KR20130129961A - 태양 전지 제조에서 고체 상태 에피택셜 재성장을 위한 직류 이온 주입 - Google Patents

태양 전지 제조에서 고체 상태 에피택셜 재성장을 위한 직류 이온 주입 Download PDF

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KR20130129961A
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Abstract

태양 전지들의 이온 주입을 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 개시는 강화된 스루풋 및 SPER 어닐링 단계 후의 결함들의 감소 또는 제거를 제공한다. 기판은 연속적인 높은 도우즈 레이트 주입을 이용하여 연속적으로 주입되어, 효율적인 결합 축적, 즉 비정질화를 일으키면서 동적 자체 어닐링을 억제한다.

Description

태양 전지 제조에서 고체 상태 에피택셜 재성장을 위한 직류 이온 주입{DIRECT CURRENT ION IMPLANTATION FOR SOLID PHASE EPITAXIAL REGROWTH IN SOLAR CELL FABRICATION}
본 출원은 2010년 11월 17일 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 61/414,588 호를 우선권으로 주장하며, 그 개시물을 여기서는 전체적으로 참조로서 포함한다.
본 발명은 이온 주입에 관한 것이고 특히 높은 스루풋 및 낮은 결함 레벨에서의 태양 전지들의 제조를 위한 이온 주입에 관한 것이다.
여러 해 동안 이온 주입이 반도체들의 제조에 이용되어 왔다. 통상적으로 상용중인 디바이스는 일반적으로, 빔 또는 기판을 이동시키거나 양쪽 모두를 이동시킴으로써 기판 상에 스캐닝되는 이온 빔을 갖는다. 일 실시예에서, "펜솔 (pencil)" 빔은 기판 전체면에 걸쳐 x 및 y 방향으로 스캐닝하는 한편, 다른 예는 기판 보다 약간 더 넓은 폭의 "리본 (ribbon)" 빔을 이용하여, 전체 기판을 커버하도록 일 방향으로만 스캐닝을 행한다. 이들 두개의 시스템은 매우 느리다는 것 뿐만 아니라, 결함들의 생성에 관한 고유 문제를 갖는다. 즉, 기판 상의 단일 포인트를 고려하면, 빔이 연속적으로 에너지화되는 경우에도 불구하고 이들 두개의 시스템 중 어느 하나로부터의 이온 주입이 펄싱된 것으로서 나타난다. 즉, 기판 상의 각각의 지점은 단기간 동안에는 이온빔을 "보게 되지만" 그 후 다음 빔 스캔 동안에는 "대기 상태"에 놓인다. 이는 국소 가열을 일으켜, 스캔 동안에 동적 자체 어닐링으로 인한 확장된 결함들의 생성을 가져온다.
최근, 이온 주입에 대해, 플라즈마 침지 이온 주입 즉, P3i 라 지칭되는 다른 방법이 제안되어 왔다. 이러한 프로세싱 챔버들에서, 이온들의 빔을 이용하기 보다는, 플라즈마를 전체 기판에 걸쳐 생성한다. 그 후, 보다 일반적으로는 RF 전력의 형태의 AC 전위가 기판에 커플링되어 플라즈마로부터 기판으로 이온들을 끌어당긴다. 그 결과, 기판 관점에서부터, 이러한 시스템들은 또한 "펄싱" 모드에서 동작하며, 이온 빔 기반 시스템들에 의해 보여지는 동일한 자체 어닐링 문제를 일으킨다.
엔드 오브 레인지 데미지 (end-of-range damage) 에 의해 일반적으로 야기되는 결함들 중 한 유형은 통상적인 이온 주입 시스템들과 일치하는 문제를 제공한다. 국소 가열 및 후속 냉각으로 일어나는 자체 어닐링은 후속 어닐링 단계 동안에 제거될 수 없는 클러스터 결함들을 야기한다.
