离子束突波恢复用的射束线电极电压调变制造技术

本发明专利技术揭示了一种离子植入系统和方法，其中通过在植入机中使用已调变电源系统(230)，来最小化电压中的突波。已调变电源系统包括传统电源(300)以及与各电源相连的控制单元(310)，其中控制单元用于在检测到突波或电弧时通过源开关(321)使电源与电极绝缘，且通过闭合放电开关(331)使得电极上的任何电荷快速消散至接地。随后在突波情况被改善之后，控制单元使电源与电极之间的连接恢复。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子束突波恢复用的射束线电极电压调变
本专利技术涉及离子植入，且更确切地说，涉及离子植入期间的均匀性。
技术介绍
离子植入(1n implantat1n)是一种用于将改变导电性的杂质引入工件中的标准技术。在离子源中使所需的杂质材料发生电离，使离子加速以形成指定能量的离子束，且将所述离子束引导到工件的表面上。离子束中的高能离子穿透到工件材料的主体中，并嵌入至工件材料的晶格(crystalline lattice)，从而形成具有所需导电性的区。 太阳能电池(solar cell)是使用硅工件的装置的一个实例。任何高性能太阳能电池的制造或生产成本降低或任何高性能太阳能电池的效率提高，均会对太阳能电池在世界范围内的普及具有积极的影响。此举将使得这种清洁能源技术能得到更广泛地使用。 现有许多不同的太阳能电池架构。两种常见的设计为选择性发射极(selectiveemitter ；SE)和叉指型背面接触(interdigitated backside contact ;IBC)。SE 太阳能电池在其由太阳光照射到且轻度掺杂的表面上遍布有大剂量条纹。IBC太阳能电池在其未受太阳光照射的表面上遍布有交替的P型和η型条纹。SE和IBC太阳能电池均可以植入离子来对各个区进行掺杂。 在离子植入过程中可能出现“突波(glitch) ”。突波的定义为:在离子植入操作期间射束质量的突然降级，通常是由操作电压发生变化导致的。这种突波的发生原因通常是沿着射束路径的部件之间存在相互作用，此相互作用影响着一个或多个操作电压，并且该突波可能发生在沿着射束路径的各个位置处。例如，离子植入机通常沿着该射束路径采用若干个电极，这些电极对射束进行加速、对射束进行减速，或抑制操作期间生成的杂散电子流。这些电极中的每一个均保持预定电压。通常，不同电压的电极位置彼此靠近，因此，电极之间可能出现电弧。通常，电弧遍布出现在加速间隙上、减速间隙上，或抑制间隙上，尽管电弧可能出现在其他地方。例如，源引出电压、源抑制电压，与源射束电流之间的相互作用可能会产生突波。这些突波可能被检测为其中一个电源中电流的急剧变化。如果植入被突波中断或影响，那么被植入的太阳能电池或其他工件可能会受到负面影响或甚至可能变得毫无用处。例如，太阳能电池可能会因为突波引起的低植入剂量从而效率变低。这样可能会对被植入工件的成本产生影响。因此，通常采用一些步骤来最小化该类突波的出现率并且尽可能从突波中恢复。 图1为说明一种突波的图表。射束电流被设置成预定值10。突波11出现在由虚线12、13围起来且标为At的时间段内，在该时间段内射束电流下降到预定值10以下。典型的突波可能持续约100毫秒的时间段。最小化At时间段意味着，对正进行植入的工件产生的负面影响较小。突波11可以通过测量电压或电流的变化来进行感测。电弧通常通过突然的电压崩溃或突然的电流骤增而被感测到。当检测到突波时，一个解决方案为立刻将离子束电流减小到零，从而终止在工件上限定位置处的植入。这称为“消隐射束(blankingthe beam)”。图2为说明使离子束消隐的图表。在突波第一次被检测到的时刻100处，电压降为零，随后到时刻101为止，电压又逐渐回升到所需的电压准位。在时刻100处，植入也停止，且时刻100处相对于工件的植入位置被保存。在一个实例中，电压可能消隐达数十毫秒，然后电压在接下来的数百或更多毫秒后恢复。当电压恢复到与所需值相差0.1-0.5%时，例如在时刻101处，植入便可以从工件上刚刚停止植入的位置处继续。因此，一旦突波情况被补救，理想的是植入过程正好在工件上与检测到突波时所在的相同位置处重新开始，且理想是具有与检测到突波时相同的射束特性。目的是为了实现均匀的掺杂轮廓，且这可以通过控制射束电流或工件扫描速度(曝光时间)来实现。然而，消隐是耗时的，这对产量有负面影响。例如，工件需重新定位到突波出现的准确位置且离子束需正好在该位置处重新开始。产量下降还导致成本增加。 用这种方式来弥补由突波引起的剂量损失，可能耗时30秒以上，这对于太阳能工业的产量需求而言太过耗时。离子植入机内的离子束稳定性和植入均匀性由连接到离子植入机上的电压源和电流源的速度来控制。 因此，在本领域中，在工件(更确切地说是太阳能电池)的植入期间有必要用一种突波恢复的改良方法。
技术实现思路
