使用多个共定位辐射源来照射板件 技术领域 本发明涉及利用多个共定位辐射源来照射板件， 且尤其涉及使用多个共定位激光 装置对半导体晶片或基板进行激光刻线。
背景技术 来自激光的辐射能用在许多应用中。例如， 可在激光切割过程中对非晶硅薄膜进 行切割以形成许多不相交的区域， 这些不相交的区域能串联为太阳能电池以提供合适的电 压来运行手持式计算器。
在另一应用中， 激光辐射能用于使掺杂剂扩散到半导体晶片或基板中。 具体地， 当 来自激光的辐射指向硅晶片上的某一点 ( 例如， 表面点 ) 时， 此点周围的区域变热， 使附近 的掺杂剂 ( 其可为薄膜形态定位在硅晶片的顶部上或以气态位于硅晶片的表面附近 ) 能扩 散到该区域的附近。如所述的激光掺杂可用于产生太阳能电池上的选择性发射极结构。选 择性发射极结构包括选择性区域， 所述选择性区域是例如通过使用先前提及的激光掺杂工 艺而进行相对高掺杂的。 太阳能电池的这些选择性区域的后续金属化在这些区域中形成低
串联电阻接触， 而未被选择性掺杂的其它区域形成高方块电阻阳光接收区。 由此， 通过高掺 杂区中的金属能有效地收集在该太阳能接收区中生成的电荷。
现有技术下的激光刻线或掺杂有许多缺点。在某些现有技术下， 是将要被激光照 射的物体置于移动载物台上。要形成特定的照射图案 ( 例如， 平行线 )， 在照射期间， 其上 安装有物体的移动载物台在实质上垂直于激光束的平面内移动。因而， 当载物台移动得太 快 ( 例如， 超过 1 米每秒 ) 时， 来自此运动的振动可能导致物体上的不精确划刻。例如， 刻 线原本应为直的、 平行和非交叉， 但利用此现有技术进行的这些刻线稍不留意反而可能就 会为扭曲的或彼此交叉的。
在某些其它现有技术下 ( 包括与光刻法类似的技术 )， 在照射期间， 可将物体置于 相对于平台固定、 静止的位置。来自激光源的激光束可四处移动 ( 例如， 通过移动激光装置 内的镜片 ) 以在物体的表面上产生预期的照射图案。通常， 激光束仅在物体表面上的特定 点处聚焦。 当光束移动到不同点时， 由于不同的光路长度、 不同的入射角以及光束从激光源 到物体的传播中所涉及的其它因素， 所以在这些不同的点中， 光束可能会离焦。由此， 激光 束可能在物体上产生不均匀的辐射强度。如果要照射的表面大， 则此缺点更严重。
当用于制造太阳能电池上的选择性发射极时， 这些现有技术的共同缺点是选择性 发射极将形成的区域中的掺杂剂的浓度不均匀。 例如， 某些区域可能过度掺杂， 而其它区域 可能是掺杂不够的。在最坏的情形中， 可能在半导体晶片或基板的表面上形成不希望的翘 曲、 裂缝和凹槽， 从而导致严重的表面和 / 或结构损坏。
如清楚示出的， 需要提高速度和改进物体的照射质量的技术， 特别是与通过激光 照射半导体晶片或基板件的有关的技术。
此部分中描述的方法是能够实施的方法， 但不一定是先前已构思或实施的方法。 因此， 除非另外指明， 否则不应假定此部分中描述的任何方法仅由于其包括在此部分中就能作为先前技术。 发明内容 在一些实施例中， 一种用于照射板件的方法包括 ： 使用从第一共定位辐射源获得 的第一辐射来照射在板件的第一有界定的区域内， 其中该板件置于第一位置处， 其中该第 一共定位辐射源是多个共定位辐射源中的一个， 其中该第一界定区域是该板件的多个界定 区域中的一个 ； 将该板件移动到第二位置 ； 以及使用从第二共定位辐射源获得的第二辐射 来照射在该板件的第二界定区域内， 其中该板件固定在该第二位置处， 其中该第二共定位 辐射源是所述多个共定位辐射源中的另一个， 其中该第二界定区域是该板件的所述多个界 定区域中的另一个。
在一实施例中， 可对第一共定位辐射源的第一强度进行调节。 在一实施例中， 多个 共定位辐射源中的至少一个是激光光源。在一实施例中， 此激光光源以第一波长运行。在 一实施例中， 第一辐射是光束。在另一实施例中， 第一辐射是光图案。
在各种实施例中， 板件可以是基板、 晶片或大致平面的物体 ( 其可具有微观上不 均匀的表面， 例如具有若干微米尺寸的任意金字塔型或者微米级的若干片段区域表面 )。 该 基板或晶片可设计被用在太阳能电池或太阳能电池组件中， 或用在半导体产品中。在一实 施例中， 可将含有 n 型掺杂剂的薄膜置于板件的向光表面的顶部上。板件的第一界定区域 可包括第一层， 该第一层邻近板件的向光表面， 并轻微掺杂了 n 型掺杂剂。所述板件的第一 界定区域还可包括掺杂了 p 型掺杂剂的第二层。
在各种实施例中， 将板件移动到第二位置可包括将板件平移到第二位置， 将板件 旋转到第二位置或两者的组合。
