一种提高方阻均匀性的扩散工艺[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810658370.2
(22)申请日 2018.06.25
(71)申请人 东方日升新能源股份有限公司
地址 315600 浙江省宁波市宁海县梅林街
道塔山工业园区
(72)发明人 章天瑜　张文锋　胡玉婷　张文超　
范启泽　张雄伟　
(74)专利代理机构 杭州橙知果专利代理事务所
(特殊普通合伙) 33261
代理人 骆文军
(51)Int.Cl.
H01L 31/18(2006.01)
H01L 21/223(2006.01)
(54)发明名称
一种提高方阻均匀性的扩散工艺
(57)摘要
本发明公开了一种提高方阻均匀性的扩散
工艺，包括以下步骤：(1)升温：将制绒后的硅片
插入石英舟中，上舟，进舟后炉管升温至750℃～
795℃；(2)干氧氧化：通入干氧进行氧化，干氧流
量1800～2200ml/min，氧化时间100ecs；(3)湿氧
氧化：通入湿氧进行氧化，湿氧流量1400～
1600ml/min，氧化时间200sec；(4)扩散:通入干
氧、小氮和大氮进行沉结扩散，干氧流量600～
900ml/min，小氮流量1200～1500ml/min，大氮流
量为10000ml/min～15000ml/min，在温度750℃
～795℃下进行扩散1200sec，本发明提供一种扩
散工艺质量好、均匀性高且扩散的硅片边缘与四
周的方阻均匀性好的提高方阻均匀性的扩散工
艺。

权利要求书1页 说明书4页CN 109037395 A 2018.12.18
C N 109037395
A
1.一种提高方阻均匀性的扩散工艺，包括以下步骤：
(1)升温：将制绒后的硅片插入石英舟中，上舟，进舟后炉管升温至750℃～795℃；
(2)干氧氧化：通入干氧进行氧化，干氧流量1800～2200ml/min，氧化时间100ecs；
(3)湿氧氧化：通入湿氧进行氧化，湿氧流量1400～1600ml/min，氧化时间200sec；
(4)扩散:通入干氧、小氮和大氮进行沉结扩散，干氧流量600～900ml/min，小氮流量1200～1500ml/min，大氮流量为10000ml/min～15000ml/min，在温度750℃～795℃下进行扩散1200sec；
(5)升温推进，将炉管温度升至800℃～830℃，推进时间为500sec～700sec；
(6)干氧氧化：通入干氧再次进行氧化，干氧流量1200～1600ml/min，大氮流量20000～25000ml/min，在温度820℃～840℃下氧化200sec；
(7)湿氧氧化：通入湿氧再次进行氧化，湿氧流量1200～1600ml/min，大氮流量20000～25000ml/min，在温度820℃～840℃下氧化550sec。

2.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述步骤(2)工艺参数为：干氧流量1900～2100ml/min，氧化时间100sec，生长一层纳米级厚度的SiO2。

3.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述步骤(3)工艺参数为：湿氧流量1450～1550ml/min，氧化时间200sec，再生长一层纳米级厚度的SiO2。

4.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述步骤(4)的工艺参数为：通入干氧流量700～800ml/min，小氮流量1300～1400ml/min，大氮流量为11000ml/min～14000ml/min，在温度770℃～793℃下进行扩散1200sec。

5.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述步骤(6)工艺参数为：通入干氧流量1300～1500ml/min，大氮流量21000～24000ml/min，在温度825℃～835℃下氧化200sec。

6.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述步骤(7)工艺参数为：湿氧流量1300～1500ml/min，大氮流量21000～24000ml/min，在温度825℃～835℃下氧化550sec。

7.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述的硅片的片间距为1.0～2.0mm，扩散后所得硅片的方阻值为85～130Ω/□，扩散后硅片的片间方阻不均匀度小于3％，扩散管炉口和炉尾温区温度差值小于或等于10℃。

8.根据权利要求1所述的一种提高方阻均匀性的扩散工艺，其特征在于：所述的硅片为P型多晶硅片，所述的P型多晶硅片的电阻率为1Ω·cm～3Ω·cm，厚度为100μm～200μm。

权　利　要　求　书1/1页CN 109037395 A
一种提高方阻均匀性的扩散工艺
技术领域
[0001]本发明及晶硅电池太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种提高方阻均匀性的扩散工艺。

背景技术
[0002]在晶体硅电池产业化方面，通常采用高温扩散法制备PN结，而产业化制备片间、片内均匀性好的高方阻发射极是提高电池转换效率和电性能稳定性的重要途径，不仅可从整体上提高扩散工艺优化空间，而且可降低电池效率分档数量，据现有技术，产业为了提高产能，硅片间距不断减少。

