[發(fā)明專利]一種硅片的硼鋁共吸雜方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010283048.X
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN101944554A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊德仁;顧鑫;樊瑞新;余學(xué)功
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路以及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種硅片的鋁硼共吸雜的方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，其線寬由上百納米逐漸減小至現(xiàn)在的三十納米左右，并很有可能遵循摩爾定律進(jìn)一步減小。因此，器件對于硅片表層潔凈區(qū)的質(zhì)量要求也越來越高。一般的集成電路級硅片會在硅片體內(nèi)形成大量的氧沉淀，利用氧沉淀作為吸雜中心將金屬雜質(zhì)束縛在其周圍而在表面形成潔凈區(qū)。但是，這種吸雜方式僅當(dāng)金屬雜質(zhì)的濃度較高(＞10¹³atoms/cm³)時比較有效；而金屬雜質(zhì)濃度較低時，由于在硅中固溶度的影響，有一部分金屬雜質(zhì)將很難在氧沉淀處形成沉淀，削弱了內(nèi)吸雜的效果。

另外一種吸雜方式是外吸雜，即將硅片體內(nèi)的雜質(zhì)通過吸雜排除體外。最為普遍使用的是磷吸雜工藝。這種方法通過高溫下硅片表面的磷擴(kuò)散及后續(xù)退火達(dá)到吸雜的目的，是一種很有效的吸雜方式。通過在表面形成重?fù)诫s磷擴(kuò)散層，使表層硅的費米能級提高，同時也使雜質(zhì)在此重?fù)綄又械娜芙舛仍龃罅耍玷F雜質(zhì)在重?fù)綄又械娜芙舛壤碚撋鲜禽p摻襯底的一萬倍以上。此外，在磷擴(kuò)散的同時，表面形成了磷硅玻璃層，該層與襯底之間由于晶格適配等原因形成大量的位錯，也可以起到吸雜的效果。但是，磷在硅中的擴(kuò)散系數(shù)很小，磷吸雜需要較高的吸雜溫度和較長的吸雜時間，這其中尤其是高溫過程容易引入額外的雜質(zhì)污染。而且，由擴(kuò)散形成的吸雜層一般很淺，離表面不到一微米，很難保證其均勻性，無法吸雜較多的金屬雜質(zhì)，這對于金屬沾污較嚴(yán)重的硅片其吸雜效果會較差。與磷吸雜相似的還有硼吸雜，其原理和工藝缺點與磷吸雜相類似。

還有一種外吸雜工藝是鋁吸雜。與磷吸雜不同的是，鋁吸雜是利用鋁硅合金化反應(yīng)產(chǎn)生的重?fù)戒X層進(jìn)行吸雜。但是，鋁在硅中的固溶度比磷和硼小很多，因此重?fù)戒X層摻雜濃度較低，吸雜能力較弱。

外吸雜技術(shù)不僅僅對于集成電路級硅片有效，對于太陽級硅片更是唯一的吸雜方式。因為太陽電池是體器件，對體材料的質(zhì)量要求比較高，并且不能容忍在體內(nèi)有金屬沉淀的存在。只有通過外吸雜將雜質(zhì)排出體外，才能達(dá)到提高體材料質(zhì)量的目的。

因此，現(xiàn)有的吸雜工藝已經(jīng)不能滿足集成電路產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求，如果能發(fā)明一種較之磷吸雜、硼吸雜和鋁吸雜更為有效的外吸雜工藝，將會有力地推動這兩個產(chǎn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種硅片的硼鋁共吸雜方法，該方法完全不同于傳統(tǒng)的單一吸雜工藝，具有非常好的吸雜效果，并且成本低廉、操作簡單，應(yīng)用前景非常好。

一種硅片的硼鋁共吸雜方法，包括如下步驟：

(1)在鋁漿中加入硼源，攪拌均勻，得到混合漿料；其中，硼元素在所述的混合漿料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％-8％；

(2)將硅片用RCA液清洗，干燥；

(3)在步驟(2)得到的硅片的兩面絲網(wǎng)印刷或旋涂上由步驟(1)制得的混合漿料，烘干后在硅片表面形成硼鋁層；

(4)將步驟(3)得到的硅片在保護(hù)氣體下在650～1000℃的退火溫度下進(jìn)行熱處理，所述的保護(hù)氣體為氮氣、氬氣、氧氣或潔凈干燥的空氣；

(5)將經(jīng)步驟(4)熱處理后的硅片用體積比為1∶0.05～1∶2的硝酸溶液和氫氟酸溶液的混合溶液浸泡不超過3min，浸泡時間優(yōu)選1.5～2min，去除表面硼鋁層以及熱處理形成的重?fù)綄樱⒂萌ルx子水清洗多次，烘干；其中，硝酸的質(zhì)量百分比濃度為40-65％，氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為30-40％。

步驟(1)中，所述的硼源可以為固態(tài)硼源或者液態(tài)硼源。其中，固態(tài)硼源可以為單質(zhì)硼，三氧化二硼，硼酸或硼酸鹽；液態(tài)硼源可以為三氧化二硼有機(jī)溶液，其中，有機(jī)溶劑可以為醇類或有機(jī)酸；液態(tài)硼源也可以為有機(jī)硼化合物(如硼酸酯)。固態(tài)硼源的顆粒大小為0.5～10μm，優(yōu)選為1-5μm，使得固態(tài)硼源的顆粒大小與鋁漿中的固體顆粒大小相接近，不會對絲網(wǎng)印刷工藝產(chǎn)生不良影響。

步驟(1)中，所述的鋁漿為現(xiàn)有技術(shù)中通用的太陽能電池用鋁漿，包含平均顆粒大小不超過10μm的鋁粉，粘結(jié)相玻璃粉，有機(jī)載體和添加劑組成，可以從市場上購得，常見的生產(chǎn)廠家有福祿(Ferro)新型材料公司，廣州市儒興科技股份有限公司等，常見的型號有福祿(Ferro)新型材料公司的AL53-110系列和廣州市儒興科技股份有限公司的RX8。

步驟(1)中，所述的硼元素在所述的混合漿料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為1％-5％。這是因為加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-5％的硼對提高吸雜能力有明顯效果。