CN113782423B - 杂质扩散方法和太阳能电池制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种杂质扩散方法和太阳能电池制造方法，其中所述杂质扩散方法包括：在待处理基板上形成第一扩散源层，所述第一扩散源层富含受主或施主杂质元素，且所述第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和小于10at％；在所述第一扩散源层上形成第二扩散源层，所述第二扩散源层富含氧元素和/或氮元素；对所述待处理基板进行退火处理，使得所述第一扩散源层中的所述受主或施主杂质元素扩散入所述待处理基板，并且使得所述第二扩散源中的氧元素和/或氮元素扩散入所述第一扩散源层。

Description

杂质扩散方法和太阳能电池制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术领域，具体涉及一种杂质扩散方法和太阳能电池制造方法。
背景技术
杂质扩散是制备诸如太阳能电池等半导体器件的关键工艺步骤，主要有离子注入和高温扩散两种方式，离子注入设备成本高，高温扩散法则投资成本低。
对于高温扩散的方式，以硼扩散为例，现有技术中常规的扩散源采用BBr3或BCl3，在扩散工艺上均存在一些显著不足。若采用BBr3作为扩散源，在反应过程中会产生B2O3中间产物，该物质为液态，无法像气体一样自由扩散，受自身重力影响，竖直放置的基板表面沉积的B2O3质量分布极不均匀，不利于基板表面的均匀性掺杂，且BBr3作为扩散源，在反应过程中易在炉门区域产生含溴的粘性副产物，对石英器件有很强的腐蚀作用，且温度越低粘稠度越高，低温下石英表面易形成硼硅玻璃，在石英炉门开关过程中极易粘接。若采用BCl3作为扩散源以避免炉门粘结，则又会产生HCl或Cl2等强腐蚀性副产物，对设备及管道寿命造成严重影响。
为解决该问题，现有技术中还提出了一种硼扩散方案，其在硅片表面沉积一层硼硅玻璃(BSG)层，沉积BSG层所使用的硼源为B2H6，环境气体为SiH4和O2，并在N2和O2的环境下进行退火处理，以实现硼扩散。该扩散方案由于未采用BBr3或BCl3，能够在一定程度上解决采用BBr3或BCl3作为扩散源的方案所产生问题。然而，本发明的发明人在对该方案进行研究后发现，这种扩散方法达到预定结深所需要的退火温度较高，退火时间较长。硅片长时间暴露在过高的温度下容易产生缺陷，并且高温下各种有害杂质会更容易扩散进入硅片，这会对所制成的器件的寿命和性能造成不利影响。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种杂质扩散方法和太阳能电池制造方法，以解决现有技术的杂质扩散方法中退火温度高且退火时间长，容易对所制成的器件的寿命和性能造成不利影响的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种杂质扩散方法，包括：在待处理基板上形成第一扩散源层，所述第一扩散源层富含受主或施主杂质元素，且所述第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和小于10at％；在所述第一扩散源层上形成第二扩散源层，所述第二扩散源层富含氧元素和/或氮元素；对所述待处理基板进行退火处理，使得所述第一扩散源层中的所述受主或施主杂质元素扩散入所述待处理基板，并且使得所述第二扩散源中的氧元素和/或氮元素扩散入所述第一扩散源层。
可选地，所述第一扩散源层中受主或施主杂质元素的原子浓度比小于20at％。
可选地，所述第一扩散源层为富硼掺杂层或富磷掺杂层，优选地所述第一扩散源层为富硼硅化物层或富磷硅化物层。
可选地，在所述第一扩散源层富含受主杂质元素时，所述第二扩散源层含有所述受主杂质元素；或者在所述第一扩散源层富含施主杂质元素时，所述第二扩散源层含有所述施主杂质元素。
可选地，所述第二扩散源层为富氧硼硅玻璃层或富氮硼硅复合物层或富氧氮硼硅复合物层；或者所述第二扩散源层为富氧磷硅玻璃层或富氮磷硅复合物层或富氧氮磷硅复合物层。
