CN103262219A - 半导体层的氢钝化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于半导体层的氢钝化的方法，其中所述钝化通过使用电弧等离子体源进行，涉及根据该方法制备的钝化的半导体层及其用途。
Description
本发明涉及用于氢钝化半导体层的方法、可用该方法制备的经钝化的半导体层及其应用。
取决于所使用的制备方法，半导体层可在半导体结构中具有所谓的悬空键(英语：dangling bonds)。然而，半导体性能会因此变差。例如，在具有带悬空键的半导体层的太阳能电池的情况中，这会引起光诱导的电荷转移的减少。为了改善半导体性能，或者为了用氢原子饱和悬空键，尤其可以在制备半导体层后将氢引入半导体层。所述氢的引入被称为氢钝化。
在下面的文献中描述了一些用于半导体层氢钝化的方法：
出版物EP0419693A1描述了在含氢气氛中通过热处理来进行的硅的氢钝化。在此优选使用在250℃至500℃下的温度。然而，在这篇文献中描述的方法的设备是非常复杂的。
出版物US5304509A公开了，可以通过首先用氢离子束处理硅基材的背面并随后用电磁辐射辐照(正面)来用氢钝化硅基材。由此，在利用氢离子束处理后，被注入的氢离子快速扩散通过基材并随后在辐照后消除所产生的缺陷。然而在此不利的是，使用氢离子束(通过考夫曼源产生)导致基材表面损伤。由于这个原因，只能在背面使用氢离子束。
出版物EP0264762A1描述了一个用于钝化的方法，在该方法中适用于钝化的离子对电传导性材料产生影响，其中叠加的直流电压对高频气体放电等离子产生影响，这对适用于钝化的离子到达电传导性材料上起加速作用。虽然该钝化方法的优点是大面积和不取决于几何形状的基材处理的可能性以及短的工艺时间的可能性，但是该方法高的设备复杂性是不利的，这尤其可归因于低压下产生等离子体(据声称：氢气为7.6·10-4Torr)。这导致该方法通常必须在封闭的空间内进行，因此该钝化方法不可能应用于连续工艺。
US4343830A描述了用于钝化多晶硅-太阳能电池的方法，在该方法中使用了高压-氢-等离子(优选压力为760Torr)。因此，相对于EP0264762A1中描述的方法，此方法具有的优点是不再需要在低压下产生等离子体，但在那里使用的方法中使用的高压-氢-等离子体的缺点也是非常高的设备的复杂性，因为为产生高压-氢-等离子体通常必须使用射频发生器和阻抗单元。
US6130397B1描述了用感应耦合产生的等离子体来处理薄层的一种设备非常复杂的方法。此外，那里描述的方法不适用于半导体层的良好的氢钝化。
因此本发明的目的是避免现有技术的缺点。本发明的目的尤其是提供设备复杂性低的用于半导体层的氢钝化方法，该方法不会导致基材或施加于其上的半导体层的损伤，可将其应用于连续工艺并且该方法导致特别好的钝化。
上述目的通过根据本发明的上下文中的用于半导体层的氢钝化的方法得以实现，其中通过使用电弧等离子体源来进行所述钝化。
除了实现上述目的而外，根据本发明的方法此外具有能够在大气压力下应用且非常经济的优点。
在本发明范围内应将用于半导体层的氢钝化的方法理解为用于饱和已提及的位于缺陷处的悬空键的方法，其中产生原子氢并将其转移到半导体层的表面和内部各缺陷处，由此这些原子氢将饱和各悬空键。氢钝化的完成是可以测量的，例如对于太阳能电池来说，可通过光诱导的电荷转移相对于钝化完成前的时间点的增加来测量。一般来说，氢钝化可以以红外光谱的方式通过各半导体的光谱带的变化(对于硅层：通过在2000cm-1处的特征带的变化)来检测。
在此可以将半导体层理解为包含下述半导体或由其构成的层：至少一种元素半导体，其优选选自Si、Ge、α-Sn、C、B、Se、Te和它们的混合物，和/或至少一种化合物半导体，其尤其选自下述半导体：Ⅵ-Ⅳ族-半导体，如SiGe、SiC，Ⅲ-Ⅴ族半导体，如GaAs、GaSb、GaP、InAs、InSb、InP、InN、GaN、AlN、AlGaAs、InGaN，氧化物半导体，如InSnO、InO、ZnO，Ⅱ-Ⅵ族半导体如ZnS、ZnSe、ZnTe，Ⅲ-Ⅵ族半导体，如GaS、GaSe、GaTe、InS、InSe、InTe，Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体，如CuInSe2、CuInGaSe2、CuInS2、CuInGaS2，和它们的混合物。
但是，由于这导致半导体特别良好的氢钝化，所以优选地，所述待钝化的半导体层是含硅层，即是基本上纯的半导电的硅层，尤其包含硅的化合物半导体层或基于硅、此外包含掺杂物的层。
由于对于相应的层来说，用根据本发明的方法可获得特别高的钝化和因此带来的特别好的电性能，所以非常特别优选地，所述含硅半导体层是基本上由液体氢化硅烷加热或用电磁辐射来制备的含硅层。
根据本发明待使用的电弧等离子体源是通过自持气体放电在具有足够高的电势差的两个电极之间产生的等离子体的源，其中所使用的气体具有至少一个氢源。相应的等离子体具有≤3000K的温度。
优选可使用的电弧等离子体源是通过在小于45A的电流强度下的高压-气体放电产生等离子体的那些，因为在电弧等离子体源中，电弧等离子体在实际反应区以外形成，并且随后可以将该等离子体以相对高的流速并因此快速地对准待处理的基材的表面，由此等离子体的形成不受基材的影响并由此得到高的工艺可靠性。
在此，可将高压-气体放电优选理解为在0.5-8bar，优选1-5bar的压力下的气体放电。
特别优选在0.1-44A的电流，优选1.5-3A直流电下进行高压-气体放电。相应制备的等离子体具有零电势的优点，并因此不会由于放电造成表面的损伤。此外，由于基材不作为异性极起作用，因此在表面上没有发生外来金属的引入。
