TWI495133B - 太陽能電池製造技術 - Google Patents

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TWI495133B TW098130596A TW98130596A TWI495133B TW I495133 B TWI495133 B TW I495133B TW 098130596 A TW098130596 A TW 098130596A TW 98130596 A TW98130596 A TW 98130596A TW I495133 B TWI495133 B TW I495133B
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Description

太陽能電池製造技術
本發明是有關於一種太陽能電池(solar cells)的製造方法，且特別是有關於一種將粒子經由小孔徑(aperture)的光罩(mask)導向基板(substrate)的方法。
相關專利申請案之交叉參考
本申請案主張2008年9月10日申請且名為「Method for Adjusting the Width of a Mask Aperture」之美國暫定的專利申請案第61/095,666號之權益。美國專利申請案第61/095,666號之揭露內容以全文引用之方式併入本文中。
離子植入(ion implantation)是一種將導電率變動的雜質導向半導體基板之標準技術。在離子源(ion source)中離子化想要的雜質材料，加速離子以形成具有預定能量的離子束(ion beam)，然後將離子束指向基板的表面。粒子束中的高能離子穿透半導體材料的塊材且嵌入半導體材料的晶格(crystalline lattice)以形成具有想要的導電率之區域。
太陽能電池只是使用矽基板的裝置之一個例子，但是這些太陽能電池變得更具有全球重要性。高效能的太陽能電池的製造或生產之任何成本降低或者高效能的太陽能電池之任何效率改善將對於在世界各地實施太陽能電池有正面影響。這將使得此種潔淨的能源科技獲致更廣泛的效用。
在習知之太陽能電池製造方法中，已經利用含摻雜物的玻璃或以加熱漿料之(paste)方式將摻雜物擴散入太陽能 電池來摻雜太陽能電池。這劑量不能精確地摻雜太陽能電池的各區域，若出現空洞、氣泡、或污染物，則可能發生不均勻的摻雜。太陽能電池受益於離子植入，這是因為離子植入容許精確地摻雜太陽能電池。然而，太陽能電池的離子植入可能需要某種的摻雜物圖案，亦即只有太陽能電池基板的某些區域植入離子。從前，有人已經利用光阻(photo-resist)及離子植入實現只植入基板的某些區域。然而，因為使用光阻包含額外的處理步驟，所以對於太陽能電池生產而言將增加額外的成本。若要植入的區域極小則這也將產生困難。因此，所屬技術領域需要太陽能電池的改良摻雜，特別是一種改變用以摻雜太陽能電池之光罩的孔徑寬度之方法。
本發明是有關於一種太陽能電池製造技術。本發明之一實施例提供一種太陽能電池製造技術，包括：將太陽能電池配置在離子源的下游；將光罩配置在離子源與太陽能電池之間，此光罩包括前表面(front surface)、後表面(back surface)以及至少一個孔徑依孔徑方向從前表面延伸到後表面；以及將離子從離子源沿著離子束路徑且經由光罩的至少一個孔徑導向太陽能電池，其中離子束路徑可不平行於孔徑方向。
在本發明之另一實施例中，上述之孔徑方向可不垂直於太陽能電池。
在本發明之又一實施例中，上述之孔徑方向實質上垂 直於太陽能電池。
在本發明之又一實施例中，上述之太陽能電池製造技術更包括：將光罩配置在與太陽能電池實質上平行的方位。
在本發明之又一實施例中，上述之太陽能電池製造技術更包括：將光罩配置在與太陽能電池不平行的方位。
在本發明之又一實施例中，上述之離子束路徑實質上垂直於太陽能電池。
在本發明之又一實施例中，上述之離子包含由下列元素的群組中所選出之一種或多種元素：氫(H)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、氧(O)、碲(Te)、氟(F)、氯(Cl)、氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氬(Ar)以及氙(Xe)。
在本發明之又一實施例中，上述之光罩包括由下列材料的群組中所選出之一種或多種材料：石墨、矽、石英以及碳化矽(SiC)。
在本發明之又一實施例中，上述之孔徑具有基本上由下列形狀組成的群組中所選出之一種或多種形狀：圓形、長方形、橢圓形以及正方形。
在本發明之又一實施例中，上述之太陽能電池製造技術更包括：至少一部分的光罩與至少一部分的太陽能電池接觸。
