一种低浓度磷掺杂工艺的制作方法
【专利摘要】发明提供了一种低浓度磷掺杂工艺，包括进片，回温，前氧化，通磷源，低温扩散，升温推阱，高温推阱，梯度降温和出片等步骤，和传统工艺相比，该工艺减少磷源耗量，比常规工艺开压提升2-3mv，效率提升约0.1%。
【专利说明】一种低浓度磷掺杂工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池生产磷扩散工序领域，具体是一种低浓度磷掺杂工艺。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池生产中最核心的工序为扩散制PN结，被誉为太阳能电池的心脏，PN结 的好坏直接关系的太阳能电池的转换效率。目前行业中大部分企业采用掺杂硼的硅片，通 过管式扩散炉在硅片表面掺杂磷原子从而形成PN结。扩散设备原理为：氮气通过鼓泡的 形式携带三氯氧磷蒸汽进入高温石英管内与氧气和硅片发生反应，生产磷原子掺杂到硅片 中。磷原子掺杂的多少对PN结的质量有非常大的影响。同时扩散炉内的反应温度对掺杂的 磷原子分布和其他杂质的析出有较大影响。目前行业中使用的扩散工艺大多为三步通磷， 少量两步通磷和一步通磷，总的通磷量比较大。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有磷掺杂工艺中通磷量大的问题，提供了一种低浓度磷掺杂工 艺，既能减少磷源耗量，还可以提高电池片开路电压和转换效率。
[0004] 本发明包括以下步骤： 1)进片：使用碳化硅桨将装有硅片的石英舟放入扩散炉石英管内，退出碳化硅桨，并关 上炉门。
[0005] 2)回温：回温700-800S，使炉内温度为800-850°C ;开炉门和进片的过程中，炉管 内温度会降低，需要时间恢复到正常工艺温度。
[0006] 3)前氧化：在石英管内通氧气，对硅片进行氧化，氧气流量为1500-2000ml/min， 时间为600-700S。对硅片进行氧化，更有利于磷源扩散的均匀性。
[0007] 4)通磷源：继续向石英管内通入氧气，流量不变，同时通入三氯氧磷，三氯氧磷流 量为1500-2000ml/min，时间为500-600S。三氯氧磷跟氧气反应生成五氧化二磷，五氧化二 磷跟硅片反应，生成二氧化硅和磷原子。磷原子在硅片表面开始淀积。
[0008] 5)低温扩散：逐渐降低炉内温度之700-750°C，持续400-500S。磷原子进行再分 布。
[0009] 6)升温推阱：逐渐升高炉内温度至850-900°C，持续500-600S。磷原子往硅片里 面扩散。
[0010] 7)高温推阱：维持当前高温度下进行扩散，持续300-400S。
[0011] 8)梯度降温：以每3s降1-2°的梯度降温，使炉内温度降至800-850°C，析出杂质。 硅片经过降温，析出杂质，再降温，再析出杂质，再降温。更有利于硅片内杂质析出。
[0012] 9)出片：使用碳化硅桨将石英舟和硅片拉出。
[0013] 上述步骤均在15000-20000ml/min流量的氮气保护下进行。
[0014] 本发明有益效果在于：和传统工艺相比，该工艺减少磷源耗量，比常规工艺开压提 升2-3mv，效率提升约0· 1%。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0016] 实施例1 本发明包括以下步骤： 1)进片：使用碳化硅桨将装有硅片的石英舟放入扩散炉石英管内，退出碳化硅桨，并关 上炉门。
[0017] 2)回温：回温700s，使炉内温度为800°C ; 3)前氧化：在石英管内通氧气，对硅片进行氧化，氧气流量为1500ml/min，时间为 600s〇
[0018] 4)通磷源：继续向石英管内通入氧气，流量不变，同时通入三氯氧磷，三氯氧磷流 量为 1500ml/min，时间为 500s。
[0019] 5)低温扩散：逐渐降低炉内温度之700°C，持续400s。
[0020] 6)升温推阱：逐渐升高炉内温度至850°C，持续500s。
[0021] 7)高温推阱：维持当前高温度下进行扩散，持续300s。
