專利名稱：一種p型半導(dǎo)體、p型摻雜劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種P型半導(dǎo)體、P型摻雜劑的制備方法。
背景技術(shù)：
在本征半導(dǎo)體硅或鍺中摻雜微量的其它適當(dāng)元素后所形成的半導(dǎo)體為雜質(zhì)半導(dǎo)體，根據(jù)摻雜的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體也稱為空穴型半導(dǎo)體，即空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體。在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素(如硼)使之取代晶格中硅原子的位置，即可形成P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴為多子，自由電子為少子，主要依靠空穴導(dǎo)電。空穴主要由雜質(zhì) 原子提供，自由電子由熱激發(fā)形成，因此摻入的雜質(zhì)越多，多子(空穴)的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。N型半導(dǎo)體與之相反，其自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴電子濃度，摻入的雜質(zhì)為五價(jià)元素，自由電子主要由雜質(zhì)原子提供，空穴由熱激發(fā)形成。采用不同的摻雜工藝，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，使之交界面形成空間區(qū)P-N結(jié)。P-N結(jié)具有單向?qū)щ娦?此為光伏電池的核心結(jié)構(gòu)。光伏用P型多晶硅、準(zhǔn)(類)單晶硅在鑄錠或拉制過程中需要對(duì)硅料進(jìn)行電阻率補(bǔ)償處理，使鑄造多晶硅錠、準(zhǔn)(類)單晶硅錠電阻率控制在O. 5 Ω ^cm至6Ω -cm以適合制作光伏電池。在鑄造過程中，一般使用低阻硼硅母合金作為摻雜劑對(duì)太陽能級(jí)原硅料進(jìn)行摻雜，硼硅母合金摻雜劑電阻率一般控制在O. 0001 Ω · cm至O. 01 Ω · cm。目前，硼硅母合金主要通過在高純?cè)枇现刑砑訂钨|(zhì)硼，使用單晶爐采用直拉法拉制摻雜劑硅棒，在保證硅料純度的同時(shí)，使硼元素均勻的分散在硅棒中，從而降低原硅料電阻率，使拉制的硅棒符合摻雜劑的要求。但此方法中硼單質(zhì)成本較高，并且直拉法單晶爐拉制摻雜劑硅棒時(shí)，單棒重量為12(Tl30kg，能耗約為120元/kg，且拉制過程中控制難度較大，導(dǎo)致硅棒成品率較低，拉制失敗的硅料需重新破碎進(jìn)行拉制，導(dǎo)致拉制成本較高。光伏電池制作過程中，導(dǎo)電類型為N型的原硅片需經(jīng)過硼擴(kuò)散工序，即在N型原硅片表面擴(kuò)散一層硼原子，以形成P-N異質(zhì)結(jié)，使原硅片具有發(fā)電作用。在光伏電池硼擴(kuò)散工序，擴(kuò)散硼源后，由于設(shè)備或硅片自身質(zhì)量問題會(huì)產(chǎn)生部分不合格電池片，其表面存在大量硼原子。本發(fā)明考慮將此類不合格N型擴(kuò)散硅片用于制備P型半導(dǎo)體或P型摻雜劑。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種P型半導(dǎo)體、P型摻雜劑的制備方法，本方法制備的P型半導(dǎo)體及P型摻雜劑成本較低。本發(fā)明提供了一種P型半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行鑄錠，得到P型半導(dǎo)體；所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。優(yōu)選的，所述硅料的要求為CN 102925964 A書明說2/5頁
純度彡6N,施主< 5ppba,受主< Ippma ；
表面金屬Fe^ IOppbw，Cu ^ 2ppbw, Ni ^ 2ppbw, Cr ^ 2ppbw, Zn ^ 4ppbw, Na ^ 15ppbw ；
電阻率彡50 Ω · cm。
優(yōu)選的，所述不合格N型硅片的用量滿足以下條件
測(cè)試不合格N型娃片的重量為α ；
跟蹤硼擴(kuò)散工藝計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量為β ；
根據(jù)硅料用量及P型半導(dǎo)體的電阻率計(jì)算鑄造P型半導(dǎo)體所需硼元素的量為Θ ；