可选地，所述富氧硼硅玻璃层为单一非晶态SiOxBy:O薄膜，其中O的原子浓度比为10-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％；或者所述富氮硼硅复合物层为单一非晶态SiNxBy薄膜，其中N的原子浓度比为10-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％；或者所述富氧氮硼硅复合物层为单一非晶态SiOxByNz:O薄膜，其中O和N的原子浓度比之和为10-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％；或者所述富氧磷硅玻璃层为单一非晶态SiOxPy:O薄膜，其中O的原子浓度比为10-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％；或者富氮磷硅复合物层为单一非晶态SiNxPy薄膜，其中N的原子浓度比为10-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％；或者所述富氧氮磷硅复合物层为单一非晶态SiOxPyNz:O薄膜，其中O和N的原子浓度比之和为10-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％。
可选地，所述第一扩散源层的厚度范围为1-30nm，所述第二扩散源层的厚度范围为10-300nm。
可选地，所述对所述待处理基板进行退火处理包括：在800-1100℃的温度范围内对所述待处理基板进行退火处理，并保温20-200分钟。
可选地，所述杂质扩散方法还包括：去除所述第二扩散源层以及被氧化和/或氮化的所述第一扩散源层。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池制造方法，包括：采用上述第一方面中的任一项所述的杂质扩散方法在第一导电类型基板的第一表面上形成第二导电类型扩散层；在所述基板的第二表面上形成钝化层，所述第二表面为与所述第一表面相对的表面；在所述钝化层上形成电极接触层。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池制造方法，包括：采用上述第一方面中的任一项所述的杂质扩散方法在基板的第一表面上形成第一导电类型扩散层；采用上述第一方面中的任一项所述的杂质扩散方法在基板的第二表面上形成第二导电类型扩散层，所述第二表面为与所述第一表面相对的表面；去除所述第一表面和所述第二表面上的第二扩散源层以及被氧化和/或氮化的第一扩散源层；在所述基板的第二表面上形成钝化层；在所述钝化层上形成电极接触层。
通过采用本发明实施例的杂质扩散方法，通过在待处理基板上顺序形成第一扩散源层和第二扩散源层，并对待处理基板进行退火处理，以使得第一扩散源层中的杂质元素扩散入待处理基板，由于第一扩散源层中氧和氮的原子浓度之和较低，对杂质元素扩散的抑制作用较小，因此杂质元素的扩散速率更快，从而能够降低杂质扩散达到预定结深所需要的退火温度和退火时间，缩短了工艺时间，并提升了器件的寿命和性能；并且退火处理使得第二扩散源层中的氧元素和/或氮元素扩散入第一扩散源层，以使得第一扩散源层被氧化和/或氮化，从而有利于在后续工艺步骤中去除该第一扩散源层。
通过采用本发明实施例的太阳能电池制造方法，除了上述可以缩短工艺时间和提高器件寿命外，退火温度的降低能够提升少子寿命，进而提升太阳能电池的效率。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的杂质扩散方法的流程图；
图2A至图2D示出了图1所示的杂质扩散方法各步骤下的半导体结构的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的一种实施方式的杂质扩散方法的流程图；
图4示出了根据本发明实施例的另一种实施方式的杂质扩散方法的流程图；
图5示出了根据本发明实施例的另一种实施方式的杂质扩散方法的流程图；
图6A至图6C示出了图5所示的杂质扩散方法各步骤下的半导体结构的示意图；
图7示出了根据本发明实施例的太阳能电池制造方法的流程图；
图8示出了图7所示的太阳能电池制造方法所得到的半导体结构的示意图；
图9示出了根据本发明另一实施例的太阳能电池制造方法的流程图；