所述放电发生在两个电极，阳极和阴极之间。为了获得特别良好的等离子体的形成，在此尤其可以专门布置阴极。
此外，为了避免表面损伤优选使用小的电流的强度。在图1中示出了特别适合在低电流下使用的阴极形状。
作为等离子体发生器优选使用间接等离子体发生器，即电弧仅存在于等离子体发生器中。合适的间接等离子体发生器的优点是可以避免在直接等离子体发生器中出现在基材上的放电，该放电会导致基材或位于其上的半导体层的表面损伤。因此，可以有利地用间接等离子体发生器来实施钝化。在间接产生等离子体时，通过放电产生的电弧被气流向外传送。因此该基材的处理可以优选在大气压力下进行。
优选的等离子体发生器在15-25kHZ，0-400V(优选260至300V，特别是280V)的矩形电压，2.2-3.2A和50-100％的等离子体周期下运行。
合适的等离子体例如可以用德国的Plasmatreat GmbH公司的在商品名Generator FG3002下或德国的Diener GmbH公司的在商品名Plasmabeam下可得的电弧等离子体源来产生。
为了获得特别良好的性能，在根据本发明的方法中优选如此使用所述电弧等离子体源，即射出等离子体的喷嘴位于距待钝化的半导体层50μm至50mm，优选1mm至30mm，特别优选3mm至10mm的距离处。在距离太紧密时，能量密度太高，因此会对表面产生损伤。在距离太远时，等离子体衰减，因此无效或仅产生微弱效果。
为了获得特别良好的钝化，由喷嘴射出的等离子体束优选以5至90°，优选80至90°，特别优选85至90°(在后一种情况中：基本上垂直于平面基材的基材表面)的角度对准位于基材上的半导体层。
所述电弧等离子体源具有发射等离子体的喷嘴。适合于电弧等离子体源的喷嘴包括喷射喷嘴(Spritzdüse)，扇形喷嘴或者旋转喷嘴，其中优选使用喷射喷嘴，其具有可获得较高的点状能量密度的优点。
如果在处理宽度为1至15mm时，处理速度为0.1至500mm/s，所述处理速度作为每单位时间处理的半导体层的距离来确定，则尤其对于上述的喷嘴距待处理的半导体层的距离而言可获得特别良好的钝化。此外，视待处理的半导体表面而定，热处理可以加速钝化。为了提高处理速度，可以将多个等离子体喷嘴串联。
在稳定的工艺过程时，为了获得良好的钝化，该等离子体喷嘴的处理宽度优选为0.25至20mm，优选1至5mm。
此外，为产生电弧等离子体所使用的气体包含至少一种氢源。现已令人惊奇地证实，电弧等离子体源的运行不需要使用纯氢气(由于在点燃等离子体时氢气有自动爆炸的危险，所以是不利的)。用下述气体混合物可以实现特别良好的和此外更安全的氢钝化，该气体混合物包含0.1-5体积％H2和99.9-95体积％的惰性气体，优选0.5-2体积％H2和99.5-99体积％的惰性气体。
作为惰性气体可以使用一种或多种相对于氢基本上惰性的气体，尤其是氮、氦、氖、氩、氪、氙或氡。然而，如果只使用一种惰性气体，则将获得特别好的结果。非常特别优选使用氩作为惰性气体。
在此，所使用气体的选择直接对等离子体的温度产生影响，并因此导致基材和位于其上的半导体层不同强度的加热。因为对基材和位于其上的半导体层过强的加热会导致半导体层中的缺陷，所以如此选择为产生等离子体所使用的气体混合物与相关的产生等离子体的其他参数，以至于由此产生控制在300至500℃，优选350至450℃的等离子体温度。
根据本发明的方法优选在大气压力下进行。
在等离子体钝化时为了减小基材和位于其上的半导体层上的负载，优选如此进行所述氢钝化，即在使用电弧等离子体源时将待钝化的半导体层额外加热。原则上，该热处理可通过使用烘箱、加热的轧辊、加热板、红外-或微波辐射，或类似的来进行。然而，由于由此产生的小的复杂性，特别优选在卷到卷方法中用加热板或加热的轧辊进行该热处理。
为了获得特别良好的氢钝化，在此，在使用电弧等离子体源时将所述半导体层加热到150-500℃，优选200-400℃的温度。
该方法使得同时处理多个彼此叠置的半导体层也成为可能。例如，可用该方法钝化具有不同掺杂度(p/n掺杂)的半导体层或未掺杂的半导体层。在此，该方法尤其好地适合用于钝化多个彼此叠置的具有厚度为10nm至3μm的半导体层，其中所述层厚优选为10nm-60nm，200nm-300nm，以及1μm-2μm。
此外，本发明的主题是根据本发明的方法制造的经钝化的半导体层及其用于制造电子或光电制品的用途。
下面举出的实施例进一步解释了本发明的主题，而非对其进行限制。
实施例：
将使用液体氢化硅烷混合物使用旋涂法涂覆制成110nm厚的硅层的SiO2薄片在加热板上加热到400℃。在获得希望的温度之后，使用安装在垂直于该薄片上方6mm距离的等离子体射流(Plasmatreat GmbH公司的FG3002，1.5体积％的氢气/氩，等离子体装置上的预压(Vordruck)为4bar)处理30s。
在上述处理之后，将该薄片从加热板上取下并使用FT-IR测量。对于经处理的薄片而言，该薄片的FT-IR光谱在波数为2000cm-1处显示出峰的增长并在2090cm-1处显示出峰的下降。这证明了半导体中氢的引入。
Claims (11)