不合格N型硅片的用量為δ，δ滿足以下條件δ = θ*α/β。
本發(fā)明還提供了一種P型摻雜劑的制備方法，包括以下步驟
將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行拉制，得到P型摻雜劑；
所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。
優(yōu)選的，所述拉制為直拉法拉制。
優(yōu)選的，所述所述硅料的要求為
純度彡6Ν,施主< 5ppba,受主< Ippma ；
表面金屬Fe^ IOppbw，Cu ^ 2ppbw, Ni ^ 2ppbw, Cr ^ 2ppbw, Zn ^ 4ppbw, Na ^ 15ppbw ；
電阻率彡50 Ω · cm。
優(yōu)選的，所述不合格N型硅片的用量滿足以下條件
測(cè)試不合格N型硅片的重量為α ；
跟蹤硼擴(kuò)散工藝計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量為β ；
根據(jù)硅料用量及P型半導(dǎo)體的電阻率計(jì)算拉制P型摻雜劑所需硼元素的量為Θ
不合格N型硅片的用量為δ’，6’滿足以下條件6’=0’*0/^。
本發(fā)明提供了一種P型半導(dǎo)體的制備方法，該方法將不合格N型娃片與娃料摻雜進(jìn)行鑄錠，得到P型半導(dǎo)體，所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。與現(xiàn)有技術(shù)制備硼硅母合金作為P型摻雜劑相比，首先，本發(fā)明使用硼擴(kuò)散后的不合格N型硅片與硅料直接摻雜進(jìn)行鑄錠，避免了硼硅母合金的高成本單晶爐拉制過程，降低了成本；其次，使不合格的N型硅片得到再利用，其成本與單質(zhì)硼相比，也較低；再次，此制備過程較簡單，操作方便。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種P型半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行鑄錠，得到P型半導(dǎo)體；所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。
N型硅片制作電池工藝的流程需經(jīng)過制絨、硼擴(kuò)散、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、 印刷與燒結(jié)。
制絨工藝是利用硅片的損傷層，通過硝酸與氫氟酸的混合溶液對(duì)硅片表面進(jìn)行制絨，在硅片表面形成高低不平的表面及大量的孔洞，以增加電池片表面的受光面積，降低反射率，從而提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。4CN 102925964 A書明說3/5頁
硼擴(kuò)散是在N型硅片的表面滲入很薄的一層硼元素，使前表面變成P型，形成一個(gè) PN結(jié)。由于設(shè)備或硅片自身質(zhì)量問題，此步驟會(huì)產(chǎn)生部分不合格的N型硅片，此即為本發(fā)明所用的不合格N硅片。
所述不合格N型硅片可為單晶硅、多晶硅或非晶硅，并無特殊的限制。
按照本發(fā)明，所述不合格N硅片使用前需經(jīng)過清洗干凈，所述清洗的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法即可，并無特殊的限制。
本發(fā)明中，所述娃料的要求為純度彡6N,施主< 5ppba,受主< Ippma ;表面金屬 Fe ^ IOppbw，Cu ^ 2ppbw, Ni ^ 2ppbw, Cr ^ 2ppbw, Zn ^ 4ppbw, Na ^ 15ppbw ；電阻率 ^ 50 Ω · cm。
按照本發(fā)明，所述不合格N型硅片的用量滿足以下條件含單位量硼元素的不合格N型硅片的重量乘以鑄造P型半導(dǎo)體所需硼元素的量。
所述不合格N型硅片用量滿足的條件具體為
測(cè)試不合格N型硅片的重量為α ；
跟蹤硼擴(kuò)散工藝計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量為β ；
根據(jù)硅料用量及P型半導(dǎo)體的電阻率計(jì)算鑄造P型半導(dǎo)體所需硼元素的量為Θ ；
不合格N型硅片的用量為δ，δ滿足δ = θ*α/β。α/β為含單位量硼元素的不合格N型娃片的重量。
所述硼擴(kuò)散工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的硼擴(kuò)散工藝，并無特殊的限制，通過跟蹤所述硼擴(kuò)散工藝即可計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量，所述計(jì)算方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的計(jì)算方法，并無特殊的限制。
