專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片，特別是涉及一種用于制作背結(jié)電池的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片。
背景技術(shù)：
新能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽(yáng)能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新世紀(jì)中，各國(guó)政府都將太陽(yáng)能資源利用作為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。而光伏發(fā)電具有安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。近幾年，國(guó)際光伏發(fā)電迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能晶片供不應(yīng)求，于是提高太陽(yáng)能晶片的光電轉(zhuǎn)化效率和太陽(yáng)能晶片的生產(chǎn)能力成為重要的課題。太陽(yáng)能電池受光照后，電池吸收一個(gè)能量大于帶隙寬度的入射光子后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，電子和空穴分別激發(fā)到導(dǎo)帶與價(jià)帶的高能態(tài)。在激發(fā)后的瞬間，電子和空穴在激發(fā)態(tài)的能量位置取決于入射光子的能量。處于高能態(tài)的光生載流子很快與晶格相互作用，將能量交給聲子而回落到導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂，這過(guò)程也稱(chēng)作熱化過(guò)程，熱化過(guò)程使高能光子的能量損失了一部分。熱化過(guò)程后，光生載流子的輸運(yùn)過(guò)程(勢(shì)壘區(qū)或擴(kuò)散區(qū))中將有復(fù)合損失。最后的電壓輸出又有一次壓降，壓降來(lái)源于與電極材料的功函數(shù)的差異。由上述分析，太陽(yáng)能電池效率受材料、器件結(jié)構(gòu)及制備工藝的影響，包括電池的光損失、材料的有限遷移率、復(fù)合損失、串聯(lián)電阻和旁路電阻損失等。對(duì)于一定的材料，電池結(jié)構(gòu)與制備工藝的改進(jìn)對(duì)提高光電轉(zhuǎn)換效率是重要的。一種可行的實(shí)現(xiàn)低成本高效率太陽(yáng)電池方案是聚光太陽(yáng)電池。聚光太陽(yáng)電池可以大大節(jié)約材料成本，明顯提高太陽(yáng)電池效率。采用正面結(jié)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池，為了滿(mǎn)足聚光電池電流密度更大的特點(diǎn)，必須大大增加正面柵線密度，這會(huì)反過(guò)來(lái)影響柵線遮光率，減小短路電流。一種可行的解決遮光損失的方案就是背接觸結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池，也叫背結(jié)電池。背接觸結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的摻雜區(qū)域和金半接觸區(qū)域全部集成在太陽(yáng)電池背面，背面電極占據(jù)背表面很大部分，減小了接觸電阻損失。另外，電流流動(dòng)方向垂直于結(jié)區(qū)，這就進(jìn)一步消除了正面結(jié)構(gòu)橫向電流流動(dòng)造成的電阻損失，這樣就會(huì)同時(shí)滿(mǎn)足高強(qiáng)度聚焦正面受光和高光電轉(zhuǎn)換效率的要求。背接觸太陽(yáng)能電池也有利于電池封裝，進(jìn)一步降低成本。但是由于背結(jié)電池的PN結(jié)靠近電池背面，而少數(shù)載流子必須擴(kuò)散通過(guò)整個(gè)硅片厚度才能達(dá)到背面結(jié)區(qū)，所以這種電池設(shè)計(jì)就需要格外高的少子壽命的硅片作為基地材料，否則少子還未擴(kuò)散到背面結(jié)區(qū)就被復(fù)合掉了，這樣電池的效率就會(huì)大大下降。 IBC(interdigitated back contact)太陽(yáng)能電池是最早研究的背結(jié)電池，最初主要用于聚光系統(tǒng)中，任丙彥等的背接觸硅太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展(材料導(dǎo)報(bào)2008年9月第22卷第9期)中介紹了各種背接觸硅太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)和制作工藝，以IBC太陽(yáng)能電池為例， SUNP0WER公司制作的IBC太陽(yáng)能電池的最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)M %，然后由于其采用了光刻工藝，由于光刻所帶來(lái)的復(fù)雜操作使得其成本難以下降，給民用或者普通場(chǎng)合的商業(yè)化應(yīng)用造成困難。為了降低成本，也有利用掩模板來(lái)形成交叉排列的P+區(qū)和N+區(qū)，但是在制作過(guò)程中必須用到多張掩模板，不僅增加了制作成本，由于光刻技術(shù)需要精確校準(zhǔn)因此還產(chǎn)生了采用不同掩模板需要校準(zhǔn)的問(wèn)題，為制作過(guò)程帶來(lái)了不少難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中IBC太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程中使用光刻工藝成本較高的缺陷，提供一種僅需一張掩模板、無(wú)掩模板校準(zhǔn)問(wèn)題、成本較低、 工藝步驟較少且摻雜離子濃度得以精確控制的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的—種太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特點(diǎn)在于，其包括以下步驟步驟S1、在N型基底表面形成N+型摻雜層；步驟&、在該N+型摻雜層表面形成摻雜阻擋層；步驟&、在該摻雜阻擋層表面形成具有圖樣的薄膜，其中，未被該具有圖樣的薄膜覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域；該具有圖樣的薄膜起到掩膜的作用，步驟、、蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層，并在該具有圖樣的薄膜下方靠近該開(kāi)放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層中形成側(cè)蝕(undercut，此字原義是指早期人工伐木時(shí)，以斧頭自樹(shù)根兩側(cè)處，采上下斜口方式將大樹(shù)逐漸砍斷，謂之 Undercut。后來(lái)在PCB (印刷電路板)中是指用于蝕刻制程中，當(dāng)板面導(dǎo)體在阻劑的掩護(hù)下進(jìn)行噴蝕時(shí)，理論上蝕刻液會(huì)垂直向下或向上進(jìn)行攻擊，但因藥水的作用并無(wú)方向性，故也會(huì)產(chǎn)生側(cè)蝕，造成側(cè)蝕后導(dǎo)體線路在截面上，顯現(xiàn)出兩側(cè)的內(nèi)陷，稱(chēng)為Undercut)，其中蝕刻深度至少為該摻雜阻擋層和該N+型摻雜層厚度的總和；步驟&、加速P型離子并通過(guò)離子注入的方式將該P(yáng)型離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸；步驟&、去除該具有圖樣的薄膜以及該摻雜阻擋層，其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。