CN108695408B - 一种管式pecvd沉积氮化硅叠层减反射膜工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺。通过改进的管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，其既兼顾了双/多层减反射膜与渐变膜的优势，同时又弥补了双/多层减反射膜与渐变膜的不足之处。最终实现镀膜后的硅片少子寿命和太阳能晶硅电池端效率的提高，故而它也适用于单晶/多晶常规与高效PERC电池。本发明相对双以及多层减反膜，具备更低的氮化硅吸光系数，降低了氮化硅薄膜对光的吸收，增加光生载流子；宽带增加，进一步增强了300‑580 nm短波段和800‑1100 nm长波段光谱响应；降低了不同膜层界面的应力分布，提高了膜层抗损伤能力，从而使钝化效果达到最佳。

Description

一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺
技术领域
本发明属于天阳能电池领域，具体涉及一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺。
背景技术
随着晶硅太阳能电池技术不断发展，商业化常规晶硅太阳能电池的量产转换效率不断提高，以降低生产成本。减反射薄膜作为一种降低太阳能电池表面对光的反射损失，提高电池转换效率的重要技术手段，一直以来都是研究的热点。
当前，商业化晶硅太阳能电池普遍采用管式PECVD沉积氮化硅薄膜作为减反射层。研究和改进氮化硅薄膜沉积工艺，制备具有更低反射率和更优钝化效果的氮化硅薄膜的工艺技术层出不穷。从最早的单层氮化硅减反射膜技术，到目前的双层，多层氮化硅减反射膜，以及不同介质材料沉积多层/叠层减反射膜，渐变膜等一系列技术突破与应运。
发明内容
本发明的意义在于通过改进的一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，既兼顾了双/多层减反射膜与渐变膜的优势，同时又弥补了双/多层减反射膜与渐变膜的不足之处。最终实现镀膜后的硅片少子寿命相比提高在2-6us，太阳能晶硅电池端效率提升0.025-0.035%。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，包含以下步骤：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；
步骤六：升温并恒温处理；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
采用德国Centrotherm管式PECVD在刻蚀后的硅片正表面沉积氮化硅薄膜，按照如下步骤完成：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410℃，功率5000W，氨气流量6slm，压力1700mTor，占空比4:40ms，清洗时间15s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度410-450℃，功率6200-6800W，氨气流量3.8-4.2slm，硅烷流量1000-1100sccm，压力1600-1700mTor，占空比5:50ms，沉积时间100-120s；要求第一层膜折射率控制在2.25-2.30，膜厚控制在10-12nm。
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度420-450℃，沉积功率6200-7000W，占空比5:50ms，压力1600-1700mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 10-60 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a= 3.8 - 4.2 slm，沉积结束流量NH3b=6.0-7.0slm，正速率R1(NH3)= (NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a=1000-1100sccm，沉积结束流量SiH4b = 700- 800 sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
其中，要求膜层特征：在沉积设定时间内，折射率从2.25-2.30匀速递减至2.10-2.15，膜层厚度3-5 nm。
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度430-480 ℃，沉积功率6500-7800 W，占空比5:45 ms，压力1600-1700 mTor，氨气流量6.0-7.0 slm，硅烷流量700-800 sccm，沉积时间300-450 s；要求第三层膜折射率控制在2.05-2.08，膜厚控制在50-55 nm。
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度430-480 ℃，沉积功率6500-7800 W，占空比5:45 ms，压力1600-1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t2= 60 -120 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a2=6.0-7.0 slm，沉积结束流量NH3b2=7.0-8.0 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2- NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2= 700 -800 sccm，沉积结束流量SiH4b2 = 550 -700 sccm，负速率R2(SiH4)= (SiH4b2 — SiH4a2)/(t2/60)；
其中在沉积设定时间内，折射率从2.05-2.08匀速递减至1.9-2.0，膜层厚度10-15nm。
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其参数设置为：沉积温度430-480 ℃，功率4500-6500 W，占空比4:40 ms；
其中，氨气流量5.5-6.5 slm，压力1400-1500 mTor，钝化时间80-120 s。
步骤六：升温并恒温处理；
其是以最大升温速率升温至500-550 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温10-15 min，其中氮气流量为10-15 slm。
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
所述该工艺沉积后获得的减反膜SiNx厚度为73-87 nm，折射率为2.08-2.09。
本发明有益效果在于：
1、本发明中管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺是结合了双/多层减反膜与渐变膜的优势，同时弥补了渐变氮化硅工艺镀膜均匀性差和钝化不足的缺点；
2、本发明中工艺所制备的减反膜相对其他双以及多层减反膜，具有更低的氮化硅吸光系数，降低了氮化硅薄膜对光的吸收，增加光生载流子，提高了少子的寿命和太阳能电池效率；