图10A至图10C示出了图9所示的太阳能电池制造方法各步骤下的半导体结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如背景技术部分所述，本发明的发明人通过研究发现，现有技术中在待扩散硅片表面形成硼硅玻璃层，然后在高温炉中对待扩散硅片进行退火扩散的方法达到预定结深所需要的退火温度较高，退火时间较长。本发明的发明人经过进一步研究后发现，这种方法沉积BSG层所使用的硼源为B2H6，环境气体为SiH4和O2，所得到的BSG层中含有大量的氧；并且在退火处理阶段，需要在N2和O2的环境下进行退火处理，环境气体中的氧和氮也会不断进入BSG层，从而导致BSG层中的氧和氮的原子浓度比之和更大，甚至会超过50at％。本发明的发明人发现，正是因为BSG层中含有大量的氧和氮，抑制了硼向硅片扩散，因此这种硼扩散方法达到预定结深所需要的退火温度较高，退火时间较长，这样容易造成器件寿命显著下降，进而影响器件性能。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种杂质扩散方法，如图1所示，该杂质扩散方法用于向待处理基板进行杂质扩散，可以适用于任何基板，该方法可以包括如下步骤：
S11.在待处理基板上形成第一扩散源层。
参见图2A，在本发明实施例中，待处理基板11例如可以是硅基板，本领域技术人员应当理解，本发明实施例的杂志扩散方法还可以适用于其他半导体基板。待处理基板11可以是本征半导体基板，也可以是掺杂半导体基板，第一扩散源层12富含受主或施主杂质元素。例如，当待处理基板11为本征半导体基板时，第一扩散源层12既可以富含受主杂质元素，也可以富含施主杂质元素；当待处理基板11为N型半导体基板时，第一扩散源层12可以富含受主杂质元素；当待处理基板11为P型半导体基板时，第一扩散源层12可以富含施主杂质元素。在本发明实施例的杂质扩散方法中，第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和小于10at％，更优选地小于5at％。在本实施例中，第一扩散源层可以完全不含氮，在此情况下需要将氧的原子浓度比控制在10at％以下；第一扩散源层也可以完全不含氧，在此情况下需要将氮的原子浓度比控制在10at％以下；第一扩散源层还可以含有少量的氧和氮，在此情况下需要将氧和氮的原子浓度比之和控制在10at％以下。在本实施例中，第一扩散源层的厚度范围可以为1-30nm，优选地可以为5-15nm。
作为一种可选实施方式，该受主杂质元素可以是硼(B)，第一扩散源层12可以是富硼掺杂层；作为另一种可选实施方式，该施主杂质元素可以是磷(P)，第一扩散源层12可以是富磷掺杂层。进一步地，在一种可选实施方式中，第一扩散源层12可以为富硼硅化物层或富磷硅化物层。
S12.在第一扩散源层上形成第二扩散源层。
参见图2B，在本发明实施例中，第二扩散源层13富含氧元素和氮元素中的至少一个，即第二扩散源层13可以富含氧元素，可以富含氮元素，或者可以富含氧、氮元素这二者。作为一种可选实施方式，在第一扩散源层12富含受主杂质元素(例如硼)时，第二扩散源层13也含有该受主杂质元素(例如硼)；在第一扩散源层12富含施主杂质元素(例如磷)时，第二扩散源层13也含有该施主杂质元素(例如磷)。在一些可选实施方式中，第一扩散源层12富含硼时，第二扩散源层13可以为富氧硼硅玻璃层或富氮硼硅复合物层或富氧氮硼硅复合物层；在第一扩散源层12富含磷时，第二扩散源层13可以为富氧磷硅玻璃层或富氮磷硅复合物层或富氧氮磷硅复合物层。在本实施例中，第二扩散源层的厚度范围可以为10-300nm，优选地可以为30-150nm。
S13.对待处理基板进行退火处理。
参见图2C，在对待处理基板11进行退火处理时，第一扩散源层12中的受主或施主杂质元素扩散入待处理基板11，从而形成了扩散层14，同时第二扩散源层13中的氧元素和/或氮元素同时也扩散入第一扩散源层12中，以氧化或氮化第一扩散源层12。作为一种可选实施方式，可以在860-1100℃的温度范围内对待处理基板11进行退火处理，并保温20-200分钟，以完成退火处理，更优选地，退火时间可以是30-120分钟
