FI126401B - Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin - Google Patents

Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin Download PDF

Info

Publication number
FI126401B
FI126401B FI20115966A FI20115966A FI126401B FI 126401 B FI126401 B FI 126401B FI 20115966 A FI20115966 A FI 20115966A FI 20115966 A FI20115966 A FI 20115966A FI 126401 B FI126401 B FI 126401B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
silicon substrate
insulating layer
charged
silicon
copper
Prior art date
Application number
FI20115966A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20115966A (fi
FI20115966A0 (fi
Inventor
Antti Haarahiltunen
Hele Savin
Marko Yli-Koski
Original Assignee
Aalto-Korkeakoulusäätiö
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aalto-Korkeakoulusäätiö filed Critical Aalto-Korkeakoulusäätiö
Priority to FI20115966A priority Critical patent/FI126401B/fi
Publication of FI20115966A0 publication Critical patent/FI20115966A0/fi
Priority to PCT/FI2012/050937 priority patent/WO2013045767A1/en
Priority to EP12836473.4A priority patent/EP2761666B1/en
Priority to CN201280054793.4A priority patent/CN105308757B/zh
Priority to US14/348,673 priority patent/US9306097B2/en
Publication of FI20115966A publication Critical patent/FI20115966A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI126401B publication Critical patent/FI126401B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/0288—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System characterised by the doping material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/326—Application of electric currents or fields, e.g. for electroforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1864—Annealing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

MENETELMÄ VALON INDUSOIMAN DEGRADAATION VÄHENTÄMISEKSI PIISUBSTRAATISSA SEKÄ PIISUBSTRAATTIRAKENNE JA LAITE, JOTKA KÄSITTÄVÄT PIISUBSTRAATIN
Tekniikan ala
Hakemuksen kohteena on yleisesti ottaen menetelmä liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattiraken-ne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin.
Tausta
Hyötysuhteiltaan korkeampia kuin 15 %:n piiaurinkokennoja valmistetaan tyypillisesti monikiteisestä piistä tai yksikiteisestä piistä, joka voidaan kasvattaa joko Czochralskin tai Float Zone-tekniikalla. Silloin kun aurinkokennojen valmistuskustannukset pitää minimoida, käytetään monikiteistä piitä. Czochralski- ja Float Zo-ne-piistä valmistetut aurinkokennot ovat kustannukseltaan vertailukelpoisia, mutta Float Zone-piitä käytetään korkean hyötysuhteen sovelluksiin.
On tutkittu, että sekä Czochralski- että Float Zone-aurinkokennot kärsivät epästabiilista hyötysuhteesta, joka pyrkii huonontumaan auringonvalon alaisena kun vä-hemmistökantoaineen elinikä aurinkokennoissa lyhenee. Tämä ilmiö tunnetaan valon indusoimana vähemmistökantoaineen eliniän degradaationa ja se on nykyisin vakava ongelma, joka rajoittaa aurinkokennon hyötysuhdetta.
On tunnettua, että valon indusoimalla vähemmistökantoaineen eliniän degradaati-olla on piimateriaalista riippumatta selkeä riippuvuus kuparipitoisuudesta. Kuparista aiheutuva eliniän degradaatio voidaan selittää sillä seikalla, että kuparilla on suuri diffusiivisuus piihin myös huoneen lämpötilassa. Interstitiaalisen kuparin va-loaktivoituminen vähentää positiivisesti varautuneiden interstitiaalisten kupari-ionien ja kuparipresipitaattien välistä sähköstaattista hylkimistä, joka mahdollistaa kuparin presipitoitumisen vesimäärässä jopa matalalla pitoisuustasolla. Tällainen kuparipresipitaattien muodostuminen lisää rekombinoitumisaktiviteettia, jolla on luonnollisesti voimakas negatiivinen vaikutus aurinkokennon hyötysuhteeseen.
Yhteenveto Tästä syystä keksinnön eräänä tarkoituksena on poistaa yllä mainittu epäkohta ja saada aikaan aurinkokennojen suorituskyvyn parantamiseksi menetelmä, joka voidaan toteuttaa jopa aurinkokennon raaka-aineeseen.
