CN101970133A - 制造太阳能电池可用的氮化硅钝化层的方法 - Google Patents
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Abstract
形成的氮化硅层具有合适的折射率、质量密度和氢浓度，故可作为太阳能电池基板的ARC/钝化层。沉积期间添加氢气稀释剂至传统前驱物混合气体中，可形成氮化硅层于太阳能电池基板上。或者，使用主要由硅烷和氮气组成的前驱物混合气体，也可形成氮化硅层于太阳能电池基板上。为提高沉积室产量，氮化硅层为包括低氢界面层和厚氮化硅体层的双堆栈膜。将多个太阳能电池基板放到基板承载器上及将基板承载器传送到沉积室内可进一步提高沉积室产量。
Description
技术领域
本发明的实施例大体上是关于制造太阳能电池，且特别是关于结晶硅太阳能电池的表面钝化作用。
背景技术
太阳能电池为将太阳光直接转换成电能的光电装置。最常见的太阳能电池材料为硅(Si)，其为单晶或多晶型圆片。因硅基太阳能电池产生电能的成本高于传统方法，故目前已致力于降低太阳能电池的制造成本，以免减低太阳能电池的整体效益。
第1图表示标准硅太阳能电池100的截面，其由单晶硅圆片110制成。圆片110包括通常由p型硅组成的基区101、通常由n型硅组成的发射区102、p-n结区103、和介电层104。p-n结区103位于太阳能电池的基区101与发射区102之间，且为入射光子照射太阳能电池100时产生电子-空穴对的区域。介电层104当作太阳能电池100的抗反射涂层(ARC)和发射区102表面105的钝化层。
光照到太阳能电池时，入射光子的能量会在p-n结区103两侧产生电子-空穴对。电子扩散越过p-n结而至较低能级，空穴则反向扩散而于发射极产生负电荷并于基极产生对应的正电荷。当发射极与基极间形成电路时，电流将流动使得太阳能电池100产生电能。太阳能电池100将入射能量转换成电能的效率受许多因素影响，包括太阳能电池100中电子与空穴的复合速率、和太阳能电池100反射入射光的比例。
复合(recombination)是指在太阳能电池100中反向移动的电子与空穴互相结合。电子-空穴对在太阳能电池100中每复合一次，即会消除电荷载流子，导致太阳能电池100的效率降低。复合可能发生在圆片110的体硅、或圆片110的表面105或106。在体中，复合与体硅的缺陷数量有关。在圆片110的表面105、106，复合与表面105、106的悬挂键(即未终结化学键)的多少有关。圆片110的硅晶格因结束于表面105、106而存有悬挂键。这些未终结化学键为缺陷陷阱，其处于硅的能带隙，因而作为电子-空穴对复合的位置。
彻底钝化太阳能电池的表面将减少表面复合而大幅提高太阳能电池的效率。在此，“钝化”是指化学终结硅晶格表面的悬挂键。为了钝化太阳能电池100的表面，例如表面105，通常形成介电层104于其上，从而减少表面105的悬挂键为1/1000或1/10000。就太阳能电池应用而言，介电层104一般为氮化硅(Si3N4，亦简称SiN)层，且大多数的悬挂键以硅原子(Si)或氮原子(N)终结。由于氮化硅(SiN)为无定形材料，因此发射区102的硅晶格无法完美配对介电层104的无定形结构。因此形成介电层104后留在表面105的悬挂键数量仍足以降低太阳能电池100的效率，故需额外钝化表面105，例如氢钝化。以多晶硅太阳能电池为例，氢同样有助于钝化晶粒边界的缺陷中心。