在本发明实施例的杂质扩散方法中，通过在待处理基板上顺序形成第一扩散源层和第二扩散源层，并对待处理基板进行退火处理，以使得第一扩散源层中的杂质元素扩散入待处理基板，由于第一扩散源层中氧和氮的原子浓度之和很低，对杂质元素扩散的抑制作用较小，因此杂质元素的扩散速率更快，从而能够降低杂质扩散达到预定结深所需要的退火温度和退火时间，缩短了工艺时间，并提升了器件的寿命和性能。需要说明的是，虽然第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和小于10at％，能够使得杂质元素更易于向待处理基板扩散，但是氧和氮的原子浓度比低，会使得第一扩散源层难以被去除，容易在基板表面形成残留，影响器件性能。因此，本发明实施例的杂质扩散方法中还引入了第二扩散源层，退火处理同时使得第二扩散源层中的氧元素和/或氮元素扩散入第一扩散源层，以使得第一扩散源层被氧化和/或氮化，从而有利于在后续工艺步骤中去除该第一扩散源层。
在本发明实施例的一些可选实施方式中，上述杂质扩散方法还可以包括：
S14.去除第二扩散源层以及被氧化和/或氮化的第一扩散源层。
参见图2D，在去除了第二扩散源层以及被氧化和/或氮化的第一扩散源层之后，仅剩下了基板11和扩散层14，从而完成了对基板11的杂质扩散。可以采用各种方式来去除第一扩散源层12和第二扩散源层13，例如干法刻蚀、湿法刻蚀以及各种减薄工艺等。
作为一种可选实施方式，由于第二扩散源层13本身富含氧元素和/或氮元素，而经过退火处理后，第一扩散源层12也会被氧化和/或氮化，因此，第一和第二扩散源层均含有氧元素和/或氮元素，从而可以采用与基板有较大刻蚀选择比的方式来进行上述步骤S14，由此可以减少基板表面第一扩散源层的残留，避免对器件性能造成影响。
作为一种可选实施方式，第一扩散源层中受主或施主杂质元素的原子浓度比小于20at％。这是因为如果杂质元素的原子浓度比过高，会导致后期难以刻蚀掉该第一扩散源层，进而会在基板表面残留，对器件性能造成影响。
需要说明的是，可以在管式PECVD系统内执行本发明实施例的杂质扩散方法，管式PECVD系统设备成本低，可在较低温度(例如100℃-500℃)的范围内灵活沉积上述第一扩散源层和第二扩散源层。并且，管式PECVD系统可以实现低温沉积掺杂源，能够以较低温度和较短时间实现杂质扩散，是一种极具竞争力的低成本制备扩散结的技术方案。
在图3所示的实施例中，以硼扩散为例来详细说明本发明。本实施例的杂质扩散方法可以包括如下步骤：
S21.在硅基板11上形成富硼硅化物层12。
仍参考图2A，硅基板11可以是本征硅基板，也可以是N型硅基板，在本实施例中，以N型硅基板为例。该富硼硅化物层12例如可以为SiBxOy，其中氧的原子浓度比例如小于10at％，硼的原子浓度比例如小于20at％。
具体而言，可以采用化学气相沉积的方法形成富硼硅化物层12。在一种可选实施方式中，向气相沉积设备通入含硅气体和含硼气体，从而形成富硼硅化物层12。其中，含硅气体例如可以是硅烷，含硼气体例如可以是硼烷。
如上文所述，该富硼硅化物层12也可以仅含有少量的氮，或是含有少量的氧和氮这两者，只要将氧和氮的原子浓度比之和控制在10at％以下即可。
S22.在富硼硅化物层12上形成富氧硼硅玻璃层13，参考图2B。
具体而言，同样可以采用化学气相沉积的方法形成富氧硼硅玻璃层13。在一种可选实施方式中，向气相沉积设备通入含硅气体、含硼气体和含氧气体。其中，含硅气体例如可以是硅烷，含硼气体例如可以是硼烷，含氧气体例如可以是氧气、笑气或水汽。该富氧硼硅玻璃层13例如可以为单一非晶态SiOxBy:O薄膜，其中O的原子浓度比为10-70at％，优选地为30-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％，优选地为0.01-5at％。
在一种可选实施方式中，可以将富氧硼硅玻璃层13替换为富氮硼硅复合物层，该富氮硼硅复合物层例如可以为单一非晶态SiNxBy薄膜，其中N的原子浓度比为10-70at％，优选地为30-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％，优选地为0.01-5at％。
