一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法技术

本发明专利技术涉及一种磷扩散方法，特别涉及一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，属于晶体硅太阳能电池技术领域。该方法包括以下步骤：（1）进管；（2）升温至第一温度；（3）氧化；（4）沉积磷源；（5）升温至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度；（6）推结，（7）第二次沉积磷源：推结后进行第二次磷源沉积，在所述硅片表面形成第二磷扩散；（8）降温出管。本发明专利技术高质量磷扩散方法在降低刻蚀减重的情况下，保证刻蚀区域方阻适中，表面磷掺杂浓度较低。同时，刻蚀区和非刻蚀区台阶降低，有利于后续氮化硅薄膜的钝化。

A High Quality Phosphorus Diffusion Method for Selective Etching in HF/HNO 3 System

The invention relates to a phosphorus diffusion method, in particular to a high quality phosphorus diffusion method matching selective etching of HF/HNO3 system, belonging to the technical field of crystal silicon solar cells. The method comprises the following steps: (1) inlet pipe; (2) temperature rise to the first temperature; (3) oxidation; (4) deposit phosphorus source; (5) temperature rise to the second temperature, the second temperature is higher than the first temperature; (6) push-knot; (7) deposit phosphorus source for the second time after push-knot, forming a second phosphorus diffusion on the surface of the silicon wafer; (8) cooling-out pipe. The high quality phosphorus diffusion method of the invention ensures that the square resistance of the etching area is moderate and the phosphorus doping concentration on the surface is low under the condition of reducing the etching weight. At the same time, the steps in etched and non-etched areas are reduced, which is conducive to the passivation of subsequent silicon nitride films.

【技术实现步骤摘要】
一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法
本专利技术涉及一种磷扩散方法，特别涉及一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，属于晶体硅太阳能电池