따라서, 당해 기술 분야에서는, 결함들을 회피하면서 고속 주입을 가능하게 하는 이온 주입 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명의 몇몇 양태 및 특징의 기본 이해를 제공하기 위하여 다음 개요가 포함된다. 이 개요는 본 발명의 포괄적인 개요가 아니며 이와 같이 본 발명의 범위를 기술하거나 본 발명의 주요 또는 핵심적인 요소들을 구체적으로 식별하는 것으로 의도되지 않는다. 개요의 단독 목적은 아래 제시된 보다 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략한 형태로 본 발명의 몇몇 콘셉들을 제시하기 위한 것이다.
개시된 실시형태들은 결함들을 제거 또는 최소화하면서 태양 전지들의 높은 스루풋 제조를 가능하게 하는 이온 주입 방법들을 제공한다. 여러 실험 조건들을 이용하여, 개시된 방법은 종래 기술의 이온 주입 방법보다 우수하며, 특히 엔드 오프 레인지 데미지에 의해 야기되는 결함 클러스터들을 제거하는데 특히 우수함을 보인다.
개시된 실시형태들에 따르면, 높은 도우즈 레이트에서 연속 이온 주입을 이용하여 이온 주입이 수행된다. 기판의 전체면에 걸쳐 또는 선택적 이온 주입을 위하여 (예를 들어, 선택적 이미터 영역에 대한) 선택된 영역 상에 이온 주입이 동시에 수행된다. 주입 에너지는 예를 들어, 5-100 keV 일 수도 있거나 보다 구체적으로, 20-40keV 일 수도 있는 한편, 도우즈 레이트는 예를 들어, 1E14 ions/cm-2/second 보다 높거나 또는 1E15 ions/cm-2/second 보다 훨씬 높은 레벨에 있고 몇몇 실시형태들에서, 1E14-5E16 ions/cm-2/second 범위에 있다. 이 높은 도우즈 레이트는 기판의 주입된 층을 완전히 비정질화하면서 높은 스루풋을 가능하게 하였다. 주입이 연속적이였기 때문에, 자체 어닐링이 발생하지 않았고 결함 클러스터가 관찰되지 않았다. 어닐링 후에, 비정질 층은 완전히 결정화되었고 결함 클러스터가 관찰되지 않았다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 이온 주입을 이용한 태양 전지의 제조 방법이 제공된다. 본 방법에 따르면, 기판이 이온 주입 챔버에 도입된다. 이온 종들의 빔이 생성되며 이 빔은 기판의 전체면을 커버하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는다. 빔으로부터의 이온들은 기판의 표면을 향하여 연속적으로 가속화되어 기판에 이온들을 연속적으로 주입한다. 도우즈 레이트는 기판의 지정된 층을 완전하게 비정질화하도록 설계된다. 선택적으로, 예를 들어, 실리콘 질화물 층과 같은 캡슐화 층 또는 반사 방지 층의 성막 및 금속화 그리드의 성막과 같은 추가의 프로세싱이 수행된다. 예를 들어, 그 후, 기판은 어닐링되어 비정질 층을 재결정화시키고 주입된 도펀트 이온들을 활성화시킨다. 일 실시형태에 따르면, 고속 서멀 프로세싱을 이용하여 예를 들어, 약 600-1000℃ 에서, 수 초 동안, 예를 들어, 1-20 초 동안 또는 일 특정 실시예에서는 5 초 동안 어닐링 단계가 수행된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 이온 주입 방법이 제공되며, 이 방법은 태양 전지들의 제조에 이용될 수 있다. 이 실시형태에 따르면, 기판은 이온 주입 챔버 내에 도입된다. 그 후, 주입되도록 선택된 기판의 영역들은 이온들로 연속적으로 충격이 가해져서, 자체 어닐링의 가능성 없이 영역들이 비정질화된다. 기판은 고체 상태 에피택셜 재성장을 이용하여 고속 서멀 프로세싱 챔버에서 어닐링된다.