在本發明之又一實施例中，上述之太陽能電池製造技術利用離子植入機(ion implanter)來實施。這特定實施例之 離子植入機包括：離子源，用以產生離子；目標支撐器，配置在離子源的下游，用以在目標平面中支撐太陽能電池；光罩，配置在離子源與目標支撐器之間，此光罩包括前表面、後表面以及沿著孔徑方向從前表面延伸到後表面之至少一個孔徑；以及粒子束線元件，用以將離子沿著離子束路徑導向太陽能電池，其中離子束路徑不平行於孔徑方向。
在本發明之又一實施例中，上述之孔徑方向不垂直於太陽能電池。
在本發明之又一實施例中，上述之孔徑方向實質上垂直於太陽能電池。
在本發明之又一實施例中，上述之光罩配置於與太陽能電池實質上平行的方位。
在本發明之又一實施例中，上述之光罩配置於與太陽能電池不平行的方位。
在本發明之又一實施例中，上述之離子束路徑可不垂直於太陽能電池。
在本發明之又一實施例中，上述之至少一個孔徑向不垂直於光罩的前表面及後表面之至少一面之方向延伸。
在本發明之又一實施例中，上述之至少一個孔徑向實質上垂直於光罩的前表面及後表面之至少一面之方向延伸。
在本發明之又一實施例中，上述之離子包含由下列元素的群組中所選出之一種或多種元素：氫(H)、硼(B)、鋁 (Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、氧(O)、碲(Te)、氟(F)、氯(Cl)、氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氬(Ar)以及氙(Xe)。
在本發明之又一實施例中，上述之光罩包括由下列材料的群組中所選出之一種或多種材料：石墨、矽、石英以及碳化矽(SiC)。
在本發明之又一實施例中，上述之孔徑具有由下列形狀的群組中所選出之一種或多種形狀：圓形、長方形、橢圓形以及正方形。
在本發明之又一實施例中，上述之離子植入機更包括：光罩固定器(mask holder)，用以在光罩平面中支撐光罩，此光罩平面不平行於目標平面。
在本發明之又一實施例中，上述之太陽能電池製造技術可利用光罩處理基板來實施。此光罩包括：前表面；後表面；第一孔徑側邊及第二孔徑側邊，從前表面延伸到後表面以便定義沿著孔徑方向延伸之孔徑，其中至少一部分的第一孔徑側邊表面可不垂直於前表面及後表面之至少一面。
在本發明之又一實施例中，上述之孔徑具有由下列形狀的群組中所選出之一種或多種形狀：圓形、長方形、橢圓形以及正方形。
在本發明之又一實施例中，上述之光罩包括由下列材料的群組中所選出之一種或多種材料：石墨、矽、石英以 及碳化矽(SiC)。
現在將參考如附圖所示之實施例更詳細地說明本發明。雖然以下將參考實施例說明本發明，但須知本發明並未侷限於此。任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭如其他使用領域之另外的實施、修改以及實施例也屬於在此所述之本發明的範疇，因而本發明可具有非常廣泛的用途。
為了促使更完整地理解本發明，因此現在將參照附圖來說明。這些圖未必按照其比例繪製。此外，這些圖不應視為用以限定本發明，而應視為僅用以說明本發明。
為了解決與習知之太陽能電池製造方法有關的問題，將介紹太陽能電池的新製造技術之幾個實施例。為了清楚及簡單起見，本發明聚焦於利用粒子束線離子植入機(beam-line ion implanter)達成的技術。然而，任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭本發明並未侷限於此。例如，也可使用包含電漿輔助摻雜(plasma assisted doping,PLAD)或電漿浸沒離子植入(plasma immersion ion implantation,PIII)系統之其他類型的基板處理系統。
本發明也聚焦於處理基板。為了清楚及簡單起見，本發明聚焦於處理太陽能電池基板。基板可以是單晶(single crystalline)、多晶(polycrystalline)、微晶(microcrystalline)或非晶(amorphous)基板，或者是微孔(micro-porous)基板。此外，基板可包含單一材料，或者基板可以是包含多種材 料之基於化合物、合金或混合物的基板。雖然主要討論基於矽的太陽能電池基板，但是本發明可同樣應用於包含其他材料之太陽能電池基板。例如，也可應用於包含碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(copper indium gallium selenide,CIGS)或其他的材料之太陽能電池基板。此外，任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭，可使用其他類型的基板。用以製造其他的電子裝置、光學裝置或別種裝置之金屬基板、其他類型的半導電基板或絕緣基板可同樣應用於本發明。
