532nm的cw激光器，其中连续波激光器的扫描速度为3m/sec，光束直径为12微米，激光器直接照射每个点4微秒。如图10所示当激光器功率与扫描速度非常匹配时，需要激光器对硅进行照射的时间为总直接照射时间的一半，以在t2时刻达到大约1400摄氏度的硅熔点。对于该示例，这意味着硅在给定点熔化之前激光束照射该给定点几乎2微秒。到直接照射停止时(在这种情况下，〖3时刻处再2微秒之后)，熔化的硅已经熔化了至少2微秒，同时被加热到几乎2000摄氏度，仍远低于硅的烧蚀温度。对于下一个1-2微秒，激光束尽管进一步远离给定点，但仍向给定点传递热，以允许其温度继续升高，之后非常快速地冷却，在〖4时刻达到硅的凝结温度1400摄氏度。因此，能够利用该方法来避免硅的烧蚀，避免Q开关操作的热循环，并仍在至少2微秒上保持硅熔化，同时仍使用适合于高产量商业生产的高激光扫描速度。使用来自13瓦激光器的相同Ess值，在硅烧蚀开始之前可以使用低至2m/s的扫描速度，同时可以使用高至5m/s的扫描速度，同时在至少2微秒上保持硅熔化。
[0110]不幸地，在没有不可接受的低扫描速度的情况下，低于大约12瓦的激光器功率级变得无法熔化硅。尽管将功率级增加至14瓦允许使用高达lOm/s的扫描速度。在这种情况下，在图10中，从&至〖2的时间段是大约1微秒，其后是略超过1微秒的进一步直接激光照射，直到t3。硅温度在〖4时刻到达峰值，在此之后在硅熔化时的12之后大约2毫秒处，在结。因此，对于硅的充分激光掺杂，满足了这些条件。在该功率级，可接受的最低扫描速度是3-4m/s，低于3-4m/s在开始发生娃烧蚀。
[0111]调整激光扫描速度以适合给定激光器功率Ess (或反之)的一种方法是确保在激光束已经近似通过了进行激光掺杂的点的一半时激光熔化硅。这等同于图10中的说法，对于恒定激光扫描速度，V^t2之间的时间间隔近似与从〖2至〖3的时间间隔相同。图11示出了表示上述的示意图，其中激光束照射时间小于时间间隔的未熔化硅仍具有表面棱锥，而直接激光束照射时间长于的表面的一部分已经熔化，从而破坏了棱锥，并且提供更平坦且反射性更强的表面。在图11中，点4还没有被光束照射，而刚刚完成照射点3，光束已经通过了点5并且点5冷却。对于恒定扫描速度激光器，当点1和点2之间的距离与点2和点3之间的距离的比值在范围1: 3至3: 1的范围内时实现最佳结果。对于比值低于1: 3的实际激光速度，接近点3的硅已经暴露于激光束下太长时间同时在熔化状态下，使得硅的烧蚀开始发生。在另一极端情况下，对于超过3: 1的比值，在点5处重新固化和冷却的硅有可能还未在超过1微秒时间上被熔化来便于掺杂剂的充分混合。这提供了相对简单的机制来检查激光扫描速度是否与激光功率适当匹配，因为，可以对来自光束所照射表面的反射进行测量以指示仍被棱锥覆盖从而还没有熔化的照射区的百分比，这进而指示比值是否在正确范围内。如果比值太小，则由于75%以上被光束照射的区域十分平坦且具有反射性，表面反射会太高，而如果比值太高，意味着使得表面远不具反射性的棱锥覆盖了 75%以上被光束照射的区域。出于这些目的，可以使用各种技术来测量照射区的表面反射。例如，出于观看进行激光处理的区域的目的，通常使用来自照射区的反射光。测量该反射光的强度(例如，利用光探测器或太阳能电池)会给出所需的信息。可以将该信息反馈给激光控制器，以允许激光控制器自动调整扫描速度或激光功率，从而确保比值始终保持在正确或期望范围内。