這里所說(shuō)的側(cè)蝕(undercut) 是指在蝕刻該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層的過(guò)程中，除了該開(kāi)放區(qū)域正下方的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層被完全蝕刻掉之外(即正向蝕刻)，由于外延擴(kuò)散的原因，該具有圖樣的薄膜下方靠近該開(kāi)放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層也被側(cè)向蝕刻掉一小部分，業(yè)內(nèi)稱(chēng)之為側(cè)蝕(例如圖4a、圖4b中形成的弧形凹槽式的側(cè)蝕31)。這里所謂的正向指垂直于基底平面的方向，側(cè)向即指平行于基底平面的方向。優(yōu)選地，步驟S1中通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+ 型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω / 口。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇合適的擴(kuò)散源或者摻雜離子的能量、濃度等參數(shù)以形成該N+型摻雜層。較佳地，該N+型摻雜層的方塊電阻為30-90 Ω / □，更佳地，該N+型摻雜層的方塊電阻為40-80 Ω / 口。優(yōu)選地，步驟&中通過(guò)CVD (化學(xué)汽相淀積)的方法形成該摻雜阻擋層，其中該摻雜阻擋層的厚度大于1 μ m，該摻雜阻擋層為二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要選擇其他的摻雜阻擋層的材料以及形成工藝。優(yōu)選地，步驟&中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜由合成橡膠或金屬制成，例如銅鋁合金，該具有圖樣的薄膜形成之后，還包括烘干該薄膜的步驟。優(yōu)選地，步驟、中采用濕法化學(xué)法蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層。例如采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成側(cè)蝕。優(yōu)選地，步驟、中所形成的側(cè)蝕的深度至少為2，為了使PN結(jié)不容易被擊穿，提高摻雜晶片的使用壽命，該優(yōu)選的側(cè)蝕深度為2-30 μ m，更佳地，優(yōu)選的側(cè)蝕深度為5-20μπι。 這里用測(cè)試深度來(lái)描述側(cè)蝕程度，本領(lǐng)域通常以構(gòu)成側(cè)蝕的凹槽深度來(lái)描述側(cè)蝕程度，側(cè)蝕量的大小是指最大側(cè)向蝕刻深度(例如圖4a、圖4b中側(cè)蝕31的最大寬度w)。由于上述步驟、中側(cè)蝕的形成，使得整個(gè)蝕刻過(guò)程中開(kāi)放區(qū)域的上下寬度不同， 優(yōu)選地，蝕刻底部寬度(蝕刻后形成的開(kāi)放區(qū)域的最大寬度，即指包括了兩側(cè)側(cè)蝕深度的寬度)為 104-210 μ m。優(yōu)選地，步驟&中該P(yáng)型離子被加速至500eV-50keV，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。優(yōu)選地，P型離子被加速至lkeV-40keV，更優(yōu)選地，P型離子被加速至^eV-30keV ；優(yōu)選地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-110 Ω / □，更優(yōu)選地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為80-100 Ω / 口。優(yōu)選地，步驟&之后還包括退火步驟。離子注入后，在700-1100°C的溫度下退火 30秒至30分鐘以激活摻雜離子，優(yōu)選地，退火溫度為850-1000°C。本發(fā)明還提供一種按照如上所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法制得的摻雜晶片，其特點(diǎn)在于，該摻雜晶片包括一 N型基底；形成于該N型基底表面的至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域；形成于該N型基底中的P+型摻雜區(qū)域；其中，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域互不接觸，這里所說(shuō)的N+摻雜區(qū)域即指上述方法中所指的未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層，其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。優(yōu)選地，該N型基底具有凹槽，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域形成于該N型基底的凹槽中。優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的最小距離至少為2 μ m,較佳地，該 N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的最小距離為2-30 μ m。優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為20-100 Ω / 口。較佳地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為30-90 Ω / □，更佳地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-80 Ω / 口。優(yōu)選地，P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。較佳地，P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-110 Ω / □，更優(yōu)選地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為80-100 Ω / 口。利用上述方法形成的摻雜晶片，再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。 例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后分別在該P(yáng)+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的N+ 型摻雜層)上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與N型基底共晶復(fù)合，由此形成了背結(jié)電池。只需要在上述過(guò)程中，調(diào)換基底材料和離子注入或擴(kuò)散生長(zhǎng)的方式摻雜的雜質(zhì)材料，則該方法同樣適用于P型太陽(yáng)能摻雜晶片的制作，即所述的N型替換為P型時(shí)，P型同時(shí)替換為N型。