參照圖1，圖中繪示依照本發明之一實施例之一種太陽能電池製造系統。此圖繪示粒子束線離子植入機200。任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭，此圖所繪示之粒子束線離子植入機200只是可應用於本發明的粒子束線離子植入機的許多例子之一。有其他類型的粒子束線離子植入機可同樣應用於本發明。其他類型的處理工具也可同樣應用於本發明。
如圖1所示，粒子束線離子植入機200可包括用以產生想要的種類的離子之離子源280。離子源280可包括電弧室(arc chamber)283，該電弧室283與包含想要的種類的進氣(feed gas)之氣瓶(gas box)耦合。此進氣被供應給電弧室283且之後被離子化。這氣體可包含具有I族及3A族至8A族的一種或多種元素之種類。例如，此進氣可包含氫(H)、氦(He)或其他的稀有氣體(rare gases)、氧(O)、氮(N)、砷(As)、硼(B)、磷(P)、銻(Sb)、鎵(Ga)、銦(In)或其他氣體。此外，此進氣可包含碳硼烷(carborane)(C2 B10 H12 ) 或另一種大分子化合物。然後藉由包含抑制電極(suppression electrode)284及接地電極(ground electrode)285之萃取電極(extraction electrode)萃取電弧室283所產生的離子。電源供應器可連接至萃取電極且可提供可調整的電壓。在本發明中，萃取自電弧室283之離子212可以是包含I族及3A族至8A族的任何元素之原子或分子的離子。在一實施例中，離子212可以是硼離子。在另一實施例中，離子212可以是碳硼烷離子、二氟化硼(boron difluoride)離子或其他的大分子離子。
離子植入機200也可包括可選擇想要的種類的離子且使其成為離子束之選擇性粒子束線元件。選擇性粒子束線元件可包括質量分析器(mass analyzer)286及角度修正器磁鐵(angle corrector magnet)294。質量分析器286可包括分析磁鐵(resolving magnet)282及阻擋電極(masking electrode)288。若有包括，則將萃取自電弧室283之離子212可被導向質量分析器286予以質量分析。例如，分析磁鐵282可根據質量使部分的離子212轉向，因而具有想要的質量之離子212可通過分析磁鐵282及/或分析孔徑(resolving aperture)289。同時，可藉由分析磁鐵282及/或阻擋電極288阻擋不具有想要的質量之離子。
可將通過分析孔徑289之離子212導向角度修正器磁鐵294。角度修正器磁鐵294可將離子212由發散離子束轉換成具有實質上平行的離子軌道或具有離子束路徑之帶狀離子束212。為了清楚及簡單起見，本發明將聚焦於帶 狀粒子束離子植入機。然而，任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭，本發明也包含使用點狀粒子束之離子植入機。通過角度修正器磁鐵294之離子束212接著被導向離子植入機200的終端站(end station)211。在某些實施例中，可藉由離子植入機200的選擇性加速或減速單元在離子束212通過角度修正器磁鐵294之後予以加速或減速。
在終端站211中，可將一個或多個基板138定位於離子束路徑，使得離子212可被導向或在某些情況下被植入基板138。為了控制植入處理，終端站211可包含各種元件。例如，終端站211可包含能夠支撐基板138之平台(platen)295。平台295也可控制例如基板138的溫度以便熱或冷離子植入。為了引入冷離子植入，可將基板138的溫度維持在低於室溫，最好是低於273°K。為了引入熱離子植入，可將基板138的溫度維持在高於室溫，最好是高於293°K。除了平台295之外，本發明的離子植入機200可包含能夠在離子植入之前預冷或預熱基板138之預冷站(pre-chilling station)及/或預熱站(pre-heating station)(未繪示)。
終端站211也可包含能夠將基板138定位於離子束212的路徑之基板掃描器(substrate scanner)(未繪示)，例如定位裝置roplat。除了將基板138定位之外，基板掃描器可將基板138轉移/旋轉至與離子束有關之想要的方位。在一實施例中，基板138的方位可實質上垂直於離子束212。在此種方位下，可將離子以實質上0°角導向基板 138。在另一實施例中，基板的方位可以是不垂直於離子之角度。在此實施例中，可將離子以除了0°角以外的角度導入。又在另一例中，可將基板138定位於第一角度。在植入期間，可將基板138旋轉(或傾斜)至除了第一角度以外的角度。在本發明中，也能以想要的速率轉移基板138，以便控制植入的離子的劑量。
終端站211也可包括將基板138導入終端站211/由終端站211移除基板138之自動化基板操作設備。終端站211也可包括劑量測量系統(dose measuring system)及淹沒式電子槍(electron flood gun)。任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭可撤除離子束路徑。
在某些實施例中，終端站211也可包括基板138附近的光罩197。光罩197可包括至少一個孔徑將離子導向所選取之基板138的一個或多個區域。光罩197可藉由平台295及/或基板掃描器予以支撐。在另一實施例中，光罩197可藉由配置在平台295及/或基板掃描器上的光罩固定器199予以支撐。又在另一實施例中，光罩197可藉由與平台295及/或基板掃描器分開且獨立之光罩固定器199予以支撐。此分開且獨立的光罩固定器199可將光罩197定位在不同於離子束212及/或基板138的方位。致動器(actuator)(未繪示)可與光罩固定器199耦合以便旋轉或傾斜光罩300。
參照圖2a及圖2b，圖中繪示依照本發明之一實施例之製造太陽能電池之幾種光罩297的平面圖。在本發明 中，光罩297可利用能耐得起與離子植入或真空環境有關的條件之石墨、矽、石英、碳化矽(SiC)或其他材料予以製造。如上述圖形所示，光罩297可包括離子212可藉以通過及到達基板138的一個或多個選取區域之一個或多個孔徑298。在一實施例中，孔徑298可具有長方形幾何圖形(例如圖2a)。在其他的實施例中，孔徑298可具有其他類型的幾何圖形。孔徑幾何圖形的例子可包括圓形幾何圖形298b、橢圓形幾何圖形(未繪示)、三角形幾何圖形298c、正方形幾何圖形298d、星形幾何圖形298e以及山形幾何圖形298f。任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭光罩297可包括具有別種幾何圖形及各種大小之孔徑。若光罩297包括多個孔徑298，則孔徑298的形狀及/或大小可以是相同的或不同的。此外，每一個孔徑298的位置並未侷限於特定的位置。
參照圖2c至圖2f，圖中繪示圖2a及圖2b所示之光罩297的橫截面圖。在本發明之一實施例中，光罩297可包括暴露於離子束212之前表面297o與面對基板138之後表面297p。光罩297也可包括定位在孔徑298的一端之第一孔徑側壁(aperture side wall)297a與定位在孔徑298的另一端之第二孔徑側壁297b。在第一孔徑側壁297a及第二孔徑側壁297b以外，光罩297可包括能夠定義孔徑298之額外的孔徑側壁(未繪示)。
在本實施例中，第一孔徑側壁297a及第二孔徑側壁297b可依實質上垂直於前表面297o及後表面297p之方向 延伸(圖2c)。此外，兩側壁297a及297b可互相平行。因此，側壁297a及297b所定義的孔徑298可實質上垂直於前表面297o及後表面297p與光罩297。第一側壁297a及第二側壁297b可彼此分隔da 長度(孔徑側壁距離)。若將離子212依實質上平行於孔徑298之方向導向光罩297，則離子212藉以通過之孔徑寬度(aperture width)wa 可等於孔徑側壁距離da 。
在其他的實施例中，孔徑寬度wa 可不同於孔徑側壁距離da 。參照圖2d，另一實施例之光罩297可包括依大約不垂直於前表面297o、後表面297p及/或光罩297之方向延伸之第一孔徑側壁297a及第二孔徑側壁297b。因此，這實施例之孔徑298也可依不垂直於前表面297o、後表面297p以及光罩297之方向延伸。若依實質上不平行於孔徑298之方向將離子212導向光罩297，則第一側壁297a及第二側壁297b之至少一面可能導致額外的遮蔽效應(shadowing effect)，因而光罩297可能阻擋額外的離子。就此而論，離子212可藉以通過之孔徑寬度wa 可小於孔徑側壁距離da 。
在本發明之其他實施例中，第一孔徑側壁297a及第二孔徑側壁297b之至少一面可依不垂直於前表面297o或後表面297p之方向延伸。此外，側壁297a及297b可互不平行。例如，光罩297的第一孔徑側壁297a及第二孔徑側壁297b可依發散方向(從前表面297o到後表面297p)延伸，如圖2e所示。在另一例子中，第一孔徑側壁297a及 第二孔徑側壁297b可依收歛方向(從前表面297o到後表面297p)延伸，如圖2f所示。若依實質上垂直於光罩297之方向將離子212導向光罩297，則離子212可藉以通過之孔徑寬度wa 可小於孔徑側壁距離da 。