[0112]再次参照图10，可以识别针对良好激光掺杂的若干条件，为此需要(彼此结合地)选择要满足的适当的Ess和扫描速度的值。首先，硅所达到的最大温度Tu必须大于硅的熔化温度I，并且低于气化温度Tv。其次，硅熔化的时间段t5_t2&须超过1微秒，并且优选地超过2微秒。第三，出于与器件产量有关的实际目的，实现图10结果时激光器的扫描速度需要至少为lm/s。第四，超过20m/s的扫描速度由于不能在足够长时间内保持硅熔化，因此是不适合的。第五，低于10瓦的532nm波长cw激光器提供太低的Ess值，无法允许熔化硅并同时实现实际的足够扫描速度。第六，在超过20瓦的功率级下操作的532nm波长cw激光器提供太高的Ess值，使得激光器扫描速度过快，无法按要求允许熔化的硅在超过1微秒内保持熔化。
[0113]对于上述5种方法，通常使用线激光器来代替照射单个点的激光器。对于同时照射整条线而不是典型地15微米直径小圆的线激光器而言，这些方法的所有相同原理实用，但是其中在激光器从正进行激光掺杂的一条线位置移动到要进行激光掺杂的下条线位置的时间段期间不产生Q开关脉冲。然而，对于连续波激光器，将激光束从一条线位置移动至下条线位置的扫描速度必须足够快，使得其间被照射的硅没有时间达到熔点。在这种情况下，扫描速度是可变的，从而在接近用于激光掺杂的给定线的位置时降低扫描速度，并然后在离开该位置移动至要定位的下条线的位置时加速。这样，改变扫描速度仍允许来自激光器的能量采用图10给出的形式，从而在h时刻与13时刻之间扫描速度较低。
[0114]液体射流和气体解决方案
[0115]在一些实施例中，可以将激光包封在液体射流中，使得围绕激光加热点的衬底保持冷却，并且液体可以用于将试剂传递至激光处理下的点。
[0116]图12示意性示出了在用于处理具备介电表面层的衬底时激光器和液体射流的布置。在这种情况下，表面层不需要提供掺杂剂源。如所示，使发射激光束61的激光器60通过喷嘴单元63中的被遮盖的窗62 (convered window)凸出。通过喷嘴单元产生液体射流64，液体射流64耦合了激光束61，使得通过全内反射向着目标引导激光束61。向喷嘴单元63提供液体是通过端口 65来提供的，并且通过喷嘴孔66排出，喷嘴孔66向着目标喷射液体。窗62定向为接收被轴向引导到液体射流64中的垂直激光束61。激光束61在通过窗62进入之前通过合适的透镜7被聚焦。经由液体提供端口 65，利用20至500巴之间的压力将液体传递至喷嘴单元63。液体可以从储液池72或其他适合的源提供，并且通过供给栗73在压力下被栗送至喷嘴单元63。液体也可以通过加热器74来加热，使得可以控制液体射流的温度。所产生的液体射流64可以具有近似20至100 μ m范围内的直径。
[0117]液体射流66和激光束61被视为引导至目标，该目标是具有30-80nm厚氮化硅层表面层69的250 μ m娃衬底68。如传统激光掺杂方法一样，在表面层的区域上引导液体射流64和激光束61。通过将磷酸添加至液体射流，在氮化硅层和底层硅上发生强腐蚀作用，其中，表面被激光束61加热，使得表面层69非常干净并被精确地烧蚀，而保留衬底68其他各处实质上完好无损。将添加剂从一个或多个供给槽75添加至液体射流64，并且通过相应的栗76注入到喷嘴单元63的入口 77中。然而，也可以通过用于清洗的磷酸，或者通过包括附加掺杂剂添加剂(例如，P0C13、PC13、PC15)或者它们的混合物，来利用氮去除同时执行硅的表面区域71的η型掺杂。也可以通过选择适合的掺杂剂(例如，硼)以类似的方式来实现Ρ型掺杂。
[0118]液体射流64和激光束61也可以与包括在表面介电层17中的掺杂剂源、被涂覆成介电层上面或下面的涂层(也可以是抗反射涂层16)的源一起使用，或者掺杂剂原子可以以未激活状态存在于硅中，从而它们通过熔化和凝结工艺被吸收到硅结构中(或被激活)，如上参照其他激光器系统所描述的。
