CN109680265A - 一种石墨舟及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种石墨舟，包括石墨舟片、陶瓷杆、石墨杆、石墨块以及工艺卡点，所述陶瓷杆用于固定所述石墨舟片，所述石墨杆用于固定所述石墨舟片与所述石墨块，所述石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。本申请中的石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅，在对硅片镀氮化硅膜过程中，将硅片放置在石墨舟中，由于石墨舟表面有预设厚度的氮氧化硅，氮化硅与氮氧化硅材质相似，两者间的摩擦系数在0.02左右，显著低于石墨与氮化硅的摩擦系数0.08，减少硅片插片时的划伤，提升良率。

Description

一种石墨舟及其制作方法
技术领域
本申请涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种石墨舟及其制作方法。
背景技术
太阳能是一种绿色环保、储量无限、使用过程不会产生任何污染物的能源。太阳电池可以将太阳能转化为电能，因此，太阳电池行业近年来发展迅速。PERC电池(PassivatedEmitter and Rear Cell，发射极及背面钝化电池)和N型双面电池由于其前后两面钝化，大幅降低表面复合，从而提高电池转化效率，成为太阳电池行业效益较好的两种电池。
PERC电池和N型双面电池的两面都需要镀介质膜，在硅片制作工艺中，管式PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)作为当前最为成熟的方式被广泛应用，在镀膜过程中需要使用石墨舟作为夹具来承载硅片完成镀膜。受管式PECVD本身结构的限制，两次镀膜中硅片表面与石墨舟接触四次，硅片的上下表面各接触两次，使得硅片表面出现擦伤划痕的几率大大增加。
现有技术中，为了减少对硅片的损伤，提供一种管式PECVD石墨舟结构，包括舟片，舟片包括若干镂空区域，镂空区域周围设有用于卡住硅片的勾点且该镂空区域的内部边缘面为光滑面，制作过程中，硅片紧贴舟片卡在该镂空区域上。由于需要对设备进行改造，相对来说比较复杂。
发明内容
本申请的目的是提供一种石墨舟及其制作方法，以减少插片时对硅片造成的损伤，提高良率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种石墨舟，包括石墨舟片、陶瓷杆、石墨杆、石墨块以及工艺卡点，所述陶瓷杆用于固定所述石墨舟片，所述石墨杆用于固定所述石墨舟片和所述石墨块，所述石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。
可选的，所述预设厚度的取值范围为75nm-80nm，包括端点值。
本申请还提供一种石墨舟制作方法，包括：
将空石墨舟放入PECVD炉管中；
对所述PECVD炉管进行预处理；
对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟。
可选的，所述预处理包括：
向所述PECVD炉管通入惰性气体，以去除所述PECVD炉管内的空气；
对所述PECVD炉管抽真空。
可选的，所述对所述空石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制温度在450℃-475℃，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
可选的，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积时间在1100s-1300s，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
可选的，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制SiH4气体和N2O气体的流量分别在350sccm-450sccm和 4500sccm-5000sccm，包括所有端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
可选的，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积压力在1800mTorrmTorr-2000mTorrmTorr，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
可选的，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积功率在5800W-6500W，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
可选的，在所述对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟之后还包括：
向所述PECVD炉管通入所述惰性气体，以去除所述PECVD炉管内的沉积气体；
从所述PECVD炉管中退出所述石墨舟。
本申请所提供的石墨舟，包括石墨舟片、陶瓷杆、石墨杆、石墨块以及工艺卡点，所述陶瓷杆用于固定所述石墨舟片，所述石墨杆用于固定所述石墨舟片与所述石墨块，所述石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。本申请中的石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅，在对硅片镀氮化硅膜过程中，将硅片放置在石墨舟中，由于石墨舟表面有预设厚度的氮氧化硅，氮化硅与氮氧化硅材质相似，两者间的摩擦系数在0.02左右，显著低于石墨与氮化硅的摩擦系数0.08，所以减少硅片插片时的划伤，提升良率。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的石墨舟的侧视图；
图2为本申请实施例所提供的石墨舟的俯视图；
图3为本申请实施例所提供的石墨舟的一种制作方法流程图；
图4为本申请实施例所提供的石墨舟的另一种制作方法流程图；