參照圖3，圖中繪示依照本發明之一實施例之一種太陽能電池製造技術。在本實施例中，可將基板138定位在離子源280的下游。也可將光罩397定位在基板138附近之離子源280的下游。在本實施例中，光罩397可實質上平行於基板138。雖然上述圖形繪示光罩397與基板138分開，但是本發明不排除至少一部分的光罩397與至少一部分的基板138接觸之實施例。
本實施例之光罩397可類似於圖2a至圖2c所示之光罩。類似於圖2a至圖2c所示之光罩，光罩397可包括一個或多個孔徑398。一個或多個孔徑398的數目、形狀、大小以及位置並未侷限於特定的數目、形狀、大小以及位置。光罩397也可包括：前表面397o；後表面397p；從前表面397o延伸到後表面397p且定義孔徑398之第一孔徑側壁397a及第二孔徑側壁397b。如圖3所示，前表面397o暴露於離子束212，而後表面397p則接近基板138。同時，互相面對之第一側壁397a及第二側壁397b可實質上互相平行且可分隔孔徑側壁距離d3 。孔徑側壁397a及397b所定義的孔徑398，可實質上垂直於前表面397o、後表面397p以及基板138。
在基板138及光罩397的上游，離子212可產生於離 子源280中。可將所產生的離子212以帶狀離子束212(如圖1所示)或點狀離子束的形式導向基板138。最好能以實質上平行於孔徑398之角度來引導離子212。例如，最好可將離子212以實質上0°(實質上垂直於基板138)導向基板138。一部分的離子212可通過孔徑398且植入基板138以形成植入區域(implanted region)303。如上述圖形所示，植入區域303可具有植入寬度(implanted width)R3 。
在本實施例中，植入寬度R3 可實質上等於孔徑側壁距離d3 。這是由於離子212的路徑實質上平行於孔徑398之事實。當離子212依實質上平行的路徑行進時，孔徑側壁397a及397b可能導致的額外遮蔽效應，將極少或不存在。因為只有極少或沒有額外的遮蔽效應，所以孔徑398的孔徑寬度w3 可實質上對應於孔徑側壁距離d3 。通過孔徑398之離子212，可形成具有實質上與孔徑側壁距離d3 相對應的寬度R3 之植入區域303。若基板138是太陽能電池，則可形成具有與光罩397的孔徑側壁距離d3 相對應的圖案之太陽能電池。
參照圖4，圖中繪示依照本發明之另一實施例之一種太陽能電池製造技術。本技術可包含許多類似於稍早根據圖3所揭露的技術之特性。為了清楚及簡單起見，可能省略類似特性的詳細說明。
在本實施例中，將光罩497配置在基板138附近，並且經由光罩497的一個或多個孔徑498將離子植入基板138。在本實施例中，光罩497可實質上平行於基板138。 雖然上述圖式繪示光罩497與基板138分開，但是本發明不排除至少一部分的光罩497與至少一部分的基板138接觸之實施例。
本實施例之光罩497可類似於圖2a、圖2b以及圖2d所示之光罩。類似於圖2a、圖2b以及圖2d所示之光罩497，可包括一個或多個孔徑498。一個或多個孔徑498的數目、形狀、大小以及位置並未侷限於特定的數目、形狀、大小以及位置。光罩497也可包括：前表面497o；後表面497p；以及從前表面497o延伸到後表面497p且定義孔徑498之第一孔徑側壁497a及第二孔徑側壁497b。同時，互相面對之第一側壁497a及第二側壁497b可實質上互相平行且可分隔孔徑側壁距離d4 。在本實施例中，兩面孔徑側壁497a及497b可不垂直(例如歪斜)於前表面497o、後表面497p及/或基板138。側壁497a及497b所定義的孔徑498，也可不垂直於前表面497o、後表面497p及/或基板138。
在將光罩497配置在基板138附近之後，將離子212導向光罩497及基板138。在本實施例中，最好能以不平行於孔徑498的任何角度將離子212導向基板。例如，能以實質上0°將離子212導向基板138。一部分的離子212可通過孔徑498且植入基板138以形成植入區域403。如上述圖形所示，植入區域403可具有植入寬度R4 。
在本實施例中，植入寬度R4 可小於孔徑側壁距離d4 。這是由於離子212的路徑大致上不平行於孔徑498之事 實。當離子212依大致上不平行的路徑行進時，可能存在孔徑側壁497a及497b之至少一面所導致的額外遮蔽效應。就此而論，孔徑側壁497a及497b可能阻擋額外的離子212。因為額外的遮蔽效應，所以孔徑498的孔徑寬度w4 可小於孔徑側壁距離d4 。通過孔徑498之離子212可形成具有小於孔徑側壁距離d4 的寬度R4 之植入區域403。經由具有與離子束路徑不平行的孔徑498之光罩497將離子212植入，可形成小於光罩497的孔徑側壁距離d4 之圖案。若基板138是太陽能電池，則可形成具有小尺寸特徵之太陽能電池且不必減少孔徑側壁距離d4 。因此，具有非常窄或小的孔徑尺寸之光罩不再是必要的。
