KR20120095410A - 솔라 셀 제조를 위한 자기-정렬된 마스킹 - Google Patents
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Abstract
비정질화(amorphized)된 실리콘과 결정질(crystalline) 실리콘 사이의 물리적 및 화학적 성질(property) 차이들을 적절하게 이용하는 다양한 방법들이 후속 주입들을 위해 사용될 수 있는 마스크들을 생성하기 위해 이용되고, 어떤 실시예들에서는 비정질(amorphous) 실리콘과 결정질 실리콘 사이의 필름 성장(film growth)에 차이가 마스크를 생성하기 위해 이용되고, 다른 실시예들에서는 비정질(amorphous) 실리콘과 결정질 실리콘 사이의 반사율(reflectivity) 또는 광 흡수율(light absorption)에 차이가 마스크를 생성하기 위해 이용되고, 다른 실시예들에서는 도핑된(doped) 실리콘과 비도핑된(undoped) 실리콘 사이의 특성들(characteristics)에 차이들이 마스크들을 생성하는데 이용된다.
Description
본 발명은 솔라 셀(solar cell)에 이온 주입(ion implantation)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔라 셀 주입하는 방법 및 후속 주입(subsequent implant) 단계들에 영향을 미치는 솔라 셀 기판의 성질들(properties)을 변화하는 방법에 관한 것이다.
이온 주입(ion implantation)은 기판들에 전도성-전환(conductivity-altering) 불순물들을 도입하기 위한 표준 기술이다. 원하는 불순물(impurity) 물질이 이온 소스(ion source)로 이온화되고, 이온들이 지정된 에너지의 이온 빔을 형성하기 위해 가속되고, 그리고 이온 빔은 기판의 표면으로 향하게 된다. 빔에 활동적인 이온들은 기판 물질의 벌크(bulk)를 투과하고 원하는 전도성 영역을 형성하기 위한 기판 물질의 결정질 격자(crystalline lattice)에 내장된다.
솔라 셀들은 비용없이 자연 자원을 이용하는 무공해(pollution-free), 동등한-접근(equal-access) 에너지를 제공한다. 환경의 관심과 에너지 경비의 증가 때문에, 실리콘 기판들로 구성될 수 있는 솔라 셀들은 더 세계적으로 중요해지고 있다. 고성능(high-performance) 솔라 셀들의 생산 또는 제조를 위한 어떤 절감된 경비 또는 고성능 솔라 셀들에 어떤 효율 개선은 전세계적인 솔라 셀들의 완성(implementation)에 긍정적인 영향이 된다. 이것은 이 청정 에너지 기술의 폭넓은 유용성이 가능하게 할 것이다.
솔라 셀들은 효율을 개선하기 위해 도핑을 필요로 할 수 있다. 도펀트(dopant)는 예를 들어, 비소(arsenic), 인(phosphorus) 또는 붕소(boron)일 수 있다. 도 1a 은 서로 얽힌 후면 접촉(interdigitated back contact) 솔라 셀의 단면도(cross-sectional view)이다. IBC 솔라 셀에서, p-n 접합(p-n junction)은 솔라 셀의 후면 상에 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이,특정 실시예에서 도핑 패턴은 p-타입과 n-타입 도펀트 영역들이 교호(alternating)하고 있다. p+ 에미터(203) 와 n+ 후표면 필드(back surface field)(204)는 적절하게 도핑된다. 이 도핑은 IBC 솔라 셀에 접합이 제대로 기능하거나(function) 또는 증가된 효율을 가질 수 있도록 할 수 있다.
IBC 솔라 셀들과 같은 어떤 솔라 셀들은 솔라 셀의 상이한 영역들은 p-타입이고 다른 n-타입일 것을 필요로 한다.이러한 다양한 영역들을 중첩이나 에러없이 정렬하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 도 1b에서 p+ 에미터(203) 와 n+ 후표면 필드(back surface field)(204)는 도핑되어야 한다. p-타입 영역들(203)과 n-타입 영역들(204)간의 중첩이 존재한다면, 카운터도핑(counterdoping)이 발생할 수 있다. 어떤 중첩 또는 정렬불량(misalignment)은 또한 솔라 셀의 기능에 영향을 줄 수 있다. 복수의 주입,특별히 작은 구조 또는 작은 주입 영역 치수를 필요로 하는 솔라 셀들을 위해, 정렬 조건들(alignment requirements)이 섀도우 마스크(shadow mask) 또는 근접 마스크(proximity mask)의 사용을 제한할 수 있다. 특별히, 도 1b에 도시된 바와 같이, IBC 솔라 셀은 예를 들어 붕소(B)와 인(P)을 가지고 도핑되는 교호(alternating)하는 라인들을 필요로 한다. 따라서, 붕소(B) 주입을 위한 어떤 섀도우 마스크 또는 근접 마스크는 다른 근접 마스크 또는 다른 섀도우 마스크를 사용하는 인(P)으로 주입되는 작은 형상부(features)에 면밀하게 정렬되는 좁고, 긴 개구들(apertures)을 갖는다.
따라서, 솔라 셀 주입하는 개선된 방법을 위한 기술에 요구가 있으며, 보다 상세하게는 후속 주입들을 위한 마스크로서 솔라 셀의 주입된 영역을 이용하는 방법을 위한 기술에 요구가 있다.
비정질화(amorphized)된 실리콘과 결정질(crystalline) 실리콘 사이의 물리적 및 화학적 성질(property) 차이들을 이용하는 다양한 방법들이 후속 주입들을 위해 사용될 수 있는 마스크들을 생성하기 위해 이용된다. 어떤 실시예들에서는 비정질(amorphous) 실리콘과 결정질 실리콘 사이의 필름 성장(film growth)에 차이가 마스크를 생성하기 위해 이용된다. 다른 실시예들에서는 비정질(amorphous) 실리콘과 결정질 실리콘 사이의 반사율(reflectivity) 또는 광 흡수율(light absorption)에 차이가 마스크를 생성하기 위해 이용된다. 다른 실시예들에서는 도핑된(doped) 실리콘과 비도핑된(undoped) 실리콘 사이의 특성들(characteristics)에 차이들이 마스크들을 생성하는데 이용된다.
