專利名稱：一種硅片的鋁摻雜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅片的鋁摻雜方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硅材料是目前最重要的一種半導(dǎo)體材料，也是現(xiàn)代電子元器件應(yīng)用的最基本材料。硅的半導(dǎo)體特性表現(xiàn)為具有中等禁帶寬度，純凈的硅材料導(dǎo)電特性很差。當(dāng)對硅進行摻雜，會形成電子導(dǎo)電的n型半導(dǎo)體或者空穴導(dǎo)電的p型半導(dǎo)體。當(dāng)不同導(dǎo)電類型的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合，會形成具有整流特性的二極管、三極管或者場效應(yīng)管，這是電子 元器件的最基本器件。對于一塊原始具有一定摻雜濃度的P型或者n型硅襯底，通過不同的工藝流程，形成局部摻雜的器件，器件之間又通過極細的金屬導(dǎo)線互聯(lián)，形成一個具有應(yīng)用意義的電路結(jié)構(gòu)。在此過程中，為了形成這些局部結(jié)構(gòu)，對于硅片的局部摻雜，是一個關(guān)鍵的工藝步驟。目前，常用的摻雜方法主要有熱擴散和離子注入。熱擴散是利用含有某一種摻雜劑的固態(tài)或者液態(tài)源，通過高溫，在硅的表面預(yù)淀積含有摻雜劑的固體源，在高溫過程中在摻雜劑逐漸向硅內(nèi)部擴散，形成表面濃度向體內(nèi)逐漸遞減的摻雜濃度梯度結(jié)構(gòu)。例如磷在硅中的擴散就是使用三氯氧磷液體或者是磷化氫氣體，在氧氣輔助下，在硅表面預(yù)淀積五氧化二磷，磷元素在高溫擴散過程中向硅體內(nèi)擴散，完成對硅摻雜。而離子注入是將高能摻雜離子，通過粒子加速器直接向硅體內(nèi)注入摻雜劑離子。然而，上述兩種摻雜方法一般都適用于整面工藝。在形成局部摻雜的結(jié)構(gòu)時，在需要的摻雜的區(qū)域開口，而不需要摻雜的區(qū)域必須使用掩膜。熱擴散需要熱生長一層氧化硅或者低溫沉積氮化硅掩膜之后，使用局部化學(xué)腐蝕的方法給掩膜開口，再進行局部熱擴散摻雜，工藝比較復(fù)雜。而離子注入需要制作專門的掩膜版，價格非常昂貴。此外，針對鋁摻雜而言，采用熱擴散時，一般是采用純鋁或者鋁漿為原料，這便需要在后續(xù)流程中用化學(xué)方法去除該純鋁元素層，然而，純鋁元素層很難去除，目前使用化學(xué)方法去除時需要較長的時間。另一方面，使用激光摻雜是實現(xiàn)局部摻雜的良好途徑，這是因為激光工藝本身就是可通過程序控制的局部工藝，可以精確對位?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了保證一定的摻雜濃度，往往采用蒸鍍純鋁，之后再使用激光燒蝕，形成金屬-發(fā)射極-硅襯底的結(jié)構(gòu)，但后續(xù)需要額外的工藝去除純鋁金屬層，由于純鋁金屬層的厚度較厚(一般在微米級)，且純鋁本身比較難去除，因此上述方法并不適用于在金屬互聯(lián)之前的鋁摻雜工藝。因此，開發(fā)一種工藝簡單的鋁摻雜方法，以獲得具有高表面濃度鋁摻雜的發(fā)射極，具有實際應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種硅片的鋁摻雜方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種硅片的鋁摻雜方法，包括如下步驟
(1)將待處理的硅片進行清洗；
(2)在硅片的表面沉積氧化鋁膜；氧化鋁膜的厚度為f50納米；
(3)使用激光燒蝕上述沉積有氧化鋁膜的硅片表面，在硅片表層內(nèi)形成鋁摻雜。上述技術(shù)方案中，所述步驟(I)和(2)之間，還設(shè)有制絨步驟。這是用于制備太陽能電池片的。上述技術(shù)方案中，所述步驟⑴和⑵之間，還設(shè)有拋光步驟。這是用于制備集成電路器件的。

