摻雜硅片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及娃片(plaquesde silicium)的摻雜，所述娃片旨在形成被安裝在太陽能電池板上的光伏電池。
【背景技術(shù)】
[0002]已知在現(xiàn)有技術(shù)中順序摻雜硅片以制得光伏電池:用于實施η或P型局部摻雜(也被稱作摻雜箱)，當(dāng)前技術(shù)借助于在微電子中使用的平版印刷技術(shù)，或者激光燒蝕，或者通過激光的局部退火。然而，這些技術(shù)或者是繁重的(方法步驟數(shù)目)，或者是非自動對齊的(即應(yīng)在每個摻雜操作之前在硅片上設(shè)置采用幾何參照，以保證隨后摻雜的部分不與已實施的部分相重疊并且是良好區(qū)分的)。然后，常常需要(當(dāng)摻雜的部分通過植入來實現(xiàn)時)在一定溫度下的活化共退火，而這是非常難以實施的，因為活化溫度在η部分(例如摻雜磷)或P部分(例如摻雜硼)之間是不同的?？梢钥紤]還利用以下物質(zhì)鋁、鎵、銦、砷或銻進行摻雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決以上提及的現(xiàn)有技術(shù)缺陷，并且更具體地，首先提出一種用于順序摻雜硅片的多個不同部分的方法，但其不需要特定的定位操作或者精密設(shè)備來避免摻雜部分的重疊。
[0004]為此，本發(fā)明的第一方面涉及一種硅片摻雜方法，所述硅片用于制造光伏電池，該方法包括如下步驟，所述步驟在于:
[0005]-對硅片的表面的至少一個第一部分實施第一摻雜，
[0006]-在部分摻雜的表面上形成氧化物層，
[0007]-穿過該氧化物層實施第二摻雜，以摻雜硅片的表面的另外部分。根據(jù)本實施方式的方法利用了關(guān)于在硅上的氧化物生長速度方面的微電子領(lǐng)域眾所周知的性能。實際上，硅氧化物(S12)的此生長速度在暴露于第一摻雜的表面的第一部分上是較大的。換句話說，氧化物層在摻雜的第一部分上比在硅片表面的其余部分上更厚，這對于第二摻雜來說構(gòu)成了額外的屏障。因此，在整個氧化物層上實施的第二摻雜只在硅片表面的其余部分的一部分上有效，這是因為其實施旨在滲透薄厚度的氧化物層，而非與摻雜的第一部分相對應(yīng)的厚氧化物層。因此氧化物層作為用于第二摻雜的掩膜，并且這種掩膜自然地覆蓋摻雜的第一部分。獲得與摻雜的第一部分自動對齊的摻雜的第二部分，這歸因于在第二摻雜之前在硅片表面上形成的氧化物層。因而在用于獲得不同性質(zhì)摻雜區(qū)的第二摻雜之前沒有任何掩膜被應(yīng)用在硅片上。在第一和第二摻雜之間也沒有任何氧化物的剝離或移除，這改善了整個制造方法并簡化了生產(chǎn)線。
[0008]如果例如第一摻雜在于獲得間隔的摻雜線，則第二摻雜將不滲透與摻雜的第一部分相對應(yīng)的氧化物層(因為該氧化物層是局部較厚的)，但將穿過在摻雜的第一部分之間形成的氧化物層(因為該氧化物層是在未摻雜的硅上局部較不厚的)，并且因而將在這些位置處摻雜硅片。在無掩膜也無中間剝離的情況下獲得與摻雜的第一部分自動對齊的摻雜的第二部分。
[0009]通常，第一摻雜之后形成的氧化物層因而既無蝕刻也無部分剝離而在硅片的僅僅一部分上進行第二摻雜。正是該氧化物層無特定操作地形成了這種掩膜，這是因為氧化物的形成在經(jīng)受第一摻雜的硅的部分上更為顯著。該方法因而以其低操作數(shù)目為特征。
[0010]根據(jù)一種實施方式，在于形成氧化物層的步驟被包括在摻雜的第一部分的活化退火(recuit)步驟中。有利地將摻雜的第一部分的活化退火與氧化物層的形成組合。單一步驟使得能夠活化摻雜的第一部分并且形成氧化物層。
[0011]根據(jù)一種實施方式，在于形成氧化物層的步驟包括在富氧氣氛下加熱的步驟。氧化物層的形成被加速并且被更好地控制。
[0012]根據(jù)一種實施方式，在于實施第二摻雜的步驟是在于在預(yù)定滲透深度上實施摻雜的步驟。
[0013]根據(jù)一種實施方式，在于形成氧化物層的步驟是以下這樣的步驟:該步驟導(dǎo)致形成與摻雜的第一部分相對應(yīng)的第一氧化物厚度，以及在該表面的其余部分上小于第一氧化物厚度的第二氧化物厚度。
[0014]-并且滲透深度在第一氧化物厚度和第二氧化物厚度之間。本實施方式保證了最佳方法。實際上，第二摻雜不影響摻雜的第一部分，這是因為其不穿過在大厚度區(qū)的氧化物層，而是到達(dá)硅片的未摻雜的部分，這是因為其穿過低厚度區(qū)的氧化物層。
[0015]根據(jù)一種實施方式，在于實施第一摻雜的步驟通過等離子體浸漬實現(xiàn)。此方法步驟可利用例如比等離子體槍簡單的設(shè)備來實現(xiàn)。
[0016]根據(jù)一種實施方式，在于實施第二摻雜的步驟通過等離子體浸漬實現(xiàn)。此方法步驟可利用例如比等離子體槍簡單的設(shè)備來實現(xiàn)。
