一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，包括如下步骤：在链式氧化炉中对硅片进行氧化处理，在硅片背面形成隧穿氧化层；通过LPCVD在隧穿氧化层上沉积多晶硅层；通过热扩散对多晶硅层进行掺杂并完成退火晶化，形成掺杂多晶硅层。本发明专利技术的隧穿氧化层的氧化处理工艺可以单独控制，可以更好地和后道掺杂晶化工序进行匹配，而且生长的隧穿氧化层质量和均匀性更好。和均匀性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏领域，具体涉及一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法。

技术介绍

[0002]TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）电池是2013年由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池。1～2nm的隧穿氧化层叠加掺杂的多晶硅层形成了钝化接触结构，有效降低了硅片表面和金属接触复合速率。随着TOPCon电池技术的发展，目前已经具备了产线化的条件，量产效率达到24.5%。LPCVD是目前最成熟也是产业化使用最多的制备隧穿氧化层和多晶硅层（Polysi）技术。隧穿氧化层和Polysi在同一炉管完成，可以节约工艺步骤，但也限制了工艺窗口的调整，例如，隧穿氧化层的生长温度不能超过650℃。如果要提高隧穿氧化层的致密性，或者匹配硼扩散工艺，此二合一的方法局限性很大。
[0003]现有隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法包括如下步骤：背面碱抛光
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LPCVD（生长隧穿二氧化硅+沉积Polysi）
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掺杂和退火。其中，低压化学气相沉积（LPCVD）为管式设备，背面抛光后的硅片自动化插入石英舟中，然后将石英舟载入LPCVD设备炉管内，进行抽真空，达到目标温度T1，通入氧气，生长一层隧穿氧化层；接着抽真空，达到目标温度T2，通入硅烷，沉积一层多晶硅层（Polysi）；将LPCVD后的硅片放入磷扩散管或硼扩散管中，进行磷掺杂或硼掺杂，同时完成退火晶化；最后形成n
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Polysi/SiO2或p
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Polysi/SiO2的接触钝化。
[0004]现有隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，有如下缺陷：1）隧穿氧化层的温度T1和Polysi的温度T2设定受限，两者的温差不能太大；如果太大，那炉管升降温时间太长，严重影响产能。
[0005]2）炉管的热场特性为炉壁温度高，越往炉管中心温度越低；接触钝化隧穿氧化层的厚度要求1～2nm，对厚度的均匀性要求非常高；但是炉管的温场特性，使得片子位于炉管中心位置的区域隧穿氧化层薄，靠近炉管壁的区域隧穿氧化层厚；隧穿氧化层厚度不均匀影响接触钝化性能。
[0006]3）管式设备的气场设计一般为炉口进气，炉尾抽气，导致不同位置的硅片隧穿氧化层厚度出现差异；片间的隧穿氧化层厚度的差异也会影响接触钝化性能。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术的缺陷，本专利技术提供一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，所述隧穿氧化层钝化接触结构包括隧穿氧化层和掺杂多晶硅层；所述制备方法包括如下步骤：在链式氧化炉中对硅片进行氧化处理，在硅片背面形成隧穿氧化层；然后通过LPCVD在隧穿氧化层上沉积多晶硅层；然后通过热扩散对多晶硅层进行掺杂并完成退火晶化，形成掺杂多晶硅层。
[0008]优选的，氧化处理前先对硅片背面进行碱抛光。
[0009]优选的，链式氧化炉中维持氧气气氛，且氧气为过量状态。
[0010]优选的，通过进气管向链式氧化炉供应氧气，且进气管密集均匀分布。
[0011]优选的，硅片背面朝上匀速通过链式氧化炉。
[0012]优选的，链式氧化炉通过上下辐射的方式加热硅片。
[0013]优选的，通过调整硅片传送速度、加热温度来控制形成隧穿氧化层的厚度。
[0014]优选的，通过调整硅片传送速度、加热温度来控制形成隧穿氧化层的致密度。
[0015]优选的，通过热扩散对多晶硅层进行磷掺杂或硼掺杂。