본 발명의 나은 이해를 위해, 첨부하는 도면들에 참조번호(reference)가 제공되고, 도면들은 참조로서 명세서에 부가된다.
도 1a 은 서로 얽힌 후면 접촉(interdigitated back contact) 솔라 셀의 단면도(cross-sectional view)이다.
도 1b 는 서로 얽힌 후면 접촉(interdigitated back contact) 솔라 셀의 저면도(bottom view)이다.
도 2 는 마스크를 관통한 주입(implantation)의 단면도이다.
도 3 은 제 1 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 4 는 제 2 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 5 는 제 3 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 6 은 제 4 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 7 은 솔라 셀의 저항 가열(resistive heating)이다.
도 8 은 제 5 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 9 는 제 6 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 10 은 제 7 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 11 은 제 8 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 12 는 제 9 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 13 은 제 10 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 1a 은 서로 얽힌 후면 접촉(interdigitated back contact) 솔라 셀의 단면도(cross-sectional view)이다.
도 1b 는 서로 얽힌 후면 접촉(interdigitated back contact) 솔라 셀의 저면도(bottom view)이다.
도 2 는 마스크를 관통한 주입(implantation)의 단면도이다.
도 3 은 제 1 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 4 는 제 2 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 5 는 제 3 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 6 은 제 4 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 7 은 솔라 셀의 저항 가열(resistive heating)이다.
도 8 은 제 5 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
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도 10 은 제 7 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 11 은 제 8 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 12 는 제 9 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
도 13 은 제 10 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다.
시스템의 실시예들은 솔라 셀(solar cell)들과 연계하여 명세서에서 서술된다. 그러나, 시스템의 실시예들은 예를 들어, 반도체 웨이퍼들(semiconductor wafers) 또는 플랫 판넬들(flat panels)와 사용될 수 있다. 주입기(implanter)는 예를 들어, 빔-라인(beam-line) 또는 플라즈마 도핑 타입 이온 주입기(plasma doping type ion implanter)일 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에서 서술되는 특정한 실시예들에 제한되지 않는다.
도 2 는 마스크를 관통한 주입의 단면도이다. 기판(100)에 특정 패턴의 이온 주입이 요구될때, 마스크(104)가 이용될 수 있다. 마스크(104)는 섀도우 마스크 또는 근접 마스크일 수 있다. 마스크(104)는 이온 빔(101)의 경로에서 기판(100)의 전면에 위치한다. 기판(100)은 예를 들어, 솔라 셀 일 수 있다. 기판(100)은 플래튼(102), 기판(100)에 유지할 정전기력(electrostatic force) 또는 물리력(physical force)을 이용할 수 있는,상에 위치할 수 있다. 마스크(104)는 기판(100)에 원하는 패턴의 이온 주입에 상응하는 개구들(apertures)(105)을 가진다. 개구들(105)은 줄무늬(stripes)들, 점들(dots) 또는 다른 형상일 수 있다. 솔라 셀(100)에 주입은 마스크(104)에 개구들(105)을 관통한다. 따라서 단지 주입된 영역들(103)에만 형성된다. 주입된 영역들(103)은 예를 들어 도 1의 IBC 솔라 셀에 p+ 에미터(203)에 대응할 수 있다. 주입된 영역들(103)은 주입때문에 비정질화(amorphized)될 수 있고, 반면에 솔라 셀(100)의 나머지 영역은 결정질 실리콘으로 잔존할 수 있다. 마스크(104)의 사용이 다른 이온 주입 기술들을 위해 요구되는 실크스크니링(silkscreening) 또는 리소그라피(lithography)와 같은 공정 단계들을 생략시킨다. 명세서에 실시예들에서 개시되는 것과 같이, 나중 주입은 주입된 영역(301) 또는 솔라 셀(300)의 어떤 다른 영역에 주입될 수 있다.
다중 주입들(multiple implants)을 필요로 하는 솔라 셀 구조들을 위해, 도2에 도시된 것과 같은 제 1 주입이 후속 주입들을 마스크를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 도 2에서 언급된 바와 같이 영역들(103)은 이온 빔(101)에 노출 때문에 이온들이 주입된다. 이러한 주입된 비정질화(amorphized)된 영역들은 랜덤화된(randomized) 결정체 구조(crystal structure) 때문에 비도핑된 결정질 영역(crystalline region)과는 다른 표면 또는 결정체 성질들(properties)을 가진다.이러한 다른 성질들이 보완적인(예, 인접한) 주입들을 위한 비정질화된 영역(103)을 마스크 하는데 또는 동일 영역에 서로의 상측에 존재해야만 하는 주입들을 위한 결정질 영역을 마스크 하는데 사용될 수 있다. 제 1 주입은 도 2에 도시된 바와 같은 섀도우 도는 근접 마스크를 관통하여(through) 또는 당업자들에 알려진 어떤 다른 패터닝 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 큰 P 도즈를 가질 수 있는 제 1 주입은 솔라 셀의 일부 표면을 비정질화 할 것이다. 비정질화된 영역들(amorphized regions)은 후속 주입들을 위한 마스크를 생성하기 위해 이용될 수 있는 상이한 물질 성질들을 가지는 것이다.
도 3 은 제 1 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. Step 301에서, 솔라 셀의 주입된 영역을 비정질화하는 제 1 패턴화된 주입(patterned implant)이 수행된다. 명세서에 모든 실시예들에서 같이, 섀도우 또는 근접 마스크는 이 패턴화된 주입을 위해서 사용될 수 있다. 이것이 비정질화된 그리고 결정질 영역을 모두 가지는 표면을 가진 솔라 셀을 생성한다. 패턴화된 주입이 완성된 후에, 마스크는 기판으로부터 제거된다.
비정질화 주입(300) 후에, Step 302에 도시된 바와 같이, 예를 들어 산화물(oxide) 또는 주입된 빔을 중단(stop) 또는 블럭(block)할 수 있는 다른 물질들 같은 질료(substance)가 솔라 셀 위에 증착되거나 또는 성장된다. 솔라 셀의 비정질화된(a-Si) 그리고 결정질 영역들 상에서 성장 또는 증착의 비율이 다르게 되기 위한 물질이 선택된다. 예를 들어, 산화물 성장은 결정질 실리콘(crystalline silicon) 상에서 보다 비정질 실리콘 상에서 더 크다. 따라서, step 302 증착 후에, 산화물은 결정질 실리콘(예를 들어, 비도핑된 실리콘) 상에서 보다 비정질 실리콘(예를 들어, 전에 도핑된 영역들) 상에서 더 두껍다.
