用于处理半导体基板的方法、得到的半导体基板及其用途技术

本发明专利技术涉及一种用于处理半导体基板的方法，所述方法包括升温阶段和缺陷处理阶段；所述升温阶段施加有激发载流子的手段；所述缺陷处理阶段包括至少2个平台处理阶段，在每个平台处理阶段期间内，处理温度和激发载流子产生率恒定；同时，所述方法至少满足如下条件之一：(1)任意2个平台处理阶段之间，处理温度不同；(2)任意2个平台处理阶段之间，激发载流子产生率不同。本发明专利技术通过设置温度和/或激发载流子产生率不同的平台处理阶段，使得所述方法能够将不同形式的缺陷分开进行处理消除，降低相同处理条件造成的缺陷消除的抵消，提高了光致衰减的效果，改善半导体器件的体少子寿命，增加太阳电池的转换效率。

Method for processing semiconductor substrate, semiconductor substrate obtained and its use

The invention relates to a method for processing a semiconductor substrate, the method including heating stage and defect treatment stage; the heating stage is applied to excitation carrier means; the defect processing stage comprises at least 2 platform processing stage, during each processing platform period, processing temperature and excitation carrier generation rate constant; at the same time, the method meet at least one of the following conditions: (1) between any 2 platform processing stage, different processing temperature; (2) between any 2 platform processing stage, stimulate the carrier generation rate with. By setting the temperature and / or stimulate the carrier generation rate platform in different stages of processing, the method of defect can be different forms of separate treatment to eliminate, reduce the defects caused by the same treatment to eliminate the offset, improve the light attenuation effect, improve the minority carrier lifetime of semiconductor devices, the increase of solar cell conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用于处理半导体基板的方法、得到的半导体基板及其用途
本专利技术属于太阳能电池材料领域，涉及一种用于处理半导体基板的方法，所述方法得到的半导体基板，以及所述基板的用途和包含所述基板的太阳能电池。
技术介绍
晶硅最常见的杂质是非金属杂质，如氧(O)、碳(C)，以及过渡金属，如铁(Fe)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、钛(Ti)等。这些金属杂质的带正电离子在硅能带中造成深能级缺陷态，极易复合少数载流子(简称少子)。另外，由于铸造多晶生长方式和热应力的影响，多晶硅片中会产生各类结构缺陷，其中最常见的是晶界和位错。这些缺陷通常伴随着大量的硅悬挂键，也会对少子产生复合作用。同时，这些缺陷还会吸引金属杂质迁移聚集，形成金属沉淀或增大金属与非金属(如硼、氧)的反应几率。上述杂质或缺陷在一定温度下光照或者载流子注入时，会相互反应产生多种复合中心，大量捕获少子从而显著降低器件的有效少子寿命，降低电池转换效率，这就是光致衰减的机理。现有技术为了解决晶硅中产生光致衰减问题，可以采用光辐照或施加外电流/电压的方法来降低晶体硅太阳能电池及其组件光致衰减，但其降低光致衰减效果较差。