[发明专利]一种硅片的硼铝共吸杂方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路以及太阳能应用领域，尤其涉及一种硅片的铝硼共吸杂的方法。

背景技术

随着集成电路技术的发展，其线宽由上百纳米逐渐减小至现在的三十纳米左右，并很有可能遵循摩尔定律进一步减小。因此，器件对于硅片表层洁净区的质量要求也越来越高。一般的集成电路级硅片会在硅片体内形成大量的氧沉淀，利用氧沉淀作为吸杂中心将金属杂质束缚在其周围而在表面形成洁净区。但是，这种吸杂方式仅当金属杂质的浓度较高(＞10¹³atoms/cm³)时比较有效；而金属杂质浓度较低时，由于在硅中固溶度的影响，有一部分金属杂质将很难在氧沉淀处形成沉淀，削弱了内吸杂的效果。

另外一种吸杂方式是外吸杂，即将硅片体内的杂质通过吸杂排除体外。最为普遍使用的是磷吸杂工艺。这种方法通过高温下硅片表面的磷扩散及后续退火达到吸杂的目的，是一种很有效的吸杂方式。通过在表面形成重掺杂磷扩散层，使表层硅的费米能级提高，同时也使杂质在此重掺层中的溶解度增大了，如铁杂质在重掺层中的溶解度理论上是轻掺衬底的一万倍以上。此外，在磷扩散的同时，表面形成了磷硅玻璃层，该层与衬底之间由于晶格适配等原因形成大量的位错，也可以起到吸杂的效果。但是，磷在硅中的扩散系数很小，磷吸杂需要较高的吸杂温度和较长的吸杂时间，这其中尤其是高温过程容易引入额外的杂质污染。而且，由扩散形成的吸杂层一般很浅，离表面不到一微米，很难保证其均匀性，无法吸杂较多的金属杂质，这对于金属沾污较严重的硅片其吸杂效果会较差。与磷吸杂相似的还有硼吸杂，其原理和工艺缺点与磷吸杂相类似。

还有一种外吸杂工艺是铝吸杂。与磷吸杂不同的是，铝吸杂是利用铝硅合金化反应产生的重掺铝层进行吸杂。但是，铝在硅中的固溶度比磷和硼小很多，因此重掺铝层掺杂浓度较低，吸杂能力较弱。

外吸杂技术不仅仅对于集成电路级硅片有效，对于太阳级硅片更是唯一的吸杂方式。因为太阳电池是体器件，对体材料的质量要求比较高，并且不能容忍在体内有金属沉淀的存在。只有通过外吸杂将杂质排出体外，才能达到提高体材料质量的目的。

因此，现有的吸杂工艺已经不能满足集成电路产业和光伏产业技术发展的要求，如果能发明一种较之磷吸杂、硼吸杂和铝吸杂更为有效的外吸杂工艺，将会有力地推动这两个产业及相关产业的快速发展。

发明内容

本发明提供一种硅片的硼铝共吸杂方法，该方法完全不同于传统的单一吸杂工艺，具有非常好的吸杂效果，并且成本低廉、操作简单，应用前景非常好。

一种硅片的硼铝共吸杂方法，包括如下步骤：

(1)在铝浆中加入硼源，搅拌均匀，得到混合浆料；其中，硼元素在所述的混合浆料中的质量分数为0.01％-8％；

(2)将硅片用RCA液清洗，干燥；

(3)在步骤(2)得到的硅片的两面丝网印刷或旋涂上由步骤(1)制得的混合浆料，烘干后在硅片表面形成硼铝层；

(4)将步骤(3)得到的硅片在保护气体下在650～1000℃的退火温度下进行热处理，所述的保护气体为氮气、氩气、氧气或洁净干燥的空气；

(5)将经步骤(4)热处理后的硅片用体积比为1∶0.05～1∶2的硝酸溶液和氢氟酸溶液的混合溶液浸泡不超过3min，浸泡时间优选1.5～2min，去除表面硼铝层以及热处理形成的重掺层，并用去离子水清洗多次，烘干；其中，硝酸的质量百分比浓度为40-65％，氢氟酸的质量百分比浓度为30-40％。

步骤(1)中，所述的硼源可以为固态硼源或者液态硼源。其中，固态硼源可以为单质硼，三氧化二硼，硼酸或硼酸盐；液态硼源可以为三氧化二硼有机溶液，其中，有机溶剂可以为醇类或有机酸；液态硼源也可以为有机硼化合物(如硼酸酯)。固态硼源的颗粒大小为0.5～10μm，优选为1-5μm，使得固态硼源的颗粒大小与铝浆中的固体颗粒大小相接近，不会对丝网印刷工艺产生不良影响。

步骤(1)中，所述的铝浆为现有技术中通用的太阳能电池用铝浆，包含平均颗粒大小不超过10μm的铝粉，粘结相玻璃粉，有机载体和添加剂组成，可以从市场上购得，常见的生产厂家有福禄(Ferro)新型材料公司，广州市儒兴科技股份有限公司等，常见的型号有福禄(Ferro)新型材料公司的AL53-110系列和广州市儒兴科技股份有限公司的RX8。

步骤(1)中，所述的硼元素在所述的混合浆料中的质量分数优选为1％-5％。这是因为加入质量分数1-5％的硼对提高吸杂能力有明显效果。