上述技術(shù)方案中，所述激光燒蝕后的硅片區(qū)域的方阻為8 25 Q/ □;其表面鋁原子濃度為 I. OX IO20 5. OX IO20 cnT3。上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，采用化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或濺射的方法沉積氧化鋁膜。使用PECVD沉積氧化鋁膜時，鋁元素來自于三甲基鋁，氧元素來自于笑氣。使用原子層沉積氧化鋁膜時，鋁元素來源于三甲基鋁，氧元素來自于氧氣、臭氧或者水。使用濺射沉積氧化鋁膜時，靶材為鋁靶，氣氛為氧氣。根據(jù)摻雜所需摻雜源量實際需要，所沉積的氧化鋁薄膜厚度為f50 nm。與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，一種硅片的鋁摻雜方法，包括如下步驟
(1)將待處理的硅片進行清洗；
(2)在硅片的表面沉積氧化鋁膜；氧化鋁膜的厚度為f50納米；
(3)使用激光局部燒蝕上述沉積有氧化鋁膜的硅片表面，在硅片表層內(nèi)形成局部鋁摻
雜；
(4)去除剩余的氧化鋁膜。上文中，可以使用稀鹽酸去除剩余的氧化鋁膜。上述技術(shù)方案中，所述步驟⑴和⑵之間，還設(shè)有拋光步驟。這是用于制備集成電路器件的。當(dāng)然，對于太陽能電池片而言，在步驟(I)和(2)之間，還設(shè)有制絨步驟。上述技術(shù)方案中，所述激光由激光器產(chǎn)生，所述激光器為綠光532 nm，頻率為50KHz lMKHz，功率I 30W，掃描速度3 35m/s，激光光斑大小為20 300微米。上述技術(shù)方案中，所述激光燒蝕后的硅片區(qū)域的方阻為8 25 Q/ □;其表面鋁原子濃度為 I. OX IO20 5. OX IO20 cnT3。上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，采用化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或濺射的方法沉積氧化鋁膜。使用PECVD沉積氧化鋁膜時，鋁元素來自于三甲基鋁，氧元素來自于笑氣。使用原子層沉積氧化鋁膜時，鋁元素來源于三甲基鋁，氧元素來自于氧氣、臭氧或者水。使用濺射沉積氧化鋁膜時，靶材為鋁靶，氣氛為氧氣。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點
I.本發(fā)明使用直接沉積的氧化鋁膜作為鋁摻雜的來源，實驗證明，可以獲得具有高表面濃度鋁摻雜的發(fā)射極；同時，相比于使用純金屬鋁層，本發(fā)明的氧化鋁膜在后續(xù)的流程中可以被稀鹽酸方便的去除，不會給硅片帶來污染。2.本發(fā)明使用激光燒蝕的方法進行鋁摻雜，因而可以通過軟件圖形設(shè)計，實現(xiàn)在激光加工精度范圍內(nèi)的精確定位的摻雜；此外，通過調(diào)節(jié)激光參數(shù)，可以方便的實現(xiàn)局部重P和超重P型摻雜。3.本發(fā)明的沉積氧化鋁膜為400度以下低溫流程，不需要高耗能，因而成本較低。4.本發(fā)明的制備方法簡單，易于實現(xiàn)，且成本較低，適于工業(yè)化應(yīng)用。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例一
一種硅片的鋁摻雜方法，包括如下步驟
(1)使用硼摻雜的P型原始硅片，清洗并且化學(xué)腐蝕去除切割損傷層；
(2)將清洗后硅片進行化學(xué)腐蝕，形成絨面；
(3)在上述硅片的絨面上使用原子層沉積的方法沉積20nm的氧化鋁膜；
(4)使用激光局部燒蝕鍍膜后硅片的表面，在硅片表面薄層內(nèi)形成局部鋁摻雜；所述激光由激光器產(chǎn)生，所述激光器為綠光532 nm,頻率為lOOKHz，功率4. 5W，掃描速度5m/s，激光光斑大小為60微米；
(5)使用化學(xué)腐蝕去除剩余的氧化鋁膜。測試激光作用區(qū)域的方塊電阻激光作用區(qū)域有極低的方阻10±2 Q/D ;而激 光未作用區(qū)域的方塊電阻為53±3 Q/ □；
電化學(xué)測試激光摻雜后表面鋁原子濃度為I. IXlO20 cm_3，摻雜深度202納米。實施例二
一種硅片的鋁摻雜方法，包括如下步驟
(1)使用磷摻雜的n型原始硅片，清洗并且化學(xué)腐蝕去除切割損傷層；
(2)將清洗后硅片進行化學(xué)腐蝕，形成拋光面；
(3)在上述硅片的表面使用原子層沉積的方法沉積10nm的氧化鋁膜；
