[發明專利]用于使玻璃上的薄膜硅氫化的方法和裝置

無效

• 申請號: 200680018652.1
• 申請日: 2006-06-02
• 公開（公告）號: CN101185155A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 馬克·約翰·基費斯;艾德里安·布魯斯·特納
• 申請（專利權）人: CSG索拉爾有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/205;H01L21/324
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王旭

技術領域

本發明主要涉及半導體器件加工的領域，具體而言，本發明提供了一種用于半導體材料中氫鈍化的改良的方法和裝置。

背景技術

作為光電器件和其它的大面積應用如薄膜晶體管(TFT)中的活性材料，薄膜，即在玻璃上結晶硅(CSG)的技術的已經吸引了廣泛的興趣。當應用于太陽能電池時，CSG技術可以耗費非常低的制造成本，然而在實現導致低的$/W制造成本的有用效率的關鍵要素是用于缺陷鈍化的氫化有效、低成本。

為了得到在技術上有用的材料和器件，必須減少缺陷的有害電活性。已經顯示的是，氫化，即原子氫的結合成為了鈍化半導體如硅中缺陷的有效方法。眾多的缺陷易被氫鈍化，所述缺陷包括：在晶界上的Si懸空鍵和應變的Si-Si鍵、位錯、具有深能級的點缺陷如Au和Fe，以及氧和它的絡合物。通常使用的氫化方法包括直接的離子束或考夫曼(Kaufman)源，以及在直接或遠距離構造中的等離子體源。長期以來都已知道H-誘導的損傷可以是至關重要的，從而激發了遠距離等離子體源的使用。在PV工業中，最廣泛使用的氫化技術使用了通過PECVD沉積的富氫SiNx層，以同時提供抗反射涂層、表面鈍化，以及隨著H在接觸焙燒步驟期間擴散到硅中的大量鈍化。氫化的效率強烈地依賴于鈍化技術、鈍化溫度，以及靶材料中缺陷的類型和密度-采用低成本的CSG存在重大的挑戰。

CSG組件(module)是通過將無定形硅沉積到絨面玻璃(textured?glass)上，其后例如通過固相結晶或激光結晶使硅結晶加以制備的。然后通過快速熱退火和氫化來改善得到的高度缺陷化的聚-Si。人們已經嘗試了各種氫化方法，然而許多的現有方法是緩慢的，而可以用以完成氫化步驟的速度對CSG組件的生產成本具有重要的影響。

必須將靶浸入到等離子體中的氫化方法所具有的問題在于，不管將靶裝載到等離子體室中的過程本身的速度如何，將靶和室升至處理可以開始前的溫度以及在未裝載前這些步驟的反轉，都給該過程增加了顯著地的時間額外消耗。

與氫化一同出現的進一步的問題在于，氫化處理期間發生的原子氫的“內擴散”在某些情形中會被“外擴散”所抵消。特別是，如果將仍處于高溫的靶從等離子體中移出，則外擴散可以導致先前內擴散的氫全部損耗。

必須考慮的另一個因素是，當尤其是在低溫下將硅膜暴露于原子氫時，將發生摻雜劑(例如硼)失活以及表面損傷。這樣的損傷可以包括侵蝕和表面缺陷(例如片狀物和空隙)的產生，并且具有對器件外觀不利的影響，以及可能抵消氫化的益處。如果在低于約300-350℃的溫度(取決于原子氫的強度和CSG材料質量)保持靶暴露于原子氫中達有效(siignificant)周期，則表面損傷可能成為顯著的問題。

對包含于本說明書中的文獻、行為、材料、器件、制品等的任何討論都僅是為了對本發明提供前后關系的目的。不應當認為是承認這些內容中的任何一項或全部形成了現有技術基礎的部分，或是在與本發明有關的領域中的普通常識，盡管它存在于本申請的每一權利要求的優先權日之前。

發明概述

根據第一方面，提供了一種用原子氫源使靶氫化的方法，該方法包括通過以下這樣處理靶：使靶的至少一個區域經受原子氫源的原子氫場的間歇暴露，直至使靶的至少一個區域經受原子氫場達預定的最短周期為止。

在一個實施方案中，所述方法包括同時使整個靶經受原子氫源的原子氫場，并且該源為脈沖持續時間在2秒至2分鐘范圍內的脈沖源，以及在靶處于預定的處理溫度范圍內的同時，負載循環為約50％或更小。

優選地，該方法包括建立受原子氫源的原子氫場支配的處理區域，該處理區域比靶小，所述方法進一步包括：

a)將待處理的靶移動到包含所述處理區域的高溫處理區中；

b)在通過間歇地使靶的連續區域經受原子氫場的暴露來處理它們的同時，將靶在高溫處理區中平移，直至靶的全部進行了預定的最短周期處理為止；

c)在靶的全部已經被處理預定的最短周期以后，將靶從高溫處理區移出。

優選將靶通過第一輸入途徑插入到高溫處理區中，并且通過第二輸出途徑從該高溫處理區移出，由此可以在移出在前靶的同時，將新靶裝載到高溫處理區中。

該方法優選包括：

a)將清潔靶的溫度升至在預定處理溫度范圍內的溫度；

b)通過這樣處理靶：使靶的至少一個區域經受原子氫源的原子氫場的間歇暴露，直至使靶的至少一個區域在預定處理溫度范圍內的溫度下經受原子氫場達預定的最短周期為止；