通过将基板或晶片逻辑划分成有限数量的可相似或相异的区域， 并执行相应数量 的移动 ( 平移、 旋转或两者的组合 ) 以使诸如激光光源的多个共定位辐射源中的每一个能 照射在所述每一个区域中， 此处所述的技术能容易地扩大到处理具有很大平面尺寸的板 件。在此文中， “逻辑划分” 指无物理破坏的划分。由于共定位辐射源仅照射具有非常小平 面尺寸的特定区域， 所以能容易地对由基板吸收的该共定位辐射源的强度进行调节以照射 该特定区域。由此， 能避免或减轻该区域中的诸如翘曲、 裂缝和凹槽的结构性损坏。由于此 区域具有远比板件的尺寸更小的尺寸， 并且在此小区域中， 激光束的散焦变得较小， 所以在 此区域中能实现平滑的照射效果。
在共定位辐射源是激光光源的实施例中， 能对激光光源进行调节 ( 例如， 通过作 为激光光源的一部分的光学自动聚焦能力来调节 )， 使得区域的大部分或全部都在激光光 源的聚焦距离内。能在该区域上产生定义清晰的照射线。当用于在太阳能电池板上产生选 择性发射极结构时， 可在太阳能电池或电池面板上产生相对狭窄、 界限清晰的金属化线和 相对大的阳光接收区。
每个共定位辐射源可以是互相独立的。由此， 来自每个这种共定位辐射源的辐射 可独立穿过不同的掩模图案或沿着不同的平面轨道来回移动。 由于每个共定位辐射源均可 以是独立的， 所以任意两个或更多个共定位辐射源能够在空间进行布置使得在这些共定位 辐射源中的任一个的周围均能提供足够大的自由空间。这便于此系统的安装、 调整、 校准、 维修和操作。
各种实施例包括实施如上所述的方法的相应实施例的系统或设备。 各种实施例还 包括使用如上所述的方法的相应实施例生产的产品。这些产品包括太阳能电池和 / 或太阳 能电池面板。 附图说明
在附图中 ：
图 1A、 图 1B 和图 1C 示出了一种能用于使用多个共定位辐射源来照射板件系统的 示例构造 ；
图 2A、 图 2B 和图 2C 示出了能用于支持激光执行选择性照射的示例构造 ； 以及
图 3 是用于使用多个共定位辐射源来照射板件的示例工艺流程。 具体实施方式
对使用多个共定位辐射源来照射板件的技术进行描述。在下文的描述中， 为了解 释的目的， 阐述了许多具体细节以便提供对本发明的全面理解。然而， 将显而易见的是， 本 发明可在没有这些具体细节的情况下实施。在其它情形中， 为了避免使本发明不必要地晦 涩， 众所周知的结构和装置以框图的形式显示。 第一示例系统构造
根据一实施例， 如图 1A 中所示， 系统 100 包括平台 102-1、 两个或更多个共定位辐 射源 ( 例如， 如所示的 108-1 至 108-4)。系统 100 可包括如图 2A 和图 2B 中所示的载物台 220。板件 104 可安装在该载物台上。此板件 104 被从两个或更多个共定位辐射源 108 发 出的辐射 112-1 至 112-4 照射。在一些实施例中， 如图 1A 中所示， 该载物台可被控制沿着 轴线 106-1 移动。
如此处所用的， 术语 “共定位辐射源” 可指任何提供可指向板件 104 的某些点或区 域的辐射形式的装置。共定位辐射源的示例包括激光装置、 电子束装置、 粒子束装置、 喷墨 装置等。术语 “辐射” 可指相干光、 非相干光、 电子束、 粒子束、 油墨粒子等。术语 “指向板件 的某些点或区域” 意指该板件的这些点或区域被来自共定位辐射源 108 的辐射 ( 例如， 激光 束 ) 照射。
在一些实施例中， 共定位辐射源 108 中的一个或多个可以是激光光源。例如， 共定 位辐射源 108-2 可以是振镜扫描激光器， 该振镜扫描激光器提供可指向板件 104 的某些点 或区域的激光束。
板件 104 包括接收辐射 112 的表面， 并且辐射可透入或触及该表面。板件 104 的 类型包括但不限于基板、 晶片以及由一种材料或几种材料的复合而形成的平面物体。在一 些实施例中， 板件 104 是薄的平面物体， 其在垂直于板件表面的 z 方向维上的高度远小于板 件的平面尺寸 (x 向和 y 向 ) 中的任一个。例如， 板件 104 的平面尺寸可以为 125 毫米 ( 下 文以 mm 表示 ) 或 155mm， 而板件的高度可以为 200 微米 ( 下文以 μm 表示 )。
板件 104 包括两个或更多个区域 ( 例如， 110-1 至 110-4)。在一个实施例中， 可通 过沿标示在板件 104 的表面上的特定线或线段或诸如圆形和多边形的形状对板件 104 竖直 地 ( 即沿 z 方向 ) 进行逻辑划分或隔开来形成这些区域 110。在一些实施例中， 在要接收来 自共定位辐射源 108 之一的辐射 112 的表面中上， 这些区域 110 中的每一个均包括毗邻的
