实现选择性发射极结构的现有方法
双步扩散法
此扩散方法分两个步骤分别形成选择性发射极结构的两个不同区域。一般在高掺杂深扩散区得到16Ω/□左右的方块电阻,而在低掺杂浅扩散区得到80Ω/□左右的方块电阻。它可以用多种形式来实现选择性发射极结构,表1给出其中的一种。用此工艺,结合SiN4/MgF2双层减反射膜已在100cm2多晶硅上实现15.9%的转换效率。但由于两步扩散法中硅片有两次高温热过程,对硅片的损害较大而且热耗也很大,从成结的质量和工艺成本来说,两步扩散法不太理想。
单步扩散法
单步扩散法是为了避免双步扩散法的弊端而形成的。由于其热耗少并且避免了对硅片的二次高温处理而带来的损害等优点,因此逐渐成为了制作选择性发射极的主要方法。它的具体操作形式有多种,其中与快速扩散方法结合,可以进一步降低工艺的热耗,具有很好的商业化前景。
1.在硅片表面均匀涂源进行扩散和选择性腐蚀
此工艺包括两个过程:(1)在硅片表面均匀涂源进行扩散,结相对较深;(2)丝网印刷前电极,金属化后,非电极区用等离子体腐蚀很薄的一层,则选择性发射极也就形成了,如图1中的(b)所示。此方法中等离子体腐蚀需要相对复杂和昂贵的设备,腐蚀过程中也会对电极的接触有影响。
2.加热源的掩模处理
此工艺是对加热源进行选择性处理,主要应用于快速扩散系统中,将光源按照选择性发射极的需要进行掩模处理,使得均匀地印刷在硅片表面上的杂质在扩散过程中受光和热不均匀而造成扩散深浅不同、浓度高低不同的区域,从而形成选择性发射极结构。此方法中,要求掩模在高温扩散的过程中不能变形,且操作也较复杂。
3.仅在电极区印刷高浓度磷浆,然后放入扩散炉中进行扩散
将高浓度磷浆如电极栅线状印刷到硅片表面,然后将硅片放入扩散炉中进行扩散(可以是常规扩散,也可以是快速扩散)。高浓度磷浆在扩散过程中从印刷区挥发沉积到非印刷区。由于这样挥发沉积得到磷浓度不如印刷区的高,这样就形成高低浓度的掺杂,得到选择性发射极结构,如图2所示此方法中,对非印刷区的掺杂可能过低,尤其是在短时间(1分钟内)的快速扩散中,高浓度磷浆甚至还来不及挥发沉积,扩散就结束了。