若介电层104为氮化硅(SiN)层，则并入最佳浓度的氢原子(H)至体介电层104，以进行表面105的氢钝化。最佳的氢浓度与许多因素有关，包括膜层性质和沉积介电层104的方法，其介于约5原子％至20原子％之间。沉积介电层104后，太阳能电池基板施予高温退火处理(有时称为”烧结(firing)工艺”)，以形成电池的金属接触。烧结期间，介电层104的氢原子从介电层104扩散到表面105和晶粒边界(若为多晶硅)，并终结许多留在此处的悬挂键。此领域中已知的是，体介电层104具有最佳氢原子浓度是有效施行氢钝化工艺的关键因素。例如，若表面105的氢钝化效果不佳，预估太阳能电池的效率可能会从14～15％降低至12～13％或以下。
除了表面钝化外，也可利用ARC层来提高太阳能电池100的效率。当光从一媒介行进至另一媒介时，例如从空气到玻璃或从玻璃到空气，即使入射光垂直二媒介的界面，仍有部分光自界面反射。光反射的比例与二媒介的折射率差有关，其中折射率差异越大，光自界面反射的比例越高。在二媒介间设置折射率介于二媒介之间的ARC层已知能减少光反射的比例。故在太阳能电池100的光接收面设置ARC层(如表面105上的介电层104)可减少入射光自太阳能电池100反射而无法产生电能的比例。当介电层104的折射率等于构成反射界面的二媒介(此例为玻璃和硅)的折射率乘积的平方根时，介电层104最能有效作为ARC层。玻璃和硅的折射率分别为约1.4和3.4，因此适用太阳能电池的ARC层的折射率应为约2.1。通过调整SiN沉积工艺的工艺参数可改变SiN的折射率达约1.8～3.0，故SiN适合作为太阳能电池的ARC层。
因SiN可用来终结硅表面的悬挂键且其折射率可调成预定值，故SiN已广泛用作太阳能电池的ARC层与钝化层。然沉积SiN于太阳能电池基板的产量低且膜层性质均一性差。产量(即处理太阳能电池基板的速率)直接影响太阳能电池基板的制造成本。SiN沉积系统的产量低终将增加太阳能电池费用。包括圆片与圆片间(即各基板差异)和圆片内(即单一基板各处的膜层变化)的膜层性质不均一会影响太阳能电池的性能。意即，SiN膜的性质均一性不为最佳状态即会降低太阳能电池的效率。
发明内容
鉴于上述，本发明的实施例大体上提出沉积SiN ARC/钝化层的方法，该钝化层可作为太阳能电池的高质量表面钝化层和ARC层。在此所述的方法可使用在处理用于太阳能电池工艺的大面积基板的沉积系统。根据本发明实施例，形成的SiN层具有适当的折射率、质量密度和氢浓度，故其可作为太阳能电池基板上的ARC/钝化层。
根据一实施例，所公开方法包含放置至少一太阳能电池基板到处理腔室中、流入工艺混合气体至处理腔室内、以及在腔室中产生等离子体来沉积含SiN层于基板上。等离子体可以高频或低频RF功率产生。工艺混合气体包括前驱物混合气体和氢气(H2)稀释剂，氢气稀释剂的流速基本上等于或大于前驱物混合气体的流速。或者，工艺混合气体主要由硅烷(SiH4)和氮气(N2)组成。所述方法还包含放置至少一基板于腔室的第一与第二电极之间，其中第一与第二电极基本上互相平行设置。此外，该方法更包含流入第二工艺混合气体至处理腔室内，以沉积第二含SiN层于第一含SiN层上，其中第二工艺混合气体不含氢气稀释剂。SiN层可为包括低氢界面层(low hydrogen interface layer)和厚SiN体层(a thicker bulk SiN layer)的双堆栈膜。将多个太阳能电池基板放到基板承载器上及将基板承载器传送到沉积室内可进一步提高沉积室产量。
根据另一实施例，所公开方法包含放置至少一太阳能电池基板到处理腔室的第一与第二电极之间，且第一与第二电极基本上互相平行设置、流入工艺混合气体至处理腔室内、以及在腔室中产生等离子体来沉积含SiN层于基板上。工艺混合气体(1)包括前驱物混合气体和氢气(H2)稀释剂，其中氢气稀释剂的流速基本上等于或大于前驱物混合气体的流速、或(2)主要由硅烷(SiH4)和氮气(N2)组成。可以高频或低频RF功率来产生等离子体。该方法还包含放置至少一基板于腔室的第一与第二电极之间，其中第一与第二电极基本上互相平行设置。
