[发明专利]一种硅片的铝掺杂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片的铝掺杂方法，属于半导体技术领域。

背景技术

硅材料是目前最重要的一种半导体材料，也是现代电子元器件应用的最基本材料。硅的半导体特性表现为具有中等禁带宽度，纯净的硅材料导电特性很差。当对硅进行掺杂，会形成电子导电的n型半导体或者空穴导电的p型半导体。当不同导电类型的p型半导体和n型半导体结合，会形成具有整流特性的二极管、三极管或者场效应管，这是电子元器件的最基本器件。对于一块原始具有一定掺杂浓度的p型或者n型硅衬底，通过不同的工艺流程，形成局部掺杂的器件，器件之间又通过极细的金属导线互联，形成一个具有应用意义的电路结构。在此过程中，为了形成这些局部结构，对于硅片的局部掺杂，是一个关键的工艺步骤。

目前，常用的掺杂方法主要有热扩散和离子注入。热扩散是利用含有某一种掺杂剂的固态或者液态源，通过高温，在硅的表面预淀积含有掺杂剂的固体源，在高温过程中在掺杂剂逐渐向硅内部扩散，形成表面浓度向体内逐渐递减的掺杂浓度梯度结构。例如磷在硅中的扩散就是使用三氯氧磷液体或者是磷化氢气体，在氧气辅助下，在硅表面预淀积五氧化二磷，磷元素在高温扩散过程中向硅体内扩散，完成对硅掺杂。而离子注入是将高能掺杂离子，通过粒子加速器直接向硅体内注入掺杂剂离子。

然而，上述两种掺杂方法一般都适用于整面工艺。在形成局部掺杂的结构时，在需要的掺杂的区域开口，而不需要掺杂的区域必须使用掩膜。热扩散需要热生长一层氧化硅或者低温沉积氮化硅掩膜之后，使用局部化学腐蚀的方法给掩膜开口，再进行局部热扩散掺杂，工艺比较复杂。而离子注入需要制作专门的掩膜版，价格非常昂贵。

此外，针对铝掺杂而言，采用热扩散时，一般是采用纯铝或者铝浆为原料，这便需要在后续流程中用化学方法去除该纯铝元素层，然而，纯铝元素层很难去除，目前使用化学方法去除时需要较长的时间。

另一方面，使用激光掺杂是实现局部掺杂的良好途径，这是因为激光工艺本身就是可通过程序控制的局部工艺，可以精确对位。现有技术中，为了保证一定的掺杂浓度，往往采用蒸镀纯铝，之后再使用激光烧蚀，形成金属-发射极-硅衬底的结构，但后续需要额外的工艺去除纯铝金属层，由于纯铝金属层的厚度较厚（一般在微米级），且纯铝本身比较难去除，因此上述方法并不适用于在金属互联之前的铝掺杂工艺。

因此，开发一种工艺简单的铝掺杂方法，以获得具有高表面浓度铝掺杂的发射极，具有实际应用意义。

发明内容

本发明目的是提供一种硅片的铝掺杂方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种硅片的铝掺杂方法，包括如下步骤：

(1) 将待处理的硅片进行清洗；

(2) 在硅片的表面沉积氧化铝膜；氧化铝膜的厚度为1~50纳米；

(3) 使用激光烧蚀上述沉积有氧化铝膜的硅片表面，在硅片表层内形成铝掺杂。

上述技术方案中，所述步骤(1)和(2)之间，还设有制绒步骤。这是用于制备太阳能电池片的。

上述技术方案中，所述步骤(1)和(2)之间，还设有抛光步骤。这是用于制备集成电路器件的。

上述技术方案中，所述激光烧蚀后的硅片区域的方阻为8~25 Ω/□；其表面铝原子浓度为1.0×10²⁰~5.0×10²⁰ cm^-3。

上述技术方案中，所述步骤(2)中，采用化学气相沉积、原子层沉积或溅射的方法沉积氧化铝膜。

使用PECVD沉积氧化铝膜时，铝元素来自于三甲基铝，氧元素来自于笑气。使用原子层沉积氧化铝膜时，铝元素来源于三甲基铝，氧元素来自于氧气、臭氧或者水。使用溅射沉积氧化铝膜时，靶材为铝靶，气氛为氧气。

根据掺杂所需掺杂源量实际需要，所沉积的氧化铝薄膜厚度为1~50 nm。

与之相应的另一种技术方案，一种硅片的铝掺杂方法，包括如下步骤：

(1) 将待处理的硅片进行清洗；

(2) 在硅片的表面沉积氧化铝膜；氧化铝膜的厚度为1~50纳米；

(3) 使用激光局部烧蚀上述沉积有氧化铝膜的硅片表面，在硅片表层内形成局部铝掺杂；

(4) 去除剩余的氧化铝膜。

上文中，可以使用稀盐酸去除剩余的氧化铝膜。

上述技术方案中，所述步骤(1)和(2)之间，还设有抛光步骤。这是用于制备集成电路器件的。当然，对于太阳能电池片而言，在步骤(1)和(2)之间，还设有制绒步骤。