一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法技术

本发明专利技术提供的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，能够很好地解决管式LPCVD离子注入法制备重掺杂的多晶硅层遇到的问题，即提高表面离子浓度的同时不可避免的导致扩散穿过隧穿氧化层的离子增多的问题，可提高多晶硅的表面离子浓度，提高电导率，减小接触电阻，从而提高电池填充因子；减小扩散穿过隧穿氧化层的离子，减少俄歇复合，提高该结构的钝化效果，提高开路电压和短路电流；工艺过程成熟，采用已有设备二次工艺即可完成。

A method of fabricating passive contact structure based on LPCVD secondary ion implantation

【技术实现步骤摘要】
一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法
本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种N型TOPCon太阳能电池中基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法。
技术介绍
在太阳能电池
，影响电池效率提高的主要因素是电子-空穴对复合。而在整个电池结构中，由于硅原子的无序排列，导致硅片表面有大量悬挂键的存在，悬挂键很容易捕获电子，使电池表面复合增加。金属-半导体接触区域也较容易产生复合。而为了提高太阳电池效率，降低表面和金半接触区域的复合，通常会在器件表面沉积一层很薄的介质或者半导体材料，即表面钝化处理。但是，一般的钝化层导电性较差，使得整个电池的串联电阻增加。近年来，学者们引入场效应晶体管中的MOS结构的概念，从而将表面优秀的钝化效果拓展到金属栅线之下，既包括钝化又存在接触，故而命名为钝化接触结构。其结构是将超薄的隧穿氧化层与重掺杂的多晶硅层相结合，多数载流子以隧穿的方式运输到金属之下，而少数载流子则会因能带的弯曲而无法穿过氧化层，因这种选择性，也把它称为选择性接触结构。采用这种结构制成的电池包括TOPCon、PERPoly和POLO等。沉积隧穿氧化层的方法有热氧化法与液相沉积法，多晶硅层可通过LPCVD或PECVD沉积，并可在沉积气混合物中原位掺杂磷，也可在沉积本征多晶硅层之后再进行离子注入或熔炉扩散。目前常见的制备方法是LPCVD离子注入法，先通过LPCVD沉积隧穿氧化层，然后在炉内继续沉积本征多晶硅，之后进行离子注入、杂质清洗和退火。通过离子注入法制备的这种结构，平衡好表面离子浓度和扩散穿过隧穿氧化层的离子浓度是做好这种电池结构的关键。通常情况下，提高离子注入剂量可以提高表面离子浓度，减小方阻从而提高电导率，但是不可避免的扩散穿过隧穿氧化层的离子相应的也会增多，导致俄歇复合增大（百度百科：俄歇复合是指俄歇跃迁相应的复合过程。俄歇效应是三粒子效应，在半导体中，电子与空穴复合时，把能量或者动量，通过碰撞转移给另一个电子或者另一个空穴，造成该电子或者空穴跃迁的复合过程叫俄歇复合。这是一种非辐射复合，是“碰撞电离”的逆过程。）。本专利技术提出一个二次离子注入的方法，在相同离子注入剂量的情况下，这个方法既可以提高多晶硅的表面离子浓度，又可以减小扩散穿过隧穿氧化层的磷离子。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法。本专利技术的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，其包括以下步骤：（1）选择N型硅基体作为衬底进行双面制绒处理；（2）在步骤（1）中经过制绒处理后的N型硅表面采用三溴化硼作为硼源进行双面p+掺杂区域的制备；（3）将步骤（2）中经过双面硼扩散的N型硅，选择其中一面放入HF与HNO3、以及H2SO4混合溶液中进行刻蚀处理，以去除背面p+掺杂区域，得到刻蚀后平缓的金字塔表面；（4）在步骤（3）中经过刻蚀后的N型硅背面制备一层超薄隧穿氧化层；（5）基于步骤（4）并采用LPCVD制备本征多晶硅膜；（6）对步骤（5）获得的本征多晶硅层进行掺杂处理，掺杂方式为离子注入磷原子；（7）将步骤（6）掺杂完的N型硅进行RCA清洗，去除表面金属离子；（8）将经过步骤（7）RCA清洗后的N型硅进行快速热退火处理；（9）重复步骤（6）、（7）、（8）；（10）经过步骤（9）退火后的N型硅表面形成晶粒尺寸较小、高质量细颗粒的掺磷的多晶硅薄膜，即背面n+掺杂区域。本专利技术提供的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，还包括如下附属技术方案：其中，在步骤（2）中，所述双面p+掺杂区域制备时的扩散温度为850~1000℃，时间为50~80min，方阻为80~100Ω/sqr。其中，在步骤（3）中，HF与HNO3、以及H2SO4混合溶液中的摩尔比为HF:HNO3:H2SO4:H2O=1:4:0.6:3，HF质量分数20%。其中，在步骤（4）中，所述隧穿氧化层的制备方法为高温热氧化、硝酸氧化法、或臭氧氧化法中的任一种；其中，采用高温热氧化时，在常压、纯氧、温度>1000℃条件下，反应10~20min，得到隧穿氧化层的厚度1~3nm；其中，采用硝酸氧化法时，采用质量分数为45~60%的硝酸溶液，在90~115℃的反应温度下，反应4~10min。其中，在步骤（5）中，所述本征多晶硅层的沉积温度为550~650℃，厚度为50~400nm。其中，在步骤（6）中，通过离子注入磷原子进行掺杂处理时，射频功率在500~2000W，工艺压强在1E-7~8E-5Torr，反应时间1~20min。其中，在步骤（8）中，进行退火处理时，先将退火炉抽真空至10-4pa以下，然后充氮气作为保护气；退火过程中退火炉的真空度500~950mbar，退火时间20~60min，退火温度800~900℃。基于上述技术方案，本专利技术的技术优点包括：（1）二次离子注入方法可提高多晶硅的表面离子浓度，提高电导率，减小接触电阻，从而提高电池填充因子；（2）减小扩散穿过隧穿氧化层的离子，减少俄歇复合，提高该结构的钝化效果，提高开路电压和短路电流；（3）工艺过程成熟，采用已有设备二次工艺即可完成。因此，本专利技术能够很好地解决管式LPCVD离子注入法制备重掺杂的多晶硅层遇到的问题，即提高表面离子浓度的同时不可避免的导致扩散穿过隧穿氧化层的离子增多的问题。此外，为了最终以太阳电池结构的方式呈现实施例的实施效果，本专利技术还提供了完整的一种N型钝化接触结构太阳电池的制备方法，包括权利要求1中的步骤（1）~步骤（10），还包括如下步骤：（11）对步骤（10）中退火后的N型硅进行前后表面钝化处理；（12）基于步骤（11）的表面钝化处理，在N型硅正面的p+掺杂区域采用银铝浆印刷正面p+金属电极并高温烧结，在N型硅背面的n+掺杂区域采用银浆印刷背面n+金属电极并高温烧结。其中，在步骤（11）中，N型硅背面的n+掺杂区域采用SiNx钝化膜的单层钝化结构，然后对硅片进行BOE清洗，洗掉正面的POLY绕镀；N型硅正面的p+掺杂区域采用Al2O3钝化膜和SiNx钝化减反射膜的双层钝化结构。其中，在步骤（12）中，高温烧结的温度范围800~900℃，正背面细栅数均设置为106根。附图说明图1为本专利技术实施例的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法步骤（1）中制绒后的电池结构截面示意图；图2为本专利技术实施例的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法步骤（2）中双面硼扩后的电池结构截面示意图；图3为本专利技术实施例的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法步骤（3）中背面刻蚀后的电池结构截面示意图；图4为本专利技术实施例的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法步骤（4）中沉积隧穿氧化层后的电池结构截面示意图；图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n（1）选择N型硅基体作为衬底进行双面制绒处理；/n（2）在步骤（1）中经过制绒处理后的N型硅表面采用三溴化硼作为硼源进行双面p+掺杂区域的制备；/n（3）将步骤（2）中经过双面硼扩散的N型硅，选择其中一面放入HF与HNO