附图说明
为让本发明的上述特征更明显易懂，可配合参考实施例说明，其部分乃绘示如附图式。须注意的是，虽然所附图式揭露本发明特定实施例，但其并非用以限定本发明的精神与范围，任何熟习此技艺者，当可作各种的更动与润饰而得等效实施例。
第1图绘示标准硅太阳能电池的截面，其由单晶或多晶硅圆片制成。
第2A图为用于施行本发明实施例的平行板PECVD系统的侧视图。
第2B图为基板承载器的平面图，用以支撑一批次的传统太阳能电池基板。
第3图显示SiN层在进行烧结工艺处理结晶硅基板前后的载流子寿命。
第4图显示在进行烧结工艺后，SiN层的质量密度对膜层的厚度相对变化的影响。
第5图显示在进行烧结工艺后，SiN层的质量密度对膜层的折射率相对变化的影响。
第6图为根据本发明一实施例，利用氢稀释工艺沉积氢化SiN层至太阳能电池基板上的流程图。
第7图为根据本发明一实施例，利用无氨前驱物混合气体沉积氢化SiN层至太阳能电池基板上的流程图。
第8图为太阳能电池的侧视图，具有双堆栈膜形成在发射区的光接收面上。
第9图为根据本发明一实施例，沉积SiN双堆栈膜至太阳能电池基板上的流程图。
为清楚说明，各图中相同的组件符号代表相似的组件。应理解某一实施例的特征当可并入其它实施例，在此不另外详述。
具体实施方式
用于处理大面积基板的等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)系统可以高沉积速率沉积膜层均一性较佳的SiN层。此尤其适用平行板、高频PECVD系统，其中一或多个基板置于等离子体室内二个基本平行的电极之间。腔室的气体分配板一般当作第一电极，腔室的基板支撑件则当作第二电极。前驱物混合气体引进腔室后，被施加至电极其一的射频(RF)功率激发成等离子体态，接着流遍基板表面以沉积预定材料层。在此，“用于处理大面积基板的系统”是指用来在约1平方米(m2)以上的大基板(如平面显示器)上制造薄膜晶体管(TFT)的处理系统。
用于处理大面积基板的PECVD系统具有高沉积速率，加上一次可处理大量的传统太阳能电池基板(即50个或更多)，使得沉积SiN于太阳能电池基板的方法具有高产量。即，在相当短的时间内可处理大量的太阳能电池基板，从而实质降低每一基板沉积SiN的成本。此外，大面积PECVD系统能处理不寻常的大面积太阳能电池基板，例如1m2以上的矩形基板。再者，利用平行板、高频PECVD系统沉积均一性佳的SiN层于太阳能电池基板有助于提升太阳能电池的性能，进而增进太阳能电池的效率。
然而用于大面积基板的平行板、高频PECVD系统沉积的氢化SiN膜通常不适合作为太阳能电池基板的钝化层。这是因此膜层的氢(H)浓度太高，例如25原子％～30原子％或以上。由于SiN钝化膜的氢浓度太高，以致用于太阳能电池的少数载流子寿命(亦称“载流子寿命”)期为微秒(μs)的10的次方范围，其中又以微秒(μs)的100倍最佳。直接与电荷载子的复合速率(recombinationrate)相关的载流子寿命可用来定量表示体材料表面被钝化的程度。
本发明已开发利用PECVD来沉积适合作为钝化层与ARC层的氢化SiN膜于太阳能电池基板上的方法。通过利用此系统的高沉积速率和较佳膜层均一性等优点，此方法能让用于处理大面积基板的系统(如大面积TFT处理系统)沉积SiN钝化层至太阳能电池基板上。特别地，平行板、高频PECVD系统也可受益于所述方法。
