[发明专利]掺杂半导体衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过扩散过程掺杂半导体衬底的方法，其中，在第一涂覆阶段中，至少在多个区域中将至少一种掺杂物源沉积在半导体衬底的表面上，随后在驱进阶段中，将至少一种掺杂物扩散到半导体衬底中，以及在第二涂覆阶段中，至少在多个区域中再次将所述至少一种掺杂物源沉积在半导体衬底上，且将至少一种掺杂物同时扩散到半导体衬底中。在该方法的情况下，靠近表面的区域中的掺杂物浓度从而是可调整的，而独立于掺杂物的扩散深度。本发明也涉及采用该方式掺杂的半导体衬底。

背景技术

掺杂区域可以承担太阳能电池中的多种不同的任务，此处可以引用掺磷区域作为示例。在p型太阳能电池的情况下，磷掺杂用以形成发射极，而对于n型电池，其可以用作为前面场(FSF)或背面场(BSF)。这些应用中的各应用具有不同要求，例如关于高掺杂的可接触性和载流子复合。出于该原因，也必须改变掺杂分布。

用于掺杂的当前过程通常如下进行：在N₂气氛中将晶片引入熔炉中，然后加热到特定温度。然后是约20-40分钟的温度平稳时期，在该温度平稳时期中，除了氮气外，还将反应气体(例如POCl₃、BBr₃、BCl₃、O₂和H₂O)引入熔炉中(A.Cuevas于1991年在美国内华达州拉斯维加斯举办的第22届IEEE光伏专家会议的公报上发表的“A good recipe to make silicon solar cells”)。在这个所谓的涂覆阶段中，将硅酸盐玻璃形成在晶片的表面上。在整个过程期间，其用作为掺杂物源。在该第一平稳时期之后，通常跟着往往处于相同温度的第二平稳时期。在该所谓的驱进阶段，不将附加的掺杂前体(例如POCl₃或BBr₃)供给到气氛。这里，一个方面，掺杂物从硅酸盐玻璃中扩散出来，进入到晶片中。另一方面，而且在涂覆阶段期间已经扩散到晶片中的掺杂物更深地扩散到晶片中。根据所选的过程参数和所用的掺杂物的扩散机制，通常例如形成像高斯或检测函数的分布或者所谓的翘曲和长尾分布(在磷掺杂的情况下)。如果现在希望不同的掺杂分布，则可以改变多种不同的参数，例如温度或气流。然而，对于所有的这些改变来说，即使希望仅改变一个参数，通常也是既改变表面浓度，又改变掺杂分布的深度。

甚至当前的用于在一个高温步骤中共同扩散(即同时产生)p掺杂和n掺杂的方法具有上述限制(B.S.B.Bazer-Bachi、C.Oliver,Y.Pellegrin、M.Gauthier、N.Le Quang、M.Lemiti于2011年在第26届欧洲光伏太阳能展会上发表的“CO-DIFFUSION FROM BORON DOPED OXIDE AND POCL3”)。这里，在扩散过程之前，将含硼的掺杂物源应用在晶片的一侧，然后接着使晶片经受POCl₃气氛，这样做的结果是晶片在一侧被掺入硼，在另一侧被掺入磷。因而在氮气或略微氧化性气氛下进行该过程的第一部分。仅在该过程的结尾引入POCl₃气氛。因此可以使得产生可用于硼扩散而非用于磷掺杂的更高的热平衡。这是必然的，因为对于硼的有效扩散性远远低于对于磷的有效扩散性。然而甚至这里，仅通过单个涂覆阶段应用掺杂，从而表面浓度和掺杂深度的单独调整是不可能的。

发明内容

从此处开始，本发明的目的是提供一种掺杂方法，利用该方法可以调整表面上的掺杂物浓度和掺杂分布的深度。同时，该过程应当是易于控制的且历时短。而且应当提供如共同扩散过程的可用性。

通过根据本发明的用于掺杂的方法以及通过根据本发明的掺杂的半导体衬底来达到该目的。

根据本发明，提供了一种通过扩散过程掺杂半导体衬底的方法，其中，

a)在第一涂覆阶段中，至少在多个区域中将至少一种掺杂物源沉积在半导体衬底的表面上，

b)在驱进阶段中，将至少一种掺杂物扩散到半导体衬底中，

c)在第二涂覆阶段中，至少在多个区域中再次将所述至少一种掺杂物源沉积在半导体衬底上，且同时将至少一种掺杂物扩散到半导体衬底中。