[发明专利]光致电压器件结构和方法

说明书

通过以下方式在半导体器件制造期间在该半导体器件的表面上掺杂半导体材料的表面区域：利用介电材料表面层来涂覆半导体材料的表面区域，以及对待掺杂区中半导体材料的表面进行局部加热，以局部地熔化半导体材料，在存在掺杂剂源的情况下执行所述熔化。以受控方式来执行所述加热，使得待掺杂区中的半导体材料的表面的区域在多于一微秒的时间段上保持在熔化状态，而不会再凝结。来自掺杂剂源的掺杂剂被吸收到熔化的半导体中。半导体器件包括其中形成结的半导体材料结构，并且包括多层抗反射涂层。抗反射涂层位于半导体材料结构的光接收表面上，并且包括热膨胀失配校正材料的薄层以提供热膨胀系数失配校正，该热膨胀失配校正材料的热膨胀系数小于或等于半导体材料的热膨胀系数。提供具有被选择为与半导体材料结构匹配的折射率和厚度的抗反射层，以向太阳能电池赋予良好的总抗反射特性。

本申请是申请日为2010年2月11日的中国专利申请201080007291.7(“光致电压器件结构和方法”)的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及光致电压器件领域，并且具体公开了对激光器的改进以及在太阳能电池制造中的使用。还描述了一种新的抗反射涂层布置。

背景技术

金属接触下局部化区域中硅的激光掺杂已经提出了十多年，作为用于生产具有选择性发射极的高性能太阳能电池的低成本方法。迄今为止，尽管经过了十多年的研究和问题解决，结合抗反射涂层使用激光掺杂的器件由于激光掺杂工艺所引起的缺陷、结复合或分接，还不能实现它们预期的性能。具体地，由硅与覆盖抗反射涂层(ARC)之间的失配所产生的邻近熔化区域的缺陷、包括到熔化硅中的掺杂剂的不充分混合、以及掺杂硅的不期望烧蚀是促成使用金属接触下局部化区域的激光掺杂的器件的不良电性能的显著问题。

此外，大多数太阳能电池使用半导体表面上的抗反射涂层(ARC)来减少反射的光量。通常，选择具有适当折射率和厚度的ARC来将表面反射减小至最小。也可以使用双层ARC(DLARC)，从而选择每个单独层的折射率和厚度来将总反射减小至最小，其中DLARC的理论反射最小值低于单层ARC(SLARC)的理论最小值。因为使用DLARC来获得较小附加性能优势太复杂且昂贵，因此大多数商业制造的太阳能电池使用SLARC。

使用ARC产生的两个问题是：首先，ARC使得很难钝化其上沉积了该ARC的半导体表面，因此导致复合电流和器件暗饱和电流的增大；以及其次，许多潜在的ARC材料对于其上沉积了这些潜在ARC材料的半导体表面而言具有不同的热膨胀系数，导致对半导体表面施加应力，其中，在温度升高情况下在处理期间产生可能的相应缺陷。为了克服上述第一点，已经使用了表面处理，例如，在沉积更厚的ARC之前，生长薄的热生长氧化层，以钝化半导体表面。利用这种布置，薄的钝化层不会显著影响在其上沉积的ARL的操作。

然而，迄今为止，还没有提出在提供针对ARC的热膨胀失配校正并钝化半导体材料和表面的同时实现良好ARC特性的适合解决方案。实际上，商业上可行的高性能太阳能电池技术需要能够使用执行全部三个功能并同时能够以简单低成本工艺来沉积的ARC。

发明内容

提出了一种用于在半导体器件制造期间在该半导体器件的表面上对半导体材料的表面区域进行掺杂的方法，半导体材料的表面区域是利用介电材料表面层来涂覆的，以及在半导体材料的表面区域上的一个或多个局部化区域中执行所述掺杂，所述方法包括对待掺杂区中半导体材料的表面进行局部加热，以局部地熔化半导体材料，在存在掺杂剂源的情况下执行所述熔化，从而来自掺杂剂源的掺杂剂被吸收到熔化的半导体中，其中以受控方式来执行所述加热，使得待掺杂区中的半导体材料的表面的区域在多于一微秒的时间段上保持在熔化状态，而不会再凝结。

表面层上的介电材料涂层可以执行表面钝化涂层、抗反射涂层或电镀掩模的功能中的一个或多个。