硅片相邻距离小，掺杂原子分压比小，造成硅片中间的掺杂浓度与边缘之差距较大，扩散工艺质量差，均匀性较低，而且在高方阻生产的产线，由于方阻较高，不均匀现象增加，导致扩散的硅片边缘与四周的方阻更加的不均匀。

发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，提供一种扩散工艺质量好、均匀性高且扩散的硅片边缘与四周的方阻均匀性好的提高方阻均匀性的扩散工艺。

[0004]本发明所采取的技术方案是：一种提高方阻均匀性的扩散工艺，包括以下步骤：[0005](1)升温：将制绒后的硅片插入石英舟中，上舟，进舟后炉管升温至750℃～795℃；[0006](2)干氧氧化：通入干氧进行氧化，干氧流量1800～2200ml/min，氧化时间100ecs；[0007](3)湿氧氧化：通入湿氧进行氧化，湿氧流量1400～1600ml/min，氧化时间200sec；[0008](4)扩散:通入干氧、小氮和大氮进行沉结扩散，干氧流量600～900ml/min，小氮流量 1200～1500ml/min，大氮流量为10000ml/min～15000ml/min，在温度750℃～795℃下进行扩散1200sec；
[0009](5)升温推进，将炉管温度升至800℃～830℃，推进时间为500sec～700sec；[0010](6)干氧氧化：通入干氧再次进行氧化，干氧流量1200～1600ml/min，大氮流量20000～ 25000ml/min，在温度820℃～840℃下氧化200sec；
[0011](7)湿氧氧化：通入湿氧再次进行氧化，湿氧流量1200～1600ml/min，大氮流量20000～ 25000ml/min，在温度820℃～840℃下氧化550sec。

[0012]上述小氮即为携源氮气，大氮即为氮气，干氧即为干燥的氧气，湿氧为带水汽的氧气。

[0013]采用以上结构后，本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明改善了太阳能电池制造中的扩散工艺，单管工艺时间缩短了3000s，平均不均匀度下降了4％，对PN结的深度和表面浓度有很好的控制，平均光电转换效率提升了0.15％。

可见本发明对于提高单位时间的产量，扩散均匀性和光电转换效率都有很大帮助。

[0014]作为优选，所述步骤(2)工艺参数为：干氧流量1900～2100ml/min，氧化时间100sec，生长一层纳米级厚度的SiO2，干氧流量优选为1950、2000和2050ml/min。

[0015]作为优选，所述步骤(3)工艺参数为：湿氧流量1450～1550ml/min，氧化时间
200sec，再生长一层纳米级厚度的SiO2，湿氧流量优选为1450、1500和1550ml/min。

[0016]作为优选，所述步骤(4)的工艺参数为：通入干氧流量700～800ml/min，小氮流量 1300～1400ml/min，大氮流量为11000ml/min～14000ml/min，在温度770℃～793℃下进行扩散1200sec，干氧流量优选为700、750和800ml/min，小氮流量优选为1300、1350和 1400ml/min，大氮流量优选为12000、13000和13500ml/min，温度优选为770、780和790 ℃。

[0017]作为优选，所述步骤(6)工艺参数为：通入干氧流量1300～1500ml/min，大氮流量 21000～24000ml/min，在温度825℃～835℃下氧化200sec，干氧流量优选为1300、1400 和1500ml/min，大氮流量优选为21000、22000和23000ml/min，温度优选为825、830和 835℃。

[0018]作为优选，所述步骤(7)工艺参数为：湿氧流量1300～1500ml/min，大氮流量21000～ 24000ml/min，在温度825℃～835℃下氧化550sec，湿氧流量优选为1300、1400和1500 ml/min，大氮流量优选为21000、22000和23000ml/min，温度优选为825、830和835℃。

[0019]作为优选，所述的硅片的片间距为1.0～2.0mm，扩散后所得硅片的方阻值为85～130 Ω/□，扩散后硅片的片间方阻不均匀度小于3％，扩散管炉口和炉尾温区温度差值小于或等于10℃，硅片的片间距优选为1.0、1.5和2.0mm，硅片的方阻值优选为90、100和110 Ω/□。

[0020]作为优选，所述的硅片为P型多晶硅片，所述的P型多晶硅片的电阻率为1Ω·cm～ 3Ω·cm，厚度为100μm～200μm，P型多晶硅片的电阻率优选为1、2和3Ω·cm，厚度优选为100、150和200μm。

具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0022]一种提高方阻均匀性的扩散工艺，包括以下步骤：
[0023](1)升温：将制绒后的硅片插入石英舟中，上舟，进舟后炉管升温至750℃～795℃，温度优选为770、780和790℃；
[0024](2)干氧氧化：通入干氧进行氧化，干氧流量1800～2200ml/min，氧化时间100ecs；[0025](3)湿氧氧化：通入湿氧进行氧化，湿氧流量1400～1600ml/min，氧化时间200sec；[0026](4)扩散:通入干氧、小氮和大氮进行沉结扩散，干氧流量600～900ml/min，小氮流量 1200～1500ml/min，大氮流量为10000ml/min～15000ml/min，在温度750℃～795℃下进行扩散1200sec。

