本發(fā)明涉及一種磷擴(kuò)散方法，屬于半導(dǎo)體摻雜制結(jié)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體材料具有相應(yīng)的禁帶寬度，半導(dǎo)體材料，尤其是硅材料是當(dāng)今IC，IT，太陽能行業(yè)的基礎(chǔ)。要使得半導(dǎo)體材料獲得功能上的運用，基礎(chǔ)就是形成PN結(jié)。PN結(jié)的性能是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，目前，均是通過摻雜技術(shù)形成PN結(jié)。磷是一種V族元素，是常用的N型摻雜元素。隨著技術(shù)的進(jìn)步，對摻雜技術(shù)提出了越來越高的要求，例如對成本的要求、對摻雜區(qū)方塊電阻均勻性的要求，尤其是太陽能行業(yè)對磷摻雜區(qū)域的成本以及電阻均勻性要求很高，同時要避免摻雜表面的死層現(xiàn)象，因為這些參數(shù)對產(chǎn)品的開路電壓、短路電流有著重要影響。

現(xiàn)有的磷摻雜技術(shù)往往是磷表面擴(kuò)散技術(shù)，例如在溫度700-900攝氏度之間的氮氣氛圍中，通入三氯氧磷氣體，完成初步擴(kuò)散；之后在進(jìn)行推結(jié)工藝完成表面摻雜，然而，這種磷擴(kuò)散工藝得到的摻雜區(qū)方塊電阻往往不夠均勻，磷吸雜不夠理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題的不足，在大量實驗的基礎(chǔ)上，發(fā)明一種磷擴(kuò)散工藝。該工藝能夠改善擴(kuò)散時磷吸雜，提高磷摻雜區(qū)方塊電阻的均勻性，并且成本不高，以現(xiàn)有的設(shè)備能夠完成。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種磷擴(kuò)散方法，具體步驟為： （1）提供硅片，將硅片置于石英舟內(nèi)，將石英舟固定安置于擴(kuò)散爐內(nèi)，封閉擴(kuò)散爐的爐門；

（2）向擴(kuò)散爐內(nèi)通入大氮，氮氣流量為20ml/min；通入10min后開始升溫，并將爐內(nèi)溫度升溫至950-1050攝氏度，之后恒溫；

（3）然后進(jìn)行擴(kuò)散工藝，具體為：分段向擴(kuò)散爐內(nèi)通入攜三氯氧磷氣體和氧氣；

（4）完成擴(kuò)散工藝，停止通入攜三氯氧磷氣體和氧氣，在大氮氛圍中，將爐內(nèi)溫度降低至750-800攝氏度，并保溫推進(jìn)10min；

（5）降溫出舟，取硅片。

其中，擴(kuò)散工藝還可以具體為：通入攜三氯氧磷氣體和氧氣進(jìn)行擴(kuò)散工藝，擴(kuò)散總時間為30min；在整個所述擴(kuò)散工藝中，氧氣的流量始終為2L/min的氣體流量；從所述擴(kuò)散工藝開始計時，0-5min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，之后5-10min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體，之后10-15min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，之后15-20min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體，之后20-25min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，最后25-30min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體。

其中，硅片可以為單晶或多晶硅片，尺寸為4英寸、8英寸或12英寸。

附圖說明

圖1 擴(kuò)散過程中氣體通入情況。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。但注意其僅僅是本發(fā)明包括的一種具體實施方式，并不是本發(fā)明的全部。本發(fā)明不局限于以下實施方式。

實施例1

提供硅片，該硅片可以是成本高的單晶硅片也可以是成本低的多晶硅片，其尺寸可根據(jù)生產(chǎn)需要選取，是要設(shè)備允許，4英寸、8英寸、12英寸等等均可以。將硅片置于石英舟內(nèi)，將石英舟固定安置于擴(kuò)散爐內(nèi)。封閉擴(kuò)散爐的爐門。

