CN102142359B - 一种硅片外吸杂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片外吸杂方法，包括以下步骤：将铟源涂布在硅片表面，在氧气气氛下，将硅片放入常规热处理炉或快速热处理炉中保温一段时间，冷却至室温，在氢氟酸中浸泡以去除表面玻璃层；其中，所述的保温温度为700℃-1000℃，在所述的常规热处理炉保温的时间为30-120分钟，在所述的快速热处理炉保温的时间为1-10分钟。本发明方法操作简单、成本低廉，且吸杂效果非常好。
Description
技术领域
本发明属于集成电路以及太阳能应用领域，具体涉及一种硅片外吸杂方法。
背景技术
吸杂技术是指在硅片的内部或背面有意造成各种晶体缺陷，以吸引金属杂质在这些缺陷处沉淀，是一种减少硅片体内杂质含量的有效方法。根据吸杂点位置的不同，可以分为外吸杂和内吸杂。
内吸杂是指通过高温-低温-高温多步热处理工艺，利用氧在热处理时扩散和沉淀的性质，在晶体硅内部产生大量的氧沉淀，利用氧沉淀作为吸杂中心将金属杂质束缚在其周围而表面形成洁净区。但是，这种吸杂方式仅当金属杂质的浓度较高(＞1013atoms/cm3)时比较有效；而金属杂质浓度较低时，由于在硅中固溶度的影响，有一部分金属杂质将很难在氧沉淀处形成沉淀，削弱了内吸杂的效果。
外吸杂是指在硅片背面引入大量的位错等缺陷，使得金属杂质在此区域沉淀，从而保证硅器件的工作区无缺陷和无金属杂质。磷吸杂和铝吸杂是常用的外吸杂技术。磷吸杂是指高温在硅片表面扩散高浓度的磷原子，产生磷硅玻璃，磷硅玻璃中含有大量的微缺陷，成为金属杂质的吸杂点。磷吸杂是一种很有效的吸杂方式，但在金属沾污较严重时其吸杂效果较差。而铝吸杂是利用铝硅合金化反应产生的重掺铝层进行吸杂。但是，铝在硅中的固溶度小，因此重掺铝层掺杂浓度较低，吸杂能力较弱。
外吸杂不仅仅对于集成电路硅片有效，对于太阳电池用硅片更是唯一的吸杂方式。太阳电池是体器件，而内吸杂产生的缺陷区域恰好在体内，会成为少数载流子的复合中心，大大降低太阳电池的光电转换效率。因此，寻找一种更为高效的外吸杂方法来更好地提高硅片质量，对于集成电路和光伏产业的推动具有很重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种高效的硅片外吸杂方法，操作简单、成本低廉，具有非常好的吸杂效果。
一种硅片外吸杂方法，包括以下步骤：
将铟源涂布在硅片表面，在氧气气氛下，将硅片放入常规热处理炉或快速热处理炉中保温一段时间，冷却至室温，在氢氟酸中浸泡以去除表面玻璃层；
其中，所述的保温温度为700℃-1000℃，在所述的常规热处理炉保温的时间为30-120分钟，在所述的快速热处理炉保温的时间为1-10分钟。
所述的铟源优选为InCl3溶液、In2(SO4)3溶液或In(NO3)3溶液，吸杂效果好，成本低廉，制备简单。
优选所述的铟源的浓度为0.01mol/L-0.05mol/L。
优选所述的氢氟酸的体积百分浓度为10％～80％，可有效去除表面二氧化硅玻璃层，体积百分浓度越大，玻璃层去除速度越快。通常采用体积百分浓度为10％的氢氟酸，浸泡时间为30s。
本发明采用铟吸杂，铟源和氧气在硅片表面反应，生成含有铟的二氧化硅玻璃层。这层玻璃层中含有大量的缺陷，能够吸引硅片体内的金属杂质扩散到此玻璃层中沉淀，在氢氟酸中短时间浸泡即可去除此玻璃层，从而减少了硅片体内金属杂质含量，提高了硅片质量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
(1)操作简单，无需增加额外设备，现有热处理设备即可兼容使用，且铟源制备简单。
(2)成本低廉，选用低浓度的铟源，即可达到非常好的吸杂效果。
(3)铟的扩散系数小，不会引入重掺扩散层，吸杂效果来自于表面生成的含有铟的玻璃层，稀氢氟酸中短时间浸泡即可去除此玻璃层。
附图说明
图1为实施例1中原生单晶硅片铟吸杂前后少子寿命与对比例1中原生单晶硅片快速热处理吸杂前后少子寿命的对比图；
图2为实施例2中铁杂质沾污单晶硅片铟吸杂前后少子寿命对比图；
图3为实施例3中铜杂质沾污单晶硅片铟吸杂前后少子寿命对比图；
图4为实施例4中铟吸杂效果与对比例4中磷吸杂效果对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。
实施例1