1.用于半导体层的氢钝化的方法，其特征在于，所述钝化通过使用电弧等离子体源进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体层是含硅层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电弧等离子体源在＜45A的电流强度下通过高压-气体放电产生等离子体。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高压-气体放电在0.1-44A的电流强度下，优选1.5-3A的直流电下进行。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述电弧等离子体源是间接等离子体发生器。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将射出等离子体的所述电弧等离子体源的喷嘴布置在距待钝化的半导体层50μm至50mm，优选1至30mm的距离处。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，使由所述喷嘴射出的等离子体束以5至90°，优选80至90°，特别优选85至90°的角度对准位于基材上的半导体层。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述电弧等离子体源使用具有0.1-5体积％H2和99.9-95体积％的惰性气体，优选0.5-2体积％H2和99.5-99体积％的惰性气体的气体混合物。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在使用所述电弧等离子体源时加热所述半导体层。
10.经钝化的半导体层，其根据权利要求1-9之一所述的方法来制备。
11.根据权利要求10的经钝化的半导体层用于制造电子或光电制品的用涂。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106206276A (zh) * | 2014-12-30 | 2016-12-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于锗基半导体结构的表面钝化 |
| CN110783183A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-11 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 硅基衬底的加工方法 |
| CN112086539A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-12-15 | 复旦大学 | 一种高压氢钝化提升晶硅电池效率的方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010040231A1 (de) | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Evonik Degussa Gmbh | p-Dotierte Siliciumschichten |
| DE102010041842A1 (de) | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung höherer Hydridosilanverbindungen |
| DE102010062984A1 (de) | 2010-12-14 | 2012-06-14 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung höherer Halogen- und Hydridosilane |
| DE102010063823A1 (de) | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Hydridosilanen |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343830A (en) * | 1980-11-13 | 1982-08-10 | Motorola, Inc. | Method for improving the efficiency of solar cells having imperfections |
| US5424103A (en) * | 1992-11-09 | 1995-06-13 | Goldstar Co., Ltd. | Method for making a semiconductor using corona discharge |
| CN1943002A (zh) * | 2004-05-27 | 2007-04-04 | 通用电气公司 | 对物件进行等离子体处理的装置和方法 |
| WO2008061602A1 (de) * | 2006-11-23 | 2008-05-29 | Plasmatreat Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines plasmas und anwendungen des plasmas |
| CN101414648A (zh) * | 2007-10-17 | 2009-04-22 | 财团法人工业技术研究院 | 结晶硅太阳能电池的快速氢钝化的方法 |
| CN101617409A (zh) * | 2006-07-28 | 2009-12-30 | 塞纳根设备有限公司 | 制造多晶硅和硅-锗太阳能电池的方法和系统 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847466B2 (ja) * | 1977-03-18 | 1983-10-22 | 富士通株式会社 | プラズマアッシング方法 |