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于1、本發(fā)明中P+型摻雜區(qū)域與N+型摻雜區(qū)域之間具有N型基底材料作為緩沖層， 使得PN結(jié)之間不會(huì)因?yàn)楹谋M層太薄而導(dǎo)致被擊穿，由此提高了該摻雜晶片的使用壽命。2、比起采用光刻工藝制作背結(jié)電池而言，本發(fā)明簡(jiǎn)化了工藝步驟，無(wú)需購(gòu)買(mǎi)光刻機(jī)，成本大大降低，另外制作流程中無(wú)需使用多張掩模板，解決了掩模板校準(zhǔn)問(wèn)題的同時(shí)還降低了制作成本。3、本發(fā)明中P+型摻雜區(qū)域與N+型摻雜區(qū)域之間N型緩沖層的最小寬度為2 μ m, 采用純粹機(jī)械加工方法制得的掩模板很難做到這樣的精度，即使能做到，這樣的掩模板也是價(jià)格高昂，本發(fā)明通過(guò)控制摻雜阻擋層以及N+型摻雜層的厚度，并且采用蝕刻開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層的方式，自然形成符合上述最小寬度的側(cè)蝕結(jié)構(gòu)，省去了購(gòu)買(mǎi)價(jià)格高昂的掩模板的成本，進(jìn)一步降低了制作成本。4、采用離子注入進(jìn)行摻雜形成P+型摻雜區(qū)域，摻雜離子的濃度得到了精確的控制，比起熱擴(kuò)散工藝的摻雜而言對(duì)提高光電轉(zhuǎn)換的效率更有利。


圖1-圖6b為本發(fā)明的制作背結(jié)電池的摻雜晶片的分解步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例1參考圖1，步驟S1、在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為20 Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至500eV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該 N型基底的表面注入至該N型基底中。參考圖2，步驟&、在該N+型摻雜層2表面形成摻雜阻擋層3，具體來(lái)說(shuō)，通過(guò) CVD (化學(xué)汽相淀積)的方法形成該摻雜阻擋層3，其中該摻雜阻擋層3的厚度大于1 μ m，本實(shí)施例中該摻雜阻擋層采用厚度為1. 5 μ m的二氧化硅薄膜。參考圖3，步驟&、在該摻雜阻擋層3表面形成具有圖樣的薄膜4，其中，未被該具有圖樣的薄膜4覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域，該具有圖樣的薄膜4起到掩膜的作用。其中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜由合成橡膠制成。參考圖4a，步驟、、蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域21的摻雜阻擋層3以及N+型摻雜層2， 并在該具有圖樣的薄膜4下方靠近該開(kāi)放區(qū)域21的一端的該摻雜阻擋層3和N+型摻雜層 2中形成側(cè)蝕31，其中蝕刻深度為該摻雜阻擋層3和該N+型摻雜層2厚度的總和。其中， 采用濕法化學(xué)法蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層，本實(shí)施例中采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成側(cè)蝕，該側(cè)蝕的深度w為2 μ m。參考圖5a，步驟&、加速硼型離子至500eV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6， 該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40 Ω / □，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖如所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開(kāi)放區(qū)域21的最窄寬度，即圖fe中開(kāi)放區(qū)域21上部開(kāi)口的寬度，本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度為100 μ m，此時(shí)，該P(yáng)+ 型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度2 μ m，這樣，本實(shí)施中形成的蝕刻底部寬度就為該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和104 μ m。 完成這一步的離子注入后，在大于700°C的溫度下退火，本實(shí)施例中在750°C下退火30分鐘以激活摻雜離子。參考圖6a，步驟&、去除該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3，可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法去除該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3，由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。利用上述方法形成的摻雜晶片，再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后分別在該P(yáng)+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層)上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與 N型基底共晶復(fù)合，由此形成了背結(jié)電池。實(shí)施例2實(shí)施例2的原理與實(shí)施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 100 Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至50keV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成深度w為5 μ m側(cè)蝕31 ；步驟&中加速硼型離子至50keV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為120 Ω / □，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖fe所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開(kāi)放區(qū)域21的最窄寬度，即圖fe中開(kāi)放區(qū)域21上部開(kāi)口的寬度，本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度為150 μ m，此時(shí)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度5 μ m，這樣，本實(shí)施中形成的蝕刻底部寬度就為該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和160 μ m。完成這一步的離子注入后，在1100°C的溫度下退火30秒以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實(shí)施例1均相同。由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。利用上述方法形成的摻雜晶片， 再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后可以在鈍化層中分別與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層)相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)出接觸孔，接著在該接觸孔上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與N型基底共晶復(fù)合，由此形成了背結(jié)電池。實(shí)施例3