본 발명의 양태는 이온 주입을 이용하여 태양 전지들을 제조하는 방법을 포함하며, 본 방법은 기판을 이온 주입 챔버 내에 도입하는 단계, 기판에 주입될 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계; 및 이온들의 스트림이 기판의 표면을 향하게 하여 기판의 표면에 대해 연속적인 이온 충격을 일으킴으로써 기판 층을 비정질화하면서 기판 내에 이온들을 주입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 양태들은 기판의 이온 주입을 위한 방법을 포함하며, 본 방법은 기판을 이온 주입 챔버 내에 도입하는 단계; 기판에 주입될 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계; 및 이온들의 스트림이 기판의 표면을 향하게 하여, 기판의 자체 어닐링을 방지하면서 기판의 표면에 대해 연속적인 이온 충격을 일으키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태들은 기판의 이온 주입을 위한 방법을 포함하며, 본 방법은 기판을 이온 주입 챔버 내에 도입하는 단계; 기판에 주입될 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계; 및 이온들의 스트림이 기판의 표면을 향하게 하여, 기판의 표면에 대해 연속적인 이온 충격을 일으킴으로써 기판의 전체면을 동시에 비정질화하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 실시형태들을 예시하며, 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 도시하기 위하여 사용된다. 도면들은 예시적인 실시형태들의 주요 특징들을 도식적인 방식으로 도시하는 것을 의도한다. 도면들은 실제 실시형태들의 모든 특징을 묘사하는 것도, 묘사된 엘리먼트들의 상대적 치수들을 묘사하는 것도 의도하지 않으며, 비례적으로 도시된 것이 아니다.
도 1 은 종래 기술과 개시된 방법의 순시적인 이온 주입 도우즈를 비교하는 플롯이다.
도 2 는 종래 기술의 주입기 및 현재 실시형태에 대한 어닐링 후의 결함 대 도우즈 레이트의 플롯이다.
도 3a 는 일 실시형태에 따른 이온 주입 후의 웨이퍼의 마이크로그래프인 한편, 도 3b 는 통상적인 노에서 30 분 동안 930 ℃ 에서 어닐링한 후의 웨이퍼이다.
도 4 는 여기에 설명된 방법에 이용될 수 있는 이온 주입 챔버를 개략적으로 나타낸다.
도 1 은 종래 기술과 개시된 방법의 순시적 이온 주입 도우즈를 비교하는 플롯이다. 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (100) 는 웨이퍼를 커버하도록 2차원으로 스캔되는 "펜슬" 빔 (105) 을 이용하여 주입된다. 기판 상의 각각의 지점에서의 결과적인 순시 도우즈 레이트는 높은 순시 도우즈 레이트에서 그러나 초단 기간 동안에 주기적인 주입으로서 플롯화된다. 이는 국소 가열을 야기하며 이어서 자체 어닐링 및 결함 클러스터들을 가져온다. 이와 유사하게, 웨이퍼 (110) 는 웨이퍼를 커버하기 위해 한 방향으로 스캔되는 리본 빔 (115) 을 이용하여 주입된다. 기판 상의 각각의 지점에서의 결과적인 순시 주입 도우즈 레이트는 적절하게 높은 순시 도우즈 레이트에서 그러나 단기간 동안에 주기적인 주입으로서 플롯화된다. 이는 또한 국소 가열을 야기하며 이어서 자체 어닐링 및 결함 클러스터들을 가져온다. 이와 반대로, 일 실시형태에 따르면, 웨이퍼 (120) 는 연속 빔 플럭스 (125) 를 이용하여 주입되어, 주입될 각각의 지점 (여기서는 전체 웨이퍼) 이 연속적으로 이온들로 주입되고 자체 어닐링이 발생하지 않는다.
