一种topcon硼扩散工艺的制作方法

本申请涉及电池制备，具体而言，涉及一种topcon硼扩散工艺。

背景技术：

1、硼扩散工艺是一种常用的半导体工艺，用于在硅晶片表面形成硼掺杂层，这种工艺可以调控晶体的电导率和电阻率，从而实现半导体器件性能的控制和优化。而topcon硼扩散工艺是一种改进的硼扩散工艺，通过在硅晶片表面形成一层薄膜，然后在薄膜上进行硼扩散，这种工艺的特点是可以在硅晶片表面形成均匀的硼掺杂层，并且可以控制硼掺杂的深度和浓度。

2、但是，传统的硼扩高温推进生长氧化层，实在高温下持续通入氧气流量实现，不仅生长速度较慢，需要较高的温度和长时间才能达到理想的厚度，且在此过程中表面氧化层中的硼浓度难以控制，且硼扩散的深结也难以控制，硼扩散工艺的效益较低。

技术实现思路

1、为了提高硼扩散工艺的效益，本申请提供一种topcon硼扩散工艺。

2、本申请提供的一种topcon硼扩散工艺，采用如下技术方案：

3、一种topcon硼扩散工艺，包括以下步骤：步骤s1：将装有硅晶片的小舟放进炉管内，炉管内温度为680℃-730℃；步骤s2：小舟进入炉管后进行加热升温至780℃-830℃；步骤s3：对炉管内部抽真空；步骤s4：检漏；步骤s5：前氧化，通入氮气和氧气，使炉管内压力提升至100mbar-300mbar，温度为780℃-830℃；步骤s6：通源沉积，通入硼源/氧气/氮气进行扩散，炉管内压力为100mbar-300mbar，温度为780℃-830℃；步骤s7：通入氮气，进行无氧推进；步骤s8：通入氮气，同时通入氧气，提升炉管内温度，炉管内压力升高为400mbar-800mbar，进行后氧化工艺；步骤s9：对炉管内降温，降温期间保持通入氧气；步骤s10：通入大氧氧气同时通入小氧，流经纯水瓶携带水汽；步骤s11：停止通入大氧及携带水汽小氧，通入氮气，同时工艺进行降温；步骤s12：通入氮气破真空至常压；步骤s13：出舟。

4、可选的，所述步骤s2中，炉管内加热升温采用斜率升温，斜率升温至780℃-830℃所用时间为10min-15min。

5、可选的，所述步骤s4中，检漏需关闭真空泵进行真空检漏，检漏要求＜5mbar/min，完成检漏之后，打开真空泵，调节炉管压力，目标真空度为100-300mbar。

6、可选的，所述步骤s5中，氧气流量2000-5000sccm，氮气流量为0-1000sccm，前氧化工艺时间为7-15min。

7、通过采用上述技术方案，通过前氧化在硅晶片表面生长一层薄膜氧化硅，该薄膜氧化硅起到阻挡层的作用，可以防止硼源气体分解产生的化合物对硅晶片表面造成损伤。

8、可选的，所述步骤s6中，硼源流量为50-200sccm，氮气流量为1200-3000sccm，氧气流量为400-1200sccm，扩散沉积时间为4-10min。

9、可选的，所述步骤s6中，硼源流量为150-350sccm，氮气流量为1200-3000sccm，氧气流量为400-1200sccm，扩散沉积时间为4-10min。

10、通过采用上述技术方案，较低的比例会造成硼源无法完全和氧气反应，导致过量的硼源气体自行分解，大量的单质硼沉积在硅片表面，形成损失层，同时分解的化合物极易对硅片表面造成腐蚀，较高的比例会造成硼源气体浓度不足，造成石英炉管内气源分布不均匀，从而导致整管均匀性较差，因此保障一定的比例能够有效的提高硼扩的效益。

11、可选的，所述硼源设置为bcl3或bbr3。

12、可选的，所述步骤s7中，通入氮气流量为4000-8000sccm，升温至830℃-850℃，升温时间为3-5min。

13、可选的，所述步骤s8中，提升炉管内温度值1050℃-1070℃，通入1-2l氮气，同时通入10-20l氧气，管内压力设置为400-800mbar，后氧化工艺时间45-75min。

