[其他]一种用于加工半导体样品的系统

说明书

技术领域

本申请涉及监控太阳能电池的生产中激光加工步骤的系统和方法，尤其涉及使用光致发光成像用于这些步骤的工艺控制和质量控制。然而本申请并非仅限于这种具体的使用领域。 

背景技术

以下提供的现有技术的讨论用以将本申请置于合适的技术背景中而使其优点能够被人更加全面地理解。然而，应当理解到，整个说明书中任何现有技术的讨论不应该视为总所周知的这种现有技术的明确或默示承认或构成本领域内公知常识的部分。 

生产半导体太阳能电池中的许多工艺步骤，无论是晶片-基（例如，多晶硅或单晶硅电池）和薄膜（例如，非晶硅玻璃），都需要使用高强度的激光束。例如，激光束1在边缘隔离工艺过程中能够用于蚀刻如图1所示的通过硅晶片6发射极层4，或如图2所示的通过玻璃基底10上的薄非晶硅层8的沟槽2硅层，例如，而隔离薄膜太阳能电池。某些高效率太阳能电池的设计需要钻孔通过晶片6的孔洞12以用于穿孔卷绕发射极层4或金属化14，分别如图3和图4所示，而同时也能够使用激光在介电层（例如，氮化硅或氧化硅）中形成局部开口用于改善背面钝化。激光也通常用于斑点隔离（spot isolation）和晶片标记与切割。 

然而，在太阳能电池生产中激光的另一种应用是选择性发射极形成和金属化。发射极层，例如，通过例如将合适的掺杂剂（例如，n型掺杂的 磷）扩散至表面以形成的p-型晶片上的n⁺⁺-型层，通常需要用于将电荷载流子传送至或进入金属触指层。然而，发射极层也吸收显著比例的太阳光谱高能量部分（蓝色），导致电池效率以绝对值计约2％的降低（例如，从17％降低至15％）。因此，对于高效率电池，以选择性的方式，除了在金属线下所有的区域内进行轻度掺杂（为了降低蓝色的吸收）以形成发射极层，是合乎需要的。一旦形成选择性发射极，则有必要在高度掺杂区上形成金属线。这两个要求都能通过描述于标题为“SelfAligning Method for Forming a Selective Emitter and Metallization in a Solar Cell”的美国专利No6429037中的‘激光掺杂的选择性发射极’（LDSE）工艺得以满足。简而言之，这个工艺过程包括以下步骤：用一种或多种起到发射极层扩散源和金属化掩模的介电层16对硅晶片6的前表面涂层（图5）；加热晶片以形成轻度掺杂的发射极层4（图6）；将晶片暴露于激光束1以熔化定域部分的硅和上覆介电层以产生一或多个比周围发射极层4具有更高掺杂密度的区域20（图7）；和最后自对齐的金属化步骤，其中例如通过电镀在高度掺杂区顶上产生金属触点22（图8）。自对准由于介电层16加倍作为金属化掩模而出现，金属化只发生于介电层通过激光已经中断的那些区域。 

应该理解的是，即使并非所有也是大多数上述加工步骤都涉及烧蚀或熔化材料，需要来自，例如，按照连续波或脉冲模式的Nd:YAG激光（1064nm）或倍频Nd:YAG激光（532nm）的高强度激光束。这些加工步骤具有许多可以损害电池效率的复杂因素。例如，激光束的定域化加热在周围的硅中会引起热应力，而可以导致载流子寿命降低的位错或中断电流的裂纹和造成灾难性电池故障的潜在生长。这种加热作用也能够挥发钝化样品中的氢，导致载流子重组位点如表面、晶粒边界和点缺陷的去钝化作用，而且氢可以迁移至熔融硅的边界而产生金属化后可以会导致分流的微通道。激光曝光不足也可以导致问题，如不完全的边缘隔离或，在LDSE工艺过程中，熔融硅和发射极掺杂剂不完全混合，产生具有高浓度重组位点的混合相。尽管这些问题能够各自得到改善，但是它们有时会被反优化。 例如，通过采用初始低功率激光束通过而局部除氢，能够减少分流问题，但，这却有助于去钝化问题。 

如果激光加工步骤实施于不到理想部分的样品上，也可以出现一些问题。例如，如果选择性发射极/金属化部分避开具有高浓度位错或杂质的区域，这对于电池效率是较好的，但是激光加工具有包夹物（例如，硅晶片中包夹碳化硅晶体）的区域可以更容易引起开裂。 

因此，对于在激光加工步骤之前、期间和/或之后检查半导体晶片或薄膜材料的技术，仍存需要。在理想的情况下，这种技术应该足够快速第用于在线检查所有或显著大部分通过激光加工装置的前体电池。 

实用新型内容

本申请的一个目的是克服或缓解现有技术的至少一个缺点，或提供一个有用的备选方案。本申请的一个目的以其优选的形式是提供激光加工步骤之前、期间和/或之后检查所选半导体样品的方法和系统。本申请的另一目的以其优选的形式是提供传送通过激光加工装置的半导体样品在线检查的系统和方法。