이해될 수 있는 바와 같이, 도 1 에 플롯화된 총 도우즈 레이트는 여러 방법들의 플롯들을 통합함으로써 도달될 수 있다. 한 방법은 통합된 도우즈 레이트가 3개의 모든 시스템들과 동일하도록 시스템들을 설정할 수 있지만, 웨이퍼 상의 각각의 지점에서의 순시 도우즈 레이트는 펜슬 빔에 대하여 가장 높고 리본 빔에 대하여 다소 더 낮고, 현재 실시형태의 "컨스턴트-온" 빔에 대하여 가장 낮다. 결과적으로, 펜슬 빔 및 리본 빔의 통합된 도우즈 레이트들은 웨이퍼를 오버히팅하지 않도록 제한된다. 한편, 이 실시형태의 콘스턴트 온 빔은 훨씬 더 높은 평균 도우즈 레이트를 가질 수 있고 웨이퍼를 허용가능 온도로 유지시킨다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 도우즈 레이트는 1E15 ions/cm-2/second 보다 높게 설정되었다. 일 실시예에서, 주입 조건들은 3E15 cm-2 의 도우즈 및 20 keV 의 주입 에너지로 설정되었다.
이하, 도 2 를 참조하여 보면, 개시된 방법의 이점은 플롯으로부터 명백해진다. 도 2 는 종래 기술의 주입기 및 현재 실시형태에 대한 어닐링 후의 결함들의 수 대 도우즈 레이트의 플롯이다. 도 2 에서, 현재 실시형태는 "Intevac 주입기" 로서 나타내어진다. 도 2 의 플롯으로부터 알 수 있는 바와 같이, 펜슬 빔 이온 주입은 어닐링 프로세스 후에 최대 수의 결함이 잔존하는 것으로 나타나지면, 개시된 방법은 어닐링 프로세스 후에 최소의 결함이 잔존하거나 또는 결함이 없는 것으로 나타난다. 또한, 플롯에 도시된 결함들의 수에서의 차이도 또한, 자체 어닐링 메카니즘에 의해 야기되는 결함들이 개시된 방법을 이용함으로써 존재하지 않는다는 가정을 지지한다.
또한, 도 2 는 증가된 평균 도우즈 레이트에 의해 어닐링 메카니즘이 향상됨을 나타낸다. 이는 도우즈 레이트에서의 증가로 결함들이 보다 효율적으로 축적하지만 평균 도우즈 레이트가 증가할 수록 보다 우수하게 어닐링될 수 있음을 나타낼 수도 있다. 또한, 기판이 연속적으로 주입될 때 자체 어닐링에 대한 기회를 갖지 않기 때문에, 개시된 방법은 기판의 보다 우수한 비정질화를 제공한다.
상술한 실시형태들에서, 기판은 통상의 노 또는 RTP (rapid thermal process) 를 이용하여 어닐링될 수도 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼들은 예를 들어, 930℃ 의 온도에서 약 30 분 동안에 노 내에서 어닐링되었고 한편 RTP 를 이용하여 웨이퍼들이 600-1000 ℃ 의 온도들에서 약 1-10 초 동안에 그리고 특정 실시예들에서는 5 초 동안에 어닐링되었다. 그 중에서도, 빔 라인이 주입되고 통상적으로 어닐링된 샘플들의 조사는 산화물 층이 추가되었음을 보여주었다. 구체적으로, RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) 는 브로드한 실리콘 피크를 보여주어, 어닐링 후에 잔존 데미지를 나타내었다. 이와 반대로, 개시된 방법에 따라 RTP로 어닐링된 웨이퍼에 대한 RBS 플롯은 어떠한 브로드한 실리콘 피크나 산화물도 보여주지 않아, 샘플이 완전하게 재결정화되었음을 나타내었다.
도 3a 는 일 실시형태에 따른 이온 주입 후의 웨이퍼의 마이크로그래프인 한편, 도 3b 는 930℃ 에서 30 분 동안 통상의 노 내에서 어닐링 후의 웨이퍼의 마이크로그래프이다. 20keV 및 3E15 cm-2 에서 PH3 소스 가스를 이용하여 주입이 수행되었다. 도 3a 의 마이크로그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 주입 층은 완전히 비정질화된다. 또한, 도 3b 의 마이크로그래프는 결함이 없는 완전 재결정화된 층을 보여준다.
도 4 는 개시된 방법에 대해 이용될 수 있는 플라즈마 그리드 주입 시스템 (800) 의 일 실시형태의 횡단면 3차원 사시도를 나타낸다. 시스템 (800) 은 제 1 그리드 플레이트 (850), 제 2 그리드 플레이트 (855), 및 제 3 그리드 플레이트 (857) 를 하우징하는 챔버 (810) 를 포함한다. 그리드 플레이트들은 실리콘, 그래파이트, 실리콘 카바이드, 및 텅스텐을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 여러 상이한 재료들로부터 형성될 수 있다. 각각의 그리드 플레이트는 이온들의 통과를 허용하도록 구성된 복수의 개구들을 포함한다. 플라즈마 소스는 챔버 (810) 의 플라즈마 영역에서 플라즈마를 지속시킨다. 도 4 에서, 이 플라즈마 영역은 제 1 그리드 플레이트 (850) 위에 위치된다. 몇몇 실시형태들에서, 플라즈마 가스는 가스 도입부 (820) 를 통하여 플라즈마 영역 내에 공급된다. 플라즈마 가스는 아르곤 가스와 같은 플라즈마 지속 가스, 및 포스포러스, 보론 등 함유 가스와 같은 도핑 가스의 조합일 수도 있다. 추가로, 예를 들어, 게르마늄과 같은 비 도펀트 비정질화 가스가 또한 포함될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 진공 포트 (830) 를 통하여 챔버 (810) 의 내부에 진공을 적용한다. 몇몇 실시형태들에서, 인슐레이터 (895) 가 챔버 (810) 의 외부 벽 주변에 배치된다. 몇몇 실시형태들에서, 챔버 벽들은 전기장 및/또는 자기장을 이용하여 예를 들어, 영구 자석 또는 전자석들을 이용하여 플라즈마 영역 내에 이온들을 구속하도록 구성된다.
타겟 웨이퍼 (840) 가 플라즈마 영역으로부터 그리드 플레이트들의 반대측에 배치된다. 도 4 에서, 타겟 웨이퍼 (840) 는 제 3 그리드 플레이트 (857) 아래에 위치된다. 타겟 웨이퍼 (840) 는 조정가능한 기판 홀더에 의해 지지되며 이에 의해 타겟 웨이퍼 (840) 가 균질 주입 위치 (그리드 플레이트에 더 가까움) 와 선택적 주입 위치 (그리드 플레이트들로부터 더 멀리 있음) 사이에서 조정되는 것을 허용한다. 플라즈마 이온들은 제 1 그리드 플레이트 (850) 에 대한 DC 전위의 인가에 의해 타겟 웨이퍼 (840) 를 향하여 이온 빔 (870) 의 형태로 가속화된다. 이들 이온은 웨이퍼 (840) 에 주입된다. 웨이퍼 (840) 및 다른 재료들 상의 이온들의 충돌로부터 일어나는 2 차 전자들의 유해한 효과는 처음 그리드에 대하여 네가티브로 바이어스되는 제 2 그리드 플레이트 (855) 의 이용을 통하여 회피된다. 이 네가티브 바이어스된 제 2 그리드 플레이트 (855) 는 웨이퍼 (840) 에서 떨어져 나간 전자들을 억제한다. 몇몇 실시형태들에서, 제 1 그리드 플레이트 (850) 는 80 kV 로 바이어스되고, 제 2 그리드 플레이트 (855) 는 -2 kV 로 바이어스된다. 그러나, 다른 바이어싱 전압들이 채용될 수 있음이 고려된다. 제 3 그리드 플레이트 (857) 는 빔 정의 그리드 (beam defining grid) 로서 역할을 하고 일반적으로 접지된다. 제 3 그리드 플레이트는 주입의 미세 정의를 제공하기 위하여 기판의 표면에 매우 근접하게 또는 기판의 표면과 접촉하여 위치된다. 이 그리드 플레이트 (857) 는 빔 정의 마스크로서 역할을 할 수 있고, 선택적 주입이 요구되면, 요구되는 중요한 정렬을 제공한다. 제 3 그리드 플레이트 (857) 는 빔 성형 선택적 주입을 실현하기 위하여 쉐도우 마스크로서 구성될 수 있다. 추가로, 제 3 그리드 플레이트 (857) 는 마스크를 요구하지 않는 임의의 형태의 빔 성형부로 대체 또는 보충될 수 있다.
도 4 의 실시형태에서, 이온들은 플라즈마 구역으로부터 추출되어 기판을 향하여 가속된다. 기판이 그리드 플레이트들과 충분히 이격되어 있다면, 이온 빔들 (870) 은 기판을 향하여 진행하는 하나의 컬럼의 이온들을 형성하기에 충분한 진행 거리를 갖는다. 이는 이온 빔이 그리드 플레이트를 탈출한 경우의 각각의 이온 빔 (870) 의 자연스런 발산 경향에 의해 일어난다. 이온 컬럼의 횡단면에 걸친 균일성은 무엇보다도, 그리드 플레이트들에서의 홀들의 수, 크기 및 형상, 그리드 플레이트들 사이의 거리, 및 그리드 플레이트와 기판 사이의 거리에 의해 제어될 수 있다. 도 4 의 실시형태에서, 그리드 플레이트 및/또는 기판을 이용하여 이온 컬럼의 생성 및 그 균일성을 제어하지만 다른 수단들이 이용될 수 있음을 주지해야 한다. 주요 목적은 이온들의 단일 컬럼을 생성하는 것이고, 여기에서 컬럼은 기판의 전체면을 동시에 그리고 연속적으로 주입할 수 있게 하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는다. 물론, 선택적 주입이 수행되면, 제 3 그리드 플레이트가 컬럼의 부분들을 차단하는데 이용될 수 있다.
위에서부터 이해될 수 있는 바와 같이, 방법의 실시형태들은 이온 주입기 내에 기판을 도입하고, 기판의 전체 영역을 커버하기에 충분히 큰 횡단면 크기의 이온 빔 또는 컬럼을 생성하고, 기판 상에 이온들을 연속적으로 주입하도록 빔을 보내고 기판의 층을 비정질화함으로써 진행한다. 스루풋을 향상시키기 위하여, 그 후 기판은 SPER 어닐링 메카니즘을 이용하여 RTP 챔버 내에서 어닐링되며, 여기에서, 비정질 층은 재결정화된다. 이 어닐링 단계는 또한 이온 빔으로부터 주입되었던 도펀트들을 활성화시킨다. 태양 전지들의 제조에 이용된 다른 실시형태들에 따르면, 이온 주입 후, 금속화 층을 포함한, 태양 전지의 추가 층들이 비정질 층 위에 제조된다. 그 후, 기판이 RTP 챔버 내에 이송되어 금속화 층 및 비정질 층이 동시에 어닐링된다. 즉, SPER 어닐링은 금속화 어닐링 단계를 이용하여 실현되어, 이온 주입 프로세스 후에 별도의 어닐링 단계가 존재하지 않게 된다.
본 발명이 특정 재료 및 특정 단계들의 예시적인 실시형태들에 의해 설명되었지만, 당해 기술 분야의 당업자는 구체예들의 변경이 행해지고/지거나 이용될 수도 있고, 설명되고 예시된 실시 뿐만 아니라 동작들의 설명에 의해 부여되는 이해로부터, 첨부된 청구범위들에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 행해질 수도 있는 변경을 용이하게 하는 구조 및 방법들이 뒤따를 수 있음을 당업자는 이해하여야 한다.

