài)并且因此能夠再純化失去氨時再 活化的重組位點。
[008引在此提出的策略對低成本UMG娃形成的低質(zhì)量娃晶片的應(yīng)用已表明會提高少數(shù) 載流子壽命，提高兩個數(shù)量級W上（提高100倍W上）。在應(yīng)用在此提出的純化技術(shù)之后， 甚至標(biāo)準(zhǔn)的商品級P-型CZ晶片，它們的少數(shù)載流子壽命從通常50微秒至約1ms提高一個 數(shù)量級W上。無論晶體娃晶片或?qū)拥某跏假|(zhì)量，傳統(tǒng)氨化技術(shù)似乎不能將少數(shù)載流子壽命 增大至兩倍。
[0089] 通常，通過向整個晶片施加熱過程來向整個晶片施加傳統(tǒng)氨化過程W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(yīng)用所提出的過程。該允許大部 分晶片保持為基本上不同的溫度，諸如室溫，雖然被氨化的局部區(qū)域可上升至高得多的溫 度同時被氨化的局部區(qū)域被高光強度同時照射W局部提高少數(shù)載流子濃度從而實現(xiàn)局部 氨純化。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(qū)域。在該些情況下，在移除光源后 電荷載流子對用有限的時間重新組合，因此，氨的電荷狀態(tài)也維持有限時間，并且在被處理 的區(qū)域完全冷卻之前可能移除光源。該種局部氨化在不影響剩余晶片的情況下不能再被純 化的損害或高重組的局部區(qū)域存在時尤其有用。該能夠避免氨源在非照射區(qū)中的損耗或者 避免在純化同時照射區(qū)時損害非照射區(qū)中的純化。也提供了用于氨化晶片不能夠被均勻加 熱的成品設(shè)備或者甚至封裝裝置的機(jī)制。也提供了通過提高有效接觸電阻避免氨原子純化 可嚴(yán)重?fù)p害歐姆接觸的金屬/娃界面的機(jī)制。
[0090] 缺胳鋪化的由荷狀杰電要忡巧気化的溫麼及照射的相麻電要忡
[0091] 已確定娃中存在不能夠被帶陽電荷的氨離子化+)純化的缺陷，帶陽電荷的氨離子 是P-型材料的主要種類（總間質(zhì)氨的分極?=1)。為了達(dá)到缺陷（非懸浮區(qū)烙（not-float zone))娃晶片大約數(shù)百微秒的本體壽命，必須純化該些缺陷。該可通過使用氨的"少數(shù)"電 荷狀態(tài)、中性及帶負(fù)電的H+來實現(xiàn)。在本文中略述了增大氨的少數(shù)電荷狀態(tài)的濃度/生 成的方法。用有效純化該些缺陷并保證它們保持純化的方式執(zhí)行所提出的增大該些少數(shù)氨 物質(zhì)的濃度/生成的方法，從而實現(xiàn)在沒有該些物質(zhì)的情況下本體壽命的提高遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目 前能實現(xiàn)的。
[0092] 少數(shù)電荷狀態(tài)具有允許它們有效純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(yīng)活性增加，從而允許它們參與進(jìn)一步的純化反應(yīng)。第 二是它們在娃中的移動性發(fā)生改變。不受電場的影響并且在帶電物質(zhì)上建立庫侖力的 靜電效應(yīng)可能具有比帶電物質(zhì)更大的移動性，特別地在較低溫度，該帶電物質(zhì)能夠非常有 效地阻擋氨離子，因此甚至是IxlQie滲雜原子/cm 3的適度的滲雜濃度W及對于棚滲雜物低 至IJ 1x10"滲雜原子/cm 3。在n-型娃中，r實際上沒有H +可移動，并由于電場的存在而需要 仔細(xì)操作W從n-型區(qū)釋放。礦與11°的確具有一個很重要的區(qū)別，那就是11°多少抵消其在 P-型娃中增加的穩(wěn)定性。在P-型材料中，非常容易地與孔重組W形成H+，因此，在所有 的條件下，平衡濃度比帶電物質(zhì)的濃度小得多（<1(T 2)。然而，H+在被轉(zhuǎn)換成化之前需要衰 減至tf，該同?0. 7eV的活性能有關(guān)。該導(dǎo)致在P-型娃中H-具有比更大的穩(wěn)定性及更 長的壽命，但是前者在P-型娃中生成或滲入P-型娃更具挑戰(zhàn)性。靜電效應(yīng)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(nèi)的使用可用于建立形 成更多的和/或必須的條件，但是然后光或熱源的脈沖或者外部外加電場的脈沖結(jié) 束W便將娃返回到其初始P-型狀態(tài)，但是存在額外的H呀日/或IT氨原子。
[0093] 平衡濃度的決定因素和氨在娃中各種電荷狀態(tài)的生成率是載流子濃度和載流子 準(zhǔn)費米能級。所關(guān)屯、的反應(yīng)是：
[0094]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用現(xiàn)有氫源處理硅以用于制造具有至少一個整流結(jié)的光伏裝置的方法，所述 方法包括將所述裝置的至少一個區(qū)域加熱至至少40°C，同時用至少一個光源同時照射所述 裝置的至少一部分，借此具有在所述硅內(nèi)產(chǎn)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/cm2。