[0017]根據(jù)一種實施方式，在于實施第一摻雜的步驟和/或在于實施第二摻雜的步驟通過等離子體浸漬實現(xiàn)。
[0018]根據(jù)一種實施方式，在于實施第二摻雜的步驟之后是第二摻雜的活化退火步驟。光伏電池的功能將是優(yōu)化的。
[0019]根據(jù)一種實施方式，在于實施第一摻雜的步驟是利用需要在第一溫度下活化退火的第一種物質(zhì)摻雜硅的步驟，并且在于實施第二摻雜的步驟是利用需要在低于第一溫度的第二溫度下活化退火的第二種物質(zhì)摻雜硅的步驟。每種摻雜需要在特定溫度下活化退火。這導(dǎo)致在這種實施方式中，第二活化退火溫度低于第一活化退火溫度，其不會影響摻雜的第一部分的性能。
[0020]根據(jù)一種實施方式，在于實施第一摻雜的步驟是利用硼摻雜硅的步驟，并且在于實施第二摻雜的步驟是利用磷摻雜硅的步驟。每種摻雜需要在特定溫度下活化退火。利用硼的摻雜的退火理想溫度高于利用磷的活化退火溫度。這導(dǎo)致在這種實施方式中，第二活化退火溫度低于第一活化退火溫度，其不會影響摻雜的第一部分的性能。
[0021]根據(jù)一種實施方式，在于實施第二摻雜的步驟之后是在于去除氧化物層的步驟。這個步驟在于一次去除全部氧化物層，以使電池準(zhǔn)備好用于光伏電池制造的隨后步驟。
[0022]根據(jù)一種實施方式，在于去除氧化物層的步驟是在包含氫氟酸的浴中進行化學(xué)脫氧的步驟。這種實施方式是快速和簡單的，全部硅氧化物層被一次去除，無需特別的預(yù)防措施。
[0023]本發(fā)明的第二方面涉及一種光伏電池，其具有根據(jù)本發(fā)明第一方面實現(xiàn)的摻雜。
[0024]本發(fā)明的最后方面涉及一種太陽能電池板，其包括至少一個根據(jù)本發(fā)明第二方面的光伏電池。
【附圖說明】
[0025]通過閱讀參照附圖僅以舉例而非限制性方式給出的以下本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得明顯，其中:
[0026]-圖1表示根據(jù)本發(fā)明方法的第一步驟期間的硅片的剖面圖；
[0027]-圖2表示根據(jù)本發(fā)明方法的第二步驟期間的圖1硅片的剖面圖；
[0028]-圖3表示根據(jù)本發(fā)明方法的第三步驟期間的圖1硅片的剖面圖。
【具體實施方式】
[0029]在部分摻雜的硅片上硅氧化物的生長被描述于以下的Biermann，E.的出版物中:“Silicon Oxidat1n Rate Dependence on Dopant Pi le_up，，，Sol id State DeviceResearch Conference，1989.ESSDERC’ 89.19th European,vo1.,n0.，pp.49，52，11-14，1989年9月。
[0030]摘要可見于以下URL:
[0031 ] http: //ieeexplore.1eee.0rg/stamp/stamp.j sp ?tp = &arnumber = 5436671 &isnumber = 5436370
[0032]圖1表示在根據(jù)本發(fā)明方法的第一步驟時的硅片的剖面視圖。
[0033]這個第一步驟在于用第一化學(xué)物質(zhì)摻雜硅片的表面10的第一部分11。所使用的摻雜方法是等離子體浸漬摻雜P1，就象例如在文件W02012168575 A2中所描述的。為了產(chǎn)生第一部分摻雜，硅片被置于等離子體室20中且掩膜30被應(yīng)用在硅片的表面10上。此掩膜30包括開口 31和實體部分32，其目的在于使得在等離子體室20中產(chǎn)生的等離子體僅浸漬對著掩膜30的開口 31的硅片的笫一部分U。為了植入在室20中電離的第一化學(xué)物質(zhì)，將電壓施加在硅片上，以便電場驅(qū)使笫一化學(xué)物質(zhì)的離子植入到硅片的笫一部分11中，所述笫一部分11由于片30的開口31而保持自由，正如由箭頭所示出的。
[0034]如圖1所示，硅片因而用第一化學(xué)物質(zhì)在硅片的第一部分11上被摻雜。
[0035]圖2表示根據(jù)本發(fā)明方法的第二步驟，在該步驟的過程中，氧化物層40在部分摻雜的硅片的表面10上形成。由于表面10具有摻雜的第一部分11，因此這個表面10的性能是異質(zhì)的，尤其是在與氧的反應(yīng)性方面。實際上，在笫一部分11上的氧化物的產(chǎn)生比在硅片表面10的其余部分上要更快速。
[0036]該方法的第二步驟包括將表面10暴露在一定溫度下在外殼50中的氧氣O2中，以加速二氧化硅在表面10上的生長。當(dāng)在硅片的表面10上實現(xiàn)氧化物層40的這種產(chǎn)生時，該生長因而在摻雜的第一部分11的位置處比在硅片表面10的其余部分上更為快速。本申請人發(fā)現(xiàn)，如果例如用硼或磷實施第一摻雜，氧化物層40的厚度在摻雜的第一部分11的位置處比在表面10的其余部分上要大二