在一种可选实施方式中，可以将富氧硼硅玻璃层13替换为富氧氮硼硅复合物层，该富氧氮硼硅复合物层例如可以为单一非晶态SiOxByNz:O薄膜，其中O和N的原子浓度比之和为10-70at％，优选地为30-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％，优选地为0.01-5at％。
S23.对硅基板11进行退火处理，参考图2C。
在对硅基板11进行退火处理时，富硼硅化物层12中的硼元素扩散入硅基板11，形成了P型扩散层14，P型扩散层14和N型硅基板11形成了PN结；并且富氧硼硅玻璃层13中的氧原子同时也扩散入富硼硅化物层12，并将富硼硅化物层12氧化。
S24.去除富氧硼硅玻璃层13和被氧化的富硼硅化物层12，参考图2D。
在一种可选实施方式中，可以采用湿法刻蚀来去除被氧化的富硼硅化物层12和富氧硼硅玻璃层13。由于富硼硅化物层12被氧化，且富氧硼硅玻璃层13本身富含氧，采用含氢氟酸的溶液来进行湿法刻蚀会更加容易，且与硅基板11相比，具有较高的刻蚀选择比，从而可以使得刻蚀工艺后，硅基板11表面的残留物尽可能地少。
在本发明实施例中，富硼硅化物层12的厚度选取需要适中，若富硼硅化物层12的厚度太薄，则含有的硼元素不足以扩散到预定深度，且所得到的扩散层的方阻过高；若富硼硅化物层12的厚度过厚，则不能完全被富氧硼硅玻璃层13中所含的氧原子氧化，从而无法在后续的湿法刻蚀步骤中被完全去除，进而会影响所得到的器件的性能。可选地，富硼硅化物层12的厚度可以是1-30nm，优选地可以是5-15nm。相应地，富氧硼硅玻璃层13的厚度选取同样需要适中，若太薄，则无法将富硼硅化物层12完全氧化；若过厚，则会增加工艺时间和工艺成本。可选地，富氧硼硅玻璃层13的厚度可以是10-300nm，优选地可以是30-150nm。
在图4所示的实施例中，以磷扩散为例来详细说明本发明。本实施例的杂质扩散方法可以包括如下步骤：
S31.在硅基板11上形成富磷硅化物层12，参考图2A。
硅基板11可以是本征硅基板，也可以是P型硅基板，在本实施例中，以P型硅基板为例。该富磷硅化物层12例如可以为SiPxOy，其中氧的原子浓度比例如小于10at％，磷的原子浓度比例如小于20at％。
同样可以采用化学气相沉积的方法形成富磷硅化物层12。例如，可以向气相沉积设备通入含硅气体和含磷气体，从而形成富磷硅化物层12。其中，含硅气体例如可以是硅烷，含磷气体例如可以是磷烷。
如上文所述，该富磷硅化物层12也可以仅含有少量的氮，或是含有少量的氧和氮这两者，只要将氧和氮的原子浓度比之和控制在10at％以下即可。
S32.在富磷硅化物层12上形成富氧磷硅玻璃层13，参考图2B。
同样可以采用化学气相沉积的方法形成富氧磷硅玻璃层13。例如，可以向气相沉积设备通入含硅气体、含磷气体和含氧气体。其中，含硅气体例如可以是硅烷，含磷气体例如可以是磷烷，含氧气体例如可以是氧气、笑气或水汽。该富氧磷硅玻璃层例如可以为单一非晶态SiOxPy:O薄膜，其中O的原子浓度比为10-70at％，优选地为30-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％，优选地为0.01-5at％。
在一种可选实施方式中，可以将富氧磷硅玻璃层13替换为富氮磷硅复合物层，该富氮磷硅复合物层例如可以为单一非晶态SiNxPy薄膜，其中N的原子浓度比为10-70at％，优选地为30-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％，优选地为0.01-5at％。
在一种可选实施方式中，可以将富氧磷硅玻璃层13替换为富氧氮磷硅复合物层，该富氧氮磷硅复合物层例如可以为单一非晶态SiOxPyNz:O薄膜，其中O和N的原子浓度比之和为10-70at％，优选地为30-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％，优选地为0.01-5at％。
S33.对硅基板11进行退火处理，参考图2C。
在对硅基板11进行退火处理时，富磷硅化物层12中的磷元素扩散入硅基板11，形成了N型扩散层14，N型扩散层14和P型硅基板11形成了PN结；并且富氧磷硅玻璃层13中的氧原子同时也扩散入富磷硅化物层12，并将富磷硅化物层12氧化。
S34.去除富氧磷硅玻璃层13和被氧化的富磷硅化物层12。