界定区域。在一些实施例中， 这些区域 110 是非重叠的并且可一起覆盖板件 104 的表面的 一部分或全部。在一些其它实施例中， 这些各自包括有界定区域的区域 110 可彼此部分重 叠。
仅为了说明的目的， 可将板件 104 逻辑划分成四个区域 110-1 至 110-4， 如图 1A 中 所示。
在一些实施例中， 系统 100 可被操作从而将板件 104 置于平台 102-1 上的多个位 置 ( 例如， 114-1-1 至 114-1-4) 处。因而， 这些位置相对于平台 102 是固定的。这些位置 114-1 与共定位辐射源 108 对准， 使得当板件 104 置于平台 102-1 上的特定位置 114-1 处时， 共定位辐射源 108 之一可照射与平台 102-1 上的特定位置 114-1 相关联的特定区域 110。 在一些实施例中， 板件 104 的多个区域 110 中的每个区域 ( 例如， 110-1) 与位置 114 之中的 不同位置 ( 例如， 114-1-1) 具有一一对应关系。
例如， 系统 100 可被操作将板件 104 首先置于位置 114-1-1 处。区域 110-1 与此 位置 114-1-1 相关联。当板件 104 处于位置 114-1-1 时， 与此位置 114-1-1 相关联的共定 位辐射源 108-1 可被操作以照射区域 110-1。
类似地， 系统 100 可被操作将板件 104 置于位置 114-1-2 处。区域 110-2 与此位 置 114-1-2 相关联。 当板件 104 处于位置 114-1-2 处时， 与位置 114-1-2 相关联的共定位辐 射源 108-2 可被操作以照射区域 110-2。系统可将板件 104 置于位置 114-1-3 和 114-1-4 处并分别以类似方式连续引发共定位辐射源 108-3、 108-4 的操作。 在图 1A 的实施例中， 区域 110-1 至 110-4 是不重叠的。此外， 区域 110 中的每一 个均包括位于接收辐射 112 的表面上的一个界定区域。术语 “界定区域” 指能完全置于具 有有限半径的圆内部的区域。在一些实施例中， 该有限半径小于板件 104 的平面尺寸之一 的 75％。在一些实施例中， 该有限半径小于板件 104 的平面尺寸之一的 50％。在其它实施 例中， 该有限半径可具有其它尺寸。
在共定位辐射源 108 中的至少一个为激光装置的一些实施例中， 来自这种激光装 置的辐射是相干光。该相关光可沿着从激光源到板件 104 上的点和 / 或区域的光路行进。 在该光路上， 可具有透镜、 反射镜、 分光器、 滤光器、 光阑孔径、 掩膜或其它可影响光 112 的 光学和 / 或几何性质的元件。在一特定实施例中， 光 112 可在板件 104 上聚焦在特定的点 ( 例如， 中心处， 圆或变形的圆处等 )。因此， 板件 104 上的被光照射的区域可形成具有有限 宽度的细线的形式， 如图 1A 中所示。该宽度可具有一纳米、 十纳米、 一百纳米、 一微米、 十微 米、 一百微米和 / 或一毫米的数量级。在一些实施例中， 在此有限宽度之外， 任何非预期的 光辐射都能安全地避开。
在共定位辐射源 108 的零个或多个中可设置其它辐射形式和其它类型光学器件。 例如， 在一些实施例中， 不是使用光学器件将相干光聚焦在狭窄区域中， 而是通过操作非相 干光共定位辐射源产生非窄聚焦的光。在这些实施例的几个中， 光可具有 1mm 以上的束宽。
在一些实施例中， 平台 102-1 上的位置 114-1 可以被设置使共定位辐射源 108 之 间具有充足的自由空间。在一特定实施例中， 平台 102-1 上的相邻位置 114-1 为选择性的 使得每个共定位辐射源 108 易于安装、 操作、 替换或维护。
在一些实施例中， 可限定平台 102-1 上的辅助点。系统 100 可以被操作， 通过一个 或多个合适的运动将板件 104 定位在其中的一个辅助点上。 当板件 104 定位在辅助点处时，
系统 100 可操作执行一个或多个与板件 104 有关的动作。例如， 可限定平台 102-1 上的一 个辅助点用于装载板件， 而限定平台 102-1 上的另一辅助点用于卸载板件。还可限定平台 102-1 上的又一辅助点用于清洗板件。