2. -種處理硅以用于制造具有至少一個整流結(jié)的光伏裝置的方法，所述方法包括將所 述裝置的至少一個區(qū)域加熱至至少l〇〇°C，接著冷卻所述裝置，同時用至少一個光源同時照 射所述裝置的至少一部分，借此，具有在所述硅內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對的足夠能量的所有入射 光子的所述累積功率為至少20mW/cm2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述硅包括具有至少一個整流結(jié)的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中由具有在所述硅中產(chǎn)生電子空穴對的足夠 能量的所述至少一個光源產(chǎn)生的光子包括從所述至少一個光源入射到所述裝置上的所有 光子的總所述累積功率的至少70%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其中，所述處理的方法是氫化方法。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述至少一個整流結(jié)包括至少一個 p-n 結(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述裝置的所述加熱被設(shè)為至少 100 °C〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述裝置的所述加熱被設(shè)為至少 140。。。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述裝置的所述加熱被設(shè)為至少 180。。。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括確保氫必須 從其擴(kuò)散通過的任何硅表面n-型擴(kuò)散層具有l(wèi)xl02°原子/cm 3或更小的峰值摻雜濃度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括確保氫必須 從其擴(kuò)散通過的任何硅表面P-型擴(kuò)散層具有l(wèi)xlO19原子/cm 3或更小的峰值摻雜濃度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括通過所述裝置的 每個表面都能獲取的一個或多個氫源。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中，所述氫源是所述裝置內(nèi)包含的氫 源。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中，所述氫源是位于所述裝置外部的 氫源。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其中，氫必須從其擴(kuò)散通過的任何硅表 面n-型擴(kuò)散層是磷擴(kuò)散層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，其中，氫必須從其擴(kuò)散通過的任何硅表 面P-型擴(kuò)散層是硼擴(kuò)散層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，其中，氫必須從其擴(kuò)散通過的任何硅表 面P-型擴(kuò)散層是鎵擴(kuò)散層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，其中，氫必須從其擴(kuò)散通過的任何硅表 面P-型擴(kuò)散層是鋁擴(kuò)散層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的方法，其中，將所述裝置加熱至至少40°C的 步驟包括加熱整個裝置，并且所述照射包括照射整個所述裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的方法，其中，以各個水平提供來自所述至少 一個光源的照明，借此，具有在所述硅內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對的足夠能量的所有入射光子的所 述累積功率為至少 50mW/cm2、或 60mW/cm2、或 70mW/cm2、或 80mW/cm2、或 90mW/cm2、或 100mW/ 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 1000mW/cm2、或 1500mW/cm2、2000mW/cm2、或 3000mW/cm2、或 5000mW/cm2、或 10000mW/cm2、或 15000mW/cm2、或 20000mW/cm2、或直到所述硅 開始恪化的光強度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的方法，其中，所述裝置的所述加熱被設(shè)為至 少或至少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或者所述 硅開始熔化的溫度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求10至21中任一項所述的方法，其中，所述硅表面n-型擴(kuò)散層具有 lxlO19原子/cm 3或更小、或1x10 18原子/cm 3或更小、或1x10 17原子/cm 3或更小、或1x10 16原子/cm3或更小的峰值摻雜濃度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15至22中任一項所述的方法，其中，所述硅表面磷擴(kuò)散層具有 lxlO19原子/cm 3或更小、或1x10 18原子/cm 3或更小、或1x10 17原子/cm 3或更小、或1x10 16原子/cm3或更小的峰值摻雜濃度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求11至23中任一項所述的方法，其中，所述硅表面p-型擴(kuò)散層具有 lxlO18原子/cm 3或更小、或1x10 17原子/cm 3或更小、或1x10 16原子/cm 3或更小的峰值摻雜 濃度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求16至23中任一項所述的方法，其中，所述硅表面硼擴(kuò)散層具有 lxlO18原子/cm 3或更小、或1x10 17原子/cm 3或更小、或1x10 16原子/cm 3或更小的峰值摻雜 濃度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17至23中任一項所述的方法，其中，所述硅表面鎵擴(kuò)散層具有 lxlO18原子/cm 3或更小、或1x10 17原子/cm 3或更小、或1x10 16原子/cm 3或更小的峰值摻雜 濃度。