| DE3777748D1 (de) | 1986-10-24 | 1992-04-30 | Siemens Ag | Verfahren zur passivierung von kristalldefekten in einem wasserstoffplasma. |
| JPH0814023B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1996-02-14 | 富士通株式会社 | 高圧相窒化ホウ素の気相合成法 |
| EP0419693A1 (de) | 1989-09-25 | 1991-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Passivierung von Kristalldefekten in poly-kristallinem Silizium-Material |
| US5304509A (en) | 1992-08-24 | 1994-04-19 | Midwest Research Institute | Back-side hydrogenation technique for defect passivation in silicon solar cells |
| US5462898A (en) * | 1994-05-25 | 1995-10-31 | Georgia Tech Research Corporation | Methods for passivating silicon devices at low temperature to achieve low interface state density and low recombination velocity while preserving carrier lifetime |
| DE19532412C2 (de) * | 1995-09-01 | 1999-09-30 | Agrodyn Hochspannungstechnik G | Vorrichtung zur Oberflächen-Vorbehandlung von Werkstücken |
| JP3364119B2 (ja) * | 1996-09-02 | 2003-01-08 | 東京瓦斯株式会社 | 水素終端ダイヤモンドｍｉｓｆｅｔおよびその製造方法 |
| JPH11145148A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Tdk Corp | 熱プラズマアニール装置およびアニール方法 |
| JP3982402B2 (ja) * | 2002-02-28 | 2007-09-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び処理方法 |
| US20040040833A1 (en) * | 2002-08-27 | 2004-03-04 | General Electric Company | Apparatus and method for plasma treating an article |
| JP2005101711A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Renesas Technology Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2006277953A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-12 | Toyohashi Univ Of Technology | プラズマ生成装置、プラズマ処理装置、プラズマ生成方法及びプラズマ処理方法 |
| US20080023070A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Sanjai Sinha | Methods and systems for manufacturing polycrystalline silicon and silicon-germanium solar cells |
| US20080220175A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-09-11 | Lorenzo Mangolini | Nanoparticles wtih grafted organic molecules |
| US7993700B2 (en) * | 2007-03-01 | 2011-08-09 | Applied Materials, Inc. | Silicon nitride passivation for a solar cell |
| JP2008274334A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 反射防止膜成膜装置及び反射防止膜製造方法 |
| US8193075B2 (en) * | 2009-04-20 | 2012-06-05 | Applied Materials, Inc. | Remote hydrogen plasma with ion filter for terminating silicon dangling bonds |