實(shí)施例3的原理與實(shí)施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 40Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至30keV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成深度為30 μ m側(cè)蝕；步驟&中加速硼型離子至30keV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為100 Ω / □，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖fe所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開(kāi)放區(qū)域21的最窄寬度，即圖fe中開(kāi)放區(qū)域21上部開(kāi)口的寬度，本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度為150 μ m，此時(shí)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度30 μ m,這樣，本實(shí)施中形成的蝕刻底部寬度就為該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和210 μ m。完成這一步的離子注入后，在850°C的溫度下退火10分鐘以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實(shí)施例1均相同。實(shí)施例4實(shí)施例4的原理與實(shí)施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于步驟 S1中通過(guò)熱擴(kuò)散的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+型摻雜層的方塊電阻為20 Ω / □，其余步驟均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例5實(shí)施例5的原理與實(shí)施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝步驟、參數(shù)的選擇參考圖4b，步驟、、蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域21的摻雜阻擋層3以及N+型摻雜層2， 并在該具有圖樣的薄膜4下方靠近該開(kāi)放區(qū)域21的一端的該摻雜阻擋層3和N+型摻雜層 2中形成側(cè)蝕31，其中蝕刻深度大于該摻雜阻擋層3和該N+型摻雜層2厚度的總和，即如圖4b所示，該N型基底的基底部分也被蝕刻掉一薄層。其中，采用濕法化學(xué)法蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層、N+型摻雜層以及該N型基底的薄層，本實(shí)施例中采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成側(cè)蝕，該側(cè)蝕的深度為2 μ m。參考圖5b，步驟&、加速硼型離子至500eV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6， 該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40 Ω / □，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖恥所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開(kāi)放區(qū)域21的最窄寬度，即圖 5b中開(kāi)放區(qū)域21上部開(kāi)口的寬度，本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度為100 μ m，此時(shí)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度2 μ m，這樣，本實(shí)施中形成的蝕刻底部寬度就為該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和 104 μ m。完成這一步的離子注入后，在900°C的溫度下退火30分鐘以激活摻雜離子。
參考圖6b，步驟&、去除該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3，由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6、該N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2 以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。利用上述方法形成的摻雜晶片，再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后可以在鈍化層中分別與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的 N+型摻雜層)相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)出接觸孔，接著在該接觸孔上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與N型基底共晶復(fù)合，由此形成了背結(jié)電池。實(shí)施例6實(shí)施例6的原理與實(shí)施例5相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 60 Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至50keV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成深度為10 μ m側(cè)蝕31 ；步驟&中加速硼型離子至50keV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為120 Ω / □，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖恥所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開(kāi)放區(qū)域21的最窄寬度，即圖恥中開(kāi)放區(qū)域21上部開(kāi)口的寬度，本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度為120 μ m，此時(shí)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度10 μ m,這樣，本實(shí)施中形成的蝕刻底部寬度就為該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和140 μ m。