[0016]优选的，所述隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，包括如下步骤：1）背面碱抛光：采用NaOH碱溶液对硅片背面进行碱抛光；2）链式氧化：硅片背面朝上匀速通过链式氧化炉；通过进气管向链式氧化炉供应氧气，且进气管密集均匀分布，链式氧化炉中维持氧气气氛，且氧气为过量状态；链式氧化炉通过上下辐射的方式加热硅片，在硅片背面生长形成隧穿氧化层；通过调整硅片传送速度、加热温度来控制形成隧穿氧化层的厚度和致密度；3）LPCVD沉积多晶硅层：将生长完隧穿氧化层的硅片插入石英舟中，然后将石英舟载入LPCVD设备炉管内，进行抽真空，达到目标温度T2，通入硅烷，在隧穿氧化层上沉积一层多晶硅层（Polysi）；4）热扩散：将沉积有多晶硅层的硅片放入磷扩散管或硼扩散管中，进行磷掺杂或硼掺杂，同时完成退火晶化，形成n
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Polysi/SiO2或p
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Polysi/SiO2的钝化接触结构。
[0017]本专利技术的优点和有益效果在于：提供一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其隧穿氧化层的氧化处理工艺可以单独控制，可以更好地和后道掺杂晶化工序进行匹配，而且生长的隧穿氧化层质量和均匀性更好。
[0018]本专利技术链式氧化炉生长隧穿二氧化硅
→
LPCVD（沉积Polysi），分两步进行隧穿氧化层和Polysi沉积，较一步进行隧穿氧化层和Polysi沉积，具有如下优势：第一，生长隧穿氧化层的温度可以不受限制，完全可以根据接触钝化性能的需求设定目标温度，例如，可以使用更高的温度，生长更致密的隧穿氧化层。第二，可以更好的和后道掺杂晶化工艺进行匹配，掺杂晶化的工艺调试的窗口更大。尤其是硼掺杂工艺，需求的温度更高，硼原子更容易扩散透过隧穿氧化层，这就需要更致密的隧穿氧化层。
[0019]本专利技术隧穿氧化层在链式氧化炉中完成，链式氧化的温度T1不受限制，可以使用更高的温度，可使隧穿氧化层更致密，接触钝化效果更好；在后续掺杂晶化的工艺中，可以灵活匹配，工艺调试的窗口更大；尤其是硼掺杂工艺，扩散温度更高，硼原子更容易扩散透过隧穿氧化层，需要更致密的隧穿氧化层，本专利技术制备的隧穿氧化层可以更好的和后道掺杂晶化工艺匹配。
[0020]本专利技术链式氧化炉的特性，包括加热方式和气场均匀性，可使生长的隧穿氧化层厚度的片间和片内均匀性更好。
[0021]本专利技术使用链式氧化炉生长隧穿二氧化硅，相比管式氧化炉有如下优势：第一，上下辐射的方式来给硅片直接加热，硅片的温度控制更加均匀和精确。第二，腔体进气管可以密集均匀分布，而且氧气是过量的，整个炉腔的气氛更加均匀。以上两点，生长的隧穿氧化层片内和片间的均匀性更好。第三，链式设备，上下料的自动化简单，产能大。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0023]本专利技术提供一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，包括如下步骤：1）背面碱抛光：采用NaOH碱溶液对硅片背面进行碱抛光；2）链式氧化：硅片背面朝上匀速通过链式氧化炉；通过进气管向链式氧化炉供应氧气，且进气管密集均匀分布，链式氧化炉中维持氧气气氛，且氧气为过量状态；链式氧化炉通过上下辐射的方式加热硅片，在硅片背面生长形成隧穿氧化层；通过调整硅片传送速度、加热温度T1来控制形成隧穿氧化层的厚度和致密度；链式氧化炉通过上下辐射的方式来给硅片直接加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在链式氧化炉中对硅片进行氧化处理，在硅片背面形成隧穿氧化层；通过LPCVD在隧穿氧化层上沉积多晶硅层；通过热扩散对多晶硅层进行掺杂并完成退火晶化，形成掺杂多晶硅层。2.根据权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，氧化处理前先对硅片背面进行碱抛光。3.根据权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，链式氧化炉中维持氧气气氛，且氧气为过量状态。4.根据权利要求3所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，通过进气管向链式氧化炉供应氧气，且进气管密集均匀分布。5.根据权利要求4所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，硅片背面朝上匀速通过链式氧化炉。6.根据权利要求5所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，链式氧化炉通过上下辐射的方式加热硅片。7.根据权利要求6所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，通过硅片传送速度、加热温度来控制隧穿氧化层的厚度。8.根据权利要求6所述的隧穿氧化层钝化接触结构的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任常瑞，董建文，符黎明，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：