증착 또는 성장 후에, Step 303에 도시된 바와 같이 원하는 영역들을 노출(expose)하기 위해 기판은 세정(clean) 되거나 또는 에칭된다. 예를 들어, 실리콘 산화물을 고르게(evenly) 제거하기 위해 플라즈마 에칭이 사용되어져서 실리콘 산화물은 비정질화된 영역들로부터는 완전히 제거되지 않지만, 결정질 영역들로부터는 완전히 제거된다. 산화물(oxide)이 비정질 영역 상에서 더 두껍기 때문에 이것은 최소한 부분적일 수 있다.
Step 304에 도시된 바와 같이, 제 1 패턴화된 주입 외에 솔라 셀의 상이한 영역들에 제 2 주입이 수행된다. 전에 주입된 영역들 상에 증착 물질들이 잔존하기 때문에, 패턴화된 주입 1 (Step 301)에 의해 주입되지 않은 영역들에만 이번에는 주입된다.
제 2 패턴화된 주입이 완성된 후에, Step 305에 도시된 바와 같이 증착된 레이어 또는 마스크는 에칭된다. 다음, 주입을 활성화하기 위해 어닐링(anneal)이 수행될 수 있다.
도 4 는 제 2 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. Step 311에서, 솔라 셀의 주입된 영역을 비정질화하는 제 1 패턴화된 주입(patterned implantation)이 수행된다. 패턴화된 주입이 완성된 후에, 마스크는 기판으로부터 제거된다.
이온 빔을 중단한 기판은 Step 312에 도시된 바와 같이, 솔라 셀의 비정질화된 그리고 결정질 영역들 모두에 고르게 증착되거나 성장될 수 있다. 이 보호막(protective layer)의 두께는 솔라 셀의 비정질화된 그리고 결정질 영역들 사이에 다르지 않다.
비록 Step 312 증착 후에 보호막의 두께는 균일(uniform)할지라도, 보호막은 비정질 실리콘과 결정질 실리콘으로부터 다른 비율로 에칭된다. 각 영역 아래의 솔라 셀의 표면이 다르기 때문에, 보호막의 성질들은 다르다. 예를 들어, 솔라 셀 표면상의 원자들 사이의 거리는 결정질 영역들과 비정질 영역들간에 다르다. 이 격자 상수(lattice constant)는 결정질 구조에 또는 그것의 위에 성장한 기판의 화학량론(stoichiometry)에 영향을 미친다. 차례로, 이 결정질 구조 또는 화학량론은 에칭율에 영향을 줄 수 있다. 보호막은 Step 313에 도시된 바와 같이 영역들 중 한쪽이 노출될때까지 에칭된다. 다시 말해서, 보호막은 결정질 실리콘 상에서 주로 잔존할 수 있으나, 보호막은 비정질 실리콘으로부터 주로 제거된다. 다른 실시예서는 보호막은 비정질 실리콘 상에 주로 잔존할 수 있으나, 보호막은 결정질 실리콘으로부터 주로 제거된다.
그 다음에, Step 314에 도시된 바와 같이, 제 2 패턴화된 주입이 수행된다. 보호막의 위치 때문에, 제 2 주입은 제 1 패턴화된 주입에 정렬될 수 있다. 보호막이 유지된 기판의 영역들에 기반하여, 제 1 및 제 2 패턴 주입들이 솔라 셀의 동일 또는 상이한 영역들에 주입할 수 있다.
그 다음에, Step 315에 도시된 바와 같이 보호막 또는 마스크는 에칭 제거된다. 그 다음에, 주입들을 활성화하기 위해 어닐링이 수행될 수 있다.
도 5 는 제 3 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. Step 321에 도시된 바와 같이, 솔라 셀의 주입된 영역을 비정질화하는 제 1 패턴화된 주입이 수행된다. 패턴화된 주입이 완성된 후에, 마스크가 기판으로부터 제거된다.
그 다음에, Step 322에 도시된 바와 같이, 감광제(photoresist)가 솔라 셀 위에 회전(spin)되고, 감광제의 두께가 제어된다. H-라인, L-라인, 와이드-밴드, 딥-자외선(deep-UV) 또는 광(light)이 그것의 용해도(solubility)와 같은 성질들을 전환하는 임의의 광능동 필름(photoactive film)을 포함하는 상이한 감광제 물질들이 사용될 수 있다. 감광제 두께는 웨이퍼 스핀 속도에 의해 제어된다. 다른 감광제들은 상이한 점도(viscosity)들을 가진다. 결과적인 두께를 알기 위해 다른 속도들에서 그것을 회전함으로써 감광제는 특징지어진다. 이 기술은 당업자들에게 주지된 것이다.
감광제의 두가지 주요 타입들이 있다. 양성 감광제(positive photoresist)는 광의 현출(presence)에 경화(set)되고, 비노출된(unexposed) 감광제는 제거에 민감함을 유지한다. 음성 감광제(negative photoresist)는 비노출된 감광제는 경화되고, 광에 노출된 것은 제거에 민감함을 유지하여, 반대 방식으로 동작한다.
양성 감광제의 경우에, Step 323에 도시된 바와 같이, 광(light)이 광감제 층의 후면에서 반사될 때 충분한 광 흡수가 단지 발생하도록 하기 위해 UV 또는 다른 광이 감광제를 경화하기 위해 사용되어진다. 따라서, 솔라 셀의 비정질화된 영역들과 결정질 영역들의 다른 반사율(reflectivity)이 단지 솔라셀의 비정질화된 영역 위에 감광제를 경화 할 수 있다. 다른 감광제들은 근-자외선(near-UV), 중-자외선(mid-UV) 및 딥-자외선(deep-UV)과 같은 다른 파장들에서 활성화된다. 관심 파장들은 감광제를 "활성화"하는 것에 의해, 즉, 어느 파장이 그것을 가용성(soluble)으로부터 불용성(insoluble) (또는 역의) 변화하는지에 의해 결정된다. 그 다음, 필름의 두께는 전형적으로 파장의 오더(order)에 따른다.(+/- 팩터 2)(+/- a factor of 2). 어떤 실시예들에서는, 감광제의 두께는 80에서 500nm 사이이다. 어떤 실시예들에서는, 100nm와 2000nm사이의 파장들을 가진 광이 표면에 적용될 수 있다.
