[发明专利]一种改善刻蚀后硅片外观的扩散工艺

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别是涉及一种能改善刻蚀后硅片外观的扩散工艺。

背景技术

传统多晶太阳能电池的生产工序为制绒、扩散、湿法刻蚀、PECVD镀膜、印刷正极和测试分选。扩散过程中采用背靠背扩散，硅片正面及边缘同时扩散上磷形成N型硅。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。同时，由于在扩散过程中氧的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCl₃与O₂形成的P₂O₅，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体，部分则留在了表层SiO₂中形成磷硅玻璃，表层P 原子浓度最大，多出来的不活泼磷原子处于晶格间隙位置，会引起晶格缺陷，增加了电子复合的几率，降低了光生电子的利用率，降低了电池片转换效率，这层P 原子最大的区域称为“死层”。

磷硅玻璃（PSG）的存在容易导致下列问题：1) 使硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低和功率的衰减。2) 死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低了Voc和Isc。3) 磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差。 

湿法刻蚀的主要目的就是将硅片边缘扩散的N层去除以形成PN结，同时去除硅片表面的磷硅玻璃层。其利用HNO₃酸、HF酸及H₂SO₄酸的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀，去除边缘的N型硅，使得硅片的上下表面相互绝缘；利用HF酸溶液对扩散后硅片上表面的磷硅玻璃进行去除。在利用HNO₃酸、HF酸及H₂SO₄酸的混合液体对硅片下表面及边缘进行刻蚀时，由于PSG是亲水性的，上表面亲水的PSG很容易将溶液吸附到上表面，造成过刻而出现“黑边”，黑边片在镀膜时会产生色差，导致成品降级。人们从刻蚀工序着手，对刻蚀液面稳定性进行改善，以期解决黑边问题，但至今仍未找到有效的方法。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的缺陷，提出了一种改善刻蚀后硅片外观的扩散工艺，有效解决了常规扩散工艺导致硅片刻蚀后产生黑边的问题。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是，一种改善刻蚀后硅片外观的扩散工艺，包括升温、稳定温度、预氧化、恒温沉积、推结和冷却步骤，所述推结为变温有氧推结，其中：

升温：硅片进炉后由780℃升至830℃，时间8min，仅通大N₂；

稳定温度：在830℃稳定3min，仅通大N₂；

预氧化：在830℃对硅片进行3min的预氧化，O₂比例以体积百分计为15%；

恒温沉积：在830℃对硅片进行10min的沉积，通入大N₂、O₂和小N₂ 的混合气体，小N₂比例以体积百分计为15%；

变温有氧推结：沉积结束后停止通小N₂，温度由830℃降至815℃，通入大N₂、O₂进行杂质再分布，控制时间在15min，O₂比例以体积百分计为15%；

冷却：将温度降至780℃，时间10min，仅通大N₂。

所述的大N₂用于保持炉管的压力，防止外界气体进入，同时起混合反应气体的作用；所述的小N₂主要用来携带POCl₃磷源，参与沉积反应。

从所周知，在吸杂的过程中杂质的释放和扩散要求吸杂温度不能过低，如果温度过低则不利于杂质的溶解和扩散；而吸杂的驱动力—杂质的分凝又要求吸杂温度不能过高，如果温度过高则不利于杂质分凝到吸杂区域，这两方面的因素共同作用导致吸杂有一个最佳的吸杂温度（即推结温度）。