14、通过采用上述技术方案，重复的循环推进可以有效保证较低的表面浓度，较深的pn结深度，同时大幅降低了bsg中b源量，大幅提升b扩散后少子寿命，也降低了后道处理工序的处理难度。

15、可选的，所述步骤s9中，降温期间保持通入10-20l氧气，工艺时间10-15min。

16、通过采用上述技术方案，氧气推进可以保证氧化层的不断生长，并不断进行b原子向硅体内推进，保证掺杂浓度，但同时b原子在氧化硅中的固溶度大于在硅中固溶度，持续的氧化硅生长会导致大量b吸入到氧化硅层，造成bsg中硼浓度较高形成富硼层，富硼层与酸反应较慢，不利于后续清洗工作。因此本发明引入n2推进，并与氧气推进交叉进行，同样要避免长时间的n2推进造成硅片体内b原子浓度较高，未激活b比例较高形成死层，造成表面复合严重，降低少子寿命，降低电池效率。

17、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

18、1.降低硼源表面浓度提升开压，首先，降低硼源扩散沉积步骤的温度，降低通源的总量，降低无氧推进步骤的温度和时间，均能够降低硼源掺杂的总量来降低其表面浓度，其次增加氧化步骤的温度和时间，增大氧气的流量，利用提升氧化层的厚度来增大氧化层对b原子的冷凝吸附作用，进而起到降低表面浓度的作用，同时提升在高温环境下氧元素的含量可以加速b元素扩散的深入，同时也能起到降低表面氧化层浓度的作用；

19、2.提高后氧化的推进温度至1050℃以上，延长后氧化工艺的时长，并且在一定范围内适当提高通源的表面浓度，较高的表面浓度梯度能够加快b元素扩散的速度，加快深结的推进。

技术特征：

1.一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s2中，炉管内加热升温采用斜率升温，斜率升温至780℃-830℃所用时间为10min-15min。

3.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s4中，检漏需关闭真空泵进行真空检漏，检漏要求＜5mbar/min，完成检漏之后，打开真空泵，调节炉管压力，目标真空度为100-300mbar。

4.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s5中，氧气流量2000-5000sccm，氮气流量为0-1000sccm，前氧化工艺时间为7-15min。

5.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s6中，硼源流量为50-200sccm，氮气流量为1200-3000sccm，氧气流量为400-1200sccm，扩散沉积时间为4-10min。

6.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s6中，硼源流量为150-350sccm，氮气流量为1200-3000sccm，氧气流量为400-1200sccm，扩散沉积时间为4-10min。

7.根据权利要求5或6所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述硼源设置为bcl3或bbr3。

8.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s7中，通入氮气流量为4000-8000sccm，升温至830℃-850℃，升温时间为3-5min。

9.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s8中，提升炉管内温度值1050℃-1070℃，通入1-2l氮气，同时通入10-20l氧气，管内压力设置为400-800mbar，后氧化工艺时间45-75min。

10.根据权利要求1所述的一种topcon硼扩散工艺，其特征在于：所述步骤s9中，降温期间保持通入10-20l氧气，工艺时间10-15min。

技术总结
本申请提出了一种topcon硼扩散工艺，涉及电池制备技术领域，包括以下步骤：将装有硅晶片的小舟放进炉管，炉管内温度为680℃‑730℃；小舟进入炉管后进行加热升温至780℃‑830℃；对炉管内部抽真空；检漏；前氧化，通入氮气、氧气，使炉管内压力提升至100mbar‑300mbar，温度780℃‑830℃；通源沉积，通入硼源/氧气/氮气进行扩散，炉管内压力100mbar‑300mbar，温度780℃‑830℃；通入氮气，进行无氧推进；通入氮气，同时通入氧气，提升炉管内温度，炉管内压力升高400mbar‑800mbar，进行后氧化工艺；对炉管内降温，降温期间保持通入氧气；通入大氧同时通入小氧，流经纯水瓶携带水汽；停止通入大氧及携带水汽小氧，通入氮气，同时工艺进行降温；通入氮气破真空至常压；出舟，本申请能够提高硼扩散工艺的效益。

技术研发人员：陈龙
受保护的技术使用者：宜宾英发德耀科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22