PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法技术

本发明专利技术属于半导体技术领域，具体涉及一种PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法。该方法是在被扩散物的扩散面上形成一层含有掺杂物质的涂层，在PN结区域和SE区域形成的涂层分别具有不同的密度或浓度或组分；其中，SE区域涂层密度或浓度高于PN结区域涂层密度或浓度；或者，SE区域和PN结区域的涂层其掺杂物质的组分不同；将表面附着了上述涂层的被扩散物在一组可以沿轴线方向往复转动的水平辊道传输下进入高温区进行加热处理，一次完成PN结和SE的掺杂。该方法不但有效解决PN结和SE掺杂一次完成的问题，实现PN结和SE掺杂工艺的连续化生产，而且还解决连续化生产过程中扩散环境气氛的洁净度问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于半导体
，具体涉及一种PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法。该方法是在被扩散物的扩散面上形成一层含有掺杂物质的涂层，在PN结区域和SE区域形成的涂层分别具有不同的密度或浓度或组分；其中，SE区域涂层密度或浓度高于PN结区域涂层密度或浓度；或者，SE区域和PN结区域的涂层其掺杂物质的组分不同；将表面附着了上述涂层的被扩散物在一组可以沿轴线方向往复转动的水平辊道传输下进入高温区进行加热处理，一次完成PN结和SE的掺杂。该方法不但有效解决PN结和SE掺杂一次完成的问题，实现PN结和SE掺杂工艺的连续化生产，而且还解决连续化生产过程中扩散环境气氛的洁净度问题。【专利说明】PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法。
技术介绍
在向Si和GaAs等半导体内部掺入施主或者受主杂质原子时，因为施主或受主杂 质原子的半径一般都比较大，要它们直接进入到半导体晶格中去是很困难的，最常采用的 技术是热扩散，高温会使晶格产生出一些热缺陷，通过这些热缺陷的帮助这些杂质则较容 易地扩散、并进入到半导体中去，对于热扩散技术来说，往往都需要较高的扩散温度。管式扩散是热扩散最常用的主要方式之一。管式扩散是批次扩散，以间歇方式运 行，每次需要将数百片被扩散物通过人工或特殊的工具垂直放在支架上，推进扩散炉中、并 通入高纯氮气和三氯氧磷进行高温处理，然后冷却后取出，循环反复操作。管式扩散的优点 是密闭操作，扩散环境洁净度高，电池转换效率高；其缺点是不能连续化作业，产能低、扩散 成本高。同时由于掺杂物质扩散以气态方式预制在部件表面，扩散后方块电阻与扩散炉的 热场分布、被扩散物在炉中的位置、炉体进气方式、炉中气流分布等有关，造成PN结方块电 阻在同一部件表面均匀分布存在差异，通常每个部件四周方块电阻低于中间的方块电阻， 不均匀性在5%以上。另外，管式扩散的掺杂物质源通常为液态三氯氧磷，为危险物品，一方 面需要严加管理，另一方面要求扩散炉必须密封，否则在使用过程中一旦发生纰漏，可能造 成人生安全伤害。专利EP1010960A1涉及一个用于制备太阳电池的水平链式扩散炉，加热方式是红 外加热，其中是用一定浓度的磷酸溶液替代危险的液态三氯氧磷均匀喷涂到硅片上，再将 硅片在链式扩散炉中高温处理生成PN结，其指明硅片可以采用金属网带传送，金属炉带在 使用过程中容易使被扩散物受到金属杂质的污染，还由于连续化设备炉内环境气氛洁净度 不容易保证等原因，这种链式扩散炉制备的太阳电池效率比管式扩散方式制备的太阳电池 的效率低0.1-0.2%，在传输过程中，硅片易跑偏，碎片率较高，当传送带离开炉体时，还会将 热量带走，设备耗能高。该专利也介绍了一种用高纯陶瓷辊道代替镍铬合金金属网带传输 电池片的方法，其描述的辊轴至少一部分由一系列透明辊轴连续排列组成，辊轴带有驱动 可自行旋转，并按部件行进方向同步转动，部件可通过辊轴的摩擦力从一个辊轴运动到另 一个辊轴。但该专利没有涉及如何保持炉内环境气氛的洁净度来保证扩散效果的问题，并 且该设备没有SE功能。专利CN1602554A阐述了一种烘箱，用于由半导体材料制成的光电装置，其特点是 半导体材料的传输通过一系列陶瓷材料制成的辊子实现且辊子绕其自身的轴线旋转，作为 一个对半导体材料进行热处理的连续化生产设备，该专利同样没有涉及如何保持炉内环境 气氛的洁净度来保证使用效果的问题，该设备也没有SE功能。