在一些实施例中， 当共定位辐射源 108 中的一个照射位于平台 102 上的某一特定 位置处的板件 104 时， 其它共定位辐射源 108 可同时照射位于平台 102 上的其它位置中的 其它板件或平面物体。因而， 可将多个板件通过限定在平台 102 上的一连串位置进行输送， 从而在这些位置处能在多个板件上并行执行各种任务。
第二示例系统构造
根据本发明的实施例， 这些技术可由如图 1B 中所示的替代构造中的系统 100 来执 行。
在图 1B 中， 系统 100 包括平台 102-2 和共定位辐射源 108-1 至 108-4。在一实施 例中， 系统 100 包括载物台 220( 图 2A、 图 2B)， 板件 104 安装到该载物台 220 上以被来自共 定位辐射源的辐射 112-1 至 112-4 照射。在一些实施例中， 如图 1B 中所示， 载物台可被操 作使板件 104 沿着旋转方向 106-2 旋转通过平台 102-2 上的多个位置 114-2-1 至 114-2-4。 在一些实施例中， 如果必要， 一旦板件 104 定位在位置 114-2 中的任一个处， 则载物台可被 操作绕此位置 114-2 旋转 ( 转动 ) 以使板件 104 与要照射位于此位置 114-2 处的板件 104 的共定位辐射源定向或对准。 在图 1B 的实施例中， 系统 100 可被操作将板件 104 置于平台 102-2 上的位置 114-2-1 至 114-2-4 处。这些位置 114-2 以这样的方式与共定位辐射源 108 对准， 即当板件 置于平台上的特定位置 114-2 时， 共定位辐射源 108 之一可照射板件 104 上的某一特定区 域 110( 其与平台 102-2 上的特定位置 114-2 相关 )。
例如， 可操作如图 1B 中所示的系统 100 将板件 104 首先置于位置 114-2-1 处。区 域 110-1 与此位置 114-2-1 相关联。当板件 104 处于位置 114-2-1 处时， 与位置 114-2-1 相关联的共定位辐射源 108-1 可被操作以照射区域 110-1。
类似地， 如图 1B 中所示的系统 100 可操作将板件 104 置于位置 114-2-2 处。区域 110-2 与此位置 114-2-2 相关联。当板件 104 处于位置 114-2-2 处时， 与位置 114-2-2 相关 联的共定位辐射源 108-2 可被操作以照射区域 110-2。类似的操作可用于位置 114-2-3 和 114-2-4。
在一些实施例中， 平台 102-2 上的位置 114-2 可以被设置使共定位辐射源 108 之 间具备充足的自由空间。在一特定实施例中， 平台 102-2 上的两个相邻点 114-2 之间的距 离可以选择以确保每个共定位辐射源 108 易于安装、 操作、 替换或维护。
如图 1A 中那样， 在一些实施例中， 如图 1B 中所示， 可在平台 102-2 上限定平台 102-2 上一些的辅助点， 如图 1B 中所示。系统 100 可被操作通过合适的运移动将板件 104 定位在这些辅助点之一上中。在此位置处， 系统 100 可操作执行一个或多个与板件 104 有 关的动作。例如， 为了装载板件， 可在平台 102-2 上限定平台 102-2 上的一个辅助点。类似 地， 为了卸载板件， 可在平台 102-2 上限定另一辅助点。为了清洗板件， 还可在平台 102-2 上限定又一辅助点。
附加和 / 或替代构造
在位置 114 处， 板件 104 上的区域 110 可被共定位辐射源 108 照射。替代地， 取决
于系统 100 的应用， 在位置 114 处， 板件 104 可不被照射。此外， 在一些实施例中， 在位置 114 处， 系统 100 可执行一个或多个不同于照射和 / 或除照射之外的动作。 这些动作可包括 但不限于 ： 将板件 104 旋转到平面中的预期方向、 将一个共定位辐射源 108 与板件对准、 将 辐射自动聚焦在板件内的特定深度或距板件一定距离处、 将辐射指向板件上的不同点或区 域， 以及调节辐射的强度。
在一些实施例中， 可操作系统 100 使板件 104 以如下方式步进通过位置 114， 即使 得连续位置之间的距离减到最小和 / 或在连续位置之间所涉及的移动的次数或类型减到 最少。例如在图 1A 的构造中， 可操作系统 100 将板件 104 沿着虚直线轴 106-1 依次移到连 续的位置。可将每个这样的移动表示为一步。类似地， 在如图 1B 中所示的替代构造中， 可 操作系统 100 在不同的步骤中将板件 114 沿着旋转方向 106-2 依次移动到不同的位置。