Keksinnön tarkoitus saavutetaan toteuttamalla patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, patenttivaatimuksen 8 mukainen piisubstraattirakenne ja patenttivaatimuksen 9 mukainen laite.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti menetelmässä liiallisen kantoaineen indusoiman piisubstraatissa tapahtuvan degradaation vähentämiseksi järjestetään piisubstraatin päälle varauksen säilyttämiseen kykenevä varattu eristyskerros potentiaalieron generoimiseksi varatun eristyskerroksen ja piisubstraatin välille. Lisäksi menetelmässä piisubstraatti lämpökäsitellään liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation aiheuttavan ja piisubstraatissa olevan ainakin yhden epäpuhtauden saattamiseksi diffundoitumaan potentiaalieron johdosta piisubstraatin ja erityskerroksen rajapintaan.
Termillä ”piisubstraatti” tarkoitetaan millaista piisubstraattia tahansa. Piisubstraatti voi käytetyistä dopanteista riippuen sisältää esim. p-tyypin ja/tai n-tyypin piitä. P-tyypin pii käsittää esim. booria, alumiinia, galliumia ja/tai indiumia, ja n-tyypin pii esim. fosforia ja/tai arseenia. Kun piisubstraatissa on sekä p-tyypin että n-tyypin piitä, siinä luonnollisesti on p-n liitos eri piityyppien välisessä rajapinnassa. Piisubstraatti voi käsittää myös kompensoitua piitä, jossa p-tyypin pii käsittää myös fosforia ja/tai arseenia tai jossa n-tyypin pii käsittää myös ainakin yhtä p-tyypin do-panttia.
Termillä ”liiallisen kantoaineen degradaatio” tarkoittaa esim. valon indusoimaa de-gradaatiota tai vähemmistökantoaineen injektioon perustuvaa degradaatiota.
Termillä ”epäpuhtaus” tarkoitetaan ainakin yhtä epäpuhtautta, esim. yhtä tai useampaa epäpuhtausatomia.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti vähentyneen liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation omaava piisubstraattirakenne käsittää varatun eristys-kerroksen potentiaalieron generoimiseksi varatun eristyskerroksen ja piisubstraatin välille. Tällöin varattu eristyskerros on kykenevä säilyttämään varauksen ja on sijoitettu piisubstraatin päälle. Piisubstraattirakenne käsittää lisäksi piisubstraatin, joka lämpökäsitellään liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation aiheuttaman ja piisubstraatissa olevan ainakin yhden epäpuhtauden saattamiseksi diffundoitumaan potentiaalieron johdosta piisubstraatin ja varatun eristyskerroksen rajapintaan.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti vähentyneen liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation omaava laite käsittää piisubstraatin, johon on vaikutettu varatulla eristyskerroksella, joka generoi potentiaalieron varatun eristyskerroksen ja piisubstraatin välille. Tällöin varattu eristyskerros on kykenevä säilyttämään varauksen ja on sijoitettu piisubstraatin päälle. Laite käsittää lisäksi piisubstraatin, joka lämpökäsitellään liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation aiheuttaman ja piisubstraatissa olevan ainakin yhden epäpuhtauden saattamiseksi diffundoitu-maan potentiaalieron johdosta piisubstraatin ja varatun eristyskerroksen rajapintaan.
Keksinnön muita suoritusmuotoja on määritelty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Keksinnön suoritusmuotojen mukainen menetelmä helpottaa piisubstraatin käsittelyä, koska se ei vaadi valmiiksi tehtyä aurinkokennorakennetta p-n liitoksineen. Käsittely elinikädegradaation vähentämiseksi on mahdollista suorittaa yksinkertaisella p-tyypin tai n-tyypin piisubstraatilla.
