CN101719464A - 一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法 - Google Patents

一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101719464A
CN101719464A CN200910235060A CN200910235060A CN101719464A CN 101719464 A CN101719464 A CN 101719464A CN 200910235060 A CN200910235060 A CN 200910235060A CN 200910235060 A CN200910235060 A CN 200910235060A CN 101719464 A CN101719464 A CN 101719464A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor chip
shallow junction
laser
super shallow
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910235060A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101719464B (zh
Inventor
张宏勇
刘莹
郑振生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GD Solar Co., Ltd.
Guodian New Energy Technology Institute
National Electric Zhaojing Optoelectronic Technology Jiangsu Co., Ltd.
Original Assignee
Jiangsu Huachuang Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Huachuang Photoelectric Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Huachuang Photoelectric Technology Co Ltd
Priority to CN2009102350600A priority Critical patent/CN101719464B/zh
Publication of CN101719464A publication Critical patent/CN101719464A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101719464B publication Critical patent/CN101719464B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，包括以下步骤：在真空条件下，以通气流量为50～1000sccm的速度通入H2以及另一种气体的混合物，此混合气体于基片晶格活化时会掺杂到半导体基片表面；使用激光照射半导体基片，使半导体基片瞬间温升为1000℃～1400℃，最终半导体基片表面形成超浅结，进一步优选地，基片瞬间温升为1200℃。本发明制备超浅结深度可以小于30nm，掺杂浓度视具体要求可调。本发明简化了工序，缩短了工艺时间。其中气体成份可调，有利于根据超浅结用途不同，对掺杂浓度进行调整。对通入气体流量的控制，有利于在真空室内形成均匀气氛，保证制备超浅结的均匀性。

