[發明專利]形成n型摻雜半導體基板的p型摻雜鋁表面區域的方法

無效

• 申請號: 201280052909.0
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN103907198A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: K·W·杭;A·G·普林斯;M·羅斯;R·J·S·揚
• 申請（專利權）人: E.I.內穆爾杜邦公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 江磊

技術領域

本發明涉及形成n型摻雜半導體基板的p型摻雜鋁表面區域的方法并且涉及通過所述方法制備的半導體基板。

背景技術

在說明書及權利要求書中，使用了術語“p型摻雜鋁”。它是指p型摻雜有鋁作為p型摻雜物。

通過熱擴散將p型摻雜物如硼摻雜到n型硅基板中的n型硅的p型摻雜是熟知的。熱擴散通常利用p型摻雜物例如氣態BBr₃的擴散源進行。p型摻雜物可熱擴散進入n型硅基板的表面區域，從而形成p型摻雜的薄層，其具有低的滲透深度，例如至多200nm。所述熱擴散方法可通過遮蔽n型硅基板表面的某些部分獲得支持，即，那些表面區域將不接收p型摻雜物。

太陽能電池是半導體的具體例子。

常規太陽能電池結構由具有正面n型表面(正面n型區域、正面n型發射器)的p型基板、沉積于電池正面(光照面、光照表面)的負極和在背面上的正極構成。通常具有正面n型表面的p型基板是具有正面n型硅表面的p型硅。

作為另外一種選擇，具有n型基板(n型太陽能電池)的反向太陽能電池結構也是已知的。此類電池在正面上具有帶正極的正面p型表面(正面p型區域、正面p型發射器)，并且具有接觸電池背面的負極。通常具有正面p型表面的n型基板是具有正面p型硅表面的n型硅。

其它近來的太陽能電池設計概念也包括n型基板、通常n型硅基板，其中異質結p型發射器在太陽能電池的背部表面上局部形成。此處，正極以及負極定位在太陽能電池的背面上。

n型太陽能電池與p型太陽能電池相比理論上能夠產生至多1％的絕對效率增益，這歸因于在n型摻雜半導體基板中降低的電子重組速度。

n型太陽能電池的制備通常以n型晶片、通常n型硅晶片形式的n型基板的形成開始。為此，通常通過含磷前體(諸如POCl₃)熱擴散到晶片內而形成n型摻雜基板。n型晶片可具有例如在100至250cm²的范圍內的面積和例如180至300μm的厚度。通過含硼前體(諸如BBr₃)的熱擴散在n型晶片上形成一個或多個p型發射器。所得的一個或多個p型發射器在n型晶片的整個正面表面上形成為p型發射器，或者在背部表面上形成為局部p型異質結。在n型摻雜物的濃度等于p型摻雜物的濃度的部位形成p-n結。

隨后通常通過例如等離子CVD(化學氣相沉積)的方法在晶片上形成例如TiO_x、SiO_x、TiO_x/SiO_x、SiN_x、Si₃N₄的介電層或具體地講SiN_x/SiO_x的介電堆棧，其厚度為例如80至150nm。此類層用作ARC(抗反射涂層)層和/或用作鈍化層。

具有n型基板的太陽能電池結構具有一個或多個正極(在正面上的一個正極或者在背面上的一個或多個正極)和在背面上的一個負極。由導電金屬漿料，通常銀漿施加一個或多個陽極(通常通過絲網印刷)，并且隨后干燥并焙燒。正面陽極通常為網格或所謂的H圖案的形式，其包括(i)細平行指狀線(收集器線)和(ii)以直角與指狀線相交的兩條母線。此外，導電金屬背面陰極、通常銀背面陰極在相互連接的太陽能電池背面的部分上形成。為此，在基板的背面上施加(通常通過絲網印刷)導電金屬漿料、通常為銀漿并依次干燥。通常將背面導電金屬漿料施加于n型晶片的背面上成為網格，例如H圖案的網格，或者形成兩條平行母線或形成矩形(插片)，以準備用于焊接互連線(預焊接的銅帶)。焙燒背面導電金屬漿料使之變為背面陰極。通常在帶式爐中實施焙燒1至5分鐘的時間，并且晶片達到了在700至900℃的范圍內的峰值溫度。正面陽極和背面陰極能依次焙燒或共同焙燒。