(1)取单晶硅片，厚度约200微米，经检测少子寿命约为13μs；
(2)将铟源(0.01mol/L的InCl3溶液)双面涂布在单晶硅表面；
(3)将氧气通入RTP-300快速热处理炉，气体流量约1L/min，将经步骤(2)处理后的单晶硅片送入炉内，炉温以50℃/s升温至900℃，保温3分钟后，随炉冷却至室温；
(4)在氢氟酸(体积百分浓度为10％)中浸泡30s，去除表面玻璃层。
对比例1
(1)取单晶硅片，厚度约200微米，经检测少子寿命约为13μs；
(2)将氧气通入RTP-300快速热处理炉，气体流量约1L/min，将上述单晶硅片送入炉内，炉温以50℃/s升温至900℃，保温3分钟后，随炉冷却至室温；
(3)在氢氟酸(体积百分浓度为10％)中浸泡30s，去除表面玻璃层。
图1给出了实施例1和对比例1处理前后的单晶硅片的少子寿命对比图。由图1可见，经实施例1处理的单晶硅片的少子寿命由原来的13μs上升到20μs；而经对比例1处理的单晶硅片的少子寿命由原来的13μs降低到了7μs。
实施例2
(1)取铁杂质沾污的单晶硅片，厚度约600微米，经检测少子寿命约为0.3μs；
(2)将铟源(0.05mol/L的In2(SO4)3溶液)双面涂布在单晶硅表面；
(3)将氧气通入常规热处理炉，气体流量约1L/min，炉内温度升至
900℃，将上述单晶硅片送入炉内，保温120分钟后，随炉冷却至室温；
(4)在氢氟酸(体积百分浓度为10％)中浸泡30s，去除表面玻璃层。
图2给出了实施例2处理前后的铁杂质沾污的单晶硅片的少子寿命对比图。由图2可见，经实施例2处理的单晶硅片的少子寿命由原来的0.3μs上升到4.4μs。
实施例3
(1)取铜沾污单晶硅片，厚度约200微米，经检测少子寿命约为2μs；
(2)将铟源(0.02mol/L的In(NO3)3溶液)双面涂布在单晶硅表面；
(3)将氧气通入RTP-300快速热处理炉，气体流量约1L/min，将经步骤(2)处理后的单晶硅片送入炉内，炉温以50℃/s升温至800℃，保温6分钟后，随炉冷却至室温；
(4)在氢氟酸(体积百分浓度为10％)中浸泡30s，去除表面玻璃层。
图3给出了实施例3处理前后的铜杂质沾污的单晶硅片的少子寿命对比图。由图3可见，经实施例3处理的单晶硅片的少子寿命由原来的2μs上升到15μs。
实施例4
(1)取单晶硅片，厚度约200微米，经检测少子寿命约为4μs；
(2)将铟源(0.05mol/L的In2(SO4)3溶液)双面涂布在单晶硅表面；
(3)将氧气通入RTP-300快速热处理炉，气体流量约1L/min，将上述单晶硅片送入炉内，炉温以50℃/s升温至900℃，保温3分钟后，随炉冷却至室温。
(4)在氢氟酸(体积百分浓度为10％)中浸泡30s，去除表面玻璃层。
对比例4
(1)取单晶硅片，厚度约200微米，经检测少子寿命约为4μs；
(2)将磷源(p-854，Honeywell)双面涂布在单晶硅表面；
(3)将氧气通入RTP-300快速热处理炉，气体流量约1L/min，将上述单晶硅片送入炉内，炉温以50℃/s升温至900℃，保温3分钟后，随炉冷却至室温；
(4)在氢氟酸(体积百分浓度为10％)中浸泡30s，去除表面玻璃层。
图4给出了实施例4和对比例4处理前后的单晶硅片的少子寿命对比图。由图4可见，经实施例4处理的单晶硅片的少子寿命由原来的4μs上升到20μs；而经对比例4处理的单晶硅片的少子寿命由原来的4μs仅仅上升到了6μs。由此可以看出，采用铟吸杂效果显著优于磷吸杂，铟吸杂是一种简单高效的新型吸杂方法。
Claims (2)
1.一种硅片外吸杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铟源涂布在硅片表面，在氧气气氛下，将硅片放入常规热处理炉或快速热处理炉中保温一段时间，冷却至室温，在氢氟酸中浸泡以去除表面玻璃层；所述的铟源为InCl3溶液、In2(SO4)3溶液或In(NO3)3溶液，所述的铟源的浓度为0.01mol/L-0.05mol/L；
其中，所述的保温温度为700℃-1000℃，在所述的常规热处理炉保温的时间为30-120分钟，在所述的快速热处理炉保温的时间为1-10分钟。
2.如权利要求1所述的硅片外吸杂方法，其特征在于，所述的氢氟酸的体积百分浓度为10％～80％。
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