Description

一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法
技术领域
本发明涉及半导体制备PN结的技术领域，尤其是一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法。
背景技术
随着半导体器件越来越小型化，对制备PN结的技术要求也越来越高，要求制备横向尺寸及深度都越来越小的高质量的超浅结。现有技术中的各种制备超浅结的方法，都是先利用各种方式掺杂、然后在一定的温度下退火形成的。如专利申请号为01806216.4的《通过激光退火及快速加温退火形成超浅结的方法》公开了一种制备超浅结后半段的退火工艺，先以足以激活掺杂材料的激光照射基片，再在低温下快速对基片进行加温退火，以期得到较好质量的超浅结。此种处理方式，不仅工艺复杂，成本较高，最重要的是在对掺杂进行处理的过程中会造成掺杂的横向和纵向扩散，使PN结的尺寸受到限制。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、质量可靠、可操作性强的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，所制备的超浅结深度小于30nm。
技术方案：本发明公开了一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，包括以下步骤：
步骤(1)，在真空条件下，以通气流量为50～1000sccm的速度通入H2以及另一种气体的混合物，此混合气体于基片晶格活化时会掺杂到半导体基片表面；
步骤(2)，使用激光照射半导体基片，使半导体基片瞬间温升至1000℃～1400℃，最终半导体基片表面形成超浅结，进一步优选地，基片瞬间温升为1200℃。
本发明中，优选地，步骤(2)使用激光照射半导体基片，连续式激光器连续照射时间为5～50s，脉冲激光器累计照射5～20次。
本发明中，优选地，步骤(1)所述真空条件是真空度为1000Pa～10×10-3Pa的本底真空。
本发明中，一种方案，步骤(1)中该半导体基片为N型半导体基片，与通入的H2混合的另一种气体是B2H6。
本发明中，优选地，步骤(1)中将N型半导体基片加热至500℃以下，可以防止基片在加热过程中出现额外掺杂，影响掺杂质量，加热温度稳定在10分钟以上。
本发明中，优选地，步骤(1)所述真空条件是真空度为6.6Pa，混合气体中B2H6占体积百分比的1％～15％。
本发明中，另一种方案，步骤(1)中该半导体基片为P型半导体基片，与通入的H2混合的另一种气体是PH3。
本发明中，优选地，步骤(1)中将P型半导体基片加热至500℃以下，可以防止基片在加热过程中出现额外掺杂，影响掺杂质量，加热温度稳定在10分钟以上。
本发明中，优选地，步骤(1)所述真空条件是真空度为6.6Pa，混合气体中PH3占体积百分比的1％～15％。
本发明中，优选地，步骤(2)所述激光工作介质为ArF，波长为193nm，或者所述激光工作介质为Kr，波长为248nm，或者所述激光工作介质为Xe，波长为308或351nm。
本发明中选用的激光器功率在1J～30MJ之间可调，每脉冲小于20纳秒。
本发明中所用的激光器，只要保证瞬间照射可使基片升温到1200℃左右即符合本发明要求，不局限于本发明所给出的优选方案。
有益效果：本发明摈弃了传统的先对半导体衬底掺杂，再退火的制备PN结方式。从根本上解决了制备超浅结过程中，退火工序造成的杂质损失及扩散问题，有利于形成高浓度、低深度的高质量超浅结。本发明制备超浅结深度可以小于30NM，掺杂浓度视具体要求可调。本发明简化了工序。缩短了工艺时间，节约了大量的生产成本。本发明不仅省掉了退火工序，激光掺杂工序相比传统的离子注入掺杂，也大为简化。本发明中气体成份可调，有利于根据超浅结用途不同，对掺杂浓度进行调整。对通入气体流量的控制，有利于在真空室内形成均匀气氛，保证制备超浅结的均匀性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和其他方面的优点将会变得更加清楚。
图示为本发明一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法的实现装置示意图。
具体实施方式：
本发明公开了一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，包括以下步骤：
步骤1，在真空条件下，以通气流量为50～1000sccm的速度通入H2以及另一种气体的混合物，此混合气体于基片晶格活化时会掺杂到半导体基片表面；
步骤2，使用激光照射半导体基片，使半导体基片瞬间温升至1000℃～1400℃，最终半导体基片表面形成超浅结。
步骤1中，所述真空条件为1000Pa～10×10-3Pa本底真空度。优选为所述本底真空度为6.6Pa。
步骤2中，使用激光照射半导体基片，连续式激光器连续照射时间为5～50s，脉冲激光器累计照射5～20次。使用短波长激光使基片瞬间升温到1000～1400℃，最佳温度在1200℃左右。所述激光工作介质为ArF，波长为193nm，或者所述激光工作介质为Kr，波长为248nm，或者所述激光工作介质为Xe，波长为308或351nm。
一种方案，步骤1中该半导体基片为N型半导体基片，与通入的H2混合的另一种气体是B2H6，将N型半导体基片加热至500℃以下，所述真空条件是真空度为6.6Pa，混合气体中B2H6占体积百分比的1％～15％。
另一种方案，步骤1中该半导体基片为P型半导体基片，与通入的H2混合的另一种气体是PH3，中将P型半导体基片加热至500℃以下，所述真空条件是真空度为6.6Pa，混合气体中PH3占体积百分比的1％～15％。
如图所示，本发明工艺步骤为：将半导体基片4放入附图中的载片台5上，关闭真空室门，通过出气管道7对真空室2抽真空到本底真空度，通过进气管道3对真空室2通入混合气体，同时调节抽气系统抽气速率，使真空室内压强恒定。同时，利用加热器6对基片加热。当真空室达到设定压强、半导体基片温度达到设定温度时，将符合要求波长和能量密度的激光通过透光玻璃窗1照射到半导体基片4上，此时半导体基片4表面温度瞬间升到1200℃左右，激活了半导体基片4表面的晶格，实现了掺杂气体的掺杂过程，使基片表面形成超浅结。