參照圖5，圖中繪示依照本發明之另一實施例之一種太陽能電池製造技術。本技術可包含許多類似於稍早根據圖3及圖4所揭露的技術之特性。為了清楚及簡單起見，可能省略類似特性的詳細說明。
在本實施例中，將光罩597配置在基板138附近，並且經由光罩597的一個或多個孔徑598將離子212植入基板138。雖然上述圖中繪示光罩597與基板138分開，但是本發明不排除至少一部分的光罩597與至少一部分的基板138接觸之實施例。
本實施例之光罩597可類似於圖2a至圖2c及圖3所示之光罩。類似於圖2a至圖2c及圖3所示之光罩，光罩597可包括一個或多個孔徑598。一個或多個孔徑598的數目、形狀、大小以及位置並未侷限於特定的數目、形狀、 大小以及位置。光罩597也可包括：前表面597o；後表面597p；以及從前表面597o延伸到後表面597p且定義孔徑598之第一孔徑側壁597a及第二孔徑側壁597b。如圖5所示，前表面597o暴露於離子束212，而後表面597p則接近基板138。同時，互相面對之第一側壁597a及第二側壁597b可實質上互相平行且可分隔孔徑側壁距離d5 。孔徑側壁597a及597b所定義的孔徑598可實質上垂直於前表面597o及後表面597p。
在本實施例中，將傾斜或旋轉光罩597且維持在大致上不平行於基板138的方位。就此而論，孔徑598可依不垂直的方位歪斜向基板138延伸。平台295、基板掃描器及/或光罩固定器199可在傾斜或旋轉的位置支撐光罩597。
在本實施例中，最好能以不平行於光罩597的孔徑598之一個或多個角度，將離子212導向基板138。例如，能以0°(亦即垂直於基板)將離子212導向基板。就此而論，離子212的路徑可與孔徑598不平行。一部分的離子212可通過孔徑598且植入基板138以形成植入區域503。如上述圖式所示，植入區域503可具有植入寬度R5 。
如圖5所示，植入區域503具有可小於孔徑側壁距離d5 之植入寬度R5 。這是由於離子212的路徑大致上不平行於孔徑598之事實。當離子212依大致上不平行的路徑行進時，可能存在孔徑側壁597a及597b之至少一面所導致的額外遮蔽效應，並且可能阻擋額外的離子212。因為額 外的遮蔽效應，所以孔徑598的孔徑寬度w5 可小於孔徑側壁距離d5 。通過孔徑598之離子212可形成具有小於孔徑側壁距離d5 的寬度R5 之植入區域503。若基板138是太陽能電池，則可形成具有非常小或窄的尺寸特徵之太陽能電池且不必減少光罩597的孔徑側壁距離d5 。就此而論，具有非常窄或小的孔徑尺寸之光罩不再是必要的。
參照圖6，圖中繪示依照本發明之另一實施例之一種太陽能電池製造技術。本技術可包含許多類似於稍早根據圖3至圖5所揭露的技術之特性。為了清楚及簡單起見，可能省略類似特性的詳細說明。
在本實施例中，將光罩697配置在基板138附近，並且經由光罩697的一個或多個孔徑698將離子212植入基板138。在本實施例中，光罩697可實質上平行於基板138。雖然上述圖式繪示光罩697與基板138分開，但是本發明不排除至少一部分的光罩697與至少一部分的基板138接觸之實施例。
本實施例之光罩697可類似於圖2a至圖2c、圖3以及圖5所示之光罩。類似於圖2a至圖2c、圖3以及圖5所示之光罩，光罩697可包括一個或多個孔徑698。該一個或多個孔徑698的數目、形狀、大小以及位置並未侷限於特定的數目、形狀、大小以及位置。光罩697也可包括：前表面697o；後表面697p；以及從前表面697o延伸到後表面697b且定義孔徑698之第一孔徑側壁697a及第二孔徑側壁697b。如圖6所示，前表面697o暴露於離子束212， 而後表面697p則接近基板138。同時，互相面對之第一側壁697a及第二側壁697b，可實質上互相平行且可分隔孔徑側壁距離d6 。孔徑側壁697a及697b所定義的孔徑698可實質上垂直於前表面697o、後表面697p以及基板138。
在本實施例中，最好能以不平行於光罩697的孔徑698之一個或多個角度，將離子212導向基板138。例如，能以除了0°以外的角度(亦即不垂直於基板)將離子212導向基板。就此而論，離子212的路徑可與孔徑698不平行。一部分的離子212可通過孔徑698且植入基板138以形成植入區域603。如圖6形所示，植入區域603可具有植入寬度R6 。