在一些实施例中， 共定位辐射源 108 可以这样的方式预定位在系统 100 中， 即， 将 绕位置 114 中的任一个的旋转减到最小或者将对准共定位辐射源 108 和板件 104 的过程中 所涉及的工作量减到最小。
在一些实施例中， 激光装置可选地和 / 或另外地包括调制装置、 放大器、 驱动器和 控制逻辑。图 1C 是示出了包括系统控制器 140 的系统 100 的一个示例构造的框图。系统 控制器 140 与系统 100 的其它部件运作联接， 例如辐射源 108、 载物台 220 和 / 或平台 102， 并控制和协调系统 100 的各个部件的运行， 用于获取系统 100 的这些其它部件的状态和对 这些其它部件进行控制。在一些实施例中， 系统控制器 140 包括 ： 板件定位逻辑 142， 其控 制传输机构以将板件 104 移动到平台 102 上的各个位置 114 ； 辐射源选择逻辑 144， 其为特 定的位置 114 选择辐射源 108 ； 界定区域选择逻辑 146， 其判定要在哪个界定区域 / 区域上 进行辐射 ； 以及辐射逻辑 148， 其通过对特定位置 114 处的所选界定区域的所选辐射源控制 辐射 112。
示例激光刻线
在一些实施例中， 图 1A 和图 1B 的共定位辐射源 108 是激光光源。板件 104 为单 个半导体晶片， 其经过生产过程成为太阳能电池板产品的一部分。作为此生产过程的一部 分， 如图 2A 中所示， 当板件 104 置于图 1A 的位置 114-1-2 处或置于位置 114-2-2 处时， 可 将板件 104 的一个区域 110( 例如， 图 1A 或图 1B 的 110-2) 置于适当的位置， 用于被一个激 光光源 108( 在此示例中， 图 1A 或图 1B 的 108-2) 辐射。在一些实施例中， 包括区域 110 的 板件 104 固定在载物台 220 上， 该载物台 220 可相对于平台 102( 其可以是图 1A 的 102-1 或图 1B 的 102-2) 固定或相对于该平台 102 移动。
现在参照图 2A， 激光光源 108 对区域 110 的照射是生产过程中的多个阶段之一， 用 以在区域 110 中产生一个或多个重掺杂区， 以便其应用于太阳能电池板领域的产品时增强 该产品收集该区域中的电荷的能力。
区域 110 或半导体晶片最初可包括形成光伏 p-n 结的两层 204、 206。第一层是 p 型导体层 206， 而第二层是 n 型导体层 204。在一些实施例中， 为了提高方块电阻， n 型导体 层 204 可以用比较合适的 n 型掺杂剂相对的轻掺杂， 因而可表示为 n 层。然而， 在不同的 实施例中可以用不同浓度等级的 n 型掺杂剂在层 204 中进行不同的 n 型掺杂。
作为产生选择性发射极结构的一部分， 可操作系统 100 首先产生相对高浓度的 n + 型掺杂剂的结构 212， 表示为 n 结构。因而， 系统 100 可用于在半导体晶片 104 的区域 110的选定的子区域中执行激光掺杂。
在一些实施例中， 可首先在 n- 层 204 的顶部上形成含有 n 型掺杂剂的薄膜 208。 随后， 可操作激光光源 108 以激光束的形式发出辐射 112， 其聚焦在半导体晶片 104 上的点 210 处。由于此辐射 112， 点 210 附近的晶片子区域受到温度快速上升并随后下降的形式的 热冲击， 导致薄膜 208 中含有的 n 掺杂剂扩散进入点 210 附近的 n- 层 204 内， 从而产生相 对高浓度的 n 掺杂剂的结构 212。
在一些实施例中， 激光光源 108 是振镜扫描激光。可操作激光光源 108 将激光束 112 的入射方向转移到垂直于 z 轴线的 x-y 平面内的各个点。在一些实施例中， 当从竖直 方向 ( 沿着 -z 轴线 ) 向板件 104 观察时， 具有相对高浓度 n 掺杂剂的结构 212 表现为区域 110 上的互连平行线。
此后， 通过上述的激光掺杂， 可将金属线沉积在 n+ 结构 212 上。 金属在 n+ 结构 212 上的沉积可使用合适的金属化技术进行， 该金属化技术包括但不限于电镀或化学镀。在一 些实施例中， 这些金属线形成电性互连的连接线。在不同实施例中， 可使用不同互连方式。 由此， 可在板件 104 的区域 110 中产生具有相对低的串联电阻的选择性发射极结构。
示例半导体晶片 在各种实施例中， 半导体晶片 104 可以是单晶、 多晶或非晶硅或诸如 TCO 的其它材 料。在一些实施例中， 板件 104 中的区域 110 的高度在 50μm 与 5mm 之间。在一特定实施 例中， 此高度为 100 ～ 300μm。
