[发明专利]一种通过改变多晶硅片磷源成分提高扩散质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制作方法技术领域。

背景技术

能源是世界一切经济发展活动的基础和前提，在这个科技水平日新月异的时代，人类对能源的需求和依赖程度愈发强烈。根据统计全球所有已探明的石油蕴藏量将在60年以后枯竭，届时人类将面临着严峻的生存考验；而此次全球范围的金融危机，与能源因素也是息息相关的。只有切实加强开发可再生能源和提高能源的利用效率，摆脱对传统能源的依赖，才能从根本上解决问题。有预言称人类的第四次科技革命已在世界金融危机中酝酿,而新能源将是这场革命的关键突破口。太阳能是取之不尽的清洁能源，在化石能源将枯竭的背景下，太阳能以其可再生性、清洁性、易取得性、不受政治限制性，取代传统能源是迟早的事情，因此其利用前景十分光明。

对太阳能最直接的利用就是采用基于光伏效应的太阳能电池板，吸收太阳光后直接转化为电能。光电转换效率是衡量太阳能电池品质性能最重要的指标之一。一些发达国家工业化生产已经可以达到18％甚至20％以上；国内大部分光伏企业的太阳能电池平均转换效率一般停留在17%以内。为提高太阳电池的利用效率，最大程度地从太阳获取能量，有必要研究太阳电池转换效率的影响因素及其改善方法；另外成本问题是限制太阳能电池在国内推广应用的最根本因素，加上全球金融危机的影响，降低成本已经上升到企业经营发展战略的高度。所以如何最大限度的降低成本是现阶段各大太阳能电池生产企业竭力追求的目标。

多晶硅太阳电池的制作过程主要包括：制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷和烧结等。而PN结是多晶硅太阳电池的心脏，也是电池质量好坏的关键之一。对于n＋/p常规硅太阳能电池的发射区一般是通过磷扩散形成的浅结区域，由于在扩散区磷处于晶格间隙位置，容易引起晶格畸变，而且由于P与Si的原子半径不匹配，也容易出现失配，因此该区域活性比较大，容易吸引杂质，会成为少数载流子的复合中心，从而降低少子寿命。

目前太阳能行业普遍采用的扩散工艺为一次恒定源扩散（沉积）和限定源扩散（推进）。扩散时为了生成能够和硅反应的五氧化二磷，在通入三氯氧磷的同时要通入足够量的氧气，但在高温的氧气氛围中，由于多晶硅自身的材料缺陷，容易发生氧化堆垛层错缺陷，这种缺陷极易形成复合中心，使得光生载流子都无谓地复合掉，导致效率下降。

扩散原理：用保护性气体（氮气）通过恒温的液态源瓶（鼓泡或吹过表面），把杂质源蒸汽带入高温扩散管中，经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子，并向硅片内部扩散，从而和P型硅衬底在界面处形成PN结。通源沉积:源指的是三氯氧磷，在一定的温度下通过氮气携带的三氯氧磷在石英管内反应生成磷为扩散提供杂质源，最终沉积在多晶硅片的表面。推进：在一定温度下不通入三氯氧磷的情况下使前一步沉积的杂质磷进一步向硅片内扩散以便控制PN结的结深和杂质浓度梯度分布。堆垛层错：层状结构晶格中常见的一种面缺陷。它是晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过改变多晶硅片磷源成分提高扩散质量的方法，所述方法提高了多晶硅片内少子的寿命，有利于提升扩散的吸杂效果，减小高温过程带来的晶格损伤，进而提高光电转换效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种通过改变多晶硅片磷源成分提高扩散质量的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在三氯氧磷中加入三氯化磷作为磷源；

（2）氧化：将制好绒面的多晶硅片放置在扩散炉内通入氧气；

（3）沉积：在扩散炉内通入携带有磷源和氧气的混合气体； 

（4）扩散：扩散炉保持一定温度，使沉积的磷向硅片内部进行扩散。

进一步的，所述步骤（1）具体为：在三氯氧磷中加入1%-5%的三氯化磷作为磷源。

进一步的，所述步骤（2）具体为：将制好绒面的多晶硅片放置在扩散炉内，在炉管内温度稳定在800-900℃时，通入5-10min氧气，速度为500-2000 sccm。

进一步的，所述步骤（3）具体为：通源沉积，通入携带有磷源的氮气，速度为500-2000sccm和氧气，速度为300-1000sccm的混合气体，沉积时间为10-20min。

进一步的，所述步骤（4）具体为：扩散炉保持800-900℃的温度，持续10-15min，使沉积的磷向硅片内部进行扩散。