[0027](5)升温推进，将炉管温度升至800℃～830℃，推进时间为500sec～700sec；[0028](6)干氧氧化：通入干氧再次进行氧化，干氧流量1200～1600ml/min，大氮流量20000～ 25000ml/min，在温度820℃～840℃下氧化200sec；
[0029](7)湿氧氧化：通入湿氧再次进行氧化，湿氧流量1200～1600ml/min，大氮流量20000～ 25000ml/min，在温度820℃～840℃下氧化550sec。

[0030]上述小氮即为携源氮气，大氮即为氮气，干氧即为干燥的氧气，湿氧为带水汽的氧气。

[0031]采用以上结构后，本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明改善了太阳能电池制造中的扩散工艺，单管工艺时间缩短了3000s，平均不均匀度下降了4％，对PN结的深度和表面浓度有很好的控制，平均光电转换效率提升了0.15％。

可见本发明对于提高单位时
间的产量，扩散均匀性和光电转换效率都有很大帮助。

[0032]所述步骤(2)工艺参数为：干氧流量1900～2100ml/min，氧化时间100sec，生长一层纳米级厚度的SiO2，干氧流量优选为1950、2000和2050ml/min。

[0033]所述步骤(3)工艺参数为：湿氧流量1450～1550ml/min，氧化时间200sec，再生长一层纳米级厚度的SiO2，湿氧流量优选为1450、1500和1550ml/min。

[0034]所述步骤(4)的工艺参数为：通入干氧流量700～800ml/min，小氮流量1300～1400 ml/min，大氮流量为11000ml/min～14000ml/min，在温度770℃～793℃下进行扩散1200sec，干氧流量优选为700、750和800ml/min，小氮流量优选为1300、1350和1400ml/min，大氮流量优选为12000、13000和13500ml/min，温度优选为770、780和790℃。

[0035]所述步骤(6)工艺参数为：通入干氧流量1300～1500ml/min，大氮流量21000～24000 ml/min，在温度825℃～835℃下氧化200sec，干氧流量优选为1300、1400和1500ml/ min，大氮流量优选为21000、22000和23000ml/min，温度优选为825、830和835℃。

[0036]所述步骤(7)工艺参数为：湿氧流量1300～1500ml/min，大氮流量21000～24000 ml/min，在温度825℃～835℃下氧化550sec，湿氧流量优选为1300、1400和1500ml/min，大氮流量优选为21000、22000和23000ml/min，温度优选为825、830和835℃。

[0037]所述的硅片的片间距为1.0～2.0mm，扩散后所得硅片的方阻值为85～130Ω/□，扩散后硅片的片间方阻不均匀度小于3％，扩散管炉口和炉尾温区温度差值小于或等于10℃，硅片的片间距优选为1.0、1.5和2.0mm，硅片的方阻值优选为90、100和110Ω/□。

[0038]所述的硅片为P型多晶硅片，所述的P型多晶硅片的电阻率为1Ω·cm～3Ω·cm，厚度为100μm～200μm，P型多晶硅片的电阻率优选为1、2和3Ω·cm，厚度优选为100、 150和200μm
[0039]以下是对本发明的技术方案作进一步的描述，提高方阻均匀性的扩散工艺就是晶体硅太阳能电池的扩散工艺，本发明的晶体硅太阳能电池的扩散工艺在保持其他原有工艺不变的基础上，扩散炉选用捷佳伟创的管式扩散炉，我们编辑的工艺参数格式也是按照此扩散炉的格式。

[0040]前氧化和后氧化中干氧氧化生长速率慢，方阻均匀性差，但是干氧氧化结构致密性好，对杂质掩蔽能力强，生长均匀；本发明采用先干氧氧化，在湿氧氧化，既保留了干氧氧化的优点，又缩短了氧化时间，提高了方阻均匀性，并且结深浅，表面浓度低。

[0041]传统工艺的总工艺时间为5850sec，本发明工艺时间为5450sec，节约时间400s，大大提升了产能。

[0042]下表为传统工艺与本发明工艺的方阻对比：
[0043]
[0044]不均匀度计算方法：不均匀度＝(最大值-最小值)/(最大值+最小值)×100％)，由数据可见，本发明工艺能够改善方阻均匀性，降低方阻极差。

[0045]下表为传统工艺与本发明工艺的电性能参数对比：
[0046]
Uoc Isc FF Ncell
传统工艺0.63019.114880.1918.745％
发明工艺0.63329.123580.2218.861％[0047]由数据可见，本发明工艺的电性能得到提高，提升了光电转换效率。

[0048]以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。

本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。