post hydrogenat1n thermal process)進(jìn)行控制以維持氫冷卻期間的電荷狀態(tài)，從而最小化氫此前鍵合的缺陷或摻雜劑的重新活化。
[0027]施加至晶體硅器件的光照的強(qiáng)度可以在熱處理和冷卻期間變化。施加至晶體硅器件的光照的強(qiáng)度可以在氫化或其它熱處理之后的冷卻階段期間進(jìn)行增加、或減少。特別地，施加至晶體硅器件的光照的強(qiáng)度可以隨著晶體硅器件溫度的降低而增加、或降低。
[0028]在氫化處理期間，或在氫化處理之后在超過(guò)200°C下實(shí)施的處理和/或在這樣的處理之后的冷卻期間，施加至晶體硅器件的光照源可以是LED的陣列。施加至晶體硅器件的光照源也可以是一種或多種紅外燈。施加至晶體硅器件的光照可以是脈沖型的。施加至晶體硅器件的光照的強(qiáng)度可以經(jīng)過(guò)控制以便將費(fèi)米能級(jí)維持在高于中間能隙0.10至0.22ev的值。
[0029]方法可以用于處理用于制造具有至少一種整流結(jié)的光伏晶體硅器件的硅。
[0030]以超過(guò)要求引入的摻雜劑可以是ρ-型(3價(jià))摻雜劑，如硼、鋁或鎵或η-型(5價(jià))摻雜劑，如磷。將硼用作硅中的摻雜劑時(shí)，方法尤其有效。摻雜區(qū)域也可以摻雜硼和磷。
[0031]向光伏電池的硅晶片中有目的添加摻雜劑用于在氫化處理期間的后續(xù)鈍化和/或重新活化，使得達(dá)到活性摻雜劑濃度可以被改變，例如局部氫化以形成選擇性發(fā)射器，以及儲(chǔ)存和釋放氫以便隨后作為硅晶片的內(nèi)部氫源。
[0032]有意加入另外的摻雜劑，如硼至硅晶片的特定區(qū)域內(nèi)以將那些區(qū)域內(nèi)的表層電阻率降低至比最終需要的表層電阻率更低的水平，從而使一些或所有所加的摻雜劑通過(guò)氫進(jìn)行后續(xù)的鈍化使得可能提高特定區(qū)域內(nèi)的電阻率。這種區(qū)域可以可選地適當(dāng)使用光熱處理以隨后重新活化一些鈍化的摻雜劑，而且同時(shí)釋放可以充當(dāng)硅晶片內(nèi)部或在其表面上的氫鈍化源的原子氫。一種實(shí)施例是用其它摻雜劑擴(kuò)散硅晶片的整個(gè)表面區(qū)域，隨后氫鈍化一些或所有加入的原子。后續(xù)施加熱和光可以用于重新活化整個(gè)表面區(qū)域或局部區(qū)域內(nèi)的一些或所有摻雜劑以提供對(duì)于硅或其他在內(nèi)部的全區(qū)域或局部的氫源以產(chǎn)生具有變化的表層電阻率曲線(具有其中大多數(shù)摻雜劑原子被重新活化的局部區(qū)域內(nèi)的最低表層電阻率)的摻雜結(jié)構(gòu)。
[0033]這種表面層甚至可以包括有意加入的兩種相反極性的摻雜劑，如硼和磷，由此該層在硼鈍化之前是Ρ-型的，在氫鈍化之后是η-型，并且隨后在發(fā)生硼原子局部重新活化之后具有局部Ρ-型和η-型區(qū)域。根據(jù)局部施加熱和光，硼摻雜劑局部重新活化以允許這種區(qū)域從η-型恢復(fù)成ρ-型。這種ρ-型區(qū)域可以從晶片的一個(gè)表面滲透通過(guò)至相對(duì)的表面用于各種目的以形成穿孔傳導(dǎo)通道或另外形成Ρ-型區(qū)域的任一側(cè)上的電絕緣于鄰近η-型區(qū)域的Ρ-型絕緣區(qū)域，如相同晶片上串聯(lián)互連的鄰近晶體硅器件，并且可以包括點(diǎn)、虛線、線或基于光和熱施加以局部重新活化硼摻雜劑中使用的圖案的任何其他幾何形狀。