3、由于薄膜的禁带宽带增加，进一步增强了电池在300-580 nm短波段和800-1100nm长波段光谱响应；
4、在本发明中，还降低了硅片不同膜层界面的应力分布，提高了膜层抗损伤能力，从而使钝化效果达到最佳；
5、本发明适用于单晶/多晶常规与高效PERC电池。
附图说明
图1为本发明工艺产品的实施例1反射率曲线图；
图2为本发明工艺产品的实施例2反射率曲线图；
图3为本发明工艺产品的实施例3反射率曲线图；
图4为本发明工艺产品的对比例1反射率曲线图；
图5为本发明工艺产品的对比例2反射率曲线图；
图6为本发明工艺产品的对比例3反射率曲线图；
图7为本发明工艺产品的对比例4反射率曲线图；
图8为本发明工艺产品的对比例5反射率曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，以助于理解本发明的内容。
实施例1：
一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度430 ℃，功率6800 W，氨气流量4.0slm，硅烷流量1000 sccm，压力1600 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间100 s；要求第一层膜折射率控制在2.25，膜厚控制在11 nm；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度450 ℃，沉积功率6600W，占空比5:50 ms，压力1600 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 60 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a=4.0 slm，沉积结束流量NH3b=6.5 slm，正速率R1(NH3)=(NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a=1000 sccm，沉积结束流量SiH4b = 750sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
其中，要求膜层特征：在沉积设定时间内，折射率从2.25匀速递减至2.15，膜层厚度4 nm；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度450 ℃，沉积功率7800 W，占空比5:45 ms，压力1650 mTor，氨气流量7.0 slm，硅烷流量750 sccm，沉积时间300 s；要求第三层膜折射率控制在2.06，膜厚控制在55 nm；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度480 ℃，沉积功率7200W，占空比5:45 ms，压力1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t2= 90 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a2= 6.0 slm，沉积结束流量NH3b2= 7.5 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2- NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2= 800 sccm，沉积结束流量SiH4b2 =550 sccm，负速率R2(SiH4)= (SiH4b2 — SiH4a2)/(t2/60)；
其中在沉积设定时间内，折射率从2.06匀速递减至1.95，膜层厚度10 nm；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其参数设置为：沉积温度480 ℃，功率5500 W，占空比4:40 ms；
其中，氨气流量6.5 slm，压力1400 mTor，钝化时间100 s；
步骤六：升温并恒温处理；
其是以最大升温速率升温至500 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温12min，其中氮气流量为10 slm；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
获得的减反膜SiNx厚度为80 nm，折射率为2.09。
实施例2：
一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度450 ℃，功率6600 W，氨气流量3.8slm，硅烷流量1050 sccm，压力1700 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间120 s；要求第一层膜折射率控制在2.28，膜厚控制在10 nm；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度430 ℃，沉积功率7000 W，占空比5:50 ms，压力1650 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 30 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a=3.8 slm，沉积结束流量NH3b=6.0 slm，正速率R1(NH3)=(NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a=1100 sccm，沉积结束流量SiH4b = 700sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
其中，要求膜层特征：在沉积设定时间内，折射率从2.28匀速递减至2.12，膜层厚度5 nm；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度480 ℃，沉积功率6500 W，占空比5:45 ms，压力1700 mTor，氨气流量6.5 slm，硅烷流量700 sccm，沉积时间370 s；要求第三层膜折射率控制在2.05，膜厚控制在52 nm；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度430 ℃，沉积功率7800 W，占空比5:45 ms，压力1600 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t2= 120 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a2= 7.0 slm，沉积结束流量NH3b2= 8.0 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2- NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2= 750 sccm，沉积结束流量SiH4b2 =620 sccm，负速率R2(SiH4)= (SiH4b2 — SiH4a2)/(t2/60)；
其中在沉积设定时间内，折射率从2.05匀速递减至1.90，膜层厚度12 nm；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其参数设置为：沉积温度450 ℃，功率6500 W，占空比4:40 ms；