[0022] 8)梯度降温：以每3s降Γ的梯度降温，使炉内温度降至800°C，析出杂质。
[0023] 9)出片：使用碳化硅桨将石英舟和硅片拉出。
[0024] 上述步骤均在15000ml/min流量的氮气保护下进行。
[0025] 实施例2 本发明包括以下步骤： 1)进片：使用碳化硅桨将装有硅片的石英舟放入扩散炉石英管内，退出碳化硅桨，并关 上炉门。
[0026] 2)回温：回温750s，使炉内温度为825°C ; 3)前氧化：在石英管内通氧气，对硅片进行氧化，氧气流量为1750ml/min，时间为 650s〇
[0027] 4)通磷源：继续向石英管内通入氧气，流量不变，同时通入三氯氧磷，三氯氧磷流 量为 1750ml/min，时间为 550s。
[0028] 5)低温扩散：逐渐降低炉内温度之725°C，持续450s。
[0029] 6)升温推阱：逐渐升高炉内温度至875°C，持续550s。
[0030] 7)高温推阱：维持当前高温度下进行扩散，持续350s。
[0031] 8)梯度降温：以每3s降1.5°的梯度降温，使炉内温度降至825°C，析出杂质。
[0032] 9)出片：使用碳化硅桨将石英舟和硅片拉出。
[0033] 上述步骤均在17500ml/min流量的氮气保护下进行。
[0034] 实施例3 本发明包括以下步骤： 1)进片：使用碳化硅桨将装有硅片的石英舟放入扩散炉石英管内，退出碳化硅桨，并关 上炉门。
[0035] 2)回温：回温800s，使炉内温度为850°C ; 3)前氧化：在石英管内通氧气，对硅片进行氧化，氧气流量为2000ml/min，时间为 700s〇
[0036] 4)通磷源：继续向石英管内通入氧气，流量不变，同时通入三氯氧磷，三氯氧磷流 量为 2000ml/min，时间为 600s。
[0037] 5)低温扩散：逐渐降低炉内温度之750°C，持续500s。
[0038] 6)升温推阱：逐渐升高炉内温度至900°C，持续600s。
[0039] 7)高温推阱：维持当前高温度下进行扩散，持续400s。
[0040] 8)梯度降温：以每3s降1-2°的梯度降温，使炉内温度降至850°C，析出杂质。
[0041] 9)出片：使用碳化硅桨将石英舟和硅片拉出。
[0042] 上述步骤均在20000ml/min流量的氮气保护下进行。
[0043] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于 本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这 些改进也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种低浓度磷掺杂工艺，其特征在于包括以下步骤： 1) 进片：使用碳化硅桨将装有硅片的石英舟放入扩散炉石英管内，退出碳化硅桨，并关 上炉门； 2) 回温：回温700-800S，使炉内温度为800-850°C ; 3) 前氧化：在石英管内通氧气，对硅片进行氧化，氧气流量为1500-2000ml/min，时间 为 600-700s ; 4) 通磷源：继续向石英管内通入氧气，流量不变，同时通入三氯氧磷，三氯氧磷流量为 1500-2000ml/min，时间为 500-600s ; 5) 低温扩散：逐渐降低炉内温度之700-750°C，持续400-500S ; 6) 升温推阱：逐渐升高炉内温度至850-900°C，持续500-600S ; 7) 高温推阱：维持当前高温度下进行扩散，持续300-400S ; 8) 梯度降温：以每3s降1-2°的梯度降温，使炉内温度降至800-850°C，析出杂质； 9) 出片：使用碳化硅桨将石英舟和硅片拉出。
2. 根据权利要求1所述的低浓度磷掺杂工艺，其特征在于：所述的步骤1)至步骤9)均 在15000-20000ml/min流量的氮气保护下进行。
【文档编号】H01L21/225GK104143502SQ201410372199
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】蒋建宝 申请人:无锡赛晶太阳能有限公司