第2A图为用于施行本发明实施例的平行板PECVD室200的侧视图。PECVD室200可购自美国加州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials，Inc.)的AKT部门。
PECVD室200耦接气源204A、204B且具有壁面206、底部208和盖组件210，用以限定PECVD室200的真空区213。控温基板支撑组件238置于PECVD室200的中央，以于沉积SiN期间支撑大面积基板240或多个传统太阳能电池基板(未绘示)。由于传统太阳能电池基板的直径为6～8英寸，因此PECVD室200可同时处理大量基板。
壁面206支撑盖组件210。在一些实施例中，盖组件210包含抽吸气室(未绘示)，其耦接真空区213和上排气口(未绘示)。在此实施例中，下排气口217设在PECVD室200的底面。盖组件210与基板支撑组件238基本限定等离子体处理区212，用以等离子体处理大面积基板240或多个传统太阳能电池基板。气体分配板218为盖组件210的一部分，其均匀分配工艺气体至等离子体处理区212来处理大面积基板240。沉积时，遮蔽环215安置在大面积基板240的正面周围，以免不当沉积到大面积基板240的背面和边缘。
当PECVD室200处理传统太阳能电池基板时，基板承载器可一次传送大量基板。如此，PECVD室200并非个别装卸传统太阳能电池基板，故可提高产量及降低每个基板的处理成本。第2B图为基板承载器250的平面图，用以支撑一批次251的传统太阳能电池基板252。操作时，基板承载器250“离线”装载一批次251的传统太阳能电池基板252(即PECVD室200处理另一批基板时)，从而可将PECVD室200的闲置时间减少成将一基板承载器送出PECVD室200与将一基板承载器送入PECVD室200所需的时间。
就标准PECVD工艺而言，基板支撑组件238为电接地，而功率源222提供射频(RF)功率给设于盖组件210内或附近的电极，以激发等离子体处理区212的气体及产生等离子体。控制器224控制功率源222的输出，其包括微处理器和等离子体传感器。在第2A图的构造中，气体分配板218当作电极。驱动化学气相沉积工艺的RF功率强度一般视基板大小与实行的沉积工艺而定。本发明的实施例使用低频、高频和甚高频(VHF)RF功率来形成等离子体。低频等离子体主要落在400kHz范围，即介于约100kHz至1MHz之间。高频RF功率通常为约13.56MHz或27MHz，VHF功率则为约2.4GHz。气源204A、204B供给PECVD室200反应气体，例如PECVD工艺所需的硅烷(SiH4)、氨气(NH3)和氮气(N2)。
如上述，本发明的实施例提出沉积SiN层的方法，其可作为太阳能电池的高质量表面钝化层/ARC层。此方法可调整SiN层的折射率、降低SiN层的氢浓度及控制SiN层的质量密度。将折射率调整成预定值(如2.08)可有效作为太阳能电池的ARC层。降低氢浓度可增进SiN层的钝化效果。控制SiN层的质量密度可防止诸如厚度、折射率与氢浓度等SiN层性质在烧结工艺后大幅改变，并且增进SiN层的钝化效果。
第3图显示SiN层的质量密度对太阳能电池的少数载流子寿命的影响。第3图包括SiN层在进行烧结工艺处理结晶硅基板前后相关的载流子寿命数据。第3图数据指出质量密度与载流子寿命的三种特征关系。第一，质量密度小于约2.6克/立方厘米(g/cm3)的SiN膜具有极短的载流子寿命，即短于100μs。第二，SiN层的最佳质量密度明显为约2.6～2.8g/cm3，其载流子寿命基本上比质量密度较大或较小的SiN层长。第三，烧结工艺(the firing process)有效增长最佳质量密度的SiN层的载流子寿命。因此质量密度对SiN层的钝化效果而言起了很大的作用。