同样可以采用湿法刻蚀来去除被氧化的富磷硅化物层12和富氧磷硅玻璃层13。由于富磷硅化物层12被氧化，且富氧磷硅玻璃层13本身富含氧，采用含氢氟酸的溶液来进行湿法刻蚀会更加容易，且与硅基板11相比，具有较高的刻蚀选择比，从而可以使得刻蚀工艺后，硅基板11表面的残留物尽可能地少。
基于与图3所示的实施例相同的理由，在本实施例中，富磷硅化物层12的厚度可以是1-30nm，优选地可以是5-15nm，富氧磷硅玻璃层13的厚度可以是10-300nm，优选地可以是30-150nm。
图5示出了根据本发明另一实施例的杂质扩散方法，该方法可以包括如下步骤：
S41.在硅基板21的第一表面上顺序形成富硼硅化物层22和富氧硼硅玻璃层23。硅基板21例如可以是本征硅基板，富硼硅化物层22中氧的原子浓度比小于10at％，具体细节可以对应参考图3所示的实施例。
S42.在硅基板21的第二表面上顺序形成富磷硅化物层24和富氧磷硅玻璃层25，其中富磷硅化物层24中氧的原子浓度比小于10at％，第一表面与第二表面是硅基板21的两个相对表面。具体细节可以对应参考图4所示的实施例，经过步骤S41和S42之后得到的半导体结构如图6A所示。
S43.对硅基板11进行退火处理，参见图6B。
在对硅基板11进行退火处理时，同时形成了P型扩散层26和N型扩散层27，且富硼硅化物层22和富磷硅化物层24均被氧化。具体细节可以对应参考图3和图4所示的实施例，
S44.去除被氧化的富硼硅化物层22和富磷硅化物层24，以及富氧硼硅玻璃层23和富氧磷硅玻璃层25，参见图6C，从而在硅基板11的两侧同时完成了硼扩散和磷扩散。
在下文中，还将通过若干具体实施例和对比例来详细说明根据本发明实施例的杂质扩散方法的有益效果。
对比例1：在N型硅基板上形成50nm的硼硅玻璃层，在1020℃下退火135分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例1：在N型硅基板上顺序形成5nm的富硼硅化物层和30nm的富氧硼硅玻璃层，在860℃下退火120分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例2：在N型硅基板上顺序形成15nm的富硼硅化物层和80nm的富氧硼硅玻璃层，在930℃下退火50分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例3：在N型硅基板上顺序形成30nm的富硼硅化物层和150nm的富氧硼硅玻璃层，在1000℃下退火20分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例4：使用管式PECVD设备，在N型硅基板上顺序形成20nm的富硼硅化物层和100nm的富氧硼硅玻璃层，在940℃下退火30分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例5：在N型硅基板上顺序形成5nm的富硼硅化物层和30nm的富氮硼硅复合物层，在860℃下退火120分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例6：在N型硅基板上顺序形成30nm的富硼硅化物层和150nm的富氮硼硅复合物层，在1000℃下退火20分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例7：在N型硅基板上顺序形成5nm的富硼硅化物层和30nm的富氮氧硼硅复合物层，在860℃下退火120分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
实施例8：在N型硅基板上顺序形成30nm的富硼硅化物层和150nm的富氮氧硼硅复合物层，在1000℃下退火20分钟，并去除硅基板表面的扩散源层后得到的样品。
表1高温退火形成PN结的性能参数
方阻(Ohm/Sq) 结深(μm) 少子寿命(μs)
对比例1 214.6 0.71 839.02
实施例1 178.5 0.72 1230.30
实施例2 161.3 0.73 1113.45
实施例3 136.4 0.69 956.46
实施例4 146.5 0.71 1102.56