27. 根據(jù)權(quán)利要求18至23中任一項所述的方法，其中，所述硅表面鋁擴(kuò)散層具有 lxlO18原子/cm 3或更小、或1x10 17原子/cm 3或更小、或1x10 16原子/cm 3或更小的峰值摻雜 濃度。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一項所述的方法，其中，在照射硅光伏結(jié)裝置的同時通過 將所述硅光伏結(jié)裝置加熱至低于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的溫度來增強所述處理方法。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1至28中任一項所述的方法，其中，加熱所述裝置的步驟之后是冷卻 步驟，并且在所述冷卻步驟期間繼續(xù)照射所述裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1至28中任一項所述的方法，其中，將所述裝置加熱至至少40°C的 步驟之后是冷卻步驟，并且在所述冷卻步驟期間改變照射從而控制在給定電荷狀態(tài)中的氫 的量。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，在所述冷卻步驟期間維持或者改變照射， 同時所述溫度降低至低于預(yù)定閾值。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，在所述冷卻步驟期間維持或者改變照射， 同時所述溫度降回到低于l〇〇°C。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，在所述冷卻步驟期間維持或者改變照射， 同時所述溫度降回環(huán)境溫度。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項所述的方法，其中，通過在冷卻所述裝置的同時照射 所述裝置以在冷卻期間維持氫電荷狀態(tài)，其使之前束縛氫的缺陷的再活化最小化，從而在 加熱所述裝置之后的冷卻時期期間控制少數(shù)載流子濃度。
35. 根據(jù)權(quán)利要求1至34中任一項所述的方法，其中，所述處理是在所述裝置上已執(zhí)行 氫化處理之后，在大于200°C的溫度下執(zhí)行的處理。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，在所述裝置上已執(zhí)行氫化處理之后，在大于 200°C的溫度下執(zhí)行所述處理之后，冷卻所述裝置，并且在所述裝置冷卻時繼續(xù)利用現(xiàn)有氫 源對所述裝置照射。
37. 根據(jù)權(quán)利要求1至36中任一項所述的方法，其中，在所述光源的存在下，通過在要 處理的所述裝置的區(qū)域上局部執(zhí)行所述加熱，來在所述裝置的要處理的區(qū)域上執(zhí)行所述處 理。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1至36中任一項所述的方法，其中，在所述光源的存在下，通過在鄰 近要處理的區(qū)域的所述裝置的區(qū)域上局部執(zhí)行所述加熱，來在所述裝置的要處理的區(qū)域上 執(zhí)行所述處理。
39. 根據(jù)權(quán)利要求1至38中任一項所述的方法，其中，激光被用于同時執(zhí)行所述加熱以 及照射功能。
40. 根據(jù)權(quán)利要求1至39中任一項所述的方法，其中，所述氫源包括一層或多層氮化 硅、氧氮化硅或者多層非晶硅。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，將所述氫源沉積到包括二氧化硅和氧化鋁的 表面鈍化層上。
42. 根據(jù)權(quán)利要求1至41中任一項所述的方法，其中，所述氫源包括一層或多層氧化 錯。
43. 根據(jù)權(quán)利要求1至41中任一項所述的方法，其中，所述氫源包括或者原子氫的構(gòu)成 氣體或等離子體源。
44. 根據(jù)權(quán)利要求1至43中任一項所述的方法，其中，所述裝置不存在任何氫阱。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述裝置不存在氫阱，所述氫阱是金屬/硅界 面、所述硅具有超額水平污染的區(qū)域或者所述硅的摻雜雜質(zhì)超過所述硅中所述雜質(zhì)的固體 溶解度水平的區(qū)域中的一個。
46. 根據(jù)權(quán)利要求1至43中任一項所述的方法，其中，所述裝置包括氫阱。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述裝置包括氫阱，所述氫阱是金屬/硅界面、 或者所述硅包含超額水平污染的區(qū)域或者所述硅包含超過硅中固體溶解水平的雜質(zhì)的摻 雜雜質(zhì)的區(qū)域中的一個，并且所述方法進(jìn)一步包括將擴(kuò)散到所述硅裝置的所述氫與所述氫 阱隔離。
48. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中雜質(zhì)的區(qū)域是用雜質(zhì)型類型和濃度分布建立 的，以在所述硅內(nèi)建立內(nèi)電場，所述內(nèi)電場抑制所述氫朝向所述氫阱移動，從而將擴(kuò)散到所 述硅裝置的所述氫與所述氫阱隔離。
49. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，在所述阱周圍的區(qū)域中增大摻雜劑濃度以控 制所述阱周圍的所述區(qū)域中的所述氫電荷狀態(tài)，從而減小所述氫的移動性，以將擴(kuò)散到所 述硅裝置的所述氫與所述氫阱隔離。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述阱周圍的區(qū)域中增加的摻雜劑濃度不會 延伸以將要處理的所述硅的本體與所述氫必須從其擴(kuò)散通過的所述表面隔離。
51. 根據(jù)權(quán)利要求1至50中任一項所述的方法，其中，所述裝置具有金屬硅/界面，所 述方法進(jìn)一步包括在所述金屬硅/界面與要處理的所述硅的所述本體之間形成隔離區(qū)，所 述隔離區(qū)用與要處理的所述硅的所述本體相同極性的摻雜劑以大于1〇19的濃度摻雜。
52. 根據(jù)權(quán)利要求1至50中任一項所述的方法，其中，所述裝置包括p-型晶片，所述 P-型晶片具有用于電連接至所述裝置的所述P-型本體的金屬硅/界面，所述方法進(jìn)一步包 括在所述金屬硅/界面與所述硅裝置的所述P-型本體之間形成硼摻雜區(qū)，所述隔離區(qū)以大 于1019的濃度摻雜。
53. 根據(jù)權(quán)利要求1至50中任一項所述的方法，其中，所述裝置包括n-型晶片，所述 n-型晶片具有用于電連接至所述裝置的所述n-型本體的金屬硅/界面，所述方法進(jìn)一步 包括在所述金屬硅/界面與所述硅裝置的所述n-型本體之間形成磷摻雜區(qū)，所述隔離區(qū)以 1〇19的濃度摻雜。
54. 根據(jù)權(quán)利要求1至53中任一項所述的方法，其中，施加電場以促進(jìn)氫朝向要被氫化 的區(qū)域擴(kuò)散和/或漂移。
55. 根據(jù)權(quán)利要求1至54中任一項所述的方法，其中，施加電場以在氫化后抑制氫朝向 所述裝置外擴(kuò)散和/或漂移。
56. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的方法，其中，所述電場是通過將多層介電材料施加到 所述裝置的表面而建立或增強的靜電場。
57. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的方法，其中，電場是通過靜電聚焦電子槍對所述裝置 的表面充電而建立或增強的靜電場。
58. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的方法，其中，所述電場是外部地施加至所述裝置的場。
59. 根據(jù)權(quán)利要求1至58中任一項所述的方法，其中，所述硅光伏結(jié)裝置具有設(shè)計成在 氫化處理后最小化氫從有源區(qū)的逸出的結(jié)構(gòu)，所述方法進(jìn)一步包括形成具有大于相鄰氫化 區(qū)域的摻雜濃度水平的摻雜勢皇區(qū)。
60. 根據(jù)權(quán)利要求1至59中任一項所述的方法，其中所述硅光伏結(jié)裝置具有設(shè)計成在 氫化處理后最小化氫從所述有源區(qū)的逸出的結(jié)構(gòu)，所述方法進(jìn)一步包括在所述硅光伏結(jié)裝 置的兩個表面形成氫源。
61. 根據(jù)權(quán)利要求1至60中任一項所述的方法，其中，在所述氫化或其它熱處理期間改 變施加至所述裝置的照射強度。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，在所述氫化或其它熱處理之后的冷卻階段期 間，增大施加至所述裝置的所述照射強度。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62中任一項所述的方法，其中，施加至所述裝置的所述照射強度隨 著所述裝置的溫度降低而增大。
64. 根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中，在氫化處理期間，或者在氫化之后在大于 200°C下執(zhí)行的處理期間和/或在這樣的處理之后的冷卻期間，將施加至所述裝置的照射 脈沖化。
65. 根據(jù)權(quán)利要求1至64中任一項所述的方法，其中，在氫化期間、氫化之后在大于 200°C下執(zhí)行的處理和/或冷卻期間，照射源是LED陣列。
66. 根據(jù)權(quán)利要求1至65中任一項所述的方法，其中，在氫化期間、氫化之后在大于 200°C下執(zhí)行的處理和/或冷卻期間中的照射源是一個或多個紅外燈。
67. 根據(jù)權(quán)利要求1至65中任一項所述的方法，其中，在氫化期間、氫化之后在大于 200°C下執(zhí)行的處理和/或冷卻期間中的照射源是激光器。
68. 根據(jù)權(quán)利要求1至67中任一項所述的方法，其中，在帶式爐中執(zhí)行氫化處理或氫化 之后在大于200°C下執(zhí)行的處理，所述帶式爐具有分開的加熱區(qū)和冷卻區(qū)，所述加熱區(qū)和冷 卻區(qū)各自提供有照明以在加熱和冷卻步驟期間照射所述裝置。
67.根據(jù)權(quán)利要求1至66中任一項所述的方法，其中，控制施加于所述裝置的照射強度 以將費米能級維持在高于中間隙的〇. 5ev至0. 22ev的值。
【文檔編號】H01L31/036GK104488094SQ201380038918
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月21日
【發(fā)明者】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(chuàng)新私人有限公司