如圖6所示，植入區域603具有可小於孔徑側壁距離d6 之植入寬度R6 。這是由於離子212的路徑大致上不平行於孔徑698之事實。當離子212依大致上不平行的路徑行進時，可能存在孔徑側壁697a及697b之至少一面所導致的額外遮蔽效應，並且可能阻擋額外的離子212。因為此遮蔽效應，所以孔徑698的孔徑寬度w6 可小於孔徑側壁距離d6 。通過孔徑698之離子212可形成具有小於孔徑側壁距離d6 的寬度R6 之植入區域603。若基板138是太陽能電池，則可形成具有非常小或窄的尺寸特徵之太陽能電池且不必減少光罩697的孔徑側壁距離d6 。因此，具有非常窄或小的孔徑尺寸之光罩不再是必要的。
本發明揭露一種基板(例如太陽能電池)的新製造技術。已經在此使用的術語及表述僅用以說明本發明而非用 以限制本發明，因而使用此種術語及表述不排除所繪示及說明之特性(或其部分)之任何相當特徵。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限制本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍之內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界者為準。
138‧‧‧基板
197、297、397、497、597、697‧‧‧光罩
199‧‧‧光罩固定器
200‧‧‧粒子束線離子植入機
211‧‧‧終端站
212‧‧‧離子
280‧‧‧離子源
282‧‧‧分析磁鐵
283‧‧‧電弧室
284‧‧‧抑制電極
285‧‧‧接地電極
286‧‧‧質量分析器
288‧‧‧阻擋電極
289‧‧‧分析孔徑
294‧‧‧角度修正器磁鐵
295‧‧‧平台
297a、397a、497a、597a、697a‧‧‧第一孔徑側壁
297b、397b、497b、597b、697b‧‧‧第二孔徑側壁
297o、397o、497o、597o、697o‧‧‧前表面
297p、397p、497p、597p、697p‧‧‧後表面
298、398、498、598、698‧‧‧孔徑
298a‧‧‧長方形幾何圖形
298b‧‧‧圓形幾何圖形
298c‧‧‧三角形幾何圖形
298d‧‧‧正方形幾何圖形
298e‧‧‧星形幾何圖形
298f‧‧‧山形幾何圖形
303、403、503、603‧‧‧植入區域
d3 、d4 、d5 、d6 、da ‧‧‧孔徑側壁距離
R3 、R4 、R5 、R6 ‧‧‧植入寬度
w3 、w4 、w5 、w6 、wa ‧‧‧孔徑寬度
圖1是依照本發明之一實施例之一種可用以製造太陽能電池之粒子束線離子植入機的方塊圖。
圖2a至圖2f是依照本發明之幾種可用以製造太陽能電池之光罩。
圖3是依照本發明之一實施例之一種太陽能電池製造技術。
圖4是依照本發明之另一實施例之一種太陽能電池製造技術。
圖5是依照本發明之另一實施例之一種太陽能電池製造技術。
圖6是依照本發明之另一實施例之一種太陽能電池製造技術。
138‧‧‧基板
212‧‧‧離子
303‧‧‧植入區域
397‧‧‧光罩
397a‧‧‧第一孔徑側壁
397b‧‧‧第二孔徑側壁
397o‧‧‧前表面
397p‧‧‧後表面
398‧‧‧孔徑
d3 ‧‧‧孔徑側壁距離
R3 ‧‧‧植入寬度
w3 ‧‧‧孔徑寬度

Claims (21)

  1. 一種太陽能電池製造方法，所述方法包括：將所述太陽能電池配置在離子源的下游；將光罩配置在所述離子源與所述太陽能電池之間，所述光罩包括前表面、後表面以及至少一個孔徑依該孔徑方向從所述前表面延伸到所述後表面；以及將離子從所述離子源沿著離子束路徑，且經由所述光罩的所述至少一個孔徑導向所述太陽能電池，其中所述離子束路徑不平行於所述孔徑方向且實質上垂直於所述太陽能電池。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，其中所述孔徑方向，不垂直於所述太陽能電池。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，更包括：將所述光罩，配置在與所述太陽能電池實質上平行的方位。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，更包括：將所述光罩配置，在與所述太陽能電池不平行的方位。