实施例5 187.2 0.68 1242.23
实施例6 142.7 0.65 987.54
实施例7 182.4 0.70 1236.52
实施例8 140.4 0.66 960.64
上述实施例中，实施例1-4的第二扩散源层富含氧元素，实施例5和6的第二扩散源层富含氮元素，实施例7和8第二扩散源层富含氧元素和氮元素这两者，上述实施例的退火温度和退火时间均小于对比例1，而能获得与对比例1同等的结深，因此可以验证上文中所述的发明人的研究结果，即由于第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和较低，因而对于杂质元素的抑制作用较低，使得杂质元素更易于向待处理基板扩散。由此可知，采用本发明实施例的杂质扩散方法，通过在待处理基板上顺序形成第一扩散源层和第二扩散源层，并对待处理基板进行退火处理，与对比例中现有技术中的杂质扩散方法相比，采用更低的退火温度和更短的退火时间就能达到与现有技术同等的结深，从而能够降低杂质扩散达到预定结深所需要的退火温度和退火时间，缩短了工艺时间，并提升了器件的寿命和性能。
此外，由表1还可以看出，实施例1-8的样品的少子寿命均大于对比例1的样品，尤其是实施例1、5、7，其少子寿命均大于1200μs，显著高于对比例1的样品，实施例1、5、7的退火温度为860℃，显著低于对比例1所需的1020℃，从实测结果来看，退火温度的降低，除了可以提高器件寿命外，还显著提高了少子寿命。对于太阳能电池而言，若采用本发明实施例的杂质扩散方法，由于所需的退火温度较低，因此能够提升少子寿命，进而提升太阳能电池的效率。
因此，本发明实施例还提供了一种太阳能电池的制造方法，如图7和图8所示，该制造方法可以包括如下步骤：
S51.在第一导电类型基板31的第一表面上形成第二导电类型扩散层32。可以采用图1至6所示的实施例中的杂质扩散方法来形成该第二导电类型扩散层32。
S52.在基板31的第二表面上形成钝化层33，第二表面为与第一表面相对的表面。
S53.在钝化层33上形成电极接触层34。该电极接触层34例如可以是重掺杂的多晶硅层。
本发明实施例还提供了另一种太阳能电池的制造方法，如图9和图10A至图10C所示，该制造方法可以包括如下步骤：
S61.在基板41的第一表面上形成第一导电类型扩散层46。可以采用图1至6所示的实施例中的杂质扩散方法来形成该第一导电类型扩散层46。
S62.在基板41的第二表面上形成第二导电类型扩散层47，第二表面为与第一表面相对的表面。同样，可以采用图1至6所示的实施例中的杂质扩散方法来形成该第二导电类型扩散层47。经过步骤S61和S62得到的半导体结构如图10A所示。
S63.去除第一表面和第二表面上的第二扩散源层(43,45)以及被氧化和/或氮化的第一扩散源层(42,44)，如图10B所示。如上文所述，由于第一扩散源层(42,44)均被氧化和/或氮化，且第二扩散源层(43,45)均富含氧元素和/或氮元素，因此第一扩散源层(42,44)和第二扩散源层(43,45)均易于通过例如含氢氟酸的溶液来湿法刻蚀，以避免残留的第一扩散源层(42,44)对器件性能造成影响。
S64.在基板41的第二表面上形成钝化层48。
S65.在钝化层48上形成电极接触层49。该电极接触层49例如可以是重掺杂的多晶硅层。经过步骤S64和S65得到的半导体结构如图10C所示。
如上文所述，本发明实施例的太阳能电池制造方法，通过在待处理基板上顺序形成第一扩散源层和第二扩散源层，并对待处理基板进行退火处理来进行杂质扩散工艺，由于第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和较低，因而对于杂质元素的抑制作用较低，使得杂质元素更易于向待处理基板扩散，降低了杂质扩散所需的退火温度和退火时间，除了可以缩短工艺时间和提高器件寿命外，退火温度的降低能够提升少子寿命，进而提升太阳能电池的效率。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (12)

1.一种杂质扩散方法，其特征在于，包括：
在待处理基板上形成第一扩散源层，所述第一扩散源层富含受主或施主杂质元素，且所述第一扩散源层中氧和氮的原子浓度比之和小于10at％；