음성 감광제의 경우에, 자외선 광은 감광제가 솔라 셀의 영역을 경화(setting)하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 이것은 감광제의 성질들에 기인한다. 예를 들어, 비정질화된 영역에 의해 반사된 광의 양이 커서 그 영역에 음성 감광제가 경화되지 않도록 보장(insure)하기에 충분할 수 있다. 반면에 결정질 영역에 반사된 빛이 적은 양은 그 영역에 음성 감광제가 경화 될 수 있다.
어느 경우든, 감광제 두께와 형성은 블루 파장들에서 결정질 영역들과 비정질 영역들 사이에 반사율에 가장 큰 차이를 달성하도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서는 파장들은 약 450nm 일 수 있다. 광은 일예에서 약 70°의 각도에서 감광제에 입사(incident)될 수 있다. 솔라 셀의 비정질 영역들과 결정질 영역들 사이의 흡수율에 차이를 최적화하기 위해, 두개 또는 이상의 감광제 층들이 요구될 수 있다. 이러한 다중 감광제 층들은 적절한 두께 및 굴절률(refractive index)를 가지도록 구성될 수 있다.
하나의 특정 실시예에서, 2500Å 두께를 가지는 감광제는 300Å 두께로 주입된 영역을 가지는 솔라 셀에 적용될 수 있다. 약 600nm에서, 결정질 실리콘에 비교 되었을때, 비정질 실리콘에 의해 반사된 광의 양은 30% 증가할 수 있다. 450nm 파장은 반사율에 더 상당한 차이를 야기할 수 있다.
다른 실시예에서, 편광된(polarized) 광이 기판에 적용될 수 있다. 어떤 경우에, 편광된 광의 이용은 비정질 실리콘과 결정질 실리콘간의 반사율에서 차이를 증가할 수 있다.
감광제가 원하는 영역들에 적절하게 경화하도록 충분한 시간이 경과한 후에, Step 324에 도시된 바와 같이, 경화되지 않은 임의의 감광제는 린스 오프(rinsed off) 될 수 있다.
Step 325에 도시된 바와 같이, 그 다음에 제 2 주입이 수행된다. 제 2 주입은 제 1 패턴화된 주입에 정렬될 수 있고 또는 솔라 셀의 비주입된 결정질 영역들을 주입할 수 있다.
그 다음, Step 326에 도시된 바와 같이 감광제는 애쉬 오프(ashed off)되거나 또는 다른 방식들로 제거될 수 있다. 그 다음 어닐링이 주입들을 활성화하기 위해 수행될 수 있다.
도 6 은 제 4 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. Step 331에 도시된 바와 같이 솔라 셀의 주입된 영역을 비정질화하는 제 1 패턴화된 주입이 수행된다. 패턴화된 주입이 완성된 후에, 마스크가 기판으로부터 제거된다.
그 다음,Step 332에 도시된 바와 같이 열 중합체 (thermal polymer)가 회전된다. 어떤 실시예들에서는, 폴리아미드(polyamide) 또는 멜라민 포름할데히드(melamine formaldehyde)가 사용될 수 있다. 폴리아미드는 쉽게 회전하는 제형(formulation)으로 사용 가능하다. 모든 감광제들은 유실되는 것을 방지하기 위해 소프트베이크(softebake) (또는 대안적으로 하드베이크(hard bake)) 필요로 한다. 다른 말로, 정도(degree)를 변화하기 위해 모든 것이 열적으로 활성화된다. 이러한 베이크는 일반적으로 핫 플레이트(hot plate)상에서 일어나고, 주로 용매(solvent)를 제거하고, 더 단단한 필름을 후에 남게 한다. 어떤 실시예들에서는, 열 중합체는 100nm 및 
사이의 두께에서 적용된다.
그 다음, Step 333에 도시된 바와 같이 열 중합체는 경화된다. 솔라 셀의 비정질 영역들과 결정질 영역들 사이의 표면 흡수율에 차이가 어느 중합체가 경화될 수 있는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 결정질 실리콘은 적외선 영역의 대부분에서 적어도 부분적으로 투명(transparent)할 수 있고, 따라서 적외선 광에 노출되는 동안 낮게(cool) 유지된다. 반대로, 비정질 실리콘은 대부분의 적외선 영역을 흡수할 수 있고, 결정질 실리콘보다 가열을 야기 한다. 흡수율 깊이(depth)에서의 차이는 중합체 마스크를 열적으로 경화하기 위해 사용될 수 있다. 솔라 셀은 비정질 영역들 상에서 중합체의 유도된 온도가 중합체를 열적으로 경화하기에 충분히 높게 하기 위해 구성된 강도(intensity)의 적외선 광에 노출된다. 이 강도는 결정질 영역들 상의 중합체의 유도된 온도가 중합체를 열적으로 경화하기에 충분히 높지 않게 하기 위해 또한 구성될 수 있다.
어떤 실시예들에서는 적외선 광은 열 중합체가 위치한 솔라 셀의 표면에 향하게 한다. 다른 실시예에서는, 적외선 광은 솔라 셀의 후면에 향하게 한다.
Step 334에 도시된 바와 같이, 다음에 경화되지 않은 중합체(polymer)는 화학적 린스(rinse)에 제거된다.
결과적인 중합체 마스크는 결정질 영역들의 제 2 주입을 허용하는 비정질화된 영역들에 정렬된다. Step 335에서 도시된 바와 같이, 제 2 패턴화된 주입은 Step 331 동안에 전에 주입되지 않은 솔라 셀의 영역들에 주입되도록 사용될 수 있다.
다음에 Step 336에 도시된 바와 같이 중합체는 애쉬(ashed)되거나 또는 다른 방식들로 제거된다. 어닐링은 주입을 활성화하기 위해 다음에 수행될 수 있다. 대안적 실시예에서, 중합체는 비정질 영역들 대신에 솔라 셀의 결정질 영역들 상에서 경화된다.