完成這一步的離子注入后，在1100°C的溫度下退火30秒以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實(shí)施例5均相同。實(shí)施例7實(shí)施例7的原理與實(shí)施例5相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 40Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至30keV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進(jìn)行蝕刻，并形成深度為30 μ m側(cè)蝕31 ；步驟&中加速硼型離子至30keV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為100 Ω / □，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖恥所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開(kāi)放區(qū)域21的最窄寬度，即圖恥中開(kāi)放區(qū)域21上部開(kāi)口的寬度，本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度為120 μ m，此時(shí)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度30 μ m,這樣，本實(shí)施中形成的蝕刻底部寬度就為該P(yáng)+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和180 μ m。完成這一步的離子注入后，在850°C的溫度下退火10分鐘以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實(shí)施例5均相同。只需要在上述過(guò)程中，調(diào)換基底材料和離子注入或擴(kuò)散生長(zhǎng)的方式摻雜的雜質(zhì)材料，則該方法同樣適用于P型太陽(yáng)能摻雜晶片的制作，即所述的N型替換為P型時(shí)，P型同時(shí)替換為N型。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，其包括以下步驟 步驟S1、在N型基底表面形成N+型摻雜層；步驟&、在該N+型摻雜層表面形成摻雜阻擋層；步驟&、在該摻雜阻擋層表面形成具有圖樣的薄膜，其中，未被該具有圖樣的薄膜覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域；步驟、、蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層，并在該具有圖樣的薄膜下方靠近該開(kāi)放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層中形成側(cè)蝕，其中蝕刻深度至少為該摻雜阻擋層和該N+型摻雜層厚度的總和；步驟&、加速P型離子并通過(guò)離子注入的方式將該P(yáng)型離子從該N型基底的表面的該開(kāi)放區(qū)域注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的 N+型摻雜層互不接觸；步驟\、去除該具有圖樣的薄膜以及該摻雜阻擋層， 其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟S1中通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω/口。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&中通過(guò)CVD的方法形成該摻雜阻擋層，其中該摻雜阻擋層的厚度大于1 μ m，該摻雜阻擋層為二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜由合成橡膠或金屬制成。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟、中采用濕法化學(xué)法蝕刻去除該開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟、中所形成的側(cè)蝕的深度至少為2 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&中該P(yáng)型離子被加速至500eV-50keV，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&之后還包括退火步驟，退火溫度為700-1100°C，退火時(shí)間為30秒-30分鐘。
9.一種按照如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能晶片的摻雜方法制得的摻雜晶片，其特征在于，該摻雜晶片包括一 N型基底；形成于該N型基底表面的至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域； 形成于該N型基底中的P+型摻雜區(qū)域； 其中，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域互不接觸， 其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。
10.如權(quán)利要求9所述的摻雜晶片，其特征在于，該N型基底具有凹槽，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域形成于該N型基底的凹槽中。
11.如權(quán)利要求9或10所述的摻雜晶片，其特征在于，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的最小距離至少為2 μ m。
12.如權(quán)利要求9或10所述的摻雜晶片，其特征在于，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為 20-100 Ω / □。
13.如權(quán)利要求9或10所述的摻雜晶片，其特征在于，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為 40-120 Ω / 口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能晶片的摻雜方法包括以下步驟在N型基底表面形成N+型摻雜層；在該N+型摻雜層表面形成摻雜阻擋層；在該摻雜阻擋層表面形成具有圖樣的薄膜；蝕刻開(kāi)放區(qū)域的摻雜阻擋層和N+型摻雜層，并在該具有圖樣的薄膜下方靠近該開(kāi)放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層中形成側(cè)蝕，其中蝕刻深度至少為該摻雜阻擋層和該N+型摻雜層厚度的總和；通過(guò)離子注入的方式將P型離子注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域與該N+型摻雜層互不接觸；去除該具有圖樣的薄膜以及該摻雜阻擋層。本發(fā)明公開(kāi)了一種摻雜晶片。本發(fā)明簡(jiǎn)化了工藝步驟，無(wú)需購(gòu)買(mǎi)光刻機(jī)，無(wú)需使用多張掩模板，不存在掩模板校準(zhǔn)問(wèn)題且降低了制作成本。
文檔編號(hào)H01L31/068GK102569495SQ20101059944
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者洪俊華, 錢(qián)鋒, 陳炯 申請(qǐng)人:上海凱世通半導(dǎo)體有限公司