CN102206813A

CN102206813A - Pecvd系统中的气体混合装置、方法和系统

Info

Publication number: CN102206813A
Application number: CN 201010257532
Authority: CN
Inventors: 戎华; 黄冲; 段巍; 黄世东
Original assignee: Zhejiang Chint Solar Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Chint Solar Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2011-10-05

Abstract

本发明提供了一种PECVD系统中的气体混合装置，该装置包括：至少两个进气管、混合管、混合腔以及混合腔上的出气孔。PECVD的反应的原料气体首先分别通过至少两条进气管进入混合管内，在混合罐内初步混合后，进入混合腔的内腔进行混合，再通过混合腔壳体上的出气孔进入PECVD系统的反应腔。本发明提供的技术方案使反应气体进入反应腔前就得到充分混合，并且使反应气体在反应腔内能得到均匀分布，从而为沉积氮化硅膜制造了良好的反应条件，提高了膜厚和折射率两者的均匀性，解决了硅片的镀膜色差问题。

Description

PECVD系统中的气体混合装置、方法和系统

技术领域

本发明涉及PECVD生产工艺领域，尤其涉及一种PECVD系统中的气体混合装置及方法和系统。

背景技术

目前，制造高效率、低成本的硅太阳能电池是光伏能源领域的主要研究热点，硅太阳能电池的低表面复合是达到高效率的先决条件之一，而减少硅片厚度是一种降低硅太阳能电池成本的有效途径。无论是降低表面复合，还是减少硅片厚度，表面钝化减反处理都是必不可少的。这是由于以下两个原因：第一，对硅太阳能电池的表面进行较好的钝化可以去掉悬挂键和降低表面态，这是降低表面复合的一种重要方法；第二，为了使太阳能电池获得高效率，必须让更多的太阳光被电池片所吸收，因此要减少表面反射。

硅太阳能电池的表面钝化减反技术经历了一段较长时间的发展，包括喷涂法制作的二氧化钛膜，用快速热氧化法制备二氧化硅等。随着等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉积氮化硅膜的问世并用于生产线，使得太阳能电池的性能有了显著提高。

随着PECVD技术的发展，目前管式PECVD由于能耗少、产能高等优点，已被普遍运用于晶体硅太阳能电池生产线中。但现有的管式PECVD技术中，反应气体(例如，SiH₄和NH₃)在进入反应腔前，没有得到充分混合均匀，并且反应气体在反应腔内的分布也不够均匀，影响了膜厚度的均匀性，从而导致镀膜很容易产生色差，不能满足产品的质量和外观要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PECVD系统中的气体混合装置及对应的方法和系统以解决镀膜产生的色差问题，提高膜厚度的均匀性和光能转换率。

为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种PECVD系统中的气体混合装置，该装置包括：

至少两个进气管；

混合管，该混合管的一端与所述至少两个进气管相连并流体相通，该混合管的另一端与混合腔相连并与混合腔的内腔流体相通；

所述混合腔，该混合腔的壳体上具有至少一个出气孔，所述混合腔的内腔通过所述出气孔与所述PECVD系统的反应腔流体相通。

另一方面，本发明提供了一种PECVD系统中混合气体的方法，该方法包括：

各原料气体分别通过至少两个进气管进入混合管；

所述各原料气体在所述混合管内进行混合后，通过该混合管进入混合腔的内腔内；

所述进入了混合腔的内腔的混合气体通过设置在该混合腔的壳体上的至少一个出气孔进入所述PECVD系统的反应腔内。

相应地，本发明还提供了一种沉积氮化硅膜的管式PECVD系统，该系统使用了上述气体混合装置和PECVD系统中混合气体的方法。

本发明提供的PECVD系统中的气体混合装置及对应的方法和系统，优点在于，能使PECVD系统中的反应气体进入反应腔前就得到充分混合，并且使反应气体在反应腔内能得到均匀分布，从而为沉积氮化硅膜制造了良好的反应条件，提高了膜厚和折射率两者的均匀性，解决了硅片的镀膜色差问题。

附图说明

图1是本发明的PECVD系统中的气体混合装置的一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明的PECVD系统中的气体混合装置的一种实施方式的立体图；

图3是本发明的PECVD系统中的气体混合装置的一种实施方式的结构示意图；

图4是本发明的PECVD系统中的气体混合装置的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。

请参考图1，图1是本发明的PECVD系统中的气体混合装置的一种实施方式的结构示意图，该气体混合装置包括两个进气管：第一进气管1以及第二进气管2(也可以包括更多进气管，用于更多种类的原料气体的输入)、混合管3、混合腔4以及出气孔41、出气孔42、出气孔43、出气孔44，其中，

