[发明专利]无罩幕图案化植入的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工件的植入，且更特定地涉及一种工件可变植入的方法和装置。

背景技术

离子植入是用于引入可改变特性(property-altering)的杂质于基板的标准技术。所需的杂质材料于离子源中离子化后，加速离子以形成规定能量的离子束，而离子束直接冲向基板的表面。束流中具有能量的离子穿透基板材料的表面下且嵌入基板材料的晶格(crystalline lattice)，以形成具有所需的传导性或材料性质的区域。

高剂量的植入可容许离子植入机的最低拥有成本(cost-of-ownership)。对一些植入而言，局部或选择性掺杂、或者局部或选择性的材料改良是必要的。太阳能电池的制作呈现的一个实例中，需要高剂量植入及局部区域的选择性掺杂。可改善太阳能电池效率的掺杂可用离子植入施行。图1为一种选择性射极太阳能电池(selective emitter solar cell)10的剖面图。掺杂射极200并提供额外的掺质到接触电极202下方的区域201，可增加太阳能电池的效率(光能转换为电能的百分率)。较重地掺杂区域201会改善导电率，而于接触电极202间较少地掺杂会改善电荷收集率(charge collection)。接触电极202间可仅分开间隔大约2nm到3nm。区域201可仅大约100μm到300μm宽。太阳能电池10亦可包括抗反射(ARC)层22，其配置于射极200和基材24上方，以及位于背面接触电极(backside contact)26的上方。图2为一种交指型背面接触式(interdigitated back contact，IBC)太阳能电池20的剖面图。在IBC太阳能电池20中，接面(junction)位于太阳能电池的背面。太阳能电池可具有抗反射层(ARC)20、钝化层(passivating layer)28、以及N⁺表面电场30而与N型基材32邻接形成一堆迭结构。在此特定的实例中，掺杂图案可包括交错的p型及n型掺质区域。可对p⁺射极203及n⁺背面电场204进行掺杂。此掺杂可使IBC太阳能电池的接面可以运作或具有增加的效能。接触电极贯孔38形成于钝化层40中，且可于接触电极贯孔38中形成p型接触指34及n型接触指36。

在制造例如太阳能电池的物件中，使用例如微影的已知的图案化制程结合植入，可能因为需要过多的步骤而具有过高的成本花费于执行选择性区域的植入。

此种应用并未彻底地测试于等离子掺杂技术。直接曝露于等离子的中子，可造成工件的沉积或蚀刻且需要额外的清洁步骤。因此，本技术领域需要工件的改善植入法以及，更具体地说，需要不用罩幕的改良的图案化工件植入的装置及方法。

发明内容

在一实施例中，离子植入系统中植入工件的方法包含提供萃取平板，其邻近含有等离子的等离子腔室，其中萃取平板设置以提供具有分布于入射至工件的角度范围的离子的一离子束。此方法包括相对于萃取平板扫瞄工件，以及于扫瞄期间改变等离子的功率位准(power level)从第一功率位准到第二功率位准。其中在工件的表面上，在第一功率位准的第一束流宽大于在第二功率位准的第二束流宽。

在另一实施例中，离子植入装置包含等离子源，其可被操作来改变等离子腔室中等离子的等离子功率，其中等离子含有用于植入进工件的离子。此装置也包括萃取平板，其具有孔洞设置以改变邻近所述萃取平板端的等离子壳层(plasma sheath)的形状，且萃取平板可于相对于工件的至少一第一方向上被扫瞄。所述装置进一步包括含有工件的制程腔室(processing chamber)，此工件可被操作以接收相对于等离子的偏压，其中等离子源及萃取平板可互操作，以通过改变等离子功率，而改变入射至基板的离子束的宽度。

附图说明

为了使本发明的内容更好理解，以附图作为参考，并将附图以参考形式并入本文之中，以及其中：

图1为已知的选择性射极太阳能电池的剖面图。

图2为已知的交指型背面接触式太阳能电池的剖面图。

图3为依据本发明的一实施例的等离子制程装置的方块图。

图4为一等离子系统中的示范性聚焦平板的配置的剖面图。

图5描绘在一例示性方式中，作为等离子功率函数的等离子壳层边界的示范性形状。

图6a-c描绘于不同的等离子位准时，实施例所示的示范性的离子剖面。

图7a及7b根据一实施例，呈现一示范性等离子功率曲线及其基板植入图案的结果。