其中，氨气流量5.5 slm，压力1450 mTor，钝化时间80 s；
步骤六：升温并恒温处理；
其是以最大升温速率升温至520 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温10min，其中氮气流量为15 slm；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
获得的减反膜SiNx厚度为79 nm，折射率为2.08。
实施例3：
一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度410 ℃，功率6200 W，氨气流量4.2slm，硅烷流量1100 sccm，压力1650 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间110 s；要求第一层膜折射率控制在2.30，膜厚控制在12 nm；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度420 ℃，沉积功率6200 W，占空比5:50 ms，压力1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 10 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a=4.2 slm，沉积结束流量NH3b=7.0 slm，正速率R1(NH3)=(NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a=1050 sccm，沉积结束流量SiH4b = 800sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
其中，要求膜层特征：在沉积设定时间内，折射率从2.30匀速递减至2.12，膜层厚度3 nm；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度430 ℃，沉积功率7200 W，占空比5:45 ms，压力1600 mTor，氨气流量6.0 slm，硅烷流量800 sccm，沉积时间450 s；要求第三层膜折射率控制在2.08，膜厚控制在50 nm；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度450 ℃，沉积功率6500 W，占空比5:45 ms，压力1650 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t2= 60 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a2= 6.5 slm，沉积结束流量NH3b2= 7.0 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2- NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2= 700 sccm，沉积结束流量SiH4b2 =700 sccm，负速率R2(SiH4)= (SiH4b2 — SiH4a2)/(t2/60)；
其中在沉积设定时间内，折射率从2.08匀速递减至2.0，膜层厚度15 nm；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其参数设置为：沉积温度430 ℃，功率4500 W，占空比4:40 ms；
其中，氨气流量6.0 slm，压力1500 mTor，钝化时间120 s；
步骤六：升温并恒温处理；
其是以最大升温速率升温至550 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温15min，其中氮气流量为12 slm；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
获得的减反膜SiNx厚度为80 nm，折射率为2.08。
对比例1：
一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度480 ℃，功率7800 W，氨气流量2.9slm，硅烷流量800 sccm，压力1900 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间80 s；要求第一层膜折射率控制在3.0，膜厚控制在5 nm；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度400 ℃，沉积功率5500 W，占空比5:50 ms，压力1400 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 80 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a= 5.0 slm，沉积结束流量NH3b= 5.0 slm，正速率R1(NH3)= (NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a=1300 sccm，沉积结束流量SiH4b = 500sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
其中，要求膜层特征：在沉积设定时间内，折射率从3.0匀速递减至2.56，膜层厚度10 nm；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度460 ℃，沉积功率8000 W，占空比5:45 ms，压力1400 mTor，氨气流量4.0 slm，硅烷流量1000 sccm，沉积时间200 s；要求第三层膜折射率控制在2.25，膜厚控制在40 nm；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度400 ℃，沉积功率8000 W，占空比5:45 ms，压力1400 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t2= 30 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a2= 8.0 slm，沉积结束流量NH3b2= 4.0 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2- NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2= 500 sccm，沉积结束流量SiH4b2 =800 sccm，负速率R2(SiH4)= (SiH4b2 — SiH4a2)/(t2/60)；
其中在沉积设定时间内，折射率从2.25匀速递减至2.12，膜层厚度16 nm；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其参数设置为：沉积温度410 ℃，功率7000 W，占空比4:40 ms；
其中，氨气流量8.0 slm，压力1000 mTor，钝化时间150 s；
步骤六：升温并恒温处理；
其是以最大升温速率升温至400 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温20min，其中氮气流量为8 slm；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
