用于对硅进行选择性掺杂的方法以及使用该方法处理的硅衬底技术

一种用于对硅衬底（１）的硅进行选择性掺杂以在硅中产生ｐｎ结的方法，具有下列步骤：ａ）以基于磷的掺杂剂（２）涂覆硅衬底（１）的表面；ｂ）然后加热硅衬底（１）以在硅的表面上产生磷硅酸盐玻璃（２），其中磷同时扩散到硅中作为第一次掺杂（３）；ｃ）将掩膜（４）施加到磷硅酸盐玻璃（２）上，使得掩膜（４）覆盖稍后高掺杂的区域（５）；ｄ）移除未被遮掩区域中的磷硅酸盐玻璃（２）；ｅ）从磷硅酸盐玻璃（２）移除掩膜（４）；ｆ）重新加热以进一步将磷从磷硅酸盐玻璃（２）扩散到硅中作为第二次掺杂以产生高掺杂的区域（５）；ｇ）从硅衬底（１）完全移除磷硅酸盐玻璃（２）以及氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对硅衬底的硅进行选择性掺杂以便在硅中产生pn结的方法。例如在 制造太阳能电池时需要该方法。
技术介绍
使用对硅的发射体的选择性掺杂以在硅中产生pn结来改善太阳能技术中的接触 和传导特性。利用该过程可以提升太阳能电池的效率。为了制造选择性发射体，到目前为 止使用激光技术，其中通过高能量激光束将掺杂介质扩散到硅中。其它方法基于对高度掺 杂的发射体的等离子体蚀刻。预先对应保留高掺杂的区域进行遮掩。其它方法的示例是US 5，871，591，其中原则上在蚀刻后应保留最初高掺杂的区域 在大多数情况下被以石板印刷的方式遮掩。因此，这些方法移除大多数情况下为100-200nm 厚的具有接近表面的高掺杂的薄层，以获得选择性的发射体分布。但是，该方法的缺点是， 对表面的蚀刻必须非常精确地进行，以便不会在太阳能电池的效率方面造成显著损失。在 激光辅助技术的情况下，同样存在对太阳能电池表面的严重损害的风险，因此该技术也仅 非常偶然地使用于太阳能技术中。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，提供开头所述的方法以及利用该方法处理的硅衬底，利 用所述方法和所述硅衬底可以排除现有技术的问题并且尤其是可以实现用于对硅衬底进 行选择性掺杂的有效且易于执行的方法。该任务通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求7的特征的硅衬底来 解决。本专利技术的有利以及优选扩展方案在其它权利要求中给出并且在下文中更详细地解 释。在此，有些特征仅针对所述方法或所述硅衬底被提出，但将独立于此地适用于本专利技术的 所有方面。权利要求书的文字通过明确参照被并入说明书的内容中。此外，由同一申请人 于2008年4月14日提出的优先权申请DE 102008019402. 6的文字通过明确参照被并入到 本说明书的内容中。根据本专利技术，所述方法具有下列步骤。在步骤a)中，硅或硅衬底的表面被以掺杂 剂涂覆，该掺杂剂基于磷或含有磷。例如，这是由磷酸所构成的溶液。然后，在步骤b)中， 将硅衬底以及掺杂剂加热，以在表面上从该掺杂剂中产生磷硅酸盐玻璃。在此，磷同时被扩 散到硅中，作为硅衬底的第一次掺杂。该掺杂的程度可通过加热的持续时间和温度来调节。在下一步骤C)中，将掩膜施加到硅衬底表面上的磷硅酸盐玻璃上。在此，掩膜被 施加为使得该掩膜覆盖硅衬底的稍后高掺杂的区域。在下一步骤d)中，移除未被遮掩的区 域中的磷硅酸盐玻璃。然后又在步骤e)中，将掩膜从表面或磷硅酸盐玻璃移除。在下一步 骤f)中，将硅衬底重新加热，以便使磷从剩余的磷硅酸盐玻璃进一步地扩散到硅中。这是 对硅衬底的第二次掺杂，以产生高掺杂的区域。在不含磷硅酸盐玻璃的区域中，只有比较少的接近表面的磷掺杂充当磷更深地扩散到基质材料中的二次掺杂源。在另一步骤g)中，其 余的磷硅酸盐玻璃和弱掺杂区域上的氧化物也被完全从硅衬底移除。通过这种方式，不仅 一般性地以具有可形成太阳能电池的发射体的高掺杂区域的方式提供硅衬底的选择性掺 杂。尤其是也可以提供一种方法，该方法大规模地提供硅衬底的适当生产或处理。尤其是 可以在连续通过设备中执行所述方法。可取消如激活或等离子体蚀刻源之类的复杂技术。在根据本专利技术方法的另一扩展方案中，基于磷的掺杂剂可以是含有磷酸的溶液。可以使用印刷技术来将掩膜施加到硅衬底或在硅衬底上形成的磷硅酸盐玻璃上。 这可以通过丝网印刷或者通过所述的喷墨印刷技术来进行。在此，例如由蜡或漆形成的掩 膜以液体或糊状形式利用对应于在所谓的喷墨打印机中所使用的方法来施加。由此可以非 常精确以及快速和大面积地产生所期望的掩膜。利用该方法，例如可以将接触网格制成高 掺杂的或传导性的发射体，其中太阳能电池由该硅衬底形成。高掺杂的区域形成于硅的双 重掺杂。尤其是可以在第二次掺杂的步骤f)中通过更长的作用持续时间或更长的加热再 一次程度更大地进行掺杂。因此，在高掺杂的区域中，掺杂可以比在其它较轻微地掺杂的区 域中高许多倍。为根据步骤C)移除未被遮掩区域中的磷硅酸盐玻璃，可使用蚀刻过程。在这里例 如提供基于HF的蚀刻溶液，但其它蚀刻介质也是可行的。这可以在一个处理步骤中以及在 多个步骤中使用不同化学品来进行。用于执行所述方法的连续通过设备可以由若干模块构成。在此，多个步骤也可以 在一个模块中来执行。特别优选水平连续通过设备，在该水平连续通过设备上，硅衬底被以 水平地输送和处理。这些和其它特征除了从权利要求书中得出之外，还从说明书及附图中得出，其中 在本专利技术的实施例中和在其它领域，各个特征可以单独地或者以多个相互组合的形式被实 现，并且可以构成有利的以及对其本身有保护性的实施方式，在这里对于这些实施方式要 求保护。本申请在中间标题和各个段落中的子部分不限制以下所作陈述的一般性。附图说明本专利技术的实施例在附图中示意性地示出并且在下文中更详细地解释。在附图中， 图1至6示出在硅衬底上用于制造太阳能电池的方法步骤a)至g)。具体实施例方式图1示出硅衬底1，已经根据步骤a)和步骤b)将掺杂剂大面积地施加到该硅衬底 1上。该掺杂剂2含有磷或基于磷，并且例如为由磷酸构成的溶液。此外，通过以未进一步 示出的方式加热一例如通过散热器一使磷从掺杂剂2扩散到硅衬底1或其顶侧中。由此产 生低掺杂的区域3，这通过网线阴影表明。在图2中示出，如何根据步骤c)将掩膜4施加到掺杂剂2的顶侧上。该掩膜4以 上述方式通过喷墨印刷技术施加，并且有利地大部分在所示的狭窄路径中延伸，但是其中 其它掩膜图样也是可行的。掩膜4的路径对应于所期望的高掺杂区域，这些高掺杂区域在 下文中更详细地讨论。图3示出，如何根据步骤d)移除未被掩膜4覆盖的掺杂剂2，该掺杂级2已在根据图1和步骤b)的加热后被转化为磷硅酸盐玻璃。因此，硅衬底1的低掺杂区域3的表面基 本上为暴露的。掩膜4下方仍然存在磷硅酸盐玻璃2的相应形成的区域。如图4中所示，掩膜4随后根据步骤e)被移除。可以在根据图3的步骤d)中通 过HF蚀刻来移除磷硅酸盐玻璃，而远较不强效的溶液足以移除掩膜4。图5示出，如何根据步骤f)通过重新加热将磷从具有相应地被施加并且又被移除 的掩膜4的形式的磷硅酸盐玻璃2重新扩散到硅衬底1中。来自磷硅酸盐玻璃2的磷形成 狭窄的区域，该区域具有对应于根据图4的磷硅酸盐玻璃2或根据图2的掩膜4的形式。此 外，在硅衬底1的低掺杂区域3中、即基本上为整个平面的低掺杂区域3中，磷从接近表面 的区域比在第一扩散步骤之后的情况又更深地扩散到硅衬底1中。在低掺杂区域3中和在 高掺杂区域5中，磷浓度在从表面向进入基质材料的方向上降低，其中掺杂深度可完全不 同。根据步骤g)，如图6中所示，其余的磷硅酸盐玻璃2也被有利地再次通过HF蚀刻 而移除。在该步骤中，同样移除弱掺杂区域中的具有氧化物的薄层。然后，根据图6的硅衬 底1在具有整个平面低掺杂的区域3的情况下存在。高掺杂的区域5在该低掺杂的区域3 中延伸，并且在太阳能电池中形成低欧姆的发射体或所谓的接触网格。通过本专利技术可以利用在技术上可良好控制的方法对硅衬底进行选择性掺杂，其中 所述方法可全部连续地执行。因此，例如可以如所述的那样产生用于太阳能电池的接触网 格。权利要求1.一种用于对硅衬底(1)的硅进行选择性掺杂以在硅中产生pn结的方法，具有下列步骤a)以基于磷的掺杂剂(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对硅衬底（１）的硅进行选择性掺杂以在硅中产生ｐｎ结的方法，具有下列步骤：　　ａ）以基于磷的掺杂剂（２）涂覆硅衬底（１）的表面，　　ｂ）然后加热硅衬底（１）以在硅的表面上产生磷硅酸盐玻璃（２），其中磷同时扩散到硅中作为第一次掺杂（３），　　ｃ）将掩膜（４）施加到磷硅酸盐玻璃（２）上，使得掩膜（４）覆盖稍后高掺杂的区域（５），　　ｄ）移除未被遮掩区域中的磷硅酸盐玻璃（２），　　ｅ）从磷硅酸盐玻璃（２）移除掩膜（４），　　ｆ）重新加热以进一步将磷从磷硅酸盐玻璃（２）扩散到硅中作为第二次掺杂，以产生高掺杂的区域（５），　　ｇ）从硅衬底（１）完全移除磷硅酸盐玻璃（２）以及氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D哈贝尔曼，
申请(专利权)人：吉布尔施密德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]