质量密度也会影响SiN膜性质的稳定度。第4图显示在进行烧结工艺后，SiN层的质量密度对膜层的厚度相对变化的影响。质量密度为约2.7g/cm3的膜层基本上不受烧结工艺影响。反之，次佳质量密度的膜层在烧结期间的厚度会大幅下降，即高达15％，此表示发生实质物理变化。同样地，SiN层的质量密度明显会影响因烧结工艺而引起的折射率相对变化。第5图显示在进行烧结工艺后，SiN层的质量密度对膜层的折射率相对变化的影响。次佳质量密度的SiN膜的折射率变化较大(即数据点501)，而质量密度为约2.6～2.8g/cm3的SiN膜基本上不受烧结工艺影响(即数据点502)。膜厚或折射率改变会造成太阳能电池的制作困难。
再者，SiN层的质量密度已知会影响膜层在烧结期间的氢(H)浓度。烧结后，低密度SiN层的氢浓度下降60％(如2.2g/cm3)，高密度SiN层的氢损失则微不足道(如2.7g/cm3)。可知低质量密度(即小于约2.6g/cm3)的钝化层会使氢原子在烧结期间的移动性太高，以致形成氢分子(H2)从SiN层扩散。反之，可知质量密度大于约2.8g/cm3的钝化层不会让氢原子在烧结期间有足够的移动性，故可防止氢原子移动到未钝化表面而终结此处的悬挂键。
有鉴于此，本发明的实施例提出沉积方法来控制SiN膜的质量密度、折射率和氢浓度。此方法可供处理大面积基板的系统在太阳能电池基板上沉积SiN膜，进而制造高效率的太阳能电池。
在一实施例中，在沉积SiN层期间实行氢稀释工艺可减少沉积层的氢(H)含量，同时提高膜层的质量密度。本发明已确定添加一定量氢气(H2)稀释剂至传统SiN前驱物混合气体中可形成SiN层于基板上，且其质量密度、氢(H)浓度和折射率皆适合作为太阳能电池基板的钝化层。在此所称的”传统前驱物混合气体”是指常用于处理大面积基板的PECVD系统以形成SiN钝化层于平板显示器的TFT上的前驱物混合气体。就平行板、高频PECVD系统而言，传统前驱物混合气体包括硅烷(SiH4)、氨气(NH3)，某些例子还包括氮气(N2)。根据本发明，氢气(H2)稀释剂加进传统前驱物混合气体以进行氢稀释工艺的量基本上等于或大于前驱物混合气体的总体流速。在一实施例中，用于沉积SiN层当作太阳能电池的钝化层的氢稀释工艺包括每升腔室流入5.5sccm的硅烷(SiH4)、16sccm的氨气(NH3)、40sccm的氮气(N2)、和至少约62sccm的氢气(H2)。
第6图流程说明根据本发明一实施例，利用氢稀释工艺沉积氢化SiN层至太阳能电池基板上的程序600。
步骤601是将基板放入PECVD室。在一实施例中，PECVD室为平行板PECVD室，其设有适合处理大面积基板(即约1m2或以上)的电极区域，基板置于PECVD室的电极之间，且电极相距1.100英寸。腔室可为低频或高频RFPECVD室。在此实施例中，基板为大面积太阳能电池基板，即其面积近乎等于腔室的电极区域的尺寸。或者，基板大小基本上与传统太阳能电池基板相同，如此可同时处理多个基板。在一态样中，如同上述第2B图，多个太阳能电池基板装载到基板承载器，从而一次装载所有基板至腔室内，从而提高腔室产量。
步骤602为流入工艺混合气体至腔室内。工艺混合气体包括前驱物混合气体和氢气(H2)稀释剂。氢气稀释剂的流速约为前驱物混合气体的两倍。前驱物混合气体可结合硅烷(SiH4)与氮气(N2)、硅烷与氨气(NH3)、或硅烷、氨气与氮气。以上述PECVD室为例，在步骤601中，含有硅烷、氨气和氢气的工艺混合气体每升腔室的流速分别为3.5sccm、50sccm和80sccm。含有硅烷、氨气、氮气和氢气的工艺混合气体每升腔室的流速分别为5sccm、16sccm、40sccm和80sccm。若使用几何形状及/或工艺参数(如电极间距、RF功率强度、室压等)不同于所述实施例的PECVD室来进行SiN沉积工艺，本领域技术人员则可依据说明书推测出适当的工艺气体流速来沉积SiN层。