Lisäksi keksinnön suoritusmuotojen mukainen menetelmä yksinkertaistaa ja helpottaa piisubstraatin käsittelyä, koska se on mahdollista suorittaa huoneen lämpötilassa ilman mitään ylimääräistä lämmitysprosessia huoneen lämpötilaa korkeampiin lämpötiloihin.
Lisäksi keksinnön suoritusmuotojen mukainen menetelmä parantaa tehokkaasti piisubstraattimateriaalin suorituskykyä sekä myös tällaisella piisubstraattimateriaa-lilla valmistettujen aurinkokennojen suorituskykyä, esim. hyötysuhdetta.
Verbiä ”käsittää” käytetään tässä asiakirjassa rajoittamattomassa merkityksessä, jossa myöskään esittämättä jätettyjen seikkojen olemassaoloa ei suljeta pois eikä sen paremmin edellytetä. Verbit ”sisältää” ja ”joissakin/jossakin on” määritellään samoin kuin käsittää. Tässä käytettyinä termit ”eräs”, ”jokin” ja ”ainakin yksi” määritellään tarkoittaviksi yhtä tai useampaa ja termi ”useat” määritellään tarkoittavaksi kahta tai useampaa kuin kaksi.
Termi ”eräs toinen” määritellään tässä käytettyä siten, että se tarkoittaa järjestyslukua toinen tai sitä suurempaa järjestyslukua.
Termiä ”tai” käytetään yleisesti ottaen termin ”ja/tai” käsittävässä merkityksessä, ellei sisältö selkeästi muuta edellytä.
Yllä mainittuihin määriteltyihin verbeihin ja termeihin pätevät nämä määrittelyt, ellei patenttivaatimuksissa tai muualla tässä kuvauksessa/selityksessä ole annettu jotakin muuta määrittelyä.
Lopuksi epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit ovat keskenään vapaasti yhdisteltävissä, ellei toisin ole nimenomaisesti esitetty.
Kuvioiden lyhyt kuvaus
Seuraavaksi selvitetään keksinnön esimerkinomaisia suoritusmuotoja viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää kulkukaavion menetelmästä Mallisen kantoaineen indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa, kuvio 2 esittää sen miten koronavaraaminen vaikuttaa piisubstraattiin, kuvio 3 esittää poikkileikkauksen deaktivoidusta piisubstraatista ja kuvio 4 esittää poikkileikkauksen aurinkokennosta, jossa on deaktivoitu pii-substraatti.
Kuvioiden yksityiskohtainen kuvaus
Kuviossa 1 on esitetty kulkukaavio, joka esittää menetelmän 100 liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation piisubstraatissa aiheuttavan epäpuhtauden, esim. kuparin, deaktivoimiseksi ja siten liiallisen kantoaineen indusoiman vähemmistö-kantoaineen eliniän degradaation vähentämiseksi esim. aurinkokennon valmistuksessa käytettävässä piisubstraatissa. Epäpuhtaus, joka aiheuttaa haitallisen liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation, eli tässä tapauksessa valon indusoiman degradaation, voi olla myös esim. rauta.
Menetelmä käynnistämisen aikana vaiheessa 110 valmistetaan yksikiteinen tai monikiteinen piisubstraattiaihio esim. Czochralski-prosessilla tai lohkovaluproses-silla. Piisubstraatti voi käsittää p-tyypin ja/tai n-tyypin piitä riippuen käytetyistä do-panteista. P-tyypin pii käsittää esim. booria, alumiinia, galliumia ja/tai indiumia, ja n-tyypin pii esim. fosforia ja/tai arseenia. Ku piisubstraatti käsittää sekä p-tyypin että n-tyypin piitä, siinä on luonnollisesti p-n liitos eri piityyppien välisessä rajapinnassa.
Vaiheessa 120 järjestetään varauksen säilyttämiseen kykenevä eristyskerros välittömästi piisubstraatin ulkopinnan päälle. Tällainen eristyskerros voi käsittää ainakin yhden seuraavista: natiivi oksidi, terminen oksidi ja alumiinioksidikerros.