(4)使用激光局部燒蝕鍍膜后硅片的表面，在硅片表面薄層內(nèi)形成局部鋁摻雜；所述激光由激光器產(chǎn)生，所述激光器為綠光532 nm，頻率為625KHz，功率8. 3W，掃描速度22m/s，激光光斑大小為35微米；
(5)使用化學(xué)腐蝕去除剩余的氧化鋁膜。測試激光作用區(qū)域的方塊電阻激光作用區(qū)域有極低的方阻20±2 Q/D ;而激光未作用區(qū)域的方塊電阻為200±20 Q/ □；
電化學(xué)測試激光摻雜后表面鋁原子濃度為2. 5 X IO20 cm_3，摻雜深度37納米。
權(quán)利要求
1.一種硅片的鋁摻雜方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將待處理的硅片進行清洗； (2)在硅片的表面沉積氧化鋁膜；氧化鋁膜的厚度為f50納米； (3)使用激光燒蝕上述沉積有氧化鋁膜的硅片表面，在硅片表層內(nèi)形成鋁摻雜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述步驟(I)和(2)之間，還設(shè)有制絨步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述步驟(I)和(2)之間，還設(shè)有拋光步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述激光燒蝕后的硅片區(qū)域的方阻為8 25 Q/ □;其表面鋁原子濃度為I. OX IO20 5. OXlO20 cm—3。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述步驟(2)中，采用化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或濺射的方法沉積氧化鋁膜。
6.一種硅片的鋁摻雜方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將待處理的硅片進行清洗； (2)在硅片的表面沉積氧化鋁膜；氧化鋁膜的厚度為f50納米； (3)使用激光局部燒蝕上述沉積有氧化鋁膜的硅片表面，在硅片表層內(nèi)形成局部鋁摻雜； (4)去除剩余的氧化鋁膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述步驟(I)和(2)之間，還設(shè)有拋光步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述激光由激光器產(chǎn)生，所述激光器為綠光532 nm，頻率為50KHz lMKHz，功率I 30W，掃描速度3 35m/s，激光光斑大小為20 300微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述激光燒蝕后的硅片區(qū)域的方阻為8 25 Q/ □;其表面鋁原子濃度為I. OX IO20 5. OXlO20 cm—3。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片的鋁摻雜方法，其特征在于所述步驟(2)中，采用化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或濺射的方法沉積氧化鋁膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅片的鋁摻雜方法，包括如下步驟(1)將待處理的硅片進行清洗；(2)在硅片的表面沉積氧化鋁膜；氧化鋁膜的厚度為1~50納米；(3)使用激光燒蝕上述沉積有氧化鋁膜的硅片表面，在硅片表層內(nèi)形成鋁摻雜。本發(fā)明使用直接沉積的氧化鋁膜作為鋁摻雜的來源，實驗證明，可以獲得具有高表面濃度鋁摻雜的發(fā)射極；同時，相比于使用純金屬鋁層，本發(fā)明的氧化鋁膜在后續(xù)的流程中可以被稀鹽酸方便的去除，不會給硅片帶來污染。
文檔編號H01L21/20GK102723265SQ201210200799
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者孟夏杰, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司