다른 실시예에서, 비정질 실리콘과 결정질 실리콘 사이의 적외선 흡수율 차이는 후속 주입 단계들을 위한 마스크를 생성하기 위해 사용된다. 예를 들어, 폴리프로필렌(polypropylene),PVC, 또는 어떤 다른 물질의 시트(sheet)가 솔라 셀의 표면에 적용될 수 있다. 다음에,예를 들어, 솔라 셀의 결정질 영역들보다는 솔라 셀의 비정질 영역을 가열하는 적외선 광에 솔라 셀이 노출된다. 일 예로, 비정질 실리콘의 가열은 폴리프로필렌을 용해(melt)할 것이고, 솔라 셀의 비정질 영역들로부터 그것이 발산(evolve)하거나 또는 승화(sublime)되도록 한다. 일 실시예에서, 약 30~60 초 동안 구간에서 100~150℃ 사이의 온도일 수 있다. 폴리 프로필렌 배리어(barrier)는 솔라 셀의 결정질 영역들 상에서는 변하지 않은(intact) 상태를 유지한다. 이 잔존하는 폴리프로필렌은 제 1 패턴화된 주입의 패턴과 일치하는 하드 마스크를 제공할 것이다.
도 8 은 제 5 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. Step 341에 도시된 바와 같이 제 1 패턴화된 주입이 솔라 셀 상에 수행된다. 이 주입은 플라즈마 도핑 이온 주입기를 사용할 수 있다.
그 다음에, Step 342에 도시된 바와 같이, 주입기에 섀도우 또는 근접 마스크의 이동 없이 주입된 영역들 상에 마스크를 증착하기 위해 플라즈마 도핑 이온 주입기의 도펀트, 전압 및 진공 특징들이 변화될 수 있다. 이 패턴화된 증착은 예를 들어, 탄소(C) 또는 인(P) 일 수 있다.
Step 343에 도시된 바와 같이, 다음에 섀도우 또는 근접 마스크는 주입기로부터 제거될 수 있다. Step 344에 도시된 바와 같이 제 1 패턴화된 주입 동안에 주입되지 않은 솔라 셀의 영역들에 제 2 패턴화된 주입이 수행될 수 있다. 이것이 보완적(complementary) 패턴화된 주입이 수행되는 것을 허용한다.
그 다음에, Step 342 동안에 증착된 물질은 Step 345에 도시된 바와 같이 예를 들어 에칭에 의해 제거될 수 있다.
도 9 는 제 6 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. 솔라 셀의 주입된 영역을 비정질화하는 제 1 패턴화된 주입이 Step 351에서 수행된다. 어떤 실시예들에서는, 마스크는 솔라 셀로부터 제거된다.
다음에, Step 352에 도시된 바와 같이 마스크를 형성하기 위해 솔라 셀 상에 수지(resin)가 코팅된다. 일 예로서, 수지는 전체 솔라 셀 표면을 코팅한다. 다른 예로서, 수지는 마스크에 의해 노출된 솔라 셀의 부분들을 단지 코팅한다.
Step 353에서 근접 또는 섀도우 마스크를 관통하여 수지(resin) 안으로 전사 주입(transfer implant)이 수행된다. 일 실시예에서, 근접 또는 섀도우 마스크는 제 1 및 제 2 주입사이에서 이동되지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 수지의 블랭킷 코팅(blanket coating)이 수행될 때, 마스크는 솔라 셀에 재정렬되어야 한다. 이런 전사 주입(transfer implant)은 주입에 노출된 수지를 경화하고, 반면에 나머지는 후에 린스(rinse)될 수 있다. 근접 또는 섀도우 마스크는 전사 주입 후에 제거된다. 미국 특허 No, 5,7055,339는 예로서 가교 폴리케톤(cross-linking polyketone)의 사용을 서술한다.
마스크가 제거된 후에, Step 354에 도시된 바와 같이 린스(rinse)가 수행된다. 전사 주입(transfer implant)에 의해 경화된 수지는 유지되나, 수지의 나머지는 린스 오프(rinsed off) 될 수 있다.
Step 355에 도시된 바와 같이, 다음에, 제 1 패턴화된 주입 동안에 주입되지 않은 솔라 셀의 영역들에 제 2 주입은 수행된다.
도 10 은 제 7 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. Step 361에 도시된 바와 같이, 최초 주입 전에 솔라 셀의 표면 상에 박막(thin film)이 증착 또는 성장된다. 필름은 100-500nm 사이의 두께를 가질 수 있다.
Step362에 도시된 바와 같이, 다음에 제 1 패턴화된 주입은 섀도우 또는 근접 마스크를 관통하여 수행된다. 이온들이 솔라 셀의 필름을 관통하도록 하기 위해 제 1 패턴화된 주입은 충분한 에너지를 가진다. 제 1 패턴화된 주입은 주입이 일어나는 필름의 화학적 구조를 변화한다.
필름의 다른 화학적 성질(chemistry)는 제 2 패턴화된 주입을 위한 마스크를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 다른 화학적 성질이 필름을 선택적으로 에칭하기 위해 사용된다. 예를 들어, 이산화 규소(silicon dioxide)에 주입된 탄소(carbon)는 그것의 습식 에칭 레이트(불화 수소에서)를 일반적으로 감소한다. p-타입 폴리실리콘 비도핑된 폴리실리콘보다 훨씬 큰 에칭 레이트를 가진다. 필름의 주입된 또는 비주입된 영역들이 Step 363에 도시된 바와 같이 제거된다. 이것은 에칭 공정을 이용하여 또는 다른 적절한 공정을 이용하여 수행될 수 있다.
다음에, Step364에서 잔존하는 필름이 제 2 주입 영역을 블럭하도록 하여 제 2 주입이 수행된다. 이온들이 필름을 관통하지 않도록 보장하기 위해서 제 2 주입은 제 1 주입보다 낮은 에너지에서 일어날 수 있다.