【附圖說(shuō)明】
[0034]現(xiàn)在將參照附圖通過(guò)舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0035]圖1圖示地示出了ρ-型娃晶格結(jié)構(gòu)(硼摻雜)；
[0036]圖2圖示地示出了氫化之后圖1的ρ-型娃晶格結(jié)構(gòu)；
[0037]圖3圖示地示出了η-型娃晶格結(jié)構(gòu)(磷摻雜)；
[0038]圖4圖示地示出了氫化之后圖3的η-型硅晶格結(jié)構(gòu)；
[0039]圖5圖示地表示示出了隨著施加熱和光硼摻雜劑重新活化的圖2的ρ-型硅晶格結(jié)構(gòu)，其；
[0040]圖6圖示地表示示出了隨著施加熱和光磷摻雜劑重新活化的圖4的η-型硅晶格結(jié)構(gòu)；
[0041]圖7圖示地示出了其中可以形成本發(fā)明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)化η-型晶片；
[0042]圖8圖不地不出了正面和背表面初始慘雜之后的圖7的晶片；
[0043]圖9圖示地示出了在增加介電層之后的圖8的晶片；
[0044]圖10圖示地示出了在圖案化頂部表面介電層之后的圖8的晶片；
[0045]圖11圖示地示出了氫化發(fā)射器區(qū)域之后的圖10的晶片；
[0046]圖12圖示地示出了在發(fā)射器進(jìn)行金屬化之后的圖11的晶片；
[0047]圖13圖不地不出了在圖案化背表面介電層之后的圖12的晶片；
[0048]圖14圖示地示出了氫化背表面摻雜區(qū)域之后的圖13的晶片；
[0049]圖15圖示地示出了在實(shí)施背表面金屬化之后的圖14的晶片；
[0050]圖16圖示地示出了其中可以形成本發(fā)明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)化ρ-型晶片；
[0051 ]圖17圖不地不出了在正面和背表面初始慘雜之后的圖16的晶片；
[0052]圖18圖示地示出了在增加介電層之后的圖17的晶片；
[0053]圖19圖不地不出了在圖案化頂部表面介電層之后的圖18的晶片；
[0054]圖20圖示地示出了氫化發(fā)射器區(qū)域之后的圖19的晶片；
[0055]圖21圖示地示出了在射器進(jìn)行金屬化之后的圖20的晶片；
[0056]圖22圖不地不出了在圖案化背表面介電層之后的圖21的晶片；
[0057]圖23圖示地示出了氫化背面摻雜區(qū)域之后的圖22的晶片；
[0058]圖24圖示地示出了在實(shí)施背表面金屬化之后的圖23的晶片；
[0059]圖25至圖27圖示地示出了對(duì)于圖10、圖11和圖12中示出的可替代的順序的晶片的圖案化、金屬化和氫化；
[0060]圖28至圖30圖示地示出了對(duì)于圖10、圖11和圖12中示出的可替代的順序的晶片的圖案化、金屬化和氫化；
[0061 ]圖31至圖35圖示地示出了圖10、圖11和圖12中示出的可替代的順序的晶片的圖案化、金屬化和氫化；以及
[0062]圖36和圖37圖示地示出了經(jīng)過(guò)改造以提供加熱和冷卻區(qū)內(nèi)的光照的帶式爐的兩個(gè)實(shí)例；
[0063]圖38圖示地示出了局部氫化的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0064]本文描述的處理提供了通過(guò)鈍化或重新活化摻雜劑經(jīng)由簡(jiǎn)單的氫化處理以改變活性摻雜劑密度，同時(shí)也有助于儲(chǔ)存或釋放氫分別作為硅的內(nèi)部源的方法。這獨(dú)特地提供了機(jī)會(huì)用于通過(guò)在硅內(nèi)部創(chuàng)建氫源，其通過(guò)經(jīng)由重新活化摻雜劑原子的處理釋放原子氫從而之后可以利用用于氫化的目的。這種策略也可以按照局部規(guī)模用于重新活化局部摻雜的區(qū)域以產(chǎn)生選擇性發(fā)射器結(jié)構(gòu)。這對(duì)于形成選擇性發(fā)射器提供了非常簡(jiǎn)單的機(jī)制一僅使用熱和光按照使之有利于根據(jù)需要和有需要之處鈍化或重新活化局部區(qū)域內(nèi)的摻雜劑的這種沸石操作氫的電荷狀態(tài)。
[0065]如在以上“背景”中所提及的，硼(B)是3價(jià)元素，其可以用于摻雜硅以在硅晶格中呈現(xiàn)取代位點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生P-型材料，如圖1所示。因此，每個(gè)這類硼原子產(chǎn)生一個(gè)游離的“空穴”穴”，使硼原子帶上固定的負(fù)電荷。另外的空穴12、13如圖1中所示，其將迀移遠(yuǎn)離產(chǎn)生它們的摻雜位置。參照?qǐng)D2，如果中性原子氫22迀移進(jìn)入這種ρ-型區(qū)域并且如果氫呈現(xiàn)正電荷狀態(tài)(H+)，如通過(guò)失去隨后在氫通過(guò)硅晶格時(shí)可以與空穴12鍵合的電子，則在B—和H+原子之間就會(huì)存在強(qiáng)靜電力，導(dǎo)致高的概率，即兩者將反應(yīng)以形成B-H鍵，因此捕獲固定氫原子于該位置但同時(shí)鈍化硼原子以使之在電子學(xué)上如同作用為不存在。類似地，如果負(fù)氫離子23迀移進(jìn)入這種P-型區(qū)域，氫通過(guò)失去兩個(gè)隨后在氫通過(guò)硅晶格時(shí)可以與空穴13鍵合的電子，可以呈現(xiàn)正電荷狀態(tài)(H+)。
[0066]類似地，如圖3所示，磷(P)是5價(jià)元素，其可以用于摻雜硅以在硅晶格中呈現(xiàn)取代位點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生η-型材料。因此每個(gè)這種磷原子會(huì)產(chǎn)生游離的“電子”子”，使磷原子帶上固定的正電荷。參照?qǐng)D4，如果中性原子氫引導(dǎo)進(jìn)入這種η-型區(qū)域，并且如果電子鍵合到氫原子以使得氫呈現(xiàn)負(fù)電荷狀態(tài)(Η—)，則在Ρ+和Η—原子之間存在強(qiáng)靜電力，導(dǎo)致高的概率，即此二者將反應(yīng)以形成P-Η鍵，因此捕獲每個(gè)氫原子于該位置但同時(shí)使磷原子鈍化以使之在電子學(xué)上如同作用為不存在。類似地，如果帶正電荷的氫離子迀移至這種η-型區(qū)域內(nèi)時(shí)，氫可以通過(guò)兩個(gè)電子鍵合至Η+原子以呈現(xiàn)負(fù)電荷狀態(tài)(Η—)，強(qiáng)靜電力將會(huì)存在于Ρ+和Η—原子之間。