Claims (22)

  1. 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    기판을 이온 주입 챔버 내에 도입하는 단계;
    상기 기판에 주입될 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계; 및
    상기 이온들의 스트림이 상기 기판의 표면을 향하게 하여, 상기 기판의 상기 표면에 대해 연속적인 이온 충격을 일으킴으로써 상기 기판의 층을 비정질화하면서 상기 기판에 이온들을 주입하는 단계를 포함하는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계는 상기 기판의 전체면에 걸친 동시 주입을 가능하게 하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는 이온들의 빔을 생성하는 단계를 포함하는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    주입될 상기 기판의 영역을 정의하는 단계를 더 포함하고,
    상기 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계는 주입될 상기 기판의 전체 영역에 걸친 동시 주입을 가능하게 하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는 이온들의 빔을 생성하는 단계를 포함하는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계는,
    주입될 종들을 함유하는 가스를 이용하여 플라즈마를 지속시키는 단계; 및
    상기 종들의 이온들의 빔을 추출하는 단계로서, 상기 빔은 상기 기판의 전체면에 걸친 동시 주입을 가능하게 하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는, 상기 종들의 이온들의 빔을 추출하는 단계를 포함하는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    주입 에너지는 5-100 keV 인, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    주입 에너지는 20-40 keV 인, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도우즈 레이트는 1E15 ions/cm-2/second 보다 높은, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    고속 서멀 프로세싱을 이용하여 상기 기판을 어닐링하는 단계를 더 포함하는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 어닐링하는 단계는 600-1000 ℃ 에서 약 1-10 초 동안 수행되는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    이온 주입 프로세스에 후속하여 그리고 어닐링 단계를 수행함이 없이, 상기 기판에 금속화 층을 제조하는 단계; 및
    상기 금속화 층을 형성하는 단계에 후속하여, 상기 기판을 어닐링하여 상기 금속화 층을 동시 어닐링하고 비정질 층을 재결정화하고 주입된 도펀트들을 활성화하는 단계를 더 포함하는, 이온 주입을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법.
  11. 기판의 이온 주입을 위한 방법으로서,
    기판을 이온 주입 챔버 내에 도입하는 단계;
    상기 기판에 주입될 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계; 및
    상기 이온들의 스트림이 상기 기판의 표면을 향하게 하여 상기 기판의 자체 어닐링을 방지하면서 상기 기판의 표면에 대해 연속적인 이온 충격을 일으키는 단계를 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판의 자체 어닐링을 방지하는 것은 주입될 전체면에 걸쳐 이온 종들의 연속적인 충격을 일으키는 것을 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    주입될 상기 기판의 층을 완전하게 비정질화하는 단계를 더 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 전체 앞면은 동시에 주입되는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계는,
    주입될 종들을 함유하는 가스를 이용하여 플라즈마를 지속시키는 단계;
    상기 종들의 이온들의 컬럼을 추출하는 단계로서, 상기 컬럼은 상기 기판의 전체면에 걸친 동시 주입을 가능하게 하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는, 상기 종들의 이온들의 컬럼을 추출하는 단계를 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이온들의 컬럼을 추출하는 단계는 상기 플라즈마로부터 복수의 이온 빔들을 추출하고 상기 복수의 이온 빔들이 이온들의 단일 컬럼으로 결합하도록 하는 단계를 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    주입 에너지는 5-100 keV 인, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    도우즈 레이트는 상기 기판의 지정된 층을 완전하게 비정질화하도록 설계되는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 도우즈 레이트는 1E15 ions/cm-2/second 보다 높은, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    평균 도우즈는 5E14-5E16 cm-2인, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  21. 기판의 이온 주입을 위한 방법으로서,
    기판을 이온 주입 챔버 내에 도입하는 단계;
    상기 기판에 주입될 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계;
    상기 이온들의 스트림이 상기 기판의 표면을 향하게 하는 단계로서, 상기 기판의 상기 표면에 대해 연속적인 이온 충격을 일으킴으로써 상기 기판의 전체면을 동시에 비정질화하는 단계를 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 이온들의 연속 스트림을 생성하는 단계는,
    주입될 종들을 함유하는 가스를 이용하여 플라즈마를 지속시키는 단계; 및
    상기 종들의 이온들의 컬럼을 추출하는 단계로서, 상기 컬럼은 상기 기판의 전체면에 걸친 동시 주입을 가능하게 하기에 충분히 큰 횡단면을 갖는, 상기 종들의 이온들의 컬럼을 추출하는 단계를 포함하는, 기판의 이온 주입을 위한 방법.
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