[發明專利]一種高方阻晶體硅電池低壓擴散工藝

有效

• 申請號: 201410582186.6
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104393107A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 姬常曉;劉文峰;郭進;成文
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/223
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;周棟

技術領域

本發明屬于晶體硅電池的制備工藝中的擴散加工領域，具體涉及一種能夠提高擴散爐產能，并能提高擴散方阻值大小及片內間均勻性的擴散工藝。

背景技術

PN結是晶體硅電池的核心，制備均勻性好的高方阻發射極是提高晶體硅電池轉換效率的重要途徑，不僅可以降低前表面復合，以提高開路電壓，而且可以較大程度的提高短波的光譜響應，以提高短路電流。高方阻銀漿開發不斷取得突破，已解決因方阻值高產生的串聯電阻過大和發射極易燒穿問題，提高發射極的方塊電阻及均勻性已成為提高電池效率的重要手段。

目前主要采用三氯氧磷(POCl3)為液態源以常壓高溫擴散方式制備，方阻值大小和片內間均勻性是擴散爐擴散特性最主要表征手段。常壓高溫擴散管通常選在管口或管尾進氣，通過大氮氣流帶到另一端，易造成一端濃度高、另一端濃度低的現象，而且常壓下氣體分子自由程較小，各區域硅片接觸磷源幾率差距較大，只能通過調節溫度控制方塊電阻值，但仍舊無法保證片內及片間均勻性。常壓擴散會降低擴散PN結縱向摻雜濃度的一致性，從而影響PN結深度和電性能的一致性，在相同絲網印刷燒結條件下制備電極，會提高因漏電流較大產生的不良片比例，同時降低電池性能的一致性，提高低級(B片)電池片比例，極大影響電池制備成本的降低。

考慮到常壓擴散產生的以上缺陷，嘗試采用低壓擴散工藝技術解決擴散PN結縱向摻雜濃度不一致問題。

初期低壓擴散技術主要用于半導體芯片產業，目前國際知名Centrotherm和SEMCO等公司陸續推出針對晶體硅電池的低壓擴散爐。根據流體力學理論分析，壓強越小，氣體分子自由程越大，而且氣流場穩定性越好，這樣擴散管內各位置硅片及其各區域接觸氣體分子幾率一致性越好，即片內均勻性和片間均勻性越好。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種高方阻晶體硅電池減壓擴散工藝。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

所述高方阻晶體硅電池低壓擴散工藝，該工藝在擴散爐中實現，包括抽氣降壓和升

壓過程，該低壓擴散工藝分如下三步進行：

(1)關閉放有硅片的擴散爐爐門后，抽氣使爐內壓強至設定壓強并用高溫氧化硅片，在硅片表面生成一薄層SiO₂；

(2)通入小氮和氧氣，采用兩步擴散法制備PN結：第一步低溫預擴散，第二步高溫擴散；

(3)退火，改變擴散爐內部壓強除去雜質；

步驟(1)至(3)中設定的工藝參數如下：

設定一個大氣壓強(常壓)為1000mbar；

所述步驟(1)設定的工藝參數為：

爐內壓強為50～100mbar；氧化溫度為780～800℃；氧化時間為200～800sec；大氮流量為10000～30000ml/min；氧氣流量為500～2000ml/min；

所述步驟(2)設定的工藝參數為：

第一步低溫預擴散工藝參數為：爐內壓強為50～100mbar；爐內溫度為780～800℃；擴散時間為250～800sec；大氮流量為10000～30000ml/min；小氮流量為600～1000ml/min；氧氣流量為500～2000ml/min；

第二步高溫擴散工藝參數為：爐內壓強為50～100mbar；爐內溫度為800～830℃；擴散時間為250～800sec；大氮流量為10000～30000ml/min；小氮流量為600～1000ml/min；氧氣流量為500～2000ml/min；

所述步驟(3)設定的工藝參數為：

設定退火溫度550～650℃、優選600℃、時間為1000～3000sec；爐內壓強從設定的50～100mbar升至1000mbar，再從1000mbar降至設定的50～100mbar，反復改變2～4次，每個壓強改變周期在400sec以內。

優選地，所述硅片間距為1.5～5mm，高方阻值為90～130Ω/□，硅片內方阻的不均

勻度為2％～5％。

優選地，所述晶體硅電池的硅片是P型多晶硅片或P型單晶硅片，硅片電阻率在1～3

Ω·cm，厚度在180～200μm。

上述小氮即為攜源氮氣，大氮即為氮氣，干氧即為干燥的氧氣

下面結合原理及優點對本發明作進一步說明：

抽成低壓可提高氧氣和各位置硅片接觸幾率，即降低氧氣流量。擴散前在硅片表面生長一薄層SiO2,達到提高擴散方阻均勻性并阻止擴散磷源在表面形成死層目的。