[0067]摻雜劑-氫配合物的解離是很困難的，因?yàn)榧词勾嬖谧銐虻臒崮芤越怆x配合物，摻雜劑原子和原子氫(對(duì)于磷為Η—以對(duì)于硼為Η+)之間的庫(kù)侖吸引作用會(huì)阻止氫原子逃逸，以及摻雜劑-氫配合物迅速重整。因此，如果向硅晶體硅器件中加入過(guò)量摻雜劑，則氫可以以適當(dāng)?shù)碾姾蔂顟B(tài)引入以鈍化摻雜劑。在Ρ-型硅中氫的主導(dǎo)電荷狀態(tài)是Η+，并且因此鈍化靠近硅表面的硼摻雜劑原子是相對(duì)簡(jiǎn)單的，然而，Η+將不具有高迀移率并且在沒(méi)有行進(jìn)較遠(yuǎn)的情況下就被捕獲。在簡(jiǎn)單的情況下，電荷狀態(tài)可以通過(guò)允許Η+進(jìn)一步滲透進(jìn)入摻雜區(qū)域的加熱進(jìn)行改變，并且隨著熱源的移除當(dāng)它與摻雜劑鍵合時(shí)將會(huì)將氫鎖住。然而，在試圖釋放鍵合至摻雜劑原子的氫時(shí)，單獨(dú)加熱并不太有效以重新活化摻雜劑原子，因?yàn)闅?，尤其是在冷卻期間將會(huì)重新成鍵。類似地，在η-型硅中，Η—是主導(dǎo)電荷狀態(tài)并且盡管加熱會(huì)有助于增加η-型摻雜劑原子鈍化的區(qū)域的尺寸，但在重新活化方面并不會(huì)特別有效。
[0068]參照?qǐng)D5和6，通過(guò)提高少數(shù)載流子濃度(ρ-型硅中的電子或η-型硅中的空穴)可能大大提高中性電荷狀態(tài)的氫原子的濃度，或者甚至導(dǎo)致氫原子采取與摻雜區(qū)域的離子化摻雜劑相同的電荷狀態(tài)(因此在離子化硼原子帶負(fù)電荷的硼摻雜材料情況下，可以導(dǎo)致氫原子也變成帶負(fù)電荷，導(dǎo)致氫和硼彼此排斥)。這在某種程度上通過(guò)加熱硅晶片實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)晶片同時(shí)用強(qiáng)光照射以產(chǎn)生許多另外的少數(shù)載流子時(shí)更為有效。如果沒(méi)有強(qiáng)光，需要充分提高少數(shù)載流子濃度的溫度過(guò)高而造成要制造的晶體硅器件損壞，并且效果會(huì)在冷卻期間自然逆轉(zhuǎn)。采用熱和光的組合，少數(shù)載流子的濃度可以充分地增加以允許具有附接至氫原子核的單電子的氫原子濃度顯著升高從而產(chǎn)生中性電荷狀態(tài)。也可能顯著提高具有兩個(gè)連接氫原子核的電子的氫原子的濃度，因此產(chǎn)生負(fù)電荷狀態(tài)。因此，有可能產(chǎn)生不再受來(lái)自晶格中固定的負(fù)或正離子的強(qiáng)庫(kù)侖力(另外顯著降低其迀移率)阻礙氫原子以允許氫從與之鍵合的摻雜劑原子迀移離開(kāi))。中性氫原子(和負(fù)氫離子)由于氫原子的電子的存在對(duì)于鍵合至許多類型的復(fù)合位點(diǎn)是更有效的。如圖5所示，將氫和硼原子連接至一起的庫(kù)侖力可以通過(guò)熱能51打破，釋放H+離子，同時(shí)光子52、53撞擊娃晶格可以釋放電子以形成電子-空穴對(duì)。一些這樣產(chǎn)生的電子隨后將自由地與H+離子鍵合以形成中性氫原子。在圖5中，可以發(fā)現(xiàn)的是如果有足夠的電子存在，氫可以與一種以上的電子鍵合以形成負(fù)氫離子。對(duì)于η型材料的等效過(guò)程示出于圖6，其中，將氫和硼原子保持一起的庫(kù)侖力可以再次通過(guò)熱能61打破，釋放Η—離子。光子62、63撞擊硅晶格可以釋放電子以形成電子-空穴對(duì)，并