Eristyskerros voidaan valmistaa esim. saattamalla piisubstraatti reagoimaan ympäröivän ilman ja ilmanpaineen kanssa, jolloin piioksidin päälle muodostuu natiivi-oksidi- (piidioksidi-) kerros, tai pinnoittamalla prosessikammiossa lämpöoksidi-(piidioksidi-) ja/tai alumiinioksidikerros.
Vaiheessa 130 eristyskerros varataan potentiaalieron generoimiseksi varatun eristyskerroksen ja pii substraatin välille kuparin jakauman manipuloimiseksi piisubst-raatissa. Varaamisprosessi voidaan toteuttaa muodostamalla eristyskerroksen sisään koronavaraus, esim. negatiivinen koronavaraus.
Vaihtoehtoisesti muodostettu eristyskerros voi olla luonnostaan varattu eristyskerros, esim. alumiinioksidikerros, jolloin erillistä varaamisprosessia ei tarvita.
On myös mahdollista kehittää esim. piinitridikerros muodostetun piidioksidikerrok-sen päälle vaiheessa 120, ja varaamisprosessivaihe 130 suoritetaan positiivisen koronavarauksen avulla.
Vaiheessa 140 piisubstraatti lämpökäsitellään yhdessä varatun eristyskerroksen kanssa esim. huoneen lämpötilassa, eli 20-25Ό:η lämpötilassa, piisubstraatissa olevan kuparin saattamiseksi diffundoitumaan potentiaalieron vaikutuksesta pii-substraatin ja eristyskerroksen rajapintaan siten, että kupari kerääntyy rajapintaan ja sen vaikutus eliniän degradaatioon piisubstraatissa tulee deaktivoiduksi. Vaiheessa 140 voidaan käyttää vaihtoehtoista lämpötilaa ja lämpötilan ainoa rajoitus on maksimilämpötila, joka on noin 300-400Ό.
Vaiheen 140 lämpökäsittelyä jatketaan vaiheessa 150 kunnes kupari on diffundoi-tunut. Lämpökäsittelyn kestoaika riippuu käytetystä lämpötilasta, varauksesta ja/tai piisubstraatista.
Sitten vaiheessa 160 on mahdollista varmistaa kuparijakauman manipulaation tulos stabiloimalla ohjattu kupari rajapintaan toisella lämpökäsittelyllä ja/tai valaisemalla piisubstraatti ja varattu eristyskerros, jolloin deaktivointi on tullut suoritetuksi loppuun. Tämän toisen lämpökäsittelyn kestoaika riippuu jälleen käytetystä lämpötilasta, varauksesta ja/tai piisubstraatista. Valaisemisprosessin kestoaika riippuu käytetystä lämpötilasta, varauksesta, piisubstraatista ja valaisinvälineistä.
Prosessoitua piisubstraattia, jossa kupariatomit ovat kiinnitettyinä ja ohjattuina pii-substraatin ulkopinnan läheisyydessä, voidaan käyttää aurinkokennon raaka-aineena.
Menetelmä 100 lopetetaan sitten vaiheessa 170.
Kuviossa 2 taulukko 200 esittää sen miten koronavaraaminen deaktivoi kuparin galliumilla doupatussa piissä. Tällöin vaaka-akseli tarkoittaa koronavarausta ja pystyakseli vikapitoisuutta Nt doupatussa piissä, joka määritetään seuraavasti:
jossa t2 tarkoittaa vähemmistökantoaineen elinikää valaisemisen jälkeen ja U tarkoittaa vähemmistökantoaineen elinikää ennen valaisemista.
Kuten taulukosta 200 voidaan nähdä, negatiivinen koronavaraus vaikuttaa kupari-kontaminaation omaavaan doupattuun piihin sillä tavoin, että vikapitoisuus pienenee rajusti nuolen 210 osoittamalla tavalla. Jopa silloin kun doupattu pii altistetaan positiiviselle koronavaraukselle deaktivoinnin jälkeen, säilyy vikapitoisuus olennaisesti samana kuten nuoli 220 osoittaa.