向擴(kuò)散爐內(nèi)通入大氮，氮氣流量為20ml/min；通入10min后開始升溫，并將爐內(nèi)溫度升溫至950攝氏度，之后恒溫。

然后進(jìn)行擴(kuò)散工藝，具體為：向擴(kuò)散爐內(nèi)通入攜三氯氧磷氣體和氧氣，三氯氧磷液體源溫度為20攝氏度；參考圖1，在整個擴(kuò)散工藝中，氧氣的流量始終為2L/min的氣體流量；而攜三氯氧磷氣體的流量不是恒定的，是以分段的方式控制的，具體而言是分6段，共3個周期，每段持續(xù)的時間是5分鐘。從擴(kuò)散開始計時，0-5min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，之后5-10min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體，之后10-15min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，之后15-20min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體，之后20-25min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，最后25-30min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體。

完成擴(kuò)散工藝，停止通入攜三氯氧磷氣體和氧氣，在大氮氛圍中，將爐內(nèi)溫度降低至800攝氏度，并保溫推進(jìn)10min。

降溫出舟，取硅片。

實施例2

提供硅片，將硅片置于石英舟內(nèi)，將石英舟固定安置于擴(kuò)散爐內(nèi)。封閉擴(kuò)散爐的爐門。

向擴(kuò)散爐內(nèi)通入大氮，氮氣流量為20ml/min；通入10min后開始升溫，并將爐內(nèi)溫度升溫至1000攝氏度，之后恒溫。

然后向擴(kuò)散爐內(nèi)通入攜三氯氧磷氣體和氧氣進(jìn)行擴(kuò)散工藝。其中，三氯氧磷液體源溫度為20攝氏度，在整個擴(kuò)散工藝中，氧氣的流量始終為2L/min的氣體流量；攜三氯氧磷氣體的通入方式為：從所述擴(kuò)散工藝開始計時，0-5min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，之后5-10min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體，之后10-15min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，之后15-20min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體，之后20-25min內(nèi)通入流量為15L/min的攜三氯氧磷氣體，最后25-30min內(nèi)通入流量為5L/min的攜三氯氧磷氣體。

完成擴(kuò)散工藝，停止通入攜三氯氧磷氣體和氧氣，在大氮氛圍中，將爐內(nèi)溫度降低至750攝氏度，并保溫推進(jìn)10min。

降溫出舟，取硅片。

以上詳細(xì)描述了基于本發(fā)明的兩個實施方式，以下將對本工藝的磷擴(kuò)散方法的注意點進(jìn)行一些說明：

在擴(kuò)散工藝中，采取了分6段3個周期的類似脈沖式的通磷源氣體的方式，其形成的效果是在硅片表面內(nèi)形成類似的脈沖磷雜質(zhì)分布。由于每段時間只有5分鐘，為了在5分鐘內(nèi)體現(xiàn)出磷雜質(zhì)在硅片表面內(nèi)的分布作用，就需要提高擴(kuò)散溫度到950攝氏度或是以上一些。另外，6段擴(kuò)散中總是高磷源氣體后接一個低磷源氣體，作為對比例，如果將其順序交換為先通低磷源氣體之后接高磷源氣體，則最后的效果沒有前者理想，實驗數(shù)據(jù)中，后者的方塊電阻在不同的深度下偏離可達(dá)20%以上，而前者為10%以內(nèi)，其中原因可能與首次擴(kuò)散時硅片表面具有一些氧化的雜質(zhì)有關(guān)，首次擴(kuò)散選用高流量能夠抵消這些不利因數(shù)。由于采用了6段3個周期的擴(kuò)散方式，在推進(jìn)工藝中，需要將爐內(nèi)的溫度降低到800攝氏度或以下，在推進(jìn)過程中磷雜質(zhì)的濃度在硅片表面內(nèi)的分布均衡，提高方塊電阻的均勻性。因此，通過本發(fā)明的設(shè)計，能夠改善擴(kuò)散時磷吸雜，提高磷摻雜區(qū)方塊電阻的均勻性，并且成本不高，以現(xiàn)有的設(shè)備能夠完成。