其中所述鑄造P型半導(dǎo)體所需硼元素的量根據(jù)硅摻雜軟件進(jìn)行計(jì)算，所述計(jì)算方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的計(jì)算方法即可，并無特殊的限制。
硼擴(kuò)散后的不合格N型硅片表面的硼元素均勻分布，因此可利用上述計(jì)算方法從而得到需要加入的不合格N型硅片的重量。
本發(fā)明中，所述鑄造P型半導(dǎo)體的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鑄造方法，并無特殊的限制。
本發(fā)明利用硼擴(kuò)散后的不合格N型硅片為摻雜劑，與硅料混合鑄造，從而得到P型半導(dǎo)體，避免了傳統(tǒng)摻雜劑使用單晶爐拉制摻雜劑硅棒，降低了生產(chǎn)成本，并且通過簡單的計(jì)算也可以實(shí)現(xiàn)不合格品的回收再利用。不合格N型硅片的使用只需要將表面清洗干凈即可，無需其他的處理，回收率高，操作簡單方便，可用于P型半導(dǎo)體的批量生產(chǎn)。
本發(fā)明還提供了一種P型摻雜劑的制備方法，包括以下步驟將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行拉制，得到P型摻雜劑；所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格N 型硅片。
所述不合格N型硅片與硅料同上所述，在此不再贅述。
其中，所述不合格N型硅片的用量滿足以下條件含單位量硼元素的不合格N型硅片的重量乘以鑄造P型摻雜劑所需硼元素的量。
所述不合格N型硅片的用量需滿足的條件具體為
測(cè)試不合格N型硅片的重量為α ；
跟蹤硼擴(kuò)散工藝計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量為β ；5
根據(jù)硅料用量及P型半導(dǎo)體的電阻率計(jì)算拉制P型摻雜劑所需硼元素的量為Θ
不合格N型硅片的用量為δ ’，δ ’滿足以下條件δ ’ = θ ’ *α/β。
所述根據(jù)硼擴(kuò)散工藝計(jì)算及所述計(jì)算拉制P型摻雜劑所需硼元素的重量同上所述，在此不再贅述。
所述拉制的方法為直拉法拉制，優(yōu)選為使用單晶爐采用直拉法拉制。
本發(fā)明中制備P型摻雜劑的拉制方法同現(xiàn)有的摻雜劑的制備方法相同，不同之處在于其中摻雜的不是單質(zhì)硼元素，而摻雜硼擴(kuò)散工藝后不合格的N型硅片，降低了原料的成本。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種P型半導(dǎo)體、P型摻雜劑的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
以下實(shí)施例中所用試劑及硅料均為市售。
實(shí)施例I
I. I利用硅料硼磷含量檢測(cè)儀測(cè)得硼擴(kuò)散后不合格N型硅片的表面硼含量β為 I. 2Χ IO21個(gè)，不合格N型硅片的大小為156mmX 156mm，重量α為10g。
I. 2P型半導(dǎo)體電阻率的摻雜目標(biāo)為I. 5Ω · cm,娃料的重量為400kg,根據(jù)娃摻雜軟件計(jì)算得到所需要硼原子Θ的個(gè)數(shù)為1.7X1021。
I. 3根據(jù)公式δ = θ*α/β計(jì)算不合格N型硅片用于鑄造P型半導(dǎo)體的添加量為 14g。
I. 4將14g I. I中的不合格N型硅片與400kg硅料混合鑄錠，得到P型半導(dǎo)體。
利用電阻率測(cè)試儀對(duì)1.4中得到的P型半導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)試，得到其實(shí)際電阻率為 I. 2 Ω · cm。
實(shí)施例2
2. I利用硅料硼磷含量檢測(cè)儀測(cè)得硼擴(kuò)散后不合格N型硅片的表面硼含量β為 I. 2Χ IO21個(gè)，不合格N型硅片的大小為156mmX 156mm，重量α為10g。
2. 2P型半導(dǎo)體電阻率的摻雜目標(biāo)為I. 5Ω · cm，硅料的重量為500kg，根據(jù)硅摻雜軟件計(jì)算得到所需要硼原子Θ的個(gè)數(shù)為2. 13X1021。
2. 3根據(jù)公式δ = θ*α/β計(jì)算不合格N型硅片用于鑄造P型半導(dǎo)體的添加量為 17. 75g。
