[发明专利]含硼掺杂剂浆料及其应用

说明书

本发明提供一种含硼掺杂剂浆料，其含有：有机硼酸酯5～70重量份，多元醇15～50重量份，二羟基胺10～40重量份，以及有机季铵盐0.1～2.5重量份。本发明还提供一种硅片硼掺杂方法，包括如下步骤：1）在硅片表面喷涂或丝网印刷上述的含硼掺杂剂浆料；2）将经过步骤1）处理后的硅片置于扩散炉中进行硼扩散，扩散温度为700～850℃。本发明的含硼掺杂剂浆料可实现低温硼掺杂，可以显著降低热能耗，减少晶体硅衬底的晶体结构和电学性能的损害。

技术领域

本发明涉及含硼掺杂剂浆料及其应用。

背景技术

目前在晶硅表面进行硼掺杂，仍然主要采用的是气相沉积和扩散工艺。该方法一般以BBr₃为硼源，BBr₃分子在扩散炉管中与O₂进行氧化反应生成B₂O₃，然后在高温下B₂O₃会与Si进行氧化还原反应生成硼和SiO₂，硼在高温下被扩散进入晶体硅中，最终形成扩散结。如果晶硅是p型的，形成的是硼高低结；如果晶硅是n型的，就形成PN结。几乎整个气相沉积和扩散过程都需要在900℃以上的高温环境下进行，特别是扩散阶段，一般需要在扩散炉内持续超过1小时950℃～1000℃的高温才能达到所需的硼扩散分布。整个过程不仅费时、高能耗，而且长时间的高温热处理晶硅片，对硅片的晶格性能、少子寿命都有损害。

硼扩散之所以需要如此高的温度，是由于需要达到一定温度后，硼才能克服氧化硅/ 硅的界面势垒进入硅衬底中。同时，硼在硅中的扩散系数也随着温度的升高而逐渐升高，硼原子获得足够能量向硅衬底深处扩散。从微观上说，硼越过氧化硅/硅的势垒过程，是个反应过程，这个过程需要大量的能量，宏观上表现为需要高温。经典理论认为硼扩散进入晶硅的过程要经过如下反应：B₂O₃+Si→SiO₂+B。氧化硼在此全固相反应中充当氧化剂，需要高温辅助才能把硅氧化。但需要注意的是，该反应是氧化硼在晶硅表面局部的微观反应，反应环境和条件是可以改变的。通过引入其它化学基团，在进入高温前就削弱甚至破坏晶硅表层的共价键结合能，让硅的氧化反应所需能量降低，就可以使反应所需温度降低，从而整体上使硼掺杂温度降低。这个思路与硼浆料结合，就能够为半导体行业，特别是光伏行业突破扩硼必须高温这一界限开辟一个崭新的方向。

最近几年，作为扩散硼源的硼浆料由于其沉积步骤简单、成本低以及适合局部掺杂等而得到发展迅速。专利CN103500774A提出了利用P型硅球作为硼源制备局部背场的方法。但有两个问题不能回避：一是硅球制备成本高，尤其是专利中提到的纳米级硅球，非常昂贵；二是依据该专利所述，硅球的硼掺杂依靠硅球连同包含的硼一起进入硅衬底从而完成的，但这一过程需要更高的温度，靠普通热扩散是无法实现的，必须结合激光掺杂局部高温的扩散方式。专利CN103059666A给出了一种用于硼扩散的涂布液，也是只适用于传统高温硼掺杂工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含硼掺杂剂浆料及其应用，该含硼掺杂剂浆料可于700℃进行硼扩散，可以显著降低热能耗，减少晶体硅衬底的晶体结构和电学性能的损害。

为实现上述目的，本发明提供一种含硼掺杂剂浆料，其含有：

有机硼酸酯 5～70重量份，

多元醇 15～50重量份，

二羟基胺 10～40重量份，

以及有机季铵盐 0.1～2.5重量份。

优选的，所述有机硼酸酯具有如式(I)的通式：

其中，R₁、R₂和R₃分别独立地为H，或碳数1～8的烷基。