在所述第一扩散源层上形成第二扩散源层，所述第二扩散源层富含氧元素和/或氮元素；
对所述待处理基板进行退火处理，使得所述第一扩散源层中的所述受主或施主杂质元素扩散入所述待处理基板，并且使得所述第二扩散源中的氧元素和/或氮元素扩散入所述第一扩散源层。
2.根据权利要求1所述的杂质扩散方法，其特征在于，所述第一扩散源层中受主或施主杂质元素的原子浓度比小于20at％。
3.根据权利要求1所述的杂质扩散方法，其特征在于，所述第一扩散源层为富硼掺杂层或富磷掺杂层。
4.根据权利要求3所述的杂质扩散方法，其特征在于，所述第一扩散源层为富硼硅化物层或富磷硅化物层。
5.根据权利要求1所述的杂质扩散方法，其特征在于，
在所述第一扩散源层富含受主杂质元素时，所述第二扩散源层含有所述受主杂质元素；或者
在所述第一扩散源层富含施主杂质元素时，所述第二扩散源层含有所述施主杂质元素。
6.根据权利要求5所述的杂质扩散方法，其特征在于，
所述第二扩散源层为富氧硼硅玻璃层或富氮硼硅复合物层或富氧氮硼硅复合物层；或者
所述第二扩散源层为富氧磷硅玻璃层或富氮磷硅复合物层或富氧氮磷硅复合物层。
7.根据权利要求6所述的杂质扩散方法，其特征在于，
所述富氧硼硅玻璃层为单一非晶态SiOxBy:O薄膜，其中O的原子浓度比为10-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％；或者
所述富氮硼硅复合物层为单一非晶态SiNxBy薄膜，其中N的原子浓度比为10-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％；或者
所述富氧氮硼硅复合物层为单一非晶态SiOxByNz:O薄膜，其中O和N的原子浓度比之和为10-70at％，B的原子浓度比为0.01-20at％；或者
所述富氧磷硅玻璃层为单一非晶态SiOxPy:O薄膜，其中O的原子浓度比为10-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％；或者
富氮磷硅复合物层为单一非晶态SiNxPy薄膜，其中N的原子浓度比为10-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％；或者
所述富氧氮磷硅复合物层为单一非晶态SiOxPyNz:O薄膜，其中O和N的原子浓度比之和为10-70at％，P的原子浓度比为0.01-20at％。
8.根据权利要求1所述的杂质扩散方法，其特征在于，所述第一扩散源层的厚度范围为1-30nm，所述第二扩散源层的厚度范围为10-300nm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的杂质扩散方法，其特征在于，所述对所述待处理基板进行退火处理包括：
在800-1100℃的温度范围内对所述待处理基板进行退火处理，并保温20-200分钟。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的杂质扩散方法，其特征在于，还包括：
去除所述第二扩散源层以及被氧化和/或氮化的所述第一扩散源层。
11.一种太阳能电池制造方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1-10中任一项所述的杂质扩散方法在第一导电类型基板的第一表面上形成第二导电类型扩散层；
在所述基板的第二表面上形成钝化层，所述第二表面为与所述第一表面相对的表面；
在所述钝化层上形成电极接触层。
12.一种太阳能电池制造方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1-10中任一项所述的杂质扩散方法在基板的第一表面上形成第一导电类型扩散层；
采用权利要求1-10中任一项所述的杂质扩散方法在基板的第二表面上形成第二导电类型扩散层，所述第二表面为与所述第一表面相对的表面；
去除所述第一表面和所述第二表面上的第二扩散源层以及被氧化和/或氮化的第一扩散源层；
在所述基板的第二表面上形成钝化层；
在所述钝化层上形成电极接触层。
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