[0119]激光操作也可以在气体环境下执行，以不在液体射流中提供掺杂剂的情况下实现掺杂表面区域71。参照图13，在这种情况下，激光器60发射激光束61，激光束61被引导通过包含目标衬底68的腔室81中的窗82。经由控制阀84和端口 83将气体形式的掺杂剂源从受压存储储气瓶(storage cylinder)85提供到腔室81。经由排气端口 86和排气阀87将气体从腔室中排放到清除通道88。如前所述，在衬底68的表面上扫描激光，熔化抗反射涂层69和底层表面的一部分，从而将气体掺杂剂吸收到熔化的硅表面材料中，以形成掺杂表面层71。
[0120]尽管以上结合使用在液体射流内投射的激光束描述了对气体环境的使用，同样也可以利用与液体射流不相关联的上述任何其它激光器布置来采用气体环境。也可以利用描述的任何激光器布置，而并非作为用于投射激光束的液体射流，来采用液体掺杂剂源。液体源可以在正进行掺杂的表面上汇集或流动，或者可以作为引导至激光加热点处的射流来应用。
[0121]优选的抗反射涂层
[0122]以下描述多层ARC的实施例，可以在单次工艺中(使用单个设备)沉积多层ARC，以实现针对高效率商用太阳能电池的热膨胀失配校正。
[0123]所采用的方法是使用可以在单次直线PECVD、E光束或溅射沉积工艺中沉积的三层ARC。第一极薄层可以是氮化硅，并且仅需要厚到足以提供表面钝化和针对后续硅钝化的氢源，但是不需要太厚以免在热循环期间给硅表面施加应力。期望第二层是厚度为大约100至300埃、热膨胀系数小于正被处理的半导体材料的热膨胀系数的材料，以确保半导体表面在升高温度下时置于压缩而并非张力下。这避免了热膨胀失配，否则热膨胀失配会产生在ARC与半导体材料之间，并且导致由于半导体表面通过覆盖的ARC被置于张力下而引起的升高温度下的缺陷产生。重要的是，该第二层的厚度需要足够薄，以免具有显著的光学影响。第三且目前为止最厚的层是诸如以适当厚度和折射率沉积的材料(例如，氮化硅)，以为ARC提供所需的抗反射光学特性。
[0124]作为示例，当用于制造器件的半导体材料是晶体硅时，已知这种材料在表面处于张力下(具体地如果处于升高温度下)时容易遭受缺陷。已知通过等离子增强化学汽相沉积(PECVD)而沉积的氮化硅在钝化硅表面、体和晶粒边界方面做得很好，主要是由于存在于沉积的氮化硅中的高浓度原子氢能够系紧硅表面、缺陷或晶粒边界处的悬空键。因此在半导体材料是晶体硅的情况下，10-200埃厚度范围的薄层PECVD氮化硅是第一层的良好选择。
[0125]该示例中第二层的良好选择是二氧化硅或氮氧化硅，因为它们具有比硅的热膨胀系数小的热膨胀系数，并且也可以通过适当地改变气体及其流动速率来由PECVD沉积。该层的厚度十分重要。如果太厚，则第二层过度劣化总的ARC光学特性，因为其折射率并不非常适合于ARC的要求。如果太薄，则该层不能补偿通过明显更厚的ARC的覆盖第三层在硅表面上产生的应力。该第二层至少像第一层一样厚，但是不能像第三层那么厚。利用PECVD能够在具有分级构成和折射率方面调整该层，以进一步帮助优化。包括一些氮允许实现从低于1.5到高于2的几乎任何反射率的氮氧化硅。
[0126]第三层的良好选择是可以在与前两个层相同的设备和工艺中沉积的PECVD氮化硅。第三层具有接近理想折射率的折射率，同时结合前两个层的厚度来选择厚度，以总体上给出最佳抗反射特性。三个层的典型厚度是:对于折射率为2.0的第一层是100埃，对于折射率为1.5-1.6的第二层是180埃，对于折射率为2.0的第三层是400埃。该多层ARC的整体反射几乎与理想SLARC相同，仅具有大约1%的反射增加。
[0127]示例1