[发明专利]半导体晶片的热处理方法、太阳能电池的制造方法及热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用原料气体进行向半导体晶片的扩散、氧化的热处理方法及使用该半导体晶片的热处理方法的太阳能电池的制造方法以及热处理装置。

背景技术

以往，半导体晶片用的热处理炉采用将石英制的圆筒形管作为处理室，并在管的外周配置有加热器的热处理炉。例如，在使所期望的杂质向晶片中扩散的热扩散处理的情况下，向已加热的石英管内连续地导入含有掺杂剂的原料气体，由此，能够在配置于管内的半导体晶片的表面上产生杂质扩散。这样的方法被称为开管扩散，还被用于将硅晶片作为单元的太阳能电池的杂质扩散处理。

热处理炉的形态从石英管的配置方法来看，存在纵型炉和横型炉，纵型炉侧重于使半导体晶片在石英管内旋转来提高处理的均匀性。在太阳能电池的领域中，大多使用量产性优良的横型炉，使用具有全长1000mm～1500mm的石英管的大型的热处理炉。在横型炉中对半导体晶片进行热处理时，使用用于立起支承半导体晶片的处理用舟皿（将半导体晶片单片或多片相对于管的延伸方向平行地排列的一个集合体）。

原料气体的供给方法是影响热处理的均匀性的主要因素，为提高晶片面内的杂质扩散的均匀性，有时使用用于控制气体流动的整流板、在石英管内均匀地进行气体供给的喷射器。喷射器是被设置在长的石英管内的气体导入管，为向石英管内均匀地供给气体，而具有多个气体放出口。

作为热扩散处理的例子，在使n型杂质的磷（P）扩散到硅（Si）的半导体晶片的情况下，使三氯化磷（POCl₃）气化并与氮气或氧气混合作为原料气体。反应式如下所述。

2POCl₃+（3/2）O₂→P₂O₅+3Cl₂   （1）

P₂O₅+（5/2）Si→2P+（5/2）SiO₂（2）

上述式（1）、（2）的化学反应在800℃～1000℃的炉中进行。

在进行氧化处理的情况下，原料气体使用氧气、水蒸气等即可。

专利文献1公开了如下方法，按照规定片数的半导体晶片，将石英板作为整流板配置在由石英形成的舟皿上，由此实现处理的均匀化。另外，专利文献2公开了如下的热处理炉，在管内配置有4根喷射器（气体送出管），而且，气体放出口（开口部）与半导体晶片的配置间距相匹配地排列。在专利文献1和2的任一情况下，半导体晶片都沿着与管的延伸方向垂直的方向，即，构成半导体晶片的表面或背面的平面的铅直线沿着管的延伸方向地排列。

【现有技术文献】

【专利文献1】日本实开昭63-98627号公报

【专利文献2】日本特开2009-194001号公报

如上所述，通过使用整流板或喷射器，能够提高半导体晶片的面内均匀性、个体的半导体晶片之间的均匀性。但是，即使使用专利文献1及专利文献2公开的方法，也需要从管的一端排出原料气体，因此沿横过所配置的多个半导体晶片的方向产生原料气体的流动。原料气体的压力大致为大气压，气体的流动是粘性流，从而半导体晶片外周附近的操作变得复杂。例如，在半导体晶片的外周部附近产生气流的涡流，或者因气体向所排列的半导体晶片之间流入，在半导体晶片之间容易产生气体的扰乱。这样的状况成为产生半导体晶片的处理的不均匀的原因。

另一方面，对于半导体晶片的热扩散量的偏差导致产生设备特性的偏差。例如，在使杂质热扩散到太阳能电池单元用的晶片的情况下，若扩散量不足，则薄膜电阻变大，导通损失增大，扩散量多，在此情况下，晶片内产生大量缺陷，带来载体的再结合导致的光电转换效率的减低。

发明内容

本发明是为解决上述问题而研发的，其目的是获得使用横型的热处理炉进行均匀性优良的热处理的半导体晶片的热处理方法、太阳能电池的制造方法及热处理装置。

为解决上述课题，并实现目的，本发明的半导体晶片的热处理方法，将沿水平方向延伸且内侧的下部设置有气体配管的耐热性的管作为处理室使用，并将具有对相互平行地搭载的多个半导体晶片的侧面整体进行遮蔽的一对第一遮蔽板的处理用舟皿配置在管内，向管内供给原料气体的同时加热管，由此，对搭载于处理用舟皿的多个半导体晶片实施热处理，其特征在于，所述半导体晶片的热处理方法具有：将多个半导体晶片相互平行立起地搭载于处理用舟皿的工序；沿多个半导体晶片的平面相对于管的延伸方向平行的方向将处理用舟皿投入管内的气体配管的上方的空间的工序；从气体配管的开口部将原料气体连续地供给到管内的同时加热管的工序。