选择性发射极(selective emitter简称SE)就是在发射极电极下娃表面上制作 一个高掺杂浓度区域，金属电极制作在高浓度区域上，其他区域为低浓度区。用这种结构制 作的硅太阳电池就是选择发射区电池，高掺杂区使金属和半导体的接触电阻下降，从而提高填充因子，低掺杂区提高电池的短路电流，因而可以提高电池的转换效率，比无SE电池的转化效率高1%以上。新南威尔士大学转换效率世界第一的PERL电池就是一种SE电池，它采用的是实验室工艺，即在热氧化的硅片上采用光刻技术制备SE窗口后采用热扩散形成高掺杂区，再酸洗掉氧化层后重新热扩散形成低掺杂区，一个SE电池需要几次氧化、光刻和扩散过程，大规模工业生产中很难推广。还有一种SE制备工艺是将高浓度磷浆如电极栅线状印刷到硅片表面，然后将硅片放入常规扩散炉中进行扩散。高浓度磷浆在扩散过程中从印刷区挥发沉积到非印刷区，但这样挥发沉积得到的磷浓度过低，很难达到SE和低浓度区的扩散要求，需要在扩散时，通入氮气和三氯氧磷气体作为磷源的补充，因为使用了三氯氧磷，所以只能在密闭的管式扩散炉中完成。这种SE的制备技术需要在常规扩散之前增加一道磷浆印刷工序、并且不能实现连续化生产。由以上可知，现有技术存在PN结和SE掺杂不能一次完成、连续化扩散设备生产的产品转换效率低、以及连续化扩散设备难以保证扩散环境气氛的洁净度等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法。该方法不但有效解决PN结和SE掺杂一次完成的问题，实现PN结和SE掺杂工艺的连续化生产，而且还解决连续化生产过程中扩散环境气氛的洁净度问题。本专利技术所述的PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法，该方法是在被扩散物的扩散面上形成一层含有掺杂物质的涂层，在PN结区域和SE区域形成的涂层分别具有不同的密度或浓度或组分；其中，SE区域涂层密度或浓度高于PN结区域涂层密度或浓度；或者，SE区域和PN结区域的涂层其掺杂物质的组分不同；将表面附着了上述涂层的被扩散物在高温下进行处理，一次完成PN结和SE的掺杂。优选的是，通过丝网印刷或激光喷涂工艺在SE区域和PN结区域一次制备出密度或浓度不同的含有掺杂物质的涂层，然后将其在高温下进行处理，一次完成PN结和SE的掺杂。其中，用来进行丝网印刷的网版针对SE区域和PN结区域有不同的印刷特性，即SE区域印刷的涂层密度或浓度比PN结区域印刷的涂层密度或浓度高，实现一次印刷分别在SE区域和PN结区域形成不同密度或浓度的涂层。优选的是，用来进行丝网印刷的网版，SE区域由互相贯通的镂空图案组成，PN结区域由若干不连通的图案组成，该不连通的图案包括圆形(点状)、或线性、或方形、或三角形、或菱形或其他任何不连通的图形。或者，用来进行丝网印刷的网版，SE区域刻蚀程度比PN结区域刻蚀程度高。优选的是，先在被扩散物扩散面上制备含有掺杂物质的SE图形，再在同一扩散面上形成密度或浓度或组分不同的含有掺杂物质的涂层，最后一起进行高温处理，完成PN结和SE的掺杂。其中，其含有掺杂物质的SE图形可采用丝网印刷或激光喷涂方式制备，其含有掺杂物质的涂层可采用雾化喷涂或激光喷涂或丝网印刷或旋涂方式制备。优选的是，表面附着了所述涂层的被扩散物，始终保持扩散面朝上，在一组可以沿轴线方向往复转动的水平辊道的传输下依次连续通过高温处理装置，不间断、一次性完成PN结和SE的掺杂；或者，表面附着了所述涂层的被扩散物，也可以通过常规管式扩散炉在垂直状态下进行高温处理，间歇性、一次性完成PN结和SE的掺杂。优选的是，制备有所述SE图形的被扩散物，始终保持扩散面朝上，在一组可以沿 轴线方向往复转动的水平辊道的传输下依次连续通过所述涂层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PN结和SE掺杂一次完成的扩散方法，其特征在于：在被扩散物的扩散面上形成一层含有掺杂物质的涂层，在PN结区域和SE区域形成的涂层分别具有不同的密度或浓度或组分；其中，SE区域涂层密度或浓度高于PN结区域涂层密度或浓度；或者，SE区域和PN结区域的涂层其掺杂物质的组分不同；将表面附着了上述涂层的被扩散物在高温下进行处理，一次完成PN结和SE的掺杂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许颖，袁向东，袁瑒，
申请(专利权)人：北京金晟阳光科技有限公司，袁向东，许颖，
类型：发明
国别省市：