在一些实施例中， 区域 110 的通常平面尺寸可在 10mm 与 300mm 之间。在一特定实 施例中， 此平面尺寸为 100 ～ 200mm。在一些实施例中， n- 层 204 的高度在 0.1μm 与 3μm 之间。在一特定实施例中， 此高度为 0.3μm。
在一些实施例中， 掺杂剂薄膜 208 的厚度在 1 纳米 ( 下文以 nm 表示 ) 与 1000nm 之间。在一特定实施例中， 此厚度为 100nm。
在一些实施例中， 来自激光光源 108 的激光束 112 是非脉冲的。然而， 在一些其它 实施例中， 来自激光光源 108 的激光束 112 以适合系统 100 的具体应用的频率脉动。
在各种实施例中， p 层 206 是用合适的 p 型掺杂剂以各种浓度等级进行掺杂。在 一特定实施例中， p 层 206 是以浓度等级为 1*1015 ～ 1*1016 的硼离子 B+ 进行掺杂。
在各种实施例中， n- 层 204 掺杂合适的 n 型掺杂剂。在一特定实施例中， n- 层 204 掺杂浓度为 5*1016 ～ 5*1020。
示例激光光源
在一些实施例中， 激光束 112 的强度可在某一功率值范围内进行调节。如此处所 用的， 术语 “强度” 意指用于照射一点 ( 取决于具体应用， 该点的宽度可以为几毫米、 几分之 一毫米、 几纳米、 几十或几百纳米等 ) 在一定持续时间 ( 取决于具体应用， 该持续时间可以 为几纳秒、 几十纳秒、 几百纳秒等的时段 ) 的平均强度。在一实施例中， 该强度由上限值限 定。在另一实施例中， 该强度由下限值限定。在一些实施例中， 此强度可以为几百瓦到几千 瓦。取决于此处所述的新技术的具体应用， 强度可以是其它值 ( 例如， 几十瓦、 几瓦、 几十千 瓦等 )。在一些实施例中， 激光束 112 可从商用的 Nd:YAG 激光系统生成， 但不限于此。
在一些实施例中， 激光束 112 是多色频的， 包括多个波长。在一些其它实施例中， 激光束 112 是单色的并具有单一波长， 该波长的值落在例如 100nm 与 2200nm 之间。在一特
定实施例中， 此波长在诸如 500nm 与 1000nm 之间的波长范围内， 包括边界值。对于一些应 用， 此单波长大于阈波长。对于一些其它的应用， 此单波长低于阈波长。
应当指出的是， 此处所述的值仅仅是为了示例的目的。 例如， 取决于使用如此处所 述的新技术的应用的类型， 也可使用其它波长和其它额定功率的激光光源。
在一些实施例中， 可操作系统 100( 或其中的激光装置 108) 将激光束 112 聚焦在 区域 110 的中心处。在一些其它实施例中， 可操作激光装置 108 将激光束 112 聚焦在不同 于区域 110 的中心的点处。在这些其它实施例中， 例如， 激光束 112 可聚焦在如图 2A 中所 示的点 210 处。在示例实施例中， 聚焦点可距区域 110 的中心 0mm 与 100mm 之间。在一示 例实施例中， 聚焦点距中心 70mm。
在一些实施例中， 不是聚焦在恰好位于板件 104 的上表面上的点 ( 例如， 图 2A 的 210) 处， 激光束 112 可聚焦在位于该表面上的点的上方或下方的点处。在激光掺杂的一些 实施例中， 激光束的焦点可在辐射进入所通过的表面稍上方或下方的点处。所聚焦的点与 该表面之间的距离可在 0nm 与 1mm 之间。
在一些实施例中， 激光光源 108 的光学器件是有 ( 焦点 ) 深度的， 激光束 112 可以 认为是聚焦在该焦点深度内。当激光束 112 扫描区域 110 时， 区域 110 中的一些子区域可 以位于或可以不位于激光光源的焦点深度内。因而， 在一些实施例中， 例如当区域 110 足够 小而在激光光源 108 的光学器件的工作能力范围内时， 区域 110 完全在焦点深度内。 在一些其它的实施例中， 区域 110 足够大， 从而对区域 110 的一些子区域进行照射 超出了激光光源 108 的光学器件的能力。在一些实施例中， 由于仅一部分区域 110 位于焦 点深度内， 所以激光束在区域 110 上的各个点上的照射可能不完全均匀。在一些其它实施 例中， 可操作系统 100 将对板件 104 的照射限制在区域 110 的位于系统 100 的焦点深度内 的子区域。
此处的技术能用于在包括 n 层和 p 层的半导体晶片的如图 2A 的区域 110 中产生 选择性的高 n 掺杂子区域。在其它实施例中， 此处的技术能用于切割形成在玻璃基板上的 连续薄膜。使用多个共定位辐射源来辐射板件的多个区域可应用于其它目的和产品， 其中 该板件可移动到不同位置。