本领域需要进一步提高对半导体材料抗衰减的效果，提高半导体的光电转换效率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种用于处理半导体基板的方法，所述方法包括升温阶段和缺陷处理阶段；所述升温阶段施加有激发载流子的手段；所述缺陷处理阶段包括至少2个平台处理阶段，在每个平台处理阶段期间内，处理温度和激发载流子产生率恒定；同时，所述方法至少满足如下条件之一：(1)任意2个平台处理阶段之间，处理温度不同；(2)任意2个平台处理阶段之间，激发载流子产生率不同。所述激发载流子产生率意指在单位时间内被激发的载流子的数量，可以理解成当有载流子被激发时，单位时间内被激发的载流子的数量。现有技术对于有缺陷的半导体的大都是采用恒定的温度恒定的激发载流子产生率(包括恒定的辐照、正向电流和/或正向电压)来进行处理，由于这种处理方式是恒定不变的，对于半导体基板的缺陷没有针对性，无法有效地消除不同缺陷，出现不同缺陷之间的此消彼长，相互制约甚至抵消。例如，在半导体基板中，典型地缺陷可能有：(1)BsO2i复合体室温下，晶体硅中的氧存在两种状态，间隙氧Oi和氧二聚体O2i，两者在室温下即可相互转化。间隙氧Oi是慢速扩散杂质，而O2i在室温下扩散系数高。能自由迁移的O2i和间隙硼在光照(载流子注入)条件下，可形成带正电荷的强复合中心，称为BsO2i复合体。反应方程式如下：BsO2i复合体有两种，一种导致快速衰减(几十秒～几百秒，深能级位置Ev+0.71，形成能0.23eV，分解能1.32eV)，一种导致慢速衰减(千秒及以上，深能级位置Ev+0.60，形成能0.43eV，分解能1.36eV)。快速BsO2i复合体可以直接经过费米能级跃迁转化为慢速BsO2i复合体，最终衰减结果由慢速形成BsO2i复合体过程决定。快速BsO2i复合体更接近禁带中心，是更强的电子俘获中心。(2)FeiB复合体分解在P型硅片中，间隙态Fei大多以FeiB复合体的形式存在，是弱复合中心。当在能量大于1.1eV的光照(或相应载流子)注入下，这种FeiB复合体极易分解，且以间隙态Fei+存在，这种间隙态是一种强复合中心。反应方程式如下：(3)原生金属杂质(Fe，Cr，Ti等，以M表示)，首先以沉淀的形式Mp(弱复合中心)存在。经过高温(如扩散，烧结)等迅速溶解成为间隙态Mi(是带正电荷的强复合中心)，在冷却时时迅速与硅中非金属杂质X(Oi，Cs，N2，H等)反应，生成弱复合中心Mi-X。在一定光强和温度的共同作用下，弱复合中心Mi-X会迅速转变结构，成为强复合中心Mi-X*。这对应着晶硅中的快速衰减过程。继续在光照下，Mi-X*又会分解，成为游离态的间隙金属离子Mi(带正电荷的强复合中心)，和非金属X(带负电荷的弱复合中心)，这对应着晶硅中的慢速衰减过程。两个反应过程如下：如上，在半导体基板中，缺陷的种类存在多种，而一个固定的处理条件(例如温度和激发载流子产生率)无法兼顾多种缺陷。本专利技术提供的方法包括至少2个平台处理阶段，且每个平台处理阶段的条件不完全相同，而在某个具体的平台处理阶段，处理条件维持不变，这种设置能够减少抗衰减效果的抵消作用，提高抗衰减效果，提高器件的光电转化效率。需要说明的是，所述的“激发载流子的产生率”是指单位时间单位体积内激发的载流子数量。本专利技术所述方法所限定的条件(1)和条件(2)可以任选，例如可以只满足条件(1)，也可以只满足条件(2)，也可以同时满足条件(1)和(2)。优选地，当“任意2个平台处理阶段之间，处理温度不同”时，处理温度的差值≥1℃，例如10℃、40℃、50℃、100℃、130℃、180℃、200℃、250℃、300℃、400℃、500℃、600℃、650℃、680℃、690℃、700℃等。处理温度差值的限定能够使不同缺陷与载流子反应速度不同，从而可以在单一阶段只进行一类缺陷的钝化反应，而不会激发其他缺陷生成。优选地，所述平台处理阶段的处理温度优选自50℃、150℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃中的任意1个或加热至半导体基板开始熔融。优选地，每个平台处理阶段的处理时间各自独立地≥1s，例如1s、20s、50s、2min、5min、10min、20min、30min、50min、60min、90min、120min、150min、180min、300min等。处理时间的限定能够进一步使相应的缺陷消除彻底。本专利技术对所述激发载流子的手段不做具体限定，任何本领域技术人员已知的或者新的能够激发载流子的手段均可用于本专利技术。