获得的减反膜SiNx厚度为71 nm，折射率为2.12。
对比例2：
一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度350 ℃，功率5500 W，氨气流量5.0slm，硅烷流量1500 sccm，压力1200 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间150 s；要求第一层膜折射率控制在2.0，膜厚控制在18 nm；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度480 ℃，沉积功率7500 W，占空比5:50 ms，压力1900 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 5 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a= 2.5 slm，沉积结束流量NH3b= 9.0 slm，正速率R1(NH3)= (NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a= 500 sccm，沉积结束流量SiH4b = 1000sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
其中，要求膜层特征：在沉积设定时间内，折射率从2.0匀速递减至1.9，膜层厚度2nm；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度520 ℃，沉积功率5500 W，占空比5:45 ms，压力2000 mTor，氨气流量9.0 slm，硅烷流量500 sccm，沉积时间500 s；要求第三层膜折射率控制在1.5，膜厚控制在70 nm；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度500 ℃，沉积功率5000 W，占空比5:45 ms，压力1900 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t2= 150 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a2= 4.0 slm，沉积结束流量NH3b2= 10.0 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2- NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2= 1000 sccm，沉积结束流量SiH4b2= 400 sccm，负速率R2(SiH4)= (SiH4b2 — SiH4a2)/(t2/60)；
其中在沉积设定时间内，折射率从1.5匀速递减至1.3，膜层厚度20 nm；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其参数设置为：沉积温度500 ℃，功率3500 W，占空比4:40 ms；
其中，氨气流量4.0 slm，压力1800 mTor，钝化时间50 s；
步骤六：升温并恒温处理；
其是以最大升温速率升温至650 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温5min，其中氮气流量为25 slm；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
获得的减反膜SiNx厚度为110 nm，折射率为1.3。
对比例3：
本对比例只沉积两层SiN膜，也就是只进行实施例1中的步骤一和二，但不进行全渐变工艺，在步骤三就降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度430 ℃，功率6800 W，氨气流量4.0slm，硅烷流量1000 sccm，压力1600 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间100 s；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度450 ℃，氨气流量6.8slm，硅烷流量740sccm，沉积功率6600W，占空比5:50 ms，压力1600mTor，沉积时间450 s；
步骤三：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
沉积后的双层SiNx厚度为在81 nm，折射率在2.08。
对比例4：
本对比例只沉积三层SiN膜，也就是只进行实施例1中的步骤一至三，但不进行全渐变工艺，在步骤四就降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片，具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度430 ℃，功率6800 W，氨气流量4.0slm，硅烷流量1000 sccm，压力1600 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间100 s；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度450 ℃，氨气流量6.8slm，硅烷流量740sccm，沉积功率6600W，占空比5:50 ms，压力1600mTor，沉积时间450 s；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度450 ℃，沉积功率7800 W，占空比5:45 ms，压力1650 mTor，氨气流量7.0 slm，硅烷流量750 sccm，沉积时间400 s；
步骤四：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
沉积后的三层SiNx膜厚在81.5 nm，折射率在2.085。
对比例5
本对比例只沉积两层SiN膜，也就是只进行实施例1中的步骤一和二，在步骤三就降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40 ms，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度430 ℃，功率6800 W，氨气流量4.0slm，硅烷流量1000 sccm，压力1600 mTor，占空比5:50 ms，沉积时间100 s；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜，其沉积参数：沉积温度450 ℃，沉积功率6600W，占空比5:50 ms，压力1600 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；
其中，在沉积时间t1 = 450 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；
