[发明专利]可控制地植入工件的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及工件的植入，尤其涉及用于工件的聚焦植入(focused implantation)的方法与装置。

背景技术

离子植入是一种将性质变更杂质引入至基板中的标准技术。使所要杂质材料在离子源中离子化，使离子加速以形成规定能量的离子束，且使离子束指向基板的表面。离子束中的高能离子渗透至基板材料的次表面中且嵌入至基板材料的晶格中以形成所要导电率或材料性质的区域。

太阳能电池使用免费自然资源提供无污染、平等取用的能源。归因于环境关注以及上涨的能源成本，可由硅基板构成的太阳能电池变得在全球范围内较为重要。高效能太阳能电池的制造或生产的任何减少成本或高效能太阳能电池的任何效率改良将对世界范围的太阳能电池的实施具有正面影响。此情形将使得能够实现此清洁能源技术的较广可用性。

掺杂可改良太阳能电池的效率。可使用离子植入来执行此掺杂。图1为选择性发射极太阳能电池10的横截面图。对发射极200掺杂且将额外掺杂剂提供至触点202下的区域201可增加太阳能电池的效率(转换成电能的光的百分比)。对区域201较重地掺杂会改良导电率，且在触点202之间具有较少掺杂会改良电荷收集。触点202可仅隔开约2毫米至3毫米。区域201可仅为约100微米至300微米宽。图2为指叉型背部触点(interdigitated back contact，IBC)太阳能电池20的横截面图。在IBC太阳能电池20中，接面在太阳能电池的背部上。在此特定实施例中，掺杂图案为交替p型以及n型掺杂区域。可对p+发射极203以及n+背表面场204掺杂。此掺杂可使IBC太阳能电池中的接面能够起作用或具有增加的效率。

高剂量植入可实现离子植入器的最低拥有成本。一些植入可能需要区域化或选择性掺杂或区域化或选择性材料改质。对于选择性植入，微影用于植入可能成本太过高(由于需要额外步骤)。对于这些应用，并未完全测试等离子体掺杂技术。直接暴露至等离子体中的中性物质可造成工件的沉积或蚀刻，且可能需要额外清洁步骤。因此，此项技术中需要工件的改良植入，且更特定言之，需要用于工件的聚焦植入的改良方法与装置。

发明内容

在一个实施例中，一种处理装置包括等离子体源，所述等离子体源经组态以在等离子体腔室中产生等离子体，其中所述等离子体含有用于植入至工件中的离子。所述装置亦包含具有孔隙的聚焦板，所述聚焦板经组态以修改接近所述聚焦板的等离子体外鞘的形状，以使得离子离开所述孔隙以界定聚焦离子。所述装置还包含与所述聚焦板隔开的含有工件的处理腔室，其中所述聚焦离子具有实质上比所述孔隙窄的植入宽度。所述装置经组态以藉由在离子植入期间扫描所述工件而在所述工件中形成多个图案化区。

在另一实施例中，一种在等离子体处理系统中植入工件的方法包括邻近于包括等离子体的等离子体腔室提供聚焦板，所述聚焦板具有孔隙配置，所述聚焦板经组态以穿过将聚焦离子朝向所述工件提供的至少一个孔隙自所述等离子体提取所述离子。所述方法还包括在工件固持器与所述等离子体之间提供偏压以将所述聚焦离子吸引至所述工件，以及相对于所述聚焦板扫描所述工件固持器，以便产生多个选择性植入区。

附图说明

图1为已知的选择性发射极太阳能电池的横截面图。

图2为已知的指叉型背部触点太阳能电池的横截面图。

图3为等离子体系统内的聚焦板配置的横截面图。

图4为经植入的太阳能电池的实施例的俯视图。

图5为与本发明的第一实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图6为与本发明的第二实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图7为与本发明的第三实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图8为与本发明的第四实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图9为与本发明的第五实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图10为与本发明的第六实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图11为与本发明的第七实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图12为与本发明的第八实施例一致的等离子体处理装置的方块图。

图13为聚焦板的一个实施例的横截面图。

图14为说明在植入期间的步进移动的横截面图。

图15··至图15d说明离子剂量与扫描速度之间的关系。

图16为说明静电抑制的一个实施例的横截面图。

图17A至图17B为说明磁性抑制的两个实施例的横截面图。