为了示出清楚的示例， 已将特定位置 114 处的每个辐射 112 描述为使用一个单独 的共定位辐射源 108。然而， 在其它实施例中， 通常的共定位辐射源 108 可用来提供两个或 更多个辐射 112。例如， 在共定位辐射源 108 是激光光源的替代实施例中， 可将来自此激光 光源的光分开， 另外地和 / 或替代地进行重定向， 以在两个或更多个位置 114 处提供光。
使用固定激光器的示例构造
图 2B 示出了使用固定激光器来照射板件 104 的一个区域 110 用于激光掺杂的应 用。在图 2B 中， 激光束 112 相对于激光光源 108 和平台 102 是固定的。因而， 激光束 112 不转移其在垂直于 z 轴线 ( 其垂直于区域 110 的向光表面 ) 的 x-y 平面内的方向。例如， 激光束 112 可保持在垂直于区域 110 的方向。
在此替代方案中， 载物台可在 x-y 平面内相对于板件 104 所放置的位置 114 以及 绕该位置 114 进行相对运动， 从而如图 2B 中所示的区域 110( 例如， 图 1A 的 110-1-2) 被如 图 2B 中所示的相应激光光源 108( 即， 图 1A 的 108-2) 照射。参照位置 114 的这些相对运 动可以特定方式进行， 以使得在区域 110 上形成预期的辐射图案。
一些其它示例应用
在单一板件的多个区域上形成具有 n 型掺杂剂的高掺杂结构的应用仅仅是一个 示例应用。 然而， 应当注意， 本发明不限于此。 如此处所述的技术能够用在很多其它应用中。 例如， 另一应用可以是使用如此处所述的技术来形成具有 p- 掺杂剂的高掺杂区或区域。此 外， 其它使用如此处所述的技术的应用也在本发明的范围内。
图 2C 示出了另一示例应用， 其中通过激光光源 108 照射区域 110 仅是在区域 110 中产生激光烧结接触生产过程中的多个阶段之一， ( 如其它附图中那样， 图 2C 仅为了示例 的目的而提供 ； 图 2C 中的尺寸未必与实际系统按比例绘制 )。
区域 110 最初可以是包括 p 型导体层和 n 型导体层的半导体晶片。尽管仅将 p 型 导体层示出为图 2C 的 236， 但是可以理解的是， n 型导体层可紧邻图 2C 中的 p 型导体层设 置以及恰好设置在该 p 型导体层下方。在一些实施例中， 为了减少太阳能的损失以及产生 表面钝化， 可将具有适当折射率的介电反射层 234 置于 p 型导体层 236 的顶部上 ( 在此领域 中， p 型导体层 236 的顶面是太阳能电池的背面 )。此介电反射层 234 可以具有一定的的厚 度， 比如可以为 5nm 至 300nm( 也可使用其它的厚度 )。在一些实施例中， 此介电反射层 234 可由子层构成。 在一特定实施例中， 此介电反射层 234 可包括等离子化学气相沉积 (PECVD) 氮化硅子层和另一等离子化学气相沉积氧化硅子层， 这些子层具有各种厚度 ( 未在图 2C 中 示出 )。 在一些实施例中， 铝层 238 预沉积在介电反射层 234 的顶部上。要向由 n 型导体 层和 p 型导体层形成的光电压结提供有效的阳极电极， 铝层 238 与 p 型导体层 236 之间的 良好金属连接 ( 穿过介电反射层 ) 是希望要达到的。在一些实施例中， 可操作系统 100 通 过介电反射层 234 在铝层 238 与 p 型导体层结构 236 之间产生一些激光烧结接触 (LFCs)。
例如， 利用辐射 112， 点 230 附近的晶片子区域受到热冲击， 导致铝层 238 中的金属 材料穿透点 230 附近的介电反射层 234 并到达 p 型导体层 ( 硅 )236 内部， 从而在点 230 处 形成激光烧结接触 232。
在一些实施例中， 激光光源 108 可以是脉冲式振镜扫描激光。 可操作激光光源 108 将激光束 112 的入射方向转移到垂直于 z 轴线的 x-y 平面内的各个点。在一些实施例中， 随着激光束 112 移动， 可在区域 110 中产生多个激光烧结接触。
在一些实施例中， 不是使用诸如图 2C 中所示的 112 的激光束， 可使用合适的光学 掩模来在铝层 / 膜 238 的顶面上产生图案。例如， 该图案可在区域 110 中形成网格点。仅 对这些点用激光同时照射。在这些实施例中， 可同时产生多个激光烧结接触。在各种实施 例中， 在区域 110 中可使用并形成各种 LFC 图案。由此， 可在太阳能电池背面 ( 即如图 2C 中所示的顶面 ) 的板件 104 的区域 110 中形成有效的阳极电极。