2.4將17.75g 2. I中的不合格N型硅片與500kg硅料混合鑄錠，得到P型半導(dǎo)體。
利用電阻率測(cè)試儀對(duì)2. 4中得到的P型半導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)試，得到其實(shí)際電阻率為 I. 3 Ω · cm。
實(shí)施例3
3. I利用硅料硼磷含量檢測(cè)儀測(cè)得硼擴(kuò)散后不合格N型硅片的表面硼含量β為 I. 2Χ IO21個(gè)，不合格N型硅片的大小為156mmX 156mm，重量α為10g。
3. 2P型半導(dǎo)體電阻率的摻雜目標(biāo)為I. 5Ω · cm，硅料的重量為450kg，根據(jù)硅摻雜軟件計(jì)算得到所需要硼原子Θ的個(gè)數(shù)為I. 91 X 1021。
3. 3根據(jù)公式δ = θ*α/β計(jì)算不合格N型硅片用于鑄造P型半導(dǎo)體的添加量為 15. 75g。
3. 4將15. 75g 3. I中的不合格N型硅片與450kg硅料混合鑄錠，得到P型半導(dǎo)體。
利用電阻率測(cè)試儀對(duì)3. 4中得到的P型半導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)試，得到其實(shí)際電阻率為 I. 3 Ω · cm。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種P型半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行鑄錠，得到P型半導(dǎo)體； 所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述硅料的要求為 純度彡6N,施主< 5ppba,受主< Ippma ； 表面金屬Fe ^ IOppbw, Cu ^ 2ppbw, Ni ^ 2ppbw, Cr ^ 2ppbw, Zn ^ 4ppbw,Na ^ 15ppbw ； 電阻率彡50 Ω · cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述不合格N型硅片的用量滿足以下條件 測(cè)試不合格N型硅片的重量為α ； 跟蹤硼擴(kuò)散工藝計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量為β ； 根據(jù)硅料用量及P型半導(dǎo)體的電阻率計(jì)算鑄造P型半導(dǎo)體所需硼元素的量為Θ ； 不合格N型硅片的用量為δ，δ滿足以下條件δ = θ*α/β。
4.一種P型摻雜劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行拉制，得到P型摻雜劑； 所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述拉制為直拉法拉制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述所述硅料的要求為 純度彡6Ν,施主< 5ppba,受主< Ippma ； 表面金屬Fe ^ IOppbw, Cu ^ 2ppbw, Ni ^ 2ppbw, Cr ^ 2ppbw, Zn ^ 4ppbw,Na ^ 15ppbw ； 電阻率彡50 Ω · cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述不合格N型硅片的用量滿足以下條件 測(cè)試不合格N型硅片的重量為α ； 跟蹤硼擴(kuò)散工藝計(jì)算不合格N型硅片表面硼元素的含量為β ； 根據(jù)硅料用量及P型半導(dǎo)體的電阻率計(jì)算拉制P型摻雜劑所需硼元素的量為Θ ’ ； 不合格N型硅片的用量為δ’，6’滿足以下條件6’=0’*0/3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種P型半導(dǎo)體的制備方法，該方法將不合格N型硅片與硅料摻雜進(jìn)行鑄錠，得到P型半導(dǎo)體，所述不合格N型硅片為N型硅片硼擴(kuò)散后的不合格硅片。與現(xiàn)有技術(shù)制備硼硅母合金作為P型摻雜劑相比，首先，本發(fā)明使用硼擴(kuò)散后的不合格N型硅片與硅料直接摻雜進(jìn)行鑄錠，避免了硼硅母合金的高成本單晶爐拉制過程，降低了成本；其次，使不合格的N型硅片得到再利用，其成本與單質(zhì)硼相比，也較低；再次，此制備過程較簡單，操作方便。
文檔編號(hào)C30B29/06GK102925964SQ20121049614
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者潘家明, 何廣川 申請(qǐng)人:英利能源(中國)有限公司