实施例1
以156mm×156mm×180μm的N型单晶硅做基片，利用本发明在N型半导体基片上进行掺杂形成超浅结，以此来进一步阐明本发明。其工艺步骤如下：1、将经过清洁处理的N型硅片放入真空室内的载片台上，硅片正对着透明玻璃窗1。2、关闭真空室门，对真空室抽真空达到3.0×10-3Pa，同时开启加热器，对基片加热，加热温度为350℃。3、当真空度达到本底真空度，加热温度稳定在350℃10分钟以上，硅片均匀受热后，向真空室内通入流量为500sccm的B2H6和H2的混合气体，其中B2H6百分含量为5％。同时调节抽气速率，使真空室压强恒定。4、开启激光器，使波长为193nm(激光器所用介质为ArF)、能量密度为500mJ，脉冲为20纳秒的激光束均匀地照射到基片上，使基片瞬间升温至1200℃。激光累计照射15次，此时晶片表面形成符合要求，深度小于30nm，具有良好的迁移率及低的漏电流的质量良好的超浅结，工艺过程完成。
实施例2
以156mm×156mm×180μm的P型单晶硅做基片，利用本发明在P型半导体基片上进行掺杂形成超浅结，以此来进一步阐明本发明。其工艺步骤如下：1、将经过清洁处理的P型硅片放入真空室内的载片台上，硅片正对着透明玻璃窗1。2、关闭真空室门，对真空室抽真空达到10Pa，同时开启加热器，对基片加热，加热温度为400℃。3、当真空度达到本底真空度，加热温度稳定在400℃且15分钟以上，硅片均匀受热后，向真空室内通入流量为300sccm的PH3和H2的混合气体，其中PH3百分含量为8％。同时调节抽气速率，使真空室压强恒定。4、开启使用连续式激光器照射半导体基片，使波长为248nm(激光器所用介质为Kr)、能量密度为500mJ的激光束均匀地照射到基片上，连续照射时间为5～50s，使基片瞬间升温至1200℃，本实施例中，激光与基片之间保持相对运动，其中基片固定，激光扫射速度范围是15mm/s，当然，也可以使激光器固定，基片移动速度范围是15mm/s，效果相同。此时晶片表面形成符合要求，深度小于30nm，具有良好的迁移率及低的漏电流的质量良好的超浅结，工艺过程完成。
当然，以上两个实施例中，也可以使激光工作介质为Xe，波长范围为308或者351nm，同样能实现发明目的。
本发明提供了一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，在真空条件下，以通气流量为50～1000sccm的速度通入H2以及另一种气体的混合物，此混合气体于基片晶格活化时掺杂到半导体基片表面；
步骤(2)，使用激光照射半导体基片，使半导体基片瞬间温升至1000℃～1400℃，最终半导体基片表面形成超浅结。
2.根据权利要求1所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(2)使用连续式激光器照射半导体基片，连续照射时间为5～50s；或者使用脉冲激光器照射半导体基片，累计照射5～20次。
3.根据权利要求2所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)所述真空条件是真空度为1000Pa～10×10-3Pa的本底真空。
4.根据权利要求3所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)中该半导体基片为N型半导体基片，与通入的H2混合的另一种气体是B2H6。
5.根据权利要求4所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)中将N型半导体基片加热至500℃以下。
6.根据权利要求4所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)所述真空条件是真空度为6.6Pa，混合气体中B2H6占体积百分比的1％～15％。
7.如权利要求3所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)中该半导体基片为P型半导体基片，与通入的H2混合的另一种气体是PH3。
8.根据权利要求7所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)中将P型半导体基片加热至500℃以下。
9.根据权利要求7所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(1)所述真空条件是真空度为6.6Pa，混合气体中PH3占重量百分比的1％～15％。
10.根据权利要求4或7所述的一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法，其特征在于，步骤(2)所述激光工作介质为ArF，波长为193nm，或者所述激光工作介质为Kr，波长为248nm，或者所述激光工作介质为Xe，波长为308或351nm。
CN2009102350600A 2009-11-16 2009-11-16 一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法 Expired - Fee Related CN101719464B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102350600A CN101719464B (zh) 2009-11-16 2009-11-16 一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102350600A CN101719464B (zh) 2009-11-16 2009-11-16 一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101719464A true CN101719464A (zh) 2010-06-02
CN101719464B CN101719464B (zh) 2011-04-27