Kuviossa 3 on esitetty poikkileikkaus piisubstraattirakenteesta 300, esim. moniki-teisestä piisubstraattirakenteesta, joka on käsitelty kuparin deaktivointimenetelmäl-lä 100 liallisen kantoaineen indusoiman degradaation vähentämiseksi.
Rakenne 300 käsittää kuparilla kontaminoituneen ja galliumilla doupatun piisubst-raatin 310, joka on valmistettu esim. Czochralski-prosessilla. Suoraan piisubstraa-tin 310 ulkopinnan päälle on sijoitettu varattu eristyskerros 320, joka kykenee säilyttämään varauksen.
Varattava eristyskerros 320 aikaansaadaan saattamalla piisubstraatti reagoimaan ympäröivän ilman ja ilmanpaineen kanssa natiivin oksidikerroksen muodostamiseksi ja/tai pinnoittamalla terminen oksidi- ja/tai alumiinioksidikerros piisubstraatin 310 päälle prosessikammiossa.
Muodostettu eristyskerros 320 varataan viemällä eristyskerroksen 320 sisään negatiivinen koronavaraus, jolloin kuparilla kontaminoituneen piisubstraatin 310 ja eristyskerroksen 320 generoitunut potentiaaliero pakottaa kupariatomit diffundoi-tumaan kohti pinnan aluetta 330, joka sijaitsee piisubstraatin 310 ja eristyskerroksen 320 rajapinnassa.
Sitten piisubstraatille 310 on suoritettu lämpökäsittely, esim. huoneen lämpötilassa, kupariatomien kokoamiseksi rajapintaan 330 ja siten kuparin diffuusion viimeistelemiseksi.
Kuparin ohjatun jakauman omaava piisubstraatti 310 voidaan edelleen lämpökäsi-tellä ja/tai valaista kuparin diffuusion loppuun suorittamisen jälkeen kuparin stabi-loimiseksi rajapintaan 330. Stabiloitua piisubstraattia 300 voidaan käyttää sellaisenaan tai jatkokäsittelyn jälkeen aurinkokennomateriaalina.
Kuviossa 4 on esitetty poikkileikkaus aurinkokennopaneelista 400, joka kykenee absorboimaan auringon säteilyä.
Aurinkokennopaneeli 400 käsittää aurinkokennon 410 ja läpinäkyvän kannen 420, esim. lasi- tai polykarbonaattikannen, joka päästää auringon säteilyn kulkemaan aurinkokennoon 410 ja vähentää lämpöhäviötä aurinkokennosta 410. Lisäksi aurinkokennopaneeli 400 käsittää aurinkokennon 410 ja ladattavan akun välillä vaaditut liitännät ja paneelin rungon 430, joka yhdessä kannen 420 kanssa suojaa aurinkokennoa ja liitäntiä. Luonnollisesti aurinkokennopaneeli voi käsittää useampia kuin yhden aurinkokennon 410 ja vaaditut aurinkokennojen 410 väliset keskinäiset liitännät.
Aurinkokenno 410 käsittää kuparilla kontaminoituneen piisubstraatin 440, jossa kupari on deaktivoitu eristyskerroksen, varaamisprosessin ja lämpökäsittelyn avulla liiallisen kantoaineen indusoiman degradaation vähentämiseksi. Lisäksi aurinkokenno 410 käsittää kontaktit 450a, 450b ja heijastumisen estävän kerroksen 460.
Piisubstraatti 440 käsittää ainakin p-tyypin piikerroksen ja n-tyypin piikerroksen ja p-n liitoksen piikerrosten välillä. P-tyypin ja n-tyypin piikerroksista ainakin toinen on käsitelty siten, että kupariatomit piikerroksessa 440 ovat deaktivoituneet. Piisubstraatti 440 voi käsittää toisella puolellaan olevan eristyskerroksen, jota on käytetty kuparin deaktivoinnissa, mutta on myös mahdollista, että eristyskerros tai osa siitä on poistettu silloin kun kontaktit 450a, 450b ja heijastumisen estävä kerros 460 on muodostettu.
Piisubstraatissa 440 olevat kupariatomit on deaktivoitu sijoittamalla välittömästi piisubstraatin 440 ulkopinnan päälle varattu eristyskerros, esim. piidioksidikerros, joka kykenee säilyttämään varauksen.
Varattava eristyskerros on aikaansaatu saattamalla piisubstraatti 440 reagoimaan ympäröivän ilman ja ilmanpaineen kanssa natiivin oksidikerroksen muodostamiseksi ja/tai pinnoittamalla terminen oksidikerros piisubstraatin 440 päälle prosessi-kammiossa.
Eristyskerros on varattu toimittamalla eristyskerroksen sisään esim. negatiivinen koronavaraus potentiaalieron generoimiseksi kuparilla kontaminoituneen piisubst-raatin 440 ja eristyskerroksen välille, jolloin potentiaaliero pakottaa kupariatomit diffundoitumaan kohti piisubstraatin 440 ja eristyskerroksen rajapintaa.
Sitten piisubstraatille 440 on suoritettu lämpökäsittely, esim. huoneen lämpötilassa, rajapintaan tapahtuvan kupariatomien kerääntymisen viimeistelemiseksi ja kuparin osalta deaktivoituneen piisubstraatin 440 aikaansaamiseksi.
On mahdollista parantaa kuparin deaktivoinnin tulosta lämpökäsittelemällä ja/tai valaisemalla manipuloidun kuparijakauman omaava piisubstraatti 440 kuparin diffuusion loppuun suorittamisen jälkeen kuparin stabiloimiseksi rajapintaan.
Keksintöä on edellä selostettu viittaamalla yllä mainittuihin suoritusmuotoihin ja useita keksinnön etuja on demonstroitu. On selvää, että keksintö rajoitu vain näihin suoritusmuotoihin, vaan käsittää kaikki mahdolliset suoritusmuodot keksinnöllisen ajatuksen ja seuraavien patenttivaatimusten hengen ja laajuuden puitteissa.

Claims (9)

1. Menetelmä (100) valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubst-raatissa (310), joka on seostettu ainakin yhdellä p-tyypin seostusaineella, tunnettu siitä että menetelmässä muodostetaan (120, 130) piisubstraatin päälle varauksen säilyttämiseen kykenevä varattu eristyskerros (320) potentiaalieron generoimiseksi varatun eristys-kerroksen ja piisubstraatin välille ja lämpökäsitellään (140) piisubstraatti valon indusoiman degradaation aiheuttavan ja piisubstraatissa olevan epäpuhtauden saattamiseksi diffundoitumaan potentiaalieron vaikutuksesta piisubstraatin ja eristyskerroksen rajapintaan (330).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa varattava eristyskerros muodostetaan saattamalla (120) piisubstraatti reagoimaan ilman kanssa ja/tai pinnoittamalla (120) prosessikammiossa.
3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa varattu eristyskerros käsittää ainakin yhden seuraavista: natiivi oksidi, terminen oksidi ja alumiinioksidi.
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa eristyskerros varataan toimittamalla koronavaraus eristyskerroksen sisään.
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa lämpökäsittely toteutetaan huoneen lämpötilassa.
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa menetelmässä lisäksi stabiloidaan (160) epäpuhtaus rajapintaan lämpökäsittelemällä ja/tai valaisemalla piisubstraatti sen jälkeen kun epäpuhtauden diffuusio on suoritettu loppuun.
7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa käsiteltyä piisubstraattia käytetään aurinkokennossa.
8. Piisubstraattirakenne (300), joka on käsitelty jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisella menetelmällä, jossa piisubstraattirakenteessa on piisubstraatti (310), joka on seostettu ainakin yhdellä p-tyypin seostusaineella, tunnettu siitä että piisubstraattirakenteessa on lisäksi piisubstraatin päälle muodostettu varattu eristyskerros (320), joka on sovitettu säilyttämään varaus potentiaalieron generoimiseksi eristyskerroksen ja piisubstraatin välille, jonka potentiaalieron vaikutuksesta valon indusoiman degradaation aiheuttava epäpuhtaus on diffundoitunut lämpökäsitellyn piisubstraatin ja eristys-kerroksen rajapintaan (330).