【技术特征摘要】
1.一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）选择N型硅基体作为衬底进行双面制绒处理；
（2）在步骤（1）中经过制绒处理后的N型硅表面采用三溴化硼作为硼源进行双面p+掺杂区域的制备；
（3）将步骤（2）中经过双面硼扩散的N型硅，选择其中一面放入HF与HNO3、以及H2SO4混合溶液中进行刻蚀处理，以去除背面p+掺杂区域，得到刻蚀后平缓的金字塔表面；
（4）在步骤（3）中经过刻蚀后的N型硅背面制备一层超薄隧穿氧化层；
（5）基于步骤（4）并采用LPCVD制备本征多晶硅膜；
（6）对步骤（5）获得的本征多晶硅层进行掺杂处理，掺杂方式为离子注入磷原子；
（7）将步骤（6）掺杂完的N型硅进行RCA清洗，去除表面金属离子；
（8）将经过步骤（7）RCA清洗后的N型硅进行快速热退火处理；
（9）重复步骤（6）、（7）、（8）；
（10）经过步骤（9）退火后的N型硅表面形成晶粒尺寸较小、高质量细颗粒的掺磷的多晶硅薄膜，即背面n+掺杂区域。


2.根据权利要求1所述的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述双面p+掺杂区域制备时的扩散温度为850~1000℃，时间为50~80min，方阻为80~100Ω/sqr。


3.根据权利要求1所述的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，其特征在于，在步骤（3）中，HF与HNO3、以及H2SO4混合溶液中的摩尔比为HF:HNO3:H2SO4:H2O=1:4:0.6:3，HF质量分数20%。


4.根据权利要求1所述的一种基于LPCVD二次离子注入制备钝化接触结构的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述隧穿氧化层的制备方法为高温热氧化、硝酸氧化法、或臭氧氧化法中的任一种；其中，采用高温热氧化时，在常压、纯氧、温度>1000℃条件下，反应10~20min，得到隧穿氧化层的厚度1~3...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，陈嘉，崔义乾，乔振聪，
申请(专利权)人：江苏杰太光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32