СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ N-ОБЛАСТИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2016 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к технологии формирования активной n-области, в частности к способам получения тонких фосфоросиликатных стекол в производстве солнечных элементов.

Известны способы формирования активных областей n-области из твердого планарного источника (ТПИ); жидкие - POCl₃, PCl₃ и газообразные - PH₃ [1].

При изготовлении солнечных элементов из кремниевых пленок, создаваемых методом вакуумного испарения, а также пленок, выращиваемых на керамических и многократно используемых подложках, легирование и формирование р-п-перехода осуществляются с помощью обычной диффузионной технологии [2, 3, 4].

Недостатками этих способов является неравномерное распределение концентрации по поверхности полупроводниковой пластины, длительность процесса и высокие температуры.

Образующиеся в процессе диффузии фосфора пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) являются хорошим средством генерирования примесей в полупроводниковой технологии. При температуре осаждения фосфоросиликатного стекла ФСС создаются индуцированные диффузионные напряжения впереди фронта диффузии. Эта область является стоком для металлических примесей.

Целью изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности полупроводниковой пластины, уменьшения длительности и температуры процесса.

Поставленная цель достигается проведением процесса диффузии фосфора с применением диффузанта - оксихлорид фосфора (POCl₃), при следующем расходе газов: азот -N₂=280 л/ч, кислород - O₂=300 л/ч, кислород - O₂=15 л/ч, азот через питатель - N₂=14 л/ч. Температура процесса 1000°C, и время проведения процесса равно 5 минутам. На стадии загонки используется окисляющая смесь, в результате образуется P₂O₅ в определенной точке системы перед зоной диффузии. Присутствие кислорода на стадии загонки предотвращает подтравливание поверхности галогеном, особенно при высоких концентрациях POCl₃ в смеси.

Сущность способа диффузии из жидкого источника заключается в том, что пластины кремния помешают в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой однозонной печи. Через трубу пропускается поток газа носителя азот N₂, к которому добавляется примесь источника диффузанта, находящегося при обычных условиях в жидком состоянии.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: азот N₂=280 л/ч, кислород O₂=300 л/ч, кислород O₂=15 л/ч, азот через питатель - N₂=14 л/ч. Температура процесса 1000°C, и время проведения процесса равно 5 минутам.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1: Технологический процесс диффузия фосфора проводят в однозонных диффузионных печах типа на установке СДОМ-3/100. Полупроводниковые пластины размещаются на кварцевую кассету, которая устанавливается на лодочку, расстояние между пластинами 2,4 мм. Через трубу пропускается поток газа носителя азот - N₂, к которому добавляется примесь источника диффузанта, находящегося при обычных условиях в жидком состоянии.

Азот - N₂=280 л/ч, кислород O₂=300 л/ч, кислород O₂=15 л/ч, азот через питатель N2=14 л/ч. Температура процесса 900°C, и время проведения процесса загонки - 20 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=55±10 Ом/см.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующих расходах газов: азот - N₂=280 л/ч, кислород O₂=300 л/ч, кислород O₂=15 л/ч, азот через питатель - N₂=14 л/ч. Температура процесса 950±50°C, и время проведения процесса загонки - 15 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=45±10 Ом/см.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующих расходах газов: азот N₂=280 л/ч, кислород O₂=300 л/ч, кислород O₂=15 л/ч, азот через питатель - N₂=14 л/ч. Температура процесса 1000°C и время проведения процесса загонки - 5 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=35±10 Ом/см.

Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипами, позволяет проводить процесс диффузии фосфора при температуре, равной 1000°C, и получить R_S=35±10 Ом/см, при котором обеспечивается уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по полупроводниковой пластине, снижение длительности и температуры процесса.

Литература

1. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. М.: «Радио и связь», 1991, с. 179-180.

2. N. Nakayama, Н. Matsumoto, A. Nakano, S. Ikegami, Н. Uda and Т. Yamashita, Jpn. J. Appl. Phys., 19, 703 A980).

3. Наумов Г.П., Николаев О.В. КПД превращения энергии прямого солнечного» излучения в электрическую энергию с помощью фотоэлемента из CdTe. - Физика твердого тела, 1961, т. 3, №12, с. 3748.

4. L.W. James and R.L. Moon, Appl. Phys. Lett., 26, 467 A975).

Изобретение относится к солнечной энергетике. Способ формирования активной n- области солнечных элементов включает процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности полупроводниковой пластины из газовой фазы, при этом в качестве источника диффузанта используется жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl₃) при следующем соотношении компонентов: азот N₂=280 л/ч, кислород O₂=300 л/ч, кислород O₂=15 л/ч, азот через питатель N₂=14 л/ч. Изобретение обеспечивает возможность проводить процесс диффузии фосфора при температуре 1000°C и получить R_S=35±10 Ом/см с обеспечением уменьшения разброса значений поверхностной концентрации по полупроводниковой пластине, снижения длительности и температуры процесса. 3 пр.

Способ формирования активной n-области солнечных элементов, включающий процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности полупроводниковой пластины из газовой фазы, отличающийся тем, что в качестве источника диффузанта используется жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl₃) при следующем соотношении компонентов: азот N₂=280 л/ч, кислород O₂=300 л/ч, кислород O₂=15 л/ч, азот через питатель N₂=14 л/ч.