技术介绍
随着化石能源的逐渐枯竭，清洁能源愈发受到人们的重视。光伏发电技术作为利用太阳能资源的主流技术，已经走向市场化和商业化。为更进一步推进光伏电池产品的利用和推广，需要逐步提升电池效率，降低度电成本。现如今，制备选择性发射极的主流大规模量产技术主要包括：激光选择性掺杂和HF/HNO3体系选择性刻蚀。其中，激光选择性掺杂工艺需使用成本贵的激光设备，同时激光处理硅片区域热损伤大，发射极复合增大，该区域由于存在大量的晶格损伤和畸变，会改变单晶硅本身的能带，进一步影响银浆和该区域接触时的能带匹配，降低电池的填充因子。HF/HNO3体系的选择性刻蚀，一般应用于N型高效电池背面。已有的HF/HNO3刻蚀工艺的减重较大，刻蚀区域和非刻蚀区域形成的台阶较高，对于后续沉积的氮化硅致密性影响较大，进而影响氮化硅的钝化效果，降低电池的开路电压。同时较大的刻蚀减重会使刻蚀区的磷扩层变薄较多，影响载流子在扩散层中的横向传输，降低电池的填充因子。如在已有磷扩散工艺下，直接降低刻蚀减重，则会造成刻蚀区方阻偏高，表面磷掺杂浓度较高，表面区域复合高，直接降低电池的开路电压。磷扩散选择性发射极已成功在N型高效电池上量产，N型晶硅电池由于其少子寿命高，弱光响应好，光衰低，抗PID能力强等优点成为高效晶硅电池的理想衬底。磷扩散结作为N型电池的背结，降低其非金属接触区域的表面磷浓度，降低该区域的俄歇复合，提升电池的开路电压，同时保证金属覆盖区域的表面磷浓度较高，降低金属-硅片接触的欧姆电阻，提升电池的填充因子，最终提升太阳能电池的转换效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，该方法可制备高质量的选择性发射极，以提升太阳能电池转换效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，该方法包括以下步骤：（1）进管：将待扩散硅片放入扩散炉管内，（2）升温至第一温度：在氮气气氛条件下，使扩散炉管温度达到设定温度750-850℃；（3）氧化：往所述扩散炉管内通入氧气，进行氧化，氧化时间为2min-10min；（4）沉积磷源：氧化后进行第一次沉积磷源，通过控制工艺时间、N-POCl3流量和O2流量来控制沉积磷源的总量，在所述硅片表面形成第一磷扩散；（5）升温至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度：在氮气气氛条件下，使扩散炉管温度达到设定温度870-930℃；（6）推结：维持步骤（5）的温度，推结30-60min，（7）第二次沉积磷源：推结后进行第二次磷源沉积，在所述硅片表面形成第二磷扩散；（8）降温出管：退火降温，待扩散炉管温度降温至800±50℃时，将所述硅片从所述扩散炉管内取出，得到磷扩散硅片。本专利技术高质量磷扩散方法在降低刻蚀减重的情况下，保证刻蚀区域方阻适中，表面磷掺杂浓度较低。同时，刻蚀区和非刻蚀区台阶降低，有利于后续氮化硅薄膜的钝化。作为优选，步骤（2）和步骤（5）中，按照10-12℃/min的升温速率进行升温。进一步的，步骤（2）中，氮气气体流量为9000sccm。作为优选，步骤（3）中，所述氧气的气体流量为300-600sccm。作为优选，步骤（4）中，待到扩散炉管内的温度升至预定温度，即所述第一温度后，往所述扩散炉管内通入氧气和携磷源氮气，进行第一次沉积，所述第一次沉积时间为10min-40min。进一步的，所述氧气的气体流量为300-600sccm；所述携磷源氮气N-POCl3气体流量为200sccm-800sccm。作为优选，步骤（7）中，往所述扩散炉管内通入氧气和携磷源氮气，进行第二次沉积，所述第二次沉积时间为5min-15min。作为优选，步骤（7）中，所述氧气的气体流量为300-600sccm；所述携磷源氮气N-POCl3气体流量为200sccm-800sccm。本专利技术的有益效果是：一、本专利技术方法制备的磷扩散结，在选择性刻蚀的过程中，可在刻蚀减重较小的条件下保证刻蚀区复合明显降低，其刻蚀区和非刻蚀区形成的台阶较小，易被后续沉积的氮化硅钝化层覆盖良好，形成较好的钝化效果；二、本专利技术方法制备的刻蚀区的磷扩散方阻适中，同时表面浓度较低，在不影响电池开路电压的前提下，可提升电池的填充因子；三、本专利技术方法制备的非刻蚀区域形成的磷扩散近表面浓度较高，其与金属接触可形成良好的欧姆接触，降低金属-半导体接触的接触电阻，也可提升电池的填充因子。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的高质量磷扩散的工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。实施例1：一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，该方法的工艺流程图如图1所示，所述方法具体包括以下步骤：（1）进管：将待扩散硅片放入扩散炉管内，（2）升温至第一温度：在氮气气氛条件下，按照10℃/min的升温速率，使扩散炉管温度达到设定温度800℃，氮气气体流量为9000sccm。（3）氧化：往所述扩散炉管内通入氧气，进行氧化，氧化时间为6min；所述氧气的气体流量为450sccm。当扩散炉管温度达到设定温度-1时，首先进行氧化-1步骤，在待扩散的硅片表面形成一层薄氧化层，其目的是降低磷的扩散速率，在随后的沉积磷源-1和推结过程中形成表面磷掺杂浓度较低，方阻适中，随扩散结深磷掺杂浓度梯度变化较缓的磷扩结。（4）沉积磷源：氧化后进行第一次沉积磷源，通过控制工艺时间、N-POCl3流量和O2流量来控制沉积磷源的总量，在所述硅片表面形成第一磷扩散；待到扩散炉管内的温度升至预定温度，也即所述第一温度后，往所述扩散炉管内通入氧气和携磷源氮气，进行第一次沉积，所述第一次沉积时间为25min；其中，所述氧气的气体流量为450sccm；所述携磷源氮气N-POCl3气体流量为500sccm。本步骤的目的为在硅片表面沉积相对少量的磷，在硅片表面形成轻扩散，避免磷扩散浓度较高，产生较大的复合。需要说明的是，本步骤中虽然磷的掺杂浓度较低，但是结深较深，从而形成较深的发射结。（5）升温至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度：在氮气气氛条件下，按照10℃/min的升温速率，使扩散炉管温度达到设定温度900℃。（6）推结：维持步骤（5）的温度，推结45min，待温度升到升温-2设定温度时，激活磷原子及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）进管：将待扩散硅片放入扩散炉管内，（2）升温至第一温度：在氮气气氛条件下，使扩散炉管温度达到设定温度750‑850℃；（3）氧化：往所述扩散炉管内通入氧气，进行氧化，氧化时间为2min‑10min；（4）沉积磷源：氧化后进行第一次沉积磷源，通过控制工艺时间、N‑POCl3流量和O2流量来控制沉积磷源的总量，在所述硅片表面形成第一磷扩散；（5）升温至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度：在氮气气氛条件下，使扩散炉管温度达到设定温度870‑930℃；（6）推结：维持步骤（5）的温度，推结30‑60min，（7）第二次沉积磷源：推结后进行第二次磷源沉积，在所述硅片表面形成第二磷扩散；（8）降温出管：退火降温，待扩散炉管温度降温至800±50℃时，将所述硅片从所述扩散炉管内取出，得到磷扩散硅片。

【技术特征摘要】
1.一种匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）进管：将待扩散硅片放入扩散炉管内，（2）升温至第一温度：在氮气气氛条件下，使扩散炉管温度达到设定温度750-850℃；（3）氧化：往所述扩散炉管内通入氧气，进行氧化，氧化时间为2min-10min；（4）沉积磷源：氧化后进行第一次沉积磷源，通过控制工艺时间、N-POCl3流量和O2流量来控制沉积磷源的总量，在所述硅片表面形成第一磷扩散；（5）升温至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度：在氮气气氛条件下，使扩散炉管温度达到设定温度870-930℃；（6）推结：维持步骤（5）的温度，推结30-60min，（7）第二次沉积磷源：推结后进行第二次磷源沉积，在所述硅片表面形成第二磷扩散；（8）降温出管：退火降温，待扩散炉管温度降温至800±50℃时，将所述硅片从所述扩散炉管内取出，得到磷扩散硅片。2.根据权利要求1所述的匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（5）中，按照10-12℃/min的升温速率进行升温。3.根据权利要求1所述的匹配HF/HNO3体系选择性刻蚀的高质量磷扩散方法，其特征在于：步骤（3）中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钊，杨洁，郑霈霆，孙海杰，朱佳佳，陈石，冯修，郭瑶，於琳玲，朱思敏，
申请(专利权)人：晶科能源科技海宁有限公司，浙江晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33