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，其中所述離子，包含由下列元素組成的群組中所選出之一種或多種元素：氫(H)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、碳(C)、 矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)氧(O)、碲(Te)、氟(F)、氯(Cl)、氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氬(Ar)以及氙(Xe)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，其中所述光罩，包括由下列材料組成的群組中所選出之一種或多種材料：石墨、矽、石英以及碳化矽(SiC)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，其中所述孔徑，具有由下列形狀組成的群組中所選出之一種或多種形狀：圓形、長方形、橢圓形以及正方形。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造方法，更包括：至少一部分的所述光罩與至少一部分的所述太陽能電池接觸。
  9. 一種製造太陽能電池之離子植入機，所述離子植入機包括：離子源，用以產生離子；目標支撐器，配置在所述離子源的下游用以在目標平面中支撐所述太陽能電池；光罩，配置在所述離子源與所述目標支撐器之間，所述光罩包括前表面、後表面以及從所述前表面沿著孔徑方向延伸到所述後表面之至少一個孔徑；光罩固定器，用以在光罩平面中支撐所述光罩；以及 粒子束線元件，用以將離子沿著離子束路徑導向所述太陽能電池，其中所述離子束路徑不平行於所述孔徑方向且實質上垂直於所述太陽能電池。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述孔徑方向，不垂直於所述太陽能電池。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述光罩的方位，與所述太陽能電池實質上平行。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述光罩的方位與所述太陽能電池不平行。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述至少一個孔徑，依不垂直於所述光罩的所述前表面及所述後表面之至少一面之方向延伸。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述至少一個孔徑，依實質上垂直於所述光罩的所述前表面及所述後表面之至少一面之方向延伸。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述離子包含由下列元素組成的群組中所選出之一種或多種元素：氫(H)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、 銻(Sb)、鉍(Bi)、氧(O)、碲(Te)、氟(F)、氯(Cl)、氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氬(Ar)以及氙(Xe)。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述光罩，包括由下列材料組成的群組中所選出之一種或多種材料：石墨、矽、石英以及碳化矽(SiC)。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述孔徑，具有由下列形狀組成的群組中所選出之一種或多種形狀：圓形、長方形、橢圓形以及正方形。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之製造太陽能電池之離子植入機，其中所述光罩平面不平行於所述目標平面。
  19. 一種製造太陽能電池之光罩，所述光罩包括：前表面；後表面；以及第一孔徑側邊及第二孔徑側邊，從所述前表面延伸到所述後表面，以定義沿著孔徑方向延伸之孔徑，其中至少一部分的所述第一孔徑側邊表面，不垂直於所述前表面及所述後表面之至少一面，且所述第一孔徑側邊及所述第二孔徑側邊互相平行。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之製造太陽能電池之光罩，其中所述孔徑，具有由下列形狀組成的群組中所選出之一種或多種形狀：圓形、長方形、橢圓形以及正方形。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之製造太陽能電池之光罩，其中所述光罩，包括由下列材料組成的群組中所選出之一種或多種材料：石墨、矽、石英以及碳化矽(SiC)。
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