Family

ID=42434018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102350600A Expired - Fee Related CN101719464B (zh) 2009-11-16 2009-11-16 一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101719464B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102737969A (zh) * 2011-04-13 2012-10-17 刘莹 一种在晶体硅表面以激光制备超浅结的设备
CN102945798A (zh) * 2012-10-30 2013-02-27 清华大学 超薄氧化层的激光处理生长方法及装置
US10955983B2 (en) 2013-08-13 2021-03-23 Samsung Electronics Company, Ltd. Interaction sensing
CN117894882A (zh) * 2024-03-15 2024-04-16 河北大学 一种用于硒化锑太阳电池异质结的光退火装置及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212346A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Panasonic Corp プラズマドーピング方法及び装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102737969A (zh) * 2011-04-13 2012-10-17 刘莹 一种在晶体硅表面以激光制备超浅结的设备
CN102945798A (zh) * 2012-10-30 2013-02-27 清华大学 超薄氧化层的激光处理生长方法及装置
CN102945798B (zh) * 2012-10-30 2015-07-29 清华大学 超薄氧化层的激光处理生长方法及装置
US10955983B2 (en) 2013-08-13 2021-03-23 Samsung Electronics Company, Ltd. Interaction sensing
CN117894882A (zh) * 2024-03-15 2024-04-16 河北大学 一种用于硒化锑太阳电池异质结的光退火装置及方法
CN117894882B (zh) * 2024-03-15 2024-05-28 河北大学 一种用于硒化锑太阳电池异质结的光退火装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101719464B (zh) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105340085B (zh) 用于生产具有稳定效率的光伏元件的方法和设备
CN103618028B (zh) 一种制备具有表面钝化的pn结和晶体硅太阳能电池的方法和设备
CN104505427B (zh) 改善晶体硅太阳能电池片lid和pid的方法及装置
CN101719464B (zh) 一种以激光制备超浅结于半导体基片表面的方法
CN104934372B (zh) 一种低温多晶硅薄膜及其制作方法、相关器件
CN101336468B (zh) 化合物半导体的活性化方法及装置
CN101820023B (zh) 一种制备晶体硅太阳能电池选择性发射极的方法
CN106784153A (zh) 太阳能电池片低压扩散工艺
CN104404626B (zh) 物理冶金多晶硅太阳能电池的磷扩散方法
CN101820020B (zh) 一种制备晶体硅太阳能电池选择性发射极的方法
US20120264072A1 (en) Method and apparatus for performing reactive thermal treatment of thin film pv material
CN117117043B (zh) N型钝化接触电池的形成方法及其制造系统
GB2158992A (en) Diffusion of impurities into semiconductor substrates
CN1312734C (zh) 飞秒脉冲激光制备β－FeSi2半导体薄膜的方法
CN1354287A (zh) 开管式碲镉汞外延材料热处理方法
CN102477583A (zh) 一种对晶硅薄膜掺杂制备超浅结的方法
CN105200518B (zh) 一种基于氧离子束辅助沉积制备硒化铅多晶薄膜的方法
CN109378269B (zh) 一种对半导体表面过饱和掺杂且保持其晶格结构的制备方法
CN104409557A (zh) 一种用于加深硅片pn结深度的扩散方法及硅片
JP2011001591A (ja) ガス加熱装置
CN101821854B (zh) 动态控制微晶硅生长期间的温度的方法
CN103730541B (zh) 太阳能电池纳米发射极及其制备方法
CN104250725A (zh) 预沉积工艺、扩散工艺及扩散设备
CN100575546C (zh) 一种Sb掺杂制备p型ZnO薄膜方法
CN202120962U (zh) 一种选择性发射极单晶硅太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: GUODIAN PHOTOVOLTAIC (JIANGSU) CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: JIANGSU HUACHUANG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20110922

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110922

Address after: 214213 Jiangsu Yixing Economic Development Zone East Avenue GUI

Patentee after: Guodian Technology & Environment Co., Ltd.

Address before: 214213, 8 building, creative software building, Wen Zhuang Road, Yixing Economic Development Zone, Jiangsu, Yixing, 4

Patentee before: Jiangsu Huachuang Photoelectric Technology Co., Ltd.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: GD SOLAR CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: GUODIAN PHOTOVOLTAIC (JIANGSU) CO., LTD.

Effective date: 20130624

Owner name: NATIONAL ELECTRIC NEW ENERGY TECHNOLOGY INSTITUTE

Effective date: 20130624

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130624

Address after: 214213 Jiangsu Yixing Economic Development Zone East Avenue GUI

Patentee after: GD Solar Co., Ltd.

Patentee after: Guodian New Energy Technology Institute

Address before: 214213 Jiangsu Yixing Economic Development Zone East Avenue GUI

Patentee before: Guodian Technology & Environment Co., Ltd.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NATIONAL ELECTRIC NEW ENERGY TECHNOLOGY INSTITUTE

Free format text: FORMER OWNER: NATIONAL ELECTRIC NEW ENERGY TECHNOLOGY INSTITUTE

Effective date: 20150409

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150409

Address after: 214213 Jiangsu Yixing Economic Development Zone East Avenue GUI

Patentee after: GD Solar Co., Ltd.

Patentee after: Guodian New Energy Technology Institute

Patentee after: National Electric Zhaojing Optoelectronic Technology Jiangsu Co., Ltd.

Address before: 214213 Jiangsu Yixing Economic Development Zone East Avenue GUI

Patentee before: GD Solar Co., Ltd.

Patentee before: Guodian New Energy Technology Institute

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110427

Termination date: 20151116

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee