用于硼扩散的涂布液制造技术

一种涂布液，其包括硼化合物、有机粘结剂、硅化合物、氧化铝前体，以及水和/或有机溶剂，该涂布液用于将硼扩散到硅衬底中以形成p型扩散层。将该涂布液旋涂到衬底上以形成具有足够量杂质的均匀涂层，由此在其上形成具有平面均匀性的p型扩散层。

【技术实现步骤摘要】
用于硼扩散的涂布液
本专利技术涉及一种硼扩散涂布液，当希望在半导体衬底中形成扩散层时，其被施加到该半导体衬底；一种制造半导体器件的方法，该半导体器件典型地为太阳能电池；以及一种半导体器件，其典型地为太阳能电池。
技术介绍
对于现有的产业化或商业化的太阳能电池制造来说，最重要的任务是降低制造费用。通常，广泛使用通过下面的步骤制造太阳能电池的方法。首先，提供n型硅衬底。使用直拉(CZ)法制备单晶硅锭，或者使用铸造法制备多晶硅锭。该锭由多线锯方法切分而获得n型硅衬底。然后，将衬底浸入碱性溶液中，以用于除去衬底表面上由于切分造成的任何损伤。衬底的前表面(光照接收)和背表面都具备微纹理结构，这种微纹理结构的最大高度为10μm量级。接着，通过各种方法将掺杂剂热扩散到衬底来形成p型和n型扩散层。更进一步，例如，在光照接收表面上沉积大约70纳米厚度的TiO2或SiN，以形成具有防反射能力的钝化膜。接下来，将银基浆料印刷到两个表面并且烧结以形成电极。例如，光照接收表面上的电极具有梳状，其宽度大约为100到200μm。尽管此方法仅由必要的最少数量的步骤组成以构建该器件，但是仍然被认为是优越的，这是因为它带来了提高太阳能电池性能例如能量转换效率等的效果。例如，由于吸气效应，掺杂剂在衬底上形成扩散层的热扩散起到改进少数散装载流子的扩散长度的作用。此外，该防反射膜不仅具有光学作用或降低反射率的效果，而且起减少接近于该硅表面产生的载流子的复合率的作用。由于必要的最小数量步骤和若干有用的效果，现在的工业或商业太阳能电池的制造成本比以前更加低廉。同时，用于形成扩散层的手段包括气相扩散和涂布/扩散。气相扩散法通常使用POCl3作为n型杂质源以及使用BBr3作为p型杂质源。对于涂布/扩散法，典型地使用旋涂和丝网印刷。通过将包含p型或n型杂质源的涂布液滴落到衬底表面而进行旋涂，并且高速旋转该衬底，由此可以在衬底表面上形成厚度均匀的涂层。然后热处理该衬底以形成p型或n型扩散层。就丝网印刷而言，可以类似地形成p型或n型扩散层。为了用涂布/扩散法来形成具有均匀杂质浓度的扩散层，不仅包含杂质源的涂布液必须是均匀的，并且涂布液在半导体衬底上的涂布也必须达到成分均匀和厚度足够。一种已知的用于杂质扩散的涂布液例如是在文献JP-BS62-027529中描述的涂料源。引证列表专利文献1：JP-BS62-027529
技术实现思路
然而，专利文献1中描述的涂料源的问题在于，当使用该涂料源在具有纹理结构的硅衬底中形成p型扩散层时，该p型扩散层在该纹理结构的峰位处会变薄，从而导致硼扩散浓度不均匀。由于在旋涂期间衬底的外周区域的转速比衬底的中心区域更高，因此位于衬底的外周区域的涂层会变得更薄一些。造成的杂质源的不足导致薄层电阻增加。本专利技术的一个目的是提供一种用于硼扩散的涂布液，其可以在衬底上形成均匀的p型扩散层；一种利用该涂布液制造半导体器件的方法，该半导体器件典型地为太阳能电池；以及一种由此方法制造的半导体器件，其典型地为太阳能电池。专利技术人已经发现一种成分改变的涂布液，其可以在衬底表面上通过旋涂步骤形成具有足够杂质含量和足够厚度的涂层；并且二氧化硅和氧化铝前体的加入会使得硼均匀扩散。本专利技术提供一种硼扩散涂布液，一种制造半导体器件的方法，以及一种半导体器件，如下文所限定。[1]一种用于将硼扩散到硅衬底中以形成p型扩散层的涂布液，包括至少硼化合物、有机粘结剂、硅化合物、氧化铝前体，以及水和/或有机溶剂。[2][1]中的涂布液，其中该硼化合物的含量按重量计算占到该涂布液的至多4％。[3][1]或[2]中的涂布液，其中该有机粘结剂为聚乙烯醇，并且其含量按重量计算占到该涂布液的至多4％。[4][1]到[3]中的涂布液，其中该硅化合物为二氧化硅，并且其含量按重量计算占到该涂布液的至多5％。[5][1]到[4]中的涂布液，其中该氧化铝前体为能经加热处理形成氧化铝的化合物，并且按重量计算其量占到该涂布液的至多8％。[6][1]到[5]中的涂布液，其在25℃时粘度为80到140mPa-s。