优选地，当“任意2个平台处理阶段之间，激发载流子产生率载流子产生率不同”时，激发载流子的产生率的差值≥1010cm-3/s，例如1×1010cm-3/s、2×1010cm-3/s、3×1010cm-3/s、5×1010cm-3/s、7×1010cm-3/s、9×1010cm-3/s、11×1010cm-3/s、13×1010cm-3/s等。优选地，所述激发载流子的手段包括能够将电子从基态跃迁到激发态并形成自由移动电子的辐照方法，和/或能够将电子从基态跃迁到激发态并形成自由移动电子的通正向电流和/或正向电压的方法。优选地，所述辐照强度的能量密度≥10mW/cm2。10mW/cm2以上的辐照强度可激发足够产生率的载流子，从而可以加速缺陷与载流子反应的速率，加速处理缺陷的过程。优选地，所述辐照强度的能量密度优选自50mW/cm2、100mW/cm2、500mW/cm2、1000mW/cm2、5000mW/cm2、10000mW/cm2、50000mW/cm2或是半导体基板开始熔融的能量密度中的任意1个。优选地，所述辐照方式包括连续式辐照或者脉冲式辐照。需要说明的是，脉冲式辐照的过程中，辐照手段以恒定的能量密度间歇式对半导体基板进行辐照。在平台处理阶段，发生辐照的过程中，激发载流子产生率是恒定的。优选地，所述辐照方式包括电磁辐射、光辐射、高能粒子辐射中的任意1种或至少2种的组合。优选地，所述光辐射包括红外线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理半导体基板的方法，其特征在于，所述方法包括升温阶段和缺陷处理阶段；所述升温阶段施加有激发载流子的手段；所述缺陷处理阶段包括至少2个平台处理阶段，在每个平台处理阶段期间内，处理温度和激发载流子产生率恒定；同时，所述方法至少满足如下条件之一：(1)任意2个平台处理阶段之间，处理温度不同；(2)任意2个平台处理阶段之间，激发载流子产生率不同。

【技术特征摘要】
1.一种用于处理半导体基板的方法，其特征在于，所述方法包括升温阶段和缺陷处理阶段；所述升温阶段施加有激发载流子的手段；所述缺陷处理阶段包括至少2个平台处理阶段，在每个平台处理阶段期间内，处理温度和激发载流子产生率恒定；同时，所述方法至少满足如下条件之一：(1)任意2个平台处理阶段之间，处理温度不同；(2)任意2个平台处理阶段之间，激发载流子产生率不同。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当“任意2个平台处理阶段之间，处理温度不同”时，处理温度的差值≥1℃；优选地，所述平台处理阶段的处理温度优选自50℃、150℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃中的任意1个或加热至半导体基板开始熔融；优选地，每个平台处理阶段的处理时间各自独立地≥1s。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当“任意2个平台处理阶段之间，激发载流子产生率载流子产生率不同”时，激发载流子的产生率的差值≥1010cm-3/s；优选地，所述激发载流子的手段包括能够将电子从基态跃迁到激发态并形成自由移动电子的辐照方法，和/或能够将电子从基态跃迁到激发态并形成自由移动电子的通正向电流或正向电压的方法；优选地，所述辐照强度的能量密度≥10mW/cm2；所述辐照强度的能量密度优选自50mW/cm2、100mW/cm2、500mW/cm2、1000mW/cm2、5000mW/cm2、10000mW/cm2、50000mW/cm2或是半导体基板开始熔融的能量密度中的任意1个；优选地，所述辐照方式包括连续式辐照或者脉冲式辐照；优选地，所述辐照方式包括电磁辐射、光辐射、高能粒子辐射中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述光辐射包括红外线灯辐射、金属卤素灯辐射、发光二极管辐射、激光辐射中的任意1种或至少2种的组合；优选地，采用通正向电流和/或正向电压对半导体基板进行激发载流子的手段中，所述半导体基板至少具有一组pn结，优选还具有一组正负电极；优选地，所述正向电压≥0.01V；优选地，所述正向电压选自0.05V、0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、2V、4V、10V中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，姚铮，王栩生，蒋方丹，邢国强，
申请(专利权)人：苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32