9. Laite (400, 410), joka käsittää piisubstraattirakenteen (300), joka on käsitelty jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisella menetelmällä, jossa piisubstraattiraken-teessa on piisubstraatti (310, 440), joka on seostettu ainakin yhdellä p-tyypin seostus-aineella, tunnettu siitä että piisubstraattirakenteessa on lisäksi piisubstraatin päälle muodostettu varattu eristyskerros (320), joka on sovitettu säilyttämään varaus potentiaalieron generoimiseksi eristyskerroksen ja piisubstraatin välille, jonka potentiaalieron vaikutuksesta valon indusoiman degradaation aiheuttava epäpuhtaus on diffundoitunut lämpökäsitellyn piisubstraatin ja eristys-kerroksen rajapintaan (330). Patentkrav
FI20115966A 2011-09-30 2011-09-30 Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin FI126401B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115966A FI126401B (fi) 2011-09-30 2011-09-30 Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin
PCT/FI2012/050937 WO2013045767A1 (en) 2011-09-30 2012-10-01 Method for decreasing an excess carrier induced degradation in a silicon substrate
EP12836473.4A EP2761666B1 (en) 2011-09-30 2012-10-01 Method of decreasing an excess carrier induced degradation in a silicon substrate
CN201280054793.4A CN105308757B (zh) 2011-09-30 2012-10-01 用于减少硅衬底中的过量载流子引起的劣化的方法
US14/348,673 US9306097B2 (en) 2011-09-30 2012-10-01 Method for decreasing an excess carrier induced degradation in a silicon substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115966A FI126401B (fi) 2011-09-30 2011-09-30 Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20115966A0 FI20115966A0 (fi) 2011-09-30
FI20115966A FI20115966A (fi) 2013-03-31
FI126401B true FI126401B (fi) 2016-11-15

Family

ID=44718871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20115966A FI126401B (fi) 2011-09-30 2011-09-30 Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9306097B2 (fi)
EP (1) EP2761666B1 (fi)
CN (1) CN105308757B (fi)
FI (1) FI126401B (fi)
WO (1) WO2013045767A1 (fi)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105008595B (zh) * 2012-12-31 2018-04-13 Memc电子材料有限公司 通过直拉法制造铟掺杂硅
US9780252B2 (en) * 2014-10-17 2017-10-03 Tp Solar, Inc. Method and apparatus for reduction of solar cell LID
FR3074815B1 (fr) * 2017-12-12 2022-02-18 Commissariat Energie Atomique Procede d'extraction d'impuretes metalliques d'une plaquette de silicium cristallin
FR3074814B1 (fr) * 2017-12-12 2019-12-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'extraction d'impuretes metalliques d'une plaquette de silicium cristallin
US20200135898A1 (en) * 2018-10-30 2020-04-30 International Business Machines Corporation Hard mask replenishment for etching processes

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT380974B (de) * 1982-04-06 1986-08-11 Shell Austria Verfahren zum gettern von halbleiterbauelementen
JP2950728B2 (ja) * 1994-07-25 1999-09-20 大日本スクリーン製造株式会社 Ｂｔ処理装置及びｂｔ処理方法
US6133119A (en) * 1996-07-08 2000-10-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and method manufacturing same
US5760594A (en) 1996-09-30 1998-06-02 Vlsi Technology, Inc. Contamination monitoring using capacitance measurements on MOS structures
US6100167A (en) * 1997-05-29 2000-08-08 Memc Electronic Materials, Inc. Process for the removal of copper from polished boron doped silicon wafers
US6482269B1 (en) * 1997-05-29 2002-11-19 Memc Electronic Materials, Inc. Process for the removal of copper and other metallic impurities from silicon