步骤603是在PECVD室形成等离子体，从而沉积SiN层至基板上，其中SiN层适合兼作太阳能电池的ARC与钝化层。即，沉积而得的SiN层的质量密度为约2.6～2.8g/cm3、折射率为约2.0～2.2、且氢(H)浓度为约5原子％～15原子％。以上述PECVD室为例，在步骤601中，腔室压力保持呈1.5托(Torr)，0.54瓦/平方厘米(W/cm2)的RF功率强度以13.56MHz的频率施加到腔室电极而产生等离子体。或者，可施加如400kHz的低频RF功率至电极。若步骤603包括低频RF工艺，则本领域技术人员可依据说明书推测出适当的工艺参数(包括室压、电极间距、RF功率强度)来沉积SiN ARC/钝化层。
应注意当以程序600沉积膜层时并不限定SiN ARC/钝化层的氢(H)浓度的单一目标值。SiN ARC/钝化层的最佳氢浓度视沉积工艺与腔室而定。以利用上述PECVD室和程序600来沉积SiN层为例，符合最佳钝化效果、质量密度和折射率的氢浓度为约12原子％，而其它SiN ARC/钝化层的最佳氢浓度可能更高或更低。本领域技术人员可依据说明书推测出特定SiN膜的最佳氢浓度。在任一情况下，以程序600沉积而得的SiN层的氢浓度(5～15原子％)实质上低于未使用氢稀释剂沉积而得的SiN膜的氢浓度(25～30原子％)。如上述，若前驱物混合气体不含氢稀释剂，则平行板、大面积PECVD室无法沉积氢浓度低于25原子％的SiN层，导致在烧结SiN层后，电荷载流子的载流子寿命极低。例如，以上述PECVD室和程序600沉积而得的SiN ARC/钝化层的电荷载流子的载流子寿命超过400μs。反之，以相同工艺但未使用氢稀释剂形成的SiN层的电荷载流子寿命减低100倍，即3μs。
本发明已确定排除使用传统前驱物混合气体中的氨气(NH3)可改善PECVD沉积的SiN层的质量密度和氢(H)浓度，而调整其它此领域已知的工艺参数可控制折射率。故在另一实施例中，传统前驱物混合气体不含氨气，而是包括硅烷(SiH4)和氮气(N2)作为来源气体。如此，即便以平行板、大面积PECVD室进行沉积，SiN层的氢浓度也适合当作ARC/钝化层。
第7图流程说明根据本发明一实施例，利用无氨前驱物混合气体沉积氢化SiN层至太阳能电池基板上的程序700。
步骤701是将基板放入PECVD室。基板和沉积室基本上与前述实施例的步骤601相同。基板承载器用来放置多个基板至腔室内。
步骤702为流入工艺混合气体至腔室中。工艺混合气体包括硅烷(SiH4)和氮气(N2)作为前驱物气体，并且不含氨气(NH3)。根据一态样，工艺混合气体中的氮气与硅烷流速基本上同于传统SiN工艺混合气体中的氮气与硅烷流速。例如，传统SiN工艺混合气体(即常用于PECVD系统来形成SiN钝化层于大面积基板上的工艺混合气体)每升腔室含有5.5sccm的硅烷、16sccm的氨气和40sccm的氮气。故本发明工艺混合气体每升腔室含有5.5sccm的硅烷和40sccm的氮气。根据另一态样，相较于对应的传统SiN工艺混合气体，工艺混合气体中的氮气流速基本上大于硅烷流速。故本发明另一工艺混合气体每升腔室含有3.5sccm的硅烷和95sccm的氮气。如上述，若使用几何形状及/或工艺参数不同于所述实施例的PECVD室，则本领域技术人员可依据说明书推测出适当的工艺气体流速来沉积SiN层。
步骤703是在PECVD室形成等离子体，从而沉积SiN层至基板上，其方式基本上与前述实施例的步骤603相同。如同前述实施例，由此沉积的SiN层适合兼作太阳能电池的ARC与钝化层。