混合管3的一端与所述第一进气管1以及第二进气管2相连并流体相通，该混合管3的另一端与混合腔4相连并与混合腔的内腔流体相通(如图所示)；

在本实施例中混合腔4是环形管，混合腔4的壳体上具有至少一个出气孔，图1中示出了出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44，混合腔4的内腔通过上述出气孔41/42/43/44与所述PECVD系统的反应腔(在图1中未示出)流体相通。

在本发明的一个实施例中，混合腔4的壳体上只有一个出气孔，在本发明的另一些实施例中，混合腔4的壳体上可以有多个出气孔，并且这些出气孔均匀分布在混合腔4的壳体之上，或者本领域的技术人员按照实际的需要来具体布置所述出气孔的排列方式。

如图1所示，混合腔壳体上有出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44，除此之外混合腔4的壳体上还有其他在图1中未标记出来的出气孔。如图1所示在本实施方式中，混合腔4是环形管结构，而出气孔42与出气孔44以混合腔4的圆心形成中心对称布置。出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44布置在所述环形管直径较小一侧的壳体上，并且上述出气孔的开口方向都朝向所述环形管的圆心。在本发明的一个实施例中，可以选择将出气孔布置在所述环形管直接较大的一侧的壳体上，也可以在所述环形管的两侧都均匀布置出气孔。如图所示可知，出气孔42与出气孔44是中心对称布置，同样可以在与出气孔41与出气孔43中心对称的一侧的壳体上也可以布置对应的出气孔。

第一进气管1、第二进气管2、混合管3以及混合腔4的横截面可以是矩形或者圆形，而这些管道的的管径可以相同或者不同，所述管径和横截面形状的设置取决于PECVD系统的具体的反应要求。用于制造这些管道的材料可以相同或者不同，取决于具体的反应要求。制造这些管道的合适的材料包括但不限于：金属、塑料或陶瓷。本领域的技术人员可以根据具体输入的气体很容易地选择合适的材料来制造所述管道。

出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44的形状一般为容易加工得到的圆形、矩形或正多边形，上述出气孔的孔径可以根据具体的反应要求来决定。

在本具体实施方式中，第一原料气体SiH₄沿着箭头A101所指的方向进入第一进气管1中，第二原料气体NH₃沿着箭头A102所指的方向进入第二进气管2中，由于第一进气管1、第二进气管2与混合管3流体相通，SiH₄气体和NH₃气体在混合管3内初步混合后进入混合腔4的内腔，在混合腔4的内腔中SiH₄气体和NH₃气体得到充分混合后通过出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44排出，在一个较优的实施例中，混合腔4置于反应腔内，所以SiH₄气体和NH₃气体的混合气体可以同时通过不同的出气孔进入反应腔中，实现了从多个位置进入反应腔，使得SiH₄气体和NH₃气体的混合气体得以快速在反应腔内分布均匀。

为了更清楚地说明本发明提供的气体混合装置，请参考图2，图2是本发明的PECVD系统中的气体混合装置的一种实施方式的立体图，其中，该气体混合装置包括第一进气管1、第二进气管2、混合管3、混合腔4、出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44(其中出气孔44与出气孔42中心对称，但是在本立体图上不可见)。

在图2示出的具体实施方式中，对于第一进气管1、第二进气管2、混合管3、混合腔4、出气孔41、出气孔42、出气孔43和出气孔44的说明可以参考图1所示出的具体实施方式中有关部分的说明，其功能和特征相同。图2所示出的立体图是为了更好地说明本发明提供的气体混合装置的结构。

相应地，请参考图3本发明的PECVD系统中的气体混合装置的另一种实施方式的结构示意图，该气体混合装置包括第一进气管1、第二进气管2、混合管3、混合腔4、出气孔51以及出气孔52，其中，混合腔4为圆柱体，在所述圆柱体的底面上，除了出气孔51、出气孔52还有其他若干根据一定规律排列的出气孔，这些出气孔在混合腔4的壳体上均匀分布(在本具体实施方式中是平行排列)。所述出气孔的排列方式、排列间隔和孔径大小可以根据具体的反应要求而决定。

在一个实施例中，混合腔4(一般是置于反应腔内)上有出气孔的底面与PECVD系统的反应腔流体相通。向第一进气管通入SiH₄气体，向第二进气管通入NH₃气体，这两种气体通过混合管3进行初步混合后，通入混合腔4的内腔中，然后SiH₄气体和NH₃气体在混合腔4的内腔中得到充分混合，再同时通过混合腔4的底面上的出气孔(出气孔51、出气孔52或其他出气孔)进入反应腔内，由于上述出气孔均匀分布，所以实现了SiH₄气体和NH₃气体的混合气体从多位置同时进入所述反应腔，从而在反应腔中分布更加均匀。