US6548382B1 (en) 1997-07-18 2003-04-15 Silicon Genesis Corporation Gettering technique for wafers made using a controlled cleaving process
US6249117B1 (en) * 1999-03-24 2001-06-19 Wafer Standards, Inc. Device for monitoring and calibrating oxide charge measurement equipment and method therefor
US6852371B2 (en) * 2000-03-03 2005-02-08 Midwest Research Institute Metal processing for impurity gettering in silicon
US20030104680A1 (en) * 2001-11-13 2003-06-05 Memc Electronic Materials, Inc. Process for the removal of copper from polished boron-doped silicon wafers
JP4877897B2 (ja) 2004-07-21 2012-02-15 シルトロニック・ジャパン株式会社 シリコンウェハの不純物の除去方法及び分析方法
JP2007095774A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Toshiba Ceramics Co Ltd 遷移金属不純物の洗浄除去方法
US7737004B2 (en) * 2006-07-03 2010-06-15 Semiconductor Components Industries Llc Multilayer gettering structure for semiconductor device and method
WO2010046284A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Applied Materials, Inc. Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation
US8124502B2 (en) * 2008-10-23 2012-02-28 Applied Materials, Inc. Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation
US20110132444A1 (en) * 2010-01-08 2011-06-09 Meier Daniel L Solar cell including sputtered reflective layer and method of manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
FI20115966A (fi) 2013-03-31
US20140238490A1 (en) 2014-08-28
FI20115966A0 (fi) 2011-09-30
EP2761666A4 (en) 2015-07-01
EP2761666A1 (en) 2014-08-06
EP2761666C0 (en) 2023-06-07
CN105308757A (zh) 2016-02-03
CN105308757B (zh) 2017-07-14
WO2013045767A1 (en) 2013-04-04
US9306097B2 (en) 2016-04-05
EP2761666B1 (en) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI126401B (fi) Menetelmä valon indusoiman degradaation vähentämiseksi piisubstraatissa sekä piisubstraattirakenne ja laite, jotka käsittävät piisubstraatin
TWI474494B (zh) 多晶矽發射極太陽能電池所用的圖案化摻雜
US8603900B2 (en) Reducing surface recombination and enhancing light trapping in solar cells
US8071418B2 (en) Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process
US8329563B2 (en) Semiconductor device including a gettering layer and manufacturing method therefor
CN106057980B (zh) 一种晶体硅太阳能电池的磷扩散方法
EP2963692A1 (en) Method and apparatus for inhibiting light-induced degradation of photovoltaic device
KR20160023687A (ko) 안정화된 효율을 가지는 광기전력 소자를 생산하기 위한 방법 및 디바이스
CN103715308A (zh) 一种多晶硅太阳能电池低温变温扩散工艺
WO2010046284A1 (en) Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation
AU2014295817B2 (en) Thermal processing in silicon
WO2015130334A1 (en) Silicon solar cells with epitaxial emitters
WO2015130672A1 (en) Silicon solar cells with epitaxial emitters
KR101912772B1 (ko) 광기전력 소자 제조 장치 및 제조 방법
NL2003511C2 (en) Method for fabricating a photovoltaic cell and a photovoltaic cell obtained using such a method.
KR101371801B1 (ko) 양면수광형 태양전지의 제조방법
CN102376560A (zh) 半导体器件的制作方法
CN102376548A (zh) 降低外延工艺中自掺杂与外扩散的方法
US20140256080A1 (en) Semiconductor device pn junction fabrication using optical processing of amorphous semiconductor material
US9559236B2 (en) Solar cell fabricated by simplified deposition process
US11837473B2 (en) Methods for near surface work function engineering
KR101462563B1 (ko) 실리콘불화물 막을 이용한 결정질 실리콘 웨이퍼 식각방법 및 식각장치, 이를 이용한 태양전지 제조방법 및 제조장치
US20230230848A1 (en) Methods for forming trench structures in substrates
EP0957524B1 (en) Phosphorus doping a semiconductor particle
KR20130016855A (ko) 태양전지의 에미터 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 126401

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B