| US8567658B2 (en) * | 2009-07-20 | 2013-10-29 | Ontos Equipment Systems, Inc. | Method of plasma preparation of metallic contacts to enhance mechanical and electrical integrity of subsequent interconnect bonds |
| CN102870235B (zh) * | 2009-11-10 | 2016-11-23 | 免疫之光有限责任公司 | 用于从包括用于上变频的射频、微波能量和磁感应源的各种能量源产生发射光的上下变频系统 |
| KR20120092184A (ko) * | 2009-12-07 | 2012-08-20 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 도핑된 영역을 세정하고 도핑된 영역 위에 음으로 대전된 패시베이션 층을 형성하는 방법 |
| DE102010062386B4 (de) * | 2010-12-03 | 2014-10-09 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zum Konvertieren von Halbleiterschichten, derartig hergestellte Halbleiterschichten sowie derartige Halbleiterschichten umfassende elektronische und optoelektronische Erzeugnisse |
| DE102010062383A1 (de) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zum Konvertieren von Halbleiterschichten |
| US9765271B2 (en) * | 2012-06-27 | 2017-09-19 | James J. Myrick | Nanoparticles, compositions, manufacture and applications |
-
2010
- 2010-12-03 DE DE102010053214A patent/DE102010053214A1/de not_active Withdrawn
-
2011
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343830A (en) * | 1980-11-13 | 1982-08-10 | Motorola, Inc. | Method for improving the efficiency of solar cells having imperfections |
| US5424103A (en) * | 1992-11-09 | 1995-06-13 | Goldstar Co., Ltd. | Method for making a semiconductor using corona discharge |
| CN1943002A (zh) * | 2004-05-27 | 2007-04-04 | 通用电气公司 | 对物件进行等离子体处理的装置和方法 |
| CN101617409A (zh) * | 2006-07-28 | 2009-12-30 | 塞纳根设备有限公司 | 制造多晶硅和硅-锗太阳能电池的方法和系统 |
| WO2008061602A1 (de) * | 2006-11-23 | 2008-05-29 | Plasmatreat Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines plasmas und anwendungen des plasmas |
| CN101414648A (zh) * | 2007-10-17 | 2009-04-22 | 财团法人工业技术研究院 | 结晶硅太阳能电池的快速氢钝化的方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106206276A (zh) * | 2014-12-30 | 2016-12-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于锗基半导体结构的表面钝化 |
| CN110783183A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-11 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 硅基衬底的加工方法 |
| CN110783183B (zh) * | 2019-10-15 | 2022-04-15 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 硅基衬底的加工方法 |
| CN112086539A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-12-15 | 复旦大学 | 一种高压氢钝化提升晶硅电池效率的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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