此外，请参考图4，图4本发明的PECVD系统中的气体混合装置的另一种实施方式的结构示意图，该气体混合装置包括第一进气管1、第二进气管2、混合管3、混合腔4和输气管道6。

在本具体实施方式中，混合腔4置于PECVD系统的反应腔外部，并且混合腔通过输气管道6与反应腔流体相通，输气管道6的进气端与混合腔4相连并与混合腔4的内腔流体相通，而输气管道6的出气端均匀布置在所述反应腔内并与所述反应腔流体相通。由于输气管道6与混合腔4流体相通，实际上输气管道6与混合腔4壳体上的出气孔(在图中未示出)相连并流体相通。混合腔4的内腔中的混合气体通过输气管道6进入反应腔中，由于输气管道6存在多条(如图所示)，所以实现了混合腔4内的反应气体从多位置进入所述反应腔，使得混合气体快速地在所述反应腔内分布均匀。

在本发明一个实施例中，向第一进气管1通入SiH₄气体，向第二进气管通入NH₃气体，SiH₄气体和NH₃气体分别通过第一进气管1和第二进气管2进入混合管3中初步混合，再进入混合腔4中充分混合，然后通过输气管道6从多个位置(如图所示)进入反应腔。

上述图1、图2、图3和图4所示出的具体实施方式中，所提及的管道的管径、管道内外径形状、出气孔的孔径、出气孔分分布位置、管道的长度、管道的材料均可以根据具体的反应要求来决定，本领域的技术人员可以很容易地根据当前PECVD系统的反应要求确定上述技术参数从而加工制造得到合适的部件组装成为本发明所提供的一种气体混合装置，当然，该气体混合装置也可以由设计好的的模具一次性加工成型。

需要说明的是，根据具体的反应需要(例如需要加入起催化剂作用的气体)，本发明所提供的气体混合装置还可以相应地增加至少一条进气管(该进气管与混合管相连并流体相通)。

由于在沉积氮化硅膜的管式PECVD系统中，气体混合程序是很重要的一步，因此使用了本发明提供的气体混合装置或本发明提供的一种PECVD系统中混合气体的方法的PECVD系统也属于本发明所要求保护的范围之内。

实施上述具体实施方式，使PECVD系统中的反应气体进入反应腔前就得到充分混合，并且使反应气体在反应腔内能得到均匀分布，从而为沉积氮化硅膜制造了良好的反应条件，提高了膜厚和折射率两者的均匀性，解决了硅片的镀膜色差问题。

以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种PECVD系统中的气体混合装置，其特征在于，该装置包括：

至少两个进气管；

2.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于：

所述出气孔至少为两个，并在所述混合腔的壳体上均匀分布。

3.根据权利要求2所述的气体混合装置，其特征在于：

所述混合腔置于所述反应腔内部。

4.根据权利要求3所述的气体混合装置，其特征在于：

所述混合腔为环形管；

所述至少两个出气孔在所述环形管的壳体上设置为两两中心对称的方式。

5.根据权利要求4所述的气体混合装置，其特征在于：

所述至少两个出气孔设置在所述环形管直径较小一侧的壳体上，并且所述出气孔的开口朝向正对所述环形管的圆心。

6.根据权利要求5所述的气体混合装置，其特征在于：

所述环形管的横截面为圆形或矩形。

7.根据权利要求3所述的气体混合装置，其特征在于：

所述混合腔为圆柱体；

所述至少两个出气孔平行排列地设置在所述圆柱体的底面上。

8.根据权利要求2所述的气体混合装置，其特征在于：

所述混合腔置于所述反应腔外部；

所述出气孔通过一段管道与所述PECVD系统的反应腔流体相通。

9.根据权利要求8所述的气体混合装置，其特征在于：

所述管道的进气端与所述出气孔相连并流体相通，该管道的出气端均匀布置在所述反应腔内，并与所述反应腔流体相通。

10.一种PECVD系统中混合气体的方法，其特征在于，该方法包括：

各原料气体分别通过至少两个进气管进入混合管；

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述混合腔置于所述反应腔内部；

所述出气孔至少为两个，并均匀分布在所述混合腔的壳体上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

所述混合腔为环形管，所述出气孔中心对称地布置在该环形管上；或

所述混合腔为圆柱体，所述出气孔平行排列地布置在该圆柱体的底面上。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述混合腔置于所述反应腔外部；

所述出气孔至少为两个，并且所述出气孔通过一段管道与所述反应腔流体相通，其中，

14.根据权利要求10至13任一项所述的方法，其特征在于：

所述原料气体是两种气体，第一原料气体是SiH4，所述第二原料气体是NH3。

15.一种沉积氮化硅膜的管式PECVD系统，其特征在于：

该系统使用了如权利要求1至9任一项所述的气体混合装置；或

该系统使用了如权利要求10至13任一项所述的PECVD系统中混合气体的方法。