图5为本申请实施例所提供的石墨舟的另一种制作方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
等离子体增强化学的气相沉积法(PECVD)是借助微波或射频等，使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种化学气相沉积称为等离子体增强化学气相沉积。
正如背景技术部分所述，利用管式PECVD对电池片表面镀介质膜，在镀膜过程中需要使用石墨舟作为夹具来承载硅片完成镀膜，硅片的上下表面与石墨舟各接触两次，使得硅片表面出现擦伤划痕的几率大大增加。而现有技术中需要对设备进行改造，将舟片镂空区域的内部边缘面设置为光滑面，比较复杂。
有鉴于此，本申请提供了一种石墨舟，请参考图1和图2，图1 为本申请实施例所提供的石墨舟的侧视图，图2为本申请实施例所提供的石墨舟的俯视图，该石墨舟包括石墨舟片1、陶瓷杆2、石墨杆3、石墨块4以及工艺卡点5，所述陶瓷杆2用于固定所述石墨舟片1，所述石墨杆3用于固定所述石墨舟片1和所述石墨块4，所述石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。
需要说明的是，本申请实施例中对所述石墨舟片1的数量不做具体限定，根据所述石墨舟的规格进行设定。例如，石墨舟片1的数量可以为21片，或者19片，等等。同理，本申请实施例对所述石墨舟片1的类别也不做具体限定。例如，所述石墨舟片1的类别可以为125型(125mm×125mm)，或者为156型(156mm×156mm)。
需要说明的是，本申请实施例对所述陶瓷杆2的规格型号也不做具体限定，根据石墨舟型号而定。例如，陶瓷杆2的型号可以为 M6*241，或者M8*241，等等。同理，对所述陶瓷杆2的数量也不做限定，根据石墨舟的型号而定。
需要说明的是，本申请实施例对所述陶瓷杆2的规格型号也不做具体限定，根据石墨舟型号而定。例如，陶瓷杆2的型号可以为 M6*241，或者M8*241，等等。
需要说明的是，本申请实施例对所述石墨杆3的规格型号也不做具体限定，根据石墨舟型号而定。例如，石墨杆3的型号可以为 M6*241，或者M8*241。同理，对所述石墨杆3的数量也不做限定，根据石墨舟的型号而定。
需要说明的是，本申请实施例对所述石墨块4的数量不做具体限定，根据石墨舟的型号而定。
需要说明的是，本申请实施例对所述工艺卡点5的数量以及形状不做具体限定，根据石墨舟的型号而定。
还要说明的是，所述石墨舟还包括螺母、陶瓷环等零件。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述预设厚度的取值范围为75nm-80nm，包括端点值，以避免所述氮氧化硅的厚度太大，影响所述石墨舟的导电性，进而导致对硅片镀氮化硅膜时，沉积时间延长，效率降低。
本申请所提供的石墨舟，包括石墨舟片1、陶瓷杆2、石墨杆3、石墨块4以及工艺卡点5，所述陶瓷杆2用于固定所述石墨舟片1，所述石墨杆3用于固定所述石墨舟片1与所述石墨块4，所述石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。本申请中的石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅，在对硅片镀氮化硅膜过程中，将硅片放置在石墨舟中，由于石墨舟表面有预设厚度的氮氧化硅，氮化硅与氮氧化硅材质相似，两者间的摩擦系数在0.02左右，显著低于石墨与氮化硅的摩擦系数 0.08，所以减少硅片插片时的划伤，提升良率。
本申请还提供一种石墨舟制作方法，参考图3，图3为本申请实施例所提供的石墨舟的一种制作方法流程图，该方法包括：
步骤S101：将空石墨舟放入PECVD炉管中；
步骤S102：对所述PECVD炉管进行预处理；
步骤S103：对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在沉积所述氮氧化硅时，优选的，将所述氮氧化硅的厚度控制在75nm-80nm，包括端点值，以避免所述氮氧化硅的厚度太大，影响所述石墨舟的导电性，进而导致对硅片镀氮化硅膜时，沉积时间延长，效率降低。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述对所述空石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制温度在450℃-475℃，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅，以避免温度太低，沉积的氮氧化硅质量得不到保证，同时避免温度太高，使石墨舟表面的温度高，吸附在表面的离子和它们生成的中间产物以及附属产物容易脱附而逃离表面，返回到PECVD炉管中，重新生成气体，被真空泵抽走，引起氮氧化硅膜的收缩，从而易产生张应力。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积时间在1100s-1300s，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅，以避免沉积时间太短，氮氧化硅膜的厚度达不到要求，同时避免沉积时间太长，造成工艺气体的浪费，增加成本，同时也会影响氮氧化硅膜的质量。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制SiH4气体和N2O气体的流量分别在350sccm-450sccm和 4500sccm-5000sccm，包括所有端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅，以避免SiH4气体和N2O气体的流量太小，造成沉积量不够，沉积的氮氧化硅膜较薄，同时避免SiH4气体和N2O气体的流量过大，造成过量的沉积和气体的浪费，流量过大或过小都会影响氮氧化硅膜的质量。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积压力在1800mTorrmTorr-2000mTorrmTorr，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅，以避免沉积压力太小，导致沉积氮氧化硅膜的速度太慢，同时避免沉积压力太大，导致沉积氮氧化硅膜的速度太慢快，影响氮氧化硅膜的质量。其中，mTorr为压力单位，毫托。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积功率在5800W-6500W，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