다음에 Step 365에 도시된 바와 같이 잔존하는 필름은 에칭되거나 또는 다른식으로 제거된다. 제 1 패턴화된 주입(Step362)은 필름을 에칭에 더 민감하게 만들 수 있고, 제 2 주입(Step 364)은 제 1 주입에서와 같은 솔라 셀 영역에 주입될 것이다. 만약 제 1 패턴화된 주입(Step362)은 필름을 에칭에 덜 민감하게 만든다면, 제 2 주입(Step 364)은 제 1 주입에서와 다른 솔라 셀 영역에 주입될 것이다. 두 예에서, 주입된 영역들은 정렬된다. 제 2 주입은 제 1 주입보다 더 큰 질량 이온일 수 있다. 예를 들어, 제 1 주입이 붕소(B)일 수 있고, 제 2 주입은 인(P)일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 주입은 규소(Si)이고 솔라 셀 상의 섀도우 또는 근접 마스크의 패턴을 단순히 전사(transfer)할 수 있다.
도 11 은 제 8 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. 이 실시예에서, 주입된 영역들과 비주입된 영역들의 다른 전도도(conductance)가 솔라 셀 표면의 물질을 발산(evolve)하는데 이용될 수 있다. 제 1 패턴화된 주입은 Step 371에 도시된 바와 같이, 섀도우 또는 근접 마스크를 관통하여 솔라 셀 상에 수행된다. 주입된 종(species)은 가급적(preferably) 붕소(B) 또는 인(P)과 같은 도펀트이다.
도펀트들을 활성화하기 위해서 어닐링 또는 열적 활성화 공정(thermal activation process)이 Step372에서 수행된다. 어닐링에 이어서 도핑된 영역들은 비도핑된 영역들 보다 낮은 저항력(resistance)을 가질 것이다.
다음에 솔라 셀은 Step 373에 도시된 바와 같이, 전기 도금(electroplating) 배스(bath)에 놓는다. 배스에 전해액(electrolyte)는 Al, Cu, Ag 또는 어떤 다른 종과 같은 금속 전해액을 구성될 수 있다. 솔라 셀의 도핑된 영역들 상에 도금된(plated) 금속의 두께는 비도핑된 영역들보다 더 빠르게 성장할 것이다. 일 특정 실시예에서, 이 공정은 예를 들어, 1 분 내지 2 시간 사이가 소요될 것이다.
Step 374에 도시된 바와 같이 옵션의(optional) 블랭킷 금속 에칭이 수행될 수 있다. 이 금속 에칭은 솔라 셀의 두꺼운(즉, 도핑된) 영역들과 얇은(즉, 비도핑된) 영역들 양자(both) 상에 같은 양의 금속을 제거한다. 즉, 에칭이 완성된 후에 솔라 셀의 도핑된 영역들 상의 금속이 잔존할 것이다.
Step 375에 도시된 바와 같이, 마스크로서 도핑된 영역들 상의 금속을 이용하여 제 2 패턴화된 주입이 수행된다. 따라서, 제 2 주입은 전에 비도핑된 영역들에만 수행된다. 다른 실시예에서, 블랭킷 금속(blanket metal) 에칭은 Step 374 동안에 수행되지 않고 그리고 전기도금(Step 373)은 제 2 주입(Step 375)에 의해 뒤따른다. 이 예에서, 도핑된 영역과 비도핑된 영역상의 금속 두께 차이가 단지 이전에 비도핑된 영역들에 제 2 주입으로부터 도펀트를 도입할 수 있도록 하기 위한 제 2 주입(Step 373)의 에너지가 선택된다.
다음에, Step 376에 도시된 바와 같이 제 2 주입을 활성화하기 위해 어닐링이 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 주입은 B, Ga, 또는 Al와 같은 p-타입 주입이고, 전기 도금된 금속이 Al이다.
도 12 는 제 9 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. 주입된 영역들과 비주입된 영역들 상의 용질(solute)과 용매(solvent)의 표면 장력(surface tension) 차이가 표면 상의 물질 발산(evolve)하기 위해 사용될 수 있다. 주입된 실리콘 표면은 비주입된 실리콘 표면보다 더 친수성(hydrophilic) 경향이 있다. 따라서, 비주입된 영역들보다 주입된 영역들 표면상에 적절한 용매(solvent)가 더 큰 부착력(adhesion)을 가질 수 있다. 적절한 이온 결합의(ionic) 또는 공유 결합(covalent)의 용매가 솔라 셀의 주입된 또는 비정질 영역에 우선적으로 부착되기 위해 사용될 수 있다. 건조 되었을때, 이 용매는 주입된 또는 비정질 영역들 상의 솔라 셀 표면 위에 증착 상태를 유지할 수 있다. 이것은 제 2 주입을 위한 마스크가 될 수 있다.
이 특정 실시예에서, 제 1 패턴화된 주입이 Step 381에 도시된 바와 같이 섀도우 또는 근접 마스크를 관통하여 수행된다. 제 1 주입은 임의 영역에 솔라 셀을 비정질화 할 수 있다.
Step 382에 도시된 바와 같이 어느 비도핑된 영역들을 친수성(hydrophilic)으로 만들기 위해서 HF 처리가 수행된다. 다음에 Step 383에서 용매(solvent)가 적용된다. 이 용매는 예를 들어 
또는 다른 적절한 화학 물질(chemical)일 수 있다. Step 384에 도시된 바와 같이 용매를 건조하기 위해서 압력 및/또는 열이 적용 될 수 있다.
Step 385에 도시된 바와 같이 다음에, 건조된 용매는 마스크로서 기능하기 때문에 제 1 주입 동안에 주입되지 않은 영역들에 제 2 패턴화된 주입이 수행된다. Step 386에 도시된 바와 같이 디아이(DI) 워터 린스(water rinse)는 솔라 셀의 용매를 제거한다.
그러나 다른 실시예에서, 주입된 영역들과 비주입된 영역들의 시트 저항력(sheet resistance)의 차이는 솔라 셀 표면 상의 물질을 발산(evolve)하거나 승화(sublime)하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도펀트의 현출(presence)때문에 도핑된 실리콘이 비도핑된 실리콘보다 낮은 비저항(resistivity)를 가진다. 따라서, 전류는 비도핑된 영역들 보다 도핑된 영역들을 쉽게 관통할 것이고, 이 영역들에서 적은 열을 생성할 것이다.