上述方法能使大面积PECVD系统沉积SiN ARC/钝化层于太阳能电池基板上，进而善用此系统的高沉积速率的优点。通过形成ARC/钝化层作为2层堆栈结构或”双堆栈”膜，可进一步提高SiN ARC/钝化层的沉积速率。
第8图为太阳能电池800的侧视图，具有双堆栈膜801形成在发射区803的光接收面802上。双堆栈膜801包括界面层801A和体SiN层801B。界面层801A为相当薄的SiN层，其沉积在光接收面802上且具有最佳氢(H)浓度来钝化发射区803。界面层801A一般只占双堆栈膜801总体厚度T的一小部分。在一实施例中，界面层801A的厚度为约10～20纳米(nm)。体SiN层801B是较厚的SiN层，其沉积在界面层801A上且其氢浓度不是钝化太阳能电池基板的最佳值，例如25原子％或以上。在一实施例中，体SiN层801B的厚度为约75～85nm。在另一实施例中，体SiN层801B约占双堆栈膜801总体厚度T的85％。因钝化作用主要发生在光接收面802与其钝化层的界面(此例为双堆栈膜801)，故钝化层的上部(如体SiN层801B)的氢浓度较高也不会减低太阳能电池800的电荷载流子寿命。因此，只要存有最佳氢浓度的界面层(如界面层801A)来提供所需的钝化效果，即使大部分的SiN钝化层具有不适当的氢浓度，也不会降低太阳能电池的效率。
本发明已确定传统SiN层(即形成在TFT上且氢浓度较高的SiN钝化层)的沉积速率实质上快于适合钝化太阳能电池的SiN层的沉积速率。因此太阳能电池基板上的SiN双堆栈膜可以形成沉积速率实质上比整块SiN钝化层快的钝化层，如此可提高产量及降低太阳能电池成本。
第9图流程说明根据本发明一实施例，沉积SiN双堆栈膜至太阳能电池基板上的程序900。
步骤901是将基板放入PECVD室。基板和沉积室基本上与前述实施例的步骤601、701相同。基板承载器用来放置多个基板至腔室内。
步骤902为流入第一工艺混合气体至腔室中。工艺混合气体可为前述实施例的步骤601或步骤701的混合气体。
步骤903是在PECVD室形成等离子体，从而沉积SiN界面层至基板上，其方式基本上与前述实施例的步骤603、701相同。如同前述实施例，由此沉积的SiN层适合兼作太阳能电池的ARC与钝化层。然不像前述实施例，此界面层的厚度只有10～20nm。
在步骤904中，停止流入第一工艺混合气体，并且流入第二工艺混合气体至腔室。第二工艺混合气体可为传统SiN工艺混合气体，即常用于PECVD系统来形成SiN钝化层于诸如平板显示器的大面积基板上的工艺混合气体。在一实施例中，第二工艺混合气体每升腔室含有5.5sccm的硅烷(SiH4)、16sccm的氨气(NH3)和40sccm的氮气(N2)。视情况而定，PECVD室的等离子体可在停止流入第一工艺混合气体后且在流进第二工艺混合气体前熄灭。在此例中，在流入第二工艺混合气体至腔室前，可基本清空PECVD室内的第一工艺混合气体。
步骤905为沉积体SiN层至界面层上而在基板上形成双堆栈SiN ARC/钝化层。如此，SiN钝化层主要以实质较快的工艺沉积，且不会影响太阳能电池的钝化层质量。若PECVD室的等离子体已在流进第二工艺混合气体前熄灭，则先重新点燃等离子体来沉积体SiN层。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (15)
1.一种形成氮化硅层于太阳能电池基板上的方法，包含：
放置至少一太阳能电池基板到处理腔室中；
流入工艺混合气体至所述处理腔室内；以及
在所述处理腔室中产生等离子体来沉积第一含氮化硅层于所述基板上，
