CN110760925A - Pecvd淀积非晶硅薄膜的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，在开始沉积非晶硅之后，且在非晶硅薄膜沉积完成之前，进行退火。本发明在PECVD淀积非晶硅薄膜的过程中增加退火工艺，将原本连续的非晶硅薄膜沉积过程，划分成若干阶段，每个阶段都进行退火；这一方面可以改善沉积过程中由于等离子体轰击引起的薄膜内应力不均匀的情况，减小薄膜内应力；另一方面，通过分阶段沉积和退火，逐步使非晶硅内部的部分Si‑H键断裂、释放出H2，可以减小最终沉积完成的非晶硅薄膜的Si‑H键，进而避免或改善高温晶化过程中的爆膜现象。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种PECVD淀积非晶硅薄膜的方法及其应用。
背景技术
隧穿氧化/多晶硅接触钝化（Topcon）电池因其高转换效率，在晶体硅太阳电池业内受到广泛关注。作为Topcon电池的关键结构之一——掺杂多晶硅层，业内目前主要是通过低压化学气相沉积（LPCVD）技术沉积非晶硅薄膜，然后经过高温晶化得到。除此之外，另有研究者提出可以用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术沉积非晶硅薄膜，例如专利CN109802007A所公开的技术。
PECVD沉积非晶硅薄膜以硅烷、氢气以及磷烷或者硼烷为反应气体，沉积温度设置在200～600℃，在一定的反应腔室压力和射频功率条件下，沉积600～3600s，得到所需厚度的非晶硅薄膜。该技术具有沉积速度快，工艺时间短的优点，有助于产能，减少设备投入。
但用现有PECVD工艺技术沉积的非晶硅薄膜，在后续的高温晶化过程中，容易出现爆膜的情况，即局部薄膜从衬底上脱落。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，在开始沉积非晶硅之后，且在非晶硅薄膜沉积完成之前，进行退火。
优选的，沉积非晶硅和退火在同一工艺腔