도 13 은 제 10 솔라 셀 제조 공정의 흐름도이다. 이 실시예에서, 차이는 비정질 실리콘과 결정질 실리콘 사이의 차이점에 기반하지 않는다. 오히려, 이 실시예에서는 도핑된 실리콘과 비도핑된 실리콘 사이의 전기 성능(electrical performance)에 차이를 이용한다. 따라서, 이 실시예에서 솔라 셀의 비정질 영역들에 도펀트는 활성화되어야만 한다.
Step 391에 도시된 바와 같이, 패턴화된 주입이 수행된다. 이 주입은 붕소(B) 또는 인(P)과 같은 도펀트를 이용하여 수행된다. 주입 후에, Step 392에 도시된 바와 같이, 도펀트는 활성화 되어야 한다. 이 활성화는 열적으로 수행될 수 있다. 이 활성화는 비정질 영역들을 재결정화(recrystallize) 시킬 수 있다.
다음에 Step 393에 도시된 바와 같이 중합체(polymer)가 솔라 셀의 표면 상에 적용된다. 솔라 셀을 중합체로 덮은 후에, 이 중합체는 솔라 셀을 저항성의 가열(resistively heating)에 의해 개방될 것이다. 도 7 은 솔라 셀의 저항성 가열(resistive heating)을 달성할 수 있는 일 실시예를 도시한다. 예를 들어, 점 접촉(point contact)(401)이 솔라 셀(400) 상의 각 라인들(402)에 생성될 수 있다. 파워 소스(405)을 위한 제 2 접촉은 솔라 셀(400)의 에지(404) 주위에 있을 수 있다. Step 394에 도시된 바와 같이, 점 접촉들(401)과 에지(404) 사이에 O.05mA과 20mA 사이와 같은 전류가 흐르게 될 때, 전류가 통과하는 영역들의 비저항에 기반하여 가열이 솔라 셀에 생성될 것이다. 전류가 솔라 셀(400)을 관통하여 흐를때 비도핑된 영역들에서 소멸되는(dissipated) 열이 고농도(highly) 도핑된 영역들에서 소멸되는 열보다 더 클 것이다. 솔라 셀(400)의 비도핑된 영역들의 높은 비저항(resistivity)이 이 영역들에 도핑된 영역들보다 더 많은 열을 야기할 것이다. 따라서, 중합체는 이 비도핑된 영역들에서 발산(evolve)되거나 또는 승화(sublime)될 것이다.
Step 395에 도시된 바와 같이, 다음에 마스크로서 중합체를 이용하여 제 2 패턴화된 주입이 수행된다. Step 396에 도시된 바와 같이 적절한 공정을 이용하여 다음에 중합체가 제거된다.
실시예들의 각각은 제 2 패턴화된 주입이 뒤따르는 제 1 주입을 개시한다. 어떤 실시예들에서는, 양자 모두의 주입에서 도펀트들이 도입된다. 다른 실시예들에서는 제 1 주입은 규소(Si)이고 그리고 솔라 셀 상의 섀도우 또는 근접 마스크의 패턴을 단지 전사(transfer)하기 위해 사용된다. 어떤 실시예들에서는 제 1 주입은 규소(Si)이고, 그것의 도핑 특징들의 변화없이 후속 공정 단계들이 수행될 수 있도록 하기 위해서 실리콘을 비정질화하기 위해 사용될 수 있다. 도 11 및 13에 예시된 방법들은 도핑된 실리콘의 특징들에 의존하기 때문에 이 방법들을 위하여 제 1 주입은 규소(Si)가 될 수 없다.
본 발명은 명세서에서 서술된 특정 실시예들에 의한 범위에 한정되지 않는다. 실제로, 명세서에서 서술된 실시예들에 추가하여 다른 다양한 실시예들 및 본 발명에 대한 변형들은 앞에서의 서술 및 결합한 도면들로부터 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 이런 다른 실시예들 및 변형들은 본 발명의 범위내에 해당함을 의미한다. 추가적으로, 비록 본 발명은 특정 목적을 위해 특정 환경에서 특정 이행의 내용으로 명세서에서 서술되었지만, 당업자는 그것의 이용이 그것에 한정되지 않고 본 발명은 많은 목적을 위해 많은 환경하에서 유리하게 시행될 수 있음을 인식할 것이다. 바람직하게는, 이하에서 개시된 청구항들은 명세서에서 서술된 본 발명의 모든 범위 및 사상(spirit)의 관점에서 이해되어야 한다.