示例工艺流程
图 3 示出了使用诸如图 1A 或图 2A 的系统 100 来照射板件 ( 例如， 104) 的示例过 程。为了示出清楚的示例， 参照图 1A、 图 1C 和图 2A 对图 3 进行描述。
在框 320 中， 可操作系统 100 调用板件定位逻辑 142 以使板件 104 置于第一位置 114-1-1 处。
在框 320 中， 可操作系统 100 使来自第一共定位辐射源的第一辐射照射在板件 104 的第一界定区域内。例如， 在框 320 中， 系统 100 可调用辐射选择逻辑 144 在多个共定位辐
射源中选择第一共定位辐射源。系统 100 还可调用界定区域选择逻辑 146 来判定要被照射 的区域是板件 104 的第一有、 界定区域。 第一界定区域 110-1 是板件的多个界定区域 110-1 至 110-4 中的一个。
在一些实施例中， 系统 100 可调用辐射操作逻辑 148， 用于提供来自共定位辐射源 108 的激光束形式的辐射 112-1， 以照射在板件 104 的第一界定区域 110-1 内。
在本示例中， 通过第一光源对第一界定区域 110-1 的照射发生在其它区域 110-2 至 110-4 的照射之前。 然而， 在其它实施例中， 在框 320 中对第一界定区域 110-1 照射之前， 可以是已经对一个或多个其它区域 110 进行了照射。
在框 330 中， 将板件移动到第二位置。例如， 可操作系统 100 调用板件定位逻辑 142 以使板件 104 置于第二位置 114-1-2 处。例如， 这可以响应于系统 100 已完成了对位 置 114-1-1 处的区域 110-1 的照射后发生。在一些实施例中， 在将板件 104 从一个位置移 动到另一位置期间， 可操作系统 100 可操作避免和 / 或防止通过任何辐射源 108 照射板件 104 的任何点。在一特定实施例中， 当板件 104 从一个位置移动到下一位置时， 辐射源 108 中的一些或全部可处于如下状态， 即在该状态中， 没有从由辐射源 108 发射的照射 ( 例如激 光 )。
在一些实施例中， 板件安装在载物台上并相对该载物台固定。将载物台移动到第 二位置可包括将载物台平移到第二位置， 或者将载物台旋转到第二位置， 或者使用旋转和 平移将载物台移动到第二位置。在一些其它实施例中， 可使用除载物台类型以外的其它类 型的传输机构 ( 例如， 传送带 )。在其它实施例中， 可将一个或多个载物台与一个或多个其 它类型的一个或多个传输机构结合。 例如， 在一些实施例中， 传送带用于将载物台从一个位 置移动到另一位置， 而该载物台相对于某一位置进行平面运动。
在来自激光光源 ( 例如， 108-2) 的光 ( 例如， 112-2) 能在对板件 104 进行照射期 间转移其在 x-y 平面内的入射方向的一些实施例中， 如图 2A 中所示， 可操作系统 100 使板 件 104 固定在平台 102 的某一位置 ( 例如 114-1-2) 处， 并在激光 ( 即， 112-2) 照射该位置 ( 即， 114-1-2) 期间相对于平台 102 静止。
在框 340 中， 来自第二共定位辐射源的第二辐射用于照射在板件的第二界定区 域内。例如， 在对位置 114-1-2 处的板件 104 进行照射期间， 无论其上安装了板件 104 的 载物台 ( 或其他机构 ) 能否相对于此位置移动， 系统 100 都可进行操作使用从第二光源 108-2( 例如， 其可以是激光装置 ) 获得的第二光 ( 例如， 其可以是激光束 112-2) 来照射在 板件 104 的第二有界定区域 110-2 内。如所示的， 在多个光源 108 之中， 第二光源 108-2 与 第一光源 108-1 不同。在板件 104 的多个有界定区域 110 之中， 第二有界定区域 110-2 与 第一界定区域 110-1 不同。
在前述说明中， 已经参照许多具体细节对本发明进行了描述， 这些细节可根据不 同的实施方式进行改变。因而， 限定本发明以及申请人预期的本发明的唯一且排他的标志 是本申请权利要求， 所述权利要求书以具体的形式在本申请中发布。任何在此明确阐述的 包含在这些权利要求中的术语的定义决定了这些术语在权利要求中使用时的意义。因此， 未在权利要求中明确陈述的限制、 元件、 性质、 特征、 优点或属性不应以任何方式限制此权 利要求的范围。因此， 应以示例性而非限制性的意义看待说明书和附图。