其中，氨气初始流量NH3a=4.0 slm，沉积结束流量NH3b=6.5 slm，正速率R1(NH3)=(NH3b - NH3a)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a=1000 sccm，沉积结束流量SiH4b = 750sccm，负速率R1(SiH4)= (SiH4b - SiH4a)/(t1/60)；
步骤三：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片。
沉积后的全渐变SiNx膜厚在79 nm，折射率在2.060。
采用管式PECVD在清洗并表面织构后的多晶硅片上，沉积双面氮化硅减反射膜，测试少子寿命如下表所示：
测试少子寿命：
Figure 474234DEST_PATH_IMAGE001
从上表可以看出本发明的一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，少子寿命有3-6us的提升。
采用管式PECVD在清洗并表面织构后的多晶硅片上，沉积氮化硅减反射膜，测试反射率曲线如图1-8所示：
由图1-8可以看出，实施例1-3的反射率在300-580nm短波段，明显低于对比例1-5；在长波段800-1150nm，也优于三个对比例；实现了光谱的宽带增透。其中，实施例1-3与对比例3（双层氮化硅膜）和对比例4（三层氮化硅膜）相比，具备更低的吸光系数，从而在反射率上表现短波优势更为明显；实施例1-3与对比例5（全渐变氮化硅膜）相比，具备更优的钝化效果，从而在反射率上，长波段的优势更为明显。
采用管式PECVD在经过清洗制绒，扩散，刻蚀后的多晶硅片上，沉积氮化硅减反射膜，做出太阳能电池，测试电性能与效率，对比结果如下：
电性能与效率：
Figure 678950DEST_PATH_IMAGE002
从上表电性能与效率可以看出本发明的一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，电池转换效率有0.025-0.04%提升。
以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明全部保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，其特征在于：在刻蚀后的硅片正表面沉积氮化硅薄膜；该工艺沉积后获得的减反膜SiNx厚度在73-87 nm，折射率在2.08-2.09；刻蚀的硅片是采用德国Centrotherm管式PECVD工艺进行刻蚀；
具体步骤如下：
步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；
步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；
步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；
步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；
步骤五：在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；
步骤六：升温并恒温处理；
步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片；
所述的步骤一：NH3预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH3预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度410-450 ℃，功率6200-6800 W，氨气流量3.8-4.2 slm，硅烷流量1000-1100 sccm，压力1600-1700 mTor，占空比5:50，沉积时间100-120 s；要求第一层膜折射率控制在2.25-2.30，膜厚控制在10-12 nm；
所述的步骤二：是在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度420-450 ℃，沉积功率6200-7000 W，占空比5:50，压力1600-1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；在沉积时间t1 =10-60 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；氨气初始流量NH3a1=3.8 -4.2 slm，沉积结束流量NH3b1=6.0-7.0 slm，正速率R1(NH3) = (NH3b1-NH3a1)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH4a1=1000 -1100 sccm，沉积结束流量SiH4b1 =700 -800 sccm，负速率R1(SiH4) = (SiH4b1 -SiH4a1)/(t1/60)；其中，步骤二中的膜层特征要求是：在沉积设定时间内，折射率从2.25-2.30匀速递减至2.10-2.15，膜层厚度3-5 nm；
所述的步骤三：是在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数为：沉积温度430-480 ℃，沉积功率6500-7800 W，占空比5:45，压力1600-1700 mTor，氨气流量6.0-7.0 slm，硅烷流量700-800 sccm，沉积时间300-450 s；其中，步骤三中的膜层特征要求是：在沉积设定时间内，折射率控制在2.05-2.08，膜厚控制在50-55 nm；
所述的步骤四：是在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数为：沉积温度430-480 ℃，沉积功率6500-7800 W，占空比5:45，压力1600-1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；在沉积时间t2 = 60 -120 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；其中氨气初始流量NH3a2= 6.0 -7.0 slm，沉积结束流量NH3b2 = 7.0 -8.0 slm，正速率R2(NH3)= (NH3b2 - NH3a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH4a2 = 700 -800 sccm，沉积结束流量SiH4b2 = 550 -700sccm，负速率R2(SiH4) = (SiH4b2 - SiH4a2)/(t2/60)；其中，步骤四中的膜层特征要求是：在沉积设定时间内，折射率从2.05-2.08匀速递减至1.9-2.0，膜层厚度10-15 nm；
所述的步骤五：是在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其沉积参数为：沉积温度430-480 ℃，功率4500-6500 W，占空比4:40；其中，步骤五中氨气流量为5.5-6.5slm，压力为1400-1500 mTor，钝化时间为80-120 s；
所述的步骤六中是以所用设备的最大升温速率升温至500-550 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温10-15 min，其中氮气流量为10-15 slm。
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