Claims (20)
- 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법에 있어서,
상기 기판의 비정질 영역(amorphous portion)을 생성하기 위해 구성된 제 1 패턴화된 주입(patterned implant)을 수행하는 단계로서, 상기 기판의 결정질 영역(crystalline portion)은 잔존하는, 상기 제 1 패턴화된 주입을 수행하는 단계;
상기 결정질 영역 또는 상기 비정질 영역 위에 마스크를 생성하기 위해 상기 비정질과 결정질 영역들 사이의 물리적(physical) 또는 화학적(chemical) 성질 (property) 차이를 이용하는 단계; 및
상기 차이에 기반하여 생성된 상기 마스크를 이용하여 상기 마스크에 의해 커버(cover)되지 않은 영역을 주입(implant)하기 위해 제 2 패턴화된 주입을 수행하는 단계;를 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법에 있어서,
상기 기판의 비정질 영역(amorphous portion)을 생성하기 위해 구성된 제 1 패턴화된 주입(patterned implant)을 수행하는 단계로서, 상기 기판의 결정질 영역(crystalline portion)은 잔존하는, 상기 제 1 패턴화된 주입을 수행하는 단계;
상기 기판의 표면에 감광제(photoresist)를 적용하는 단계;
소정 강도 레벨(intensity level)에서 소정 주파수 범위의 광을 상기 표면에 적용하는 단계로서, 상기 강도 레벨은 상기 감광제를 경화(set)하기에 충분하지 않은, 상기 광을 상기 표면에 적용하는 단계;
상기 적용된 광을 증가시키기 위해 상기 기판의 반사율(reflectivity)을 이용하는 단계로서, 상기 비정질 영역에 의해 반사되는 광의 양은 상기 결정질 영역에 의해 반사되는 광의 양 보다 크고, 상기 적용된 광에 더해진 상기 영역들 중 한 영역에 의해 반사된 광의 양은 상기 감광제를 경화할 수 있고, 그리고 상기 적용된 광에 더해진 상기 영역들 중 다른 영역에 의해 반사된 광의 양은 상기 감광제를 경화할 수 없는, 상기 기판의 반사율을 이용하는 단계;
경화되지 않은 감광제를 제거하는 단계; 및
상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계로서, 상기 제 2 주입으로부터 상기 감광제가 상기 비정질 영역 또는 상기 결정질 영역 중 하나를 마스크하는, 상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계;를 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 2 에 있어서,
상기 감광제는 양성 감광제(positive photoresist)를 포함하고, 상기 양성 감광제는 상기 제 2 주입으로부터 상기 비정질 영역을 마스크하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 2 에 있어서,
상기 감광제는 음성 감광제(negative photoresist)를 포함하고, 상기 음성 감광제는 상기 제 2 주입으로부터 상기 결정질 영역을 마스크하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 2 에 있어서,
상기 감광제는 상기 표면에 적용된 상기 광의 소정 주파수 범위에 관련된 두께로 적용되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 2 에 있어서,
상기 감광제는 80nm와 500nm 사이의 두께로 적용되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 2 에 있어서,
상기 소정 주파수 범위는 100nm와 2000nm를 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 2 에 있어서,
상기 감광제는 H-라인, L-라인, 와이드-밴드(wide-band), 딥- 자외선 또는 광이 그것의 성질을 변화하는 임의의 광능동 필름(photoactive film)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법에 있어서,
상기 기판의 비정질 영역(amorphous portion)을 생성하기 위해 구성된 제 1 패턴화된 주입(patterned implant)을 수행하는 단계로서, 상기 기판의 결정질 영역(crystalline portion)은 잔존하는, 상기 제 1 패턴화된 주입을 수행하는 단계;
상기 기판의 표면에 열 중합체(thermal polymer)를 적용하는 단계;
상기 기판을 가열하기 위해 소정 강도 레벨(intensity level)에서 소정 주파수 범위의 광을 상기 기판에 적용하는 단계;
상기 중합체를 가열하기 위해 상기 기판의 에너지 흡수율(energy absorption)을 이용하는 단계로서, 상기 비정질 영역에 상기 에너지 흡수율은 상기 결정질 영역의 상기 에너지 흡수율보다 커서 상기 비정질 영역은 충분히 가열되어 상기 열 중합체를 경화하고, 상기 결정질 영역의 상기 에너지 흡수율은 상기 열 중합체를 경화하기에 불충분한, 상기 기판의 에너지 흡수율을 이용하는 단계;
경화되지 않은 상기 열 중합체를 제거하는 단계; 및
상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계로서, 상기 제 2 주입으로부터 상기 열 중합체가 상기 비정질 영역을 마스크하는, 상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계;를 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 9 에 있어서,
상기 열 중합체는 100nm와사이의 두께로 적용되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법.
- 청구항 9 에 있어서,
상기 소정 주파수 범위는 적외선 광(infrared light)을 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 9 에 있어서,
상기 열 중합체는 폴리아미드(polyamide)들 및 멜라민 포름할데히드(melamine formaldehyde)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 9 에 있어서,
상기 광은 상기 기판의 상기 표면에 적용되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 9 에 있어서,
상기 기판은 상기 표면에 반대인, 후면(back side)을 포함하고, 상기 광은 상기 기판의 상기 후면에 적용되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법에 있어서,
상기 기판의 비정질 영역(amorphous portion)을 생성하기 위해 구성된 제 1 패턴화된 주입(patterned implant)을 수행하는 단계로서, 상기 기판의 결정질 영역(crystalline portion)은 잔존하는, 상기 제 1 패턴화된 주입을 수행하는 단계;
상기 기판의 표면에 물질을 증착(depositing) 또는 성장(growing)하는 단계로서, 상기 물질의 성장 또는 증착의 레이트(rate)는 상기 비정질 영역과 상기 결정질 영역 상에서 다른, 상기 기판의 표면에 물질을 증착 또는 성장하는 단계;
상기 비정질 및 상기 결정질 영역들로부터 상기 물질의 동일 두께를 제거하는 단계로서, 상기 비정질 영역 또는 상기 결정질 영역 중 하나의 영역으로부터 모든 물질이 제거되지만, 상기 비정질 영역 또는 상기 결정질 영역 중 다른 영역을 포함하는 제 2 영역에는 잔존하는, 상기 물질의 동일 두께를 제거하는 단계;
상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계로서, 상기 제 2 주입으로부터 상기 물질이 상기 제 2 영역을 마스크하는, 상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계;를 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 15 에 있어서,
상기 물질은 산화물(oxide)을 포함하고, 상기 제 2 영역은 상기 비정질 영역을 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 15 에 있어서,
상기 물질은 에칭 공정(etching process)을 이용하여 제거되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법에 있어서,
상기 기판의 표면에 필름(film)을 증착(depositing) 또는 성장(growing)하는 단계;
제 1 패턴화된 주입을 수행하는 단계로서, 상기 필름을 관통하여 상기 기판 안으로 충분한 상기 주입은, 상기 제 1 주입에 노출된 상기 필름의 화학적 구조(chemical structure)를 변경하기 또한 충분하고, 그럼으로써 상기 필름의 변경된(altered) 영역과 상기 필름의 비변경된(unaltered) 영역을 생성하는, 상기 제 1 패턴화된 주입을 수행하는 단계;
상기 표면으로부터 상기 필름 중 상기 변경된 영역 또는 상기 비변경된 영역을 선택적으로 제거하는 단계;
상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계로서, 상기 제 2 주입으로부터 잔존하는 필름이 상기 기판의 영역을 마스크하는, 상기 기판을 제 2 주입에 노출하는 단계;를 포함하는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 18 에 있어서,
상기 제 2 주입은 상기 제 1 주입보다 낮은 에너지에 있는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법. - 청구항 18 에 있어서,
상기 필름은 에칭 공정을 이용하여 제거되는, 결정질 기판에 패턴화된 주입을 수행하는 방법.
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