[发明专利]形成半导体基板的p型掺杂铝表面区域的方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成半导体基板的p型掺杂铝表面区域的方法并且涉及通过所述方法制备的半导体基板。

背景技术

在说明书及权利要求书中，使用了术语“p型掺杂铝”。它是指p型掺杂有铝作为p型掺杂物。

通过将p型掺杂物如硼热扩散到硅基板中的硅的p型掺杂是熟知的。热扩散通常利用p型掺杂物例如气态BBr₃的扩散源进行。p型掺杂物可热扩散穿过整个硅基板，从而形成p型掺杂的硅基板(p型硅基板)。然而，热扩散方法以以下方式进行也是可能的：仅允许p型掺杂物渗透到硅基板的表面区域，从而仅形成p型掺杂的薄层，该层具有例如至多200nm的低渗透深度。所述热扩散方法可通过遮蔽硅基板表面的某些部分获得支持，即，那些表面区域将不接收p型掺杂物。

太阳能电池是半导体的具体例子。

常规太阳能电池结构由具有正面n型表面(正面n型区域、正面n型发射器)的p型基板、沉积于电池正面(光照面、光照表面)的负极和在背面上的正极构成。通常，具有正面n型表面的p型基板是具有正面n型硅表面的p型硅。

常规太阳能电池的生产通常开始于p型晶片(通常p型硅晶片)形式的p型基板。p型晶片可具有例如在100至250cm²的范围内的面积和例如180至300μm的厚度。在p型晶片上，通过热扩散磷(P)等形成n型扩散层，即，n型发射器。通常将三氯氧磷(POCl₃)用作气态磷扩散源，其它液体源为磷酸等。在不存在任何具体变型的情况下，n-型扩散层在p型基板的整个表面上形成。在p型掺杂物的浓度等于n型掺杂物的浓度的位点形成p-n结；具有靠近光照面的p-n结的常规电池具有介于0.05和0.5μm之间的结深度。

在形成了该扩散层之后，通过用某种酸诸如氢氟酸进行蚀刻而将多余的表面玻璃从表面的其余部分除去。

接下来，通过诸如例如等离子CVD(化学气相沉积)的方法在n型扩散层上形成例如TiO_x、SiO_x、TiO_x/SiO_x、SiN_x、Si₃N₄的ARC层(抗反射涂层)或具体地讲SiN_x/SiO_x的介电堆栈，其厚度为例如50至100nm。

通常通过在晶片正面上的ARC层上丝网印刷并干燥正面导电金属浆料(正面电极形成导电金属浆料)，通常为银浆来施加正面阴极。通常以所谓的H图案对正面阴极进行丝网印刷，所述图案包括(i)细平行指状线(收集器线)和(ii)以直角与指状线相交的两条母线。此外，通常为银浆或银/铝浆的背面导电金属浆料和背面铝浆在晶片背面上被丝网印刷(或一些其它施加方法)并连续干燥。通常，首先将背面导电金属浆料丝网印刷到晶片的背面上，形成两条平行母线或形成矩形(插片)，以准备用于焊接互连线(预焊接的铜带)。然后将背面铝浆印刷到裸露区域，与背面导电金属略微重叠。然后通常在带式炉中进行焙烧，持续1至5分钟的时间，使晶片达到在700至900℃的范围内的峰值温度。正面阴极和背面阳极能依次焙烧或共同焙烧。

一般将铝浆丝网印刷在晶片背面并对其进行干燥。在高于铝熔点的温度下焙烧晶片；在硅晶片的典型情况下，形成铝-硅熔体并且随后在冷却期间形成外延生长硅层，其掺杂有铝。该层一般被称为BSF(背表面场)层。铝浆通过焙烧从干燥状态转化为铝背面阳极。同时焙烧背面导电金属浆料，使之变为导电金属背面阳极。在焙烧期间，背面铝与背面导电金属之间的边界呈现合金状态，并且实现电连接。铝阳极占背面阳极的大多数区域，这部分归因于需要形成p+层。在背面的部分(常常作为2-6mm宽的母线)上形成导电金属背面阳极以作为用于通过预焊接的铜带等来使太阳能电池相互连接的电极。此外，在焙烧过程中，作为正面阴极而印刷的正面导电金属浆料会烧结并渗透(烧透)穿过ARC层，从而能够与n型层进行电接触。

晶片和铝背面阳极一起形成双金属条，其趋于表现出翘曲(弯曲)，这是一种非期望的现象，如果翘曲超过容许上限的话是尤其非期望的。