在PECVD工艺中，由于高能粒子的轰击将使界面态密度增加，引起所述石墨舟表面特性发生变化或衰退，特别是在反应初期，故希望功率越小越好。功率小，一方面可以减轻高能粒子对所述石墨舟表面的损伤，另一方面可以降低沉积速率，使得反应易于控制，制备的氮氧化硅膜均匀，致密。另一方面，功率太低时不利于沉积出高质量的氮氧化硅膜，且由于功率太低，反应物离解不完全，容易造成反应物浪费。因此，根据沉积条件，需要选择合适的功率范围。
本申请所提供的石墨舟制作方法制作的石墨舟，石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。在对硅片镀氮化硅膜过程中，将硅片放置在石墨舟中，由于石墨舟表面有预设厚度的氮氧化硅，氮化硅与氮氧化硅材质相似，两者间的摩擦系数在0.02左右，显著低于石墨与氮化硅的摩擦系数0.08，所以减少硅片插片时的划伤，提升良率。
请参考图4，图4为本申请实施例所提供的石墨舟的另一种制作方法流程图。
步骤S201：将空石墨舟放入PECVD炉管中。
步骤S202：向所述PECVD炉管通入惰性气体，以去除所述PECVD 炉管内的空气。
通入惰性气体，去除所述PECVD炉管内的空气，以消除空气对镀膜的影响。
需要指出的是，本实施例中对惰性气体的种类不做具体限定，视情况而定。在实际操作中，综合经济、安全等方面的考虑，惰性气体一般选择氮气。
步骤S203：对所述PECVD炉管抽真空。
抽真空，为沉积氮氧化硅提供所需的环境。
步骤S204：对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟。
请参考图5，图5为本申请实施例所提供的石墨舟的另一种制作方法流程图。
步骤S301：将空石墨舟放入PECVD炉管中。
步骤S302：向所述PECVD炉管通入惰性气体，以去除所述PECVD 炉管内的空气。
步骤S303：对所述PECVD炉管抽真空。
步骤S204：对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟。
步骤S305：向所述PECVD炉管通入所述惰性气体，以去除所述 PECVD炉管内的沉积气体。
具体的，在本申请实施例中，所述惰性气体为氮气，但是本申请对此并不做限定。
由于SiH4气体和N2O气体对人体有害，而步骤S306需要打开 PECVD炉管，退出石墨舟，所以避免SiH4气体和N2O气体扩散到空气中。
步骤S306：从所述PECVD炉管中退出所述石墨舟。
需要说明的是，本申请的上述任一实施例中，所用的PECVD设备为捷佳伟创公司生产的PECVD设备，但是本申请对此并不做具体限定，还可以选用其他公司的任意一种PECVD设备。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的石墨舟及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种石墨舟，其特征在于，包括石墨舟片、陶瓷杆、石墨杆、石墨块以及工艺卡点，所述陶瓷杆用于固定所述石墨舟片，所述石墨杆用于固定所述石墨舟片和所述石墨块，所述石墨舟表面设置有预设厚度的氮氧化硅。
2.如权利要求1所述的石墨舟，其特征在于，所述预设厚度的取值范围为75nm-80nm，包括端点值。
3.一种石墨舟制作方法，其特征在于，包括：
将空石墨舟放入PECVD炉管中；
对所述PECVD炉管进行预处理；
对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟。
4.如权利要求3所述的石墨舟制作方法，其特征在于，所述预处理包括：
向所述PECVD炉管通入惰性气体，以去除所述PECVD炉管内的空气；
对所述PECVD炉管抽真空。
5.如权利要求4所述的石墨舟制作方法，其特征在于，所述对所述空石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制温度在450℃-475℃，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
6.如权利要求4所述的石墨舟制作方法，其特征在于，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积时间在1100s-1300s，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
7.如权利要求4所述的石墨舟制作方法，其特征在于，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制SiH4气体和N2O气体的流量分别在350sccm-450sccm和4500sccm-5000sccm，包括所有端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
8.如权利要求4所述的石墨舟制作方法，其特征在于，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积压力在1800mTorr-2000mTorr，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
9.如权利要求4所述的石墨舟制作方法，其特征在于，所述对所述石墨舟沉积氮氧化硅包括：
控制沉积功率在5800W-6500W，包括端点值，对所述石墨舟沉积氮氧化硅。
10.如权利要求3至9任一项所述的石墨舟制作方法，其特征在于，在所述对所述空石墨舟沉积氮氧化硅，以得到石墨舟之后还包括：
向所述PECVD炉管通入所述惰性气体，以去除所述PECVD炉管内的沉积气体；
从所述PECVD炉管中退出所述石墨舟。
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