本专利技术揭示了一种离子植入系统和方法，其中通过在植入机中使用已调制电源系统，来最小化电压中的突波。已调制电源系统包括传统电源以及与各电源相连的控制单元，其中控制单元用于在检测到突波或电弧时使电源与电极绝缘。随后在突波情况被改善之后，控制单元使连接恢复。 【附图说明】 为了更好地理解本专利技术，将参考附图，这些附图以引用的方式并入本文中，且其中: 图1为说明一种射束突波的图表。 图2为说明使离子束消隐的图表。 图3为对于各个持续时间的射束突波而言，比较剂量与工件y位置之间的关系图。 图4为射束线离子植入机的方块图。 图5为与图4中的射束线离子植入机一起使用的已调变电源系统的方块图。 图6为图5中的已调变电源系统的操作的时序图。 图7为控制单元用于控制多个电极的第二实施例。 【具体实施方式】 本文结合离子植入机描述此方法的实施例。可以使用射束线离子植入机、等离子体掺杂离子植入机，或泛洪离子植入机。可以使用任何η型和P型掺杂剂，但是本文中的实施例不仅仅限于掺杂剂。此外，该过程的实施例可以应用于许多太阳能电池架构或甚至其他工件，例如半导体芯片、扁平面板，或发光二极管(light emitting doide ;LED)。因此，本专利技术不限于下文所描述的具体实施例。 如上所述，突波可能会致使离子束不均匀或工件的植入不均匀。然而，不均匀的程度与突波的持续时间有关。图3为对于各个持续时间的突波而言，比较剂量与工件I位置之间的关系图。图3表示一种植入，其使用24厘米/秒的扫描率透过离子束通过四次并且假定y方向上的射束高度为lcm。当然，需要均匀的剂量。对各个持续时间的突波建立模型，其中突波在离子束扫描整个工件时出现。例如，在受到突波影响的区中，50ms的突波可能会对工件剂量的影响超过20%。在一些实施例中，该降级可能达到的程度例如，太阳能电池的效率可能降低。较小的时间段对工件的影响可能是可忽略的或可接受的。例如，1ms的突波在受影响的区中可能只减少约6%的剂量。类似地，20ms的突波对受影响的区的影响可能约为12%。因此，如果突波可以减少到这样的持续时间，那么太阳能电池的效率实质上不会受到影响且不会危及产量，因为可能不需要补救措施。 图4为射束线离子植入机200的简化方块图。在一个实例中，这可能用于对半导体或太阳能电池工件进行掺杂。所属领域的技术人员将意识到，射束线离子植入机200只是可以产生离子的射束线离子植入机的许多实例中的一个实例。因此，本文在此所揭示的实施例不仅仅限于图4中的射束线离子植入机200。 一般而言，射束线离子植入机200包括用于生成离子以形成离子束281的离子源280。离子源280可以包括离子室283。气体被供应到离子室283，在该室中气体被电离。在一些实施例中，该气体可以是或可以包括或含有氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子植入系统，包括：离子源；电极，所述电极保持与地电位不同的电压；以及与所述电极连通的已调变电源系统，其中所述已调制电源系统包括：具有第一端子和第二端子的电源；源开关，所述源开关具有电性连接到所述电源的所述第二端子的第一端子以及电性连接到所述电极的第二端子；放电开关，所述放电开关具有电性接地的第一端子以及电性连接到所述电极的第二端子；以及控制单元，所述控制单元经配置以在检测到突波之后致动所述源开关和所述放电开关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.23 US 13/555,9101.一种离子植入系统，包括: 离子源； 电极，所述电极保持与地电位不同的电压；以及 与所述电极连通的已调变电源系统，其中所述已调制电源系统包括: 具有第一端子和第二端子的电源； 源开关，所述源开关具有电性连接到所述电源的所述第二端子的第一端子以及电性连接到所述电极的第二端子； 放电开关，所述放电开关具有电性接地的第一端子以及电性连接到所述电极的第二端子；以及 控制单元，所述控制单元经配置以在检测到突波之后致动所述源开关和所述放电开关。2.根据权利要求1所述的离子植入系统，其中所述控制单元包括输入，所述输入代表从所述电源传出来的电流。3.根据权利要求2所述的离子植入系统，其中所述控制单元将所述输入与预定范围相比，以检测所述突波。4.根据权利要求1所述的离子植入系统，其中当检测到所述突波时，所述控制单元断开所述源开关以使所述电源与所述电极绝缘。5.根据权利要求4所述的离子植入系统，其中所述控制单元在断开所述源开关之后闭合所述放电开关。6.根据权利要求1所述的离子植入系统，还包括源阻抗，所述源阻抗电性地串联在所述电极与所述源开关的所述第二端子之间。7.根据权利要求1所述的离子植入系统，还包括放电阻抗，所述放电阻抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮尔·卢比克，克里斯多夫·里维特，提摩太·米勒，具本雄，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国;US