[7]一种利用[1]到[6]中任意一个的涂布液来制造半导体器件的方法。[8][7]中的方法，其中该半导体器件为太阳能电池。[9][8]中的方法，包括以下步骤：提供具有纹理的n型硅衬底，在硅衬底的一个表面施加[1]到[6]中任意一个的涂布液，以使得形成p型扩散层，在硅衬底的另一个表面形成n型扩散层，在每个扩散层上形成防反射涂层，以及形成电极。[10]一种半导体器件，其由[7]中的方法制造。[11]一种太阳能电池，其由[8]或[9]中的方法制造。由于硼扩散涂布液被配制含有有机粘结剂和二氧化硅以及可用于旋涂步骤，因此可以通过旋涂步骤在衬底表面上均匀形成具有足够杂质含量的涂布层。即使在使用的衬底具有纹理，典型的如在太阳能电池制造工艺中经常发现的那样在它的表面上有锥状图案时，可形成具有平面均匀性的p型扩散层。由于氧化铝前体均匀地被分散在由涂布液形成的涂层中，所以在热处理期间形成致密的氧化铝层，该层阻止硼掺杂剂向外扩散并提高它的保持性。这有利于形成具有平面均匀性的p型扩散层。由于前述优点，可以在已经被该涂布液覆盖的衬底表面上形成具有均匀性的p型扩散层。这使得半导体器件，典型地为太阳能电池的电气特性得到改进。特别地，当将包含按重量计算占到至多4％的硼化合物的p型扩散涂布液涂布在衬底上并进行热处理时，在衬底表面上提供足够的杂质源，并且该硼化合物的分散得到维持。在该优选的实施方案中，其中该有机粘结剂为聚乙烯醇，在该硼化合物的溶剂中的保持性和分散性得到改善。这也有利于形成具有平面均匀性的p型扩散层。优选的硅化合物为二氧化硅。可以均匀地被分散在该涂布液中的二氧化硅是优选的。可以以有机官能性改进二氧化硅。不同粒度的二氧化硅级分的混合物也是可接受的。二氧化硅的加入增加了涂布液的粘度，增加了由旋涂形成在衬底上的涂层的厚度，并且保证了足够量的硼化合物。在一个优选的实施方案中，氧化铝前体是经热处理能够形成氧化铝的化合物。氧化铝前体的添加确保在热处理期间形成致密的氧化铝膜，氧化铝膜阻止硼向外扩散并提高其保持性。这有益于形成具有平面均匀性的p型扩散层。专利技术的有益效果该硼扩散涂布液确保在旋涂之后在衬底上形成具有足够杂质含量的涂层。该二氧化硅和含氧化铝的膜阻止硼向外扩散并提高其保持性。因此，可以形成具有平面均匀性的p型扩散层。附图说明图1是由本专利技术制造的太阳能电池的示意性剖视图。图2是流程图，其中示出了利用本专利技术的硼扩散涂布液制造太阳能电池的方法。具体实施方式本专利技术的实施方案描述如下，但是本专利技术不限于此。一个实施方案是用于硼扩散的涂布液。例如通过旋涂将硼扩散涂布液施加到半导体衬底，从而在该衬底中形成p型扩散层。硼扩散涂布液定义为包括至少硼化合物、有机粘结剂、硅化合物、氧化铝前体，以及水和/或有机溶剂。既然该硼扩散涂布液是按上述组成所配制，那么就可以形成均匀的p型扩散层。在其上将形成有p型扩散层的区域，期望的p型扩散层可以经由单一涂料形成。这致使改进生产率和节省成本。该涂布液包含有机粘结剂和硅化合物，典型地为二氧化硅。因为涂布液的粘度基于这些组成的量而在很宽的范围内变化，所以可制备具有与特定的涂布法相容的流变性能(粘度、触变性)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将硼扩散到硅衬底中以形成p型扩散层的涂布液，其包括硼化合物、有机粘结剂、硅化合物、氧化铝前体、以及水和/或有机溶剂。

【技术特征摘要】
2011.10.04 JP 2011-2200511.一种用于将硼扩散到硅衬底中以形成p型扩散层的涂布液，其包括0.5-4wt％硼化合物、0.5-4wt％有机粘结剂、0.5-5wt％硅化合物、0.5-8wt％能经热处理形成氧化铝膜的化合物的氧化铝前体、以及77-93wt％水和/或有机溶剂，该氧化铝前体为氢氧化铝或氯化铝。2.权利要求1的涂布液，其中，该有机粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛或聚醋酸乙烯酯。3.权利要求1的涂布液，其中，该硅化合物为二氧化硅。4.权利要求1的涂布液，其中所述氧化铝前体是六水合氯化铝。5.权利要求1的涂布液，其在25℃下粘度为80到1...

【专利技术属性】
技术研发人员：月形信太郎，松冈敏文，渡部武纪，大塚宽之，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：