其中所述工艺混合气体包括前驱物混合气体和氢气(H2)稀释剂，所述氢气稀释剂的流速基本上等于或大于所述前驱物混合气体的流速。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述前驱物混合气体选自由以下混合气体所构成的群组中：硅烷(SiH4)与氮气(N2)组成的混合气体，硅烷、氮气与氨气(NH3)组成的混合气体，和硅烷与氨气组成的混合气体。
3.如权利要求1所述的方法，其中放置太阳能电池基板到处理腔室中的步骤包含：放置所述至少一基板到第一电极与第二电极之间，且所述第一电极与所述第二电极基本上互相平行设置。
4.如权利要求1所述的方法，其中产生所述等离子体的步骤还包含以频率为1～30MHz的射频能量激发所述工艺气体。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述含氮化硅膜含有少于约15原子％的氢(H)。
6.如权利要求5项所述的方法，还包含流入第二工艺混合气体至所述处理腔室内，以沉积第二含氮化硅层于所述第一含氮化硅层上，其中所述第二工艺混合气体选自由以下混合气体所构成的群组中：由硅烷(SiH4)与氮气(N2)组成的混合气体，由硅烷、氮气与氨气(NH3)组成的混合气体，和由硅烷与氨气组成的混合气体。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述处理腔室中产生所述等离子体来沉积第一含氮化硅层的步骤包含在所述处理腔室中产生等离子体，以沉积厚度为约10～20纳米(nm)的第一含氮化硅层。
8.如权利要求1所述的方法，其中放置至少一太阳能电池基板到处理腔室中的步骤包含：
放置多个太阳能电池基板到基板承载器上；以及
传送所述基板承载器到所述处理腔室内。
9.一种形成氮化硅层于太阳能电池基板上的方法，包含：
放置至少一太阳能电池基板到处理腔室中；
流入工艺混合气体至所述处理腔室内；以及
在所述处理腔室中产生等离子体来沉积第一含氮化硅层于所述基板上，
其中所述工艺混合气体主要由硅烷(SiH4)和氮气(N2)组成。
10.如权利要求9所述的方法，其中放置太阳能电池基板到处理腔室中的步骤包含放置所述至少一基板到第一电极与第二电极之间，且所述第一电极与所述第二电极基本上互相平行设置。
11.如权利要求9所述的方法，其中产生所述等离子体的步骤还包含以频率为1～30MHz的射频能量激发所述工艺混合气体。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述含氮化硅膜含有少于约15原子％的氢(H)。
13.如权利要求12所述的方法，还包含流入第二工艺混合气体至所述处理腔室内，以沉积第二含氮化硅层于所述第一含氮化硅层上，其中所述第二工艺混合气体选自由以下混合气体所构成的群组中：由硅烷(SiH4)与氮气(N2)组成的混合气体，由硅烷、氮气与氨气(NH3)组成的混合气体、和由硅烷与氨气组成的混合气体。
14.如权利要求9所述的方法，其中放置至少一太阳能电池基板到处理腔室中的步骤包含：
放置多个太阳能电池基板到基板承载器上；以及
传送所述基板承载器到所述处理腔室内。
15.一种形成氮化硅层于太阳能电池基板上的方法，包含：
放置至少一太阳能电池基板到处理腔室的第一电极与第二电极之间，且所述第一电极与所述第二电极基本上互相平行设置；
流入主要由硅烷(SiH4)与氮气(N2)所组成的工艺混合气体至所述处理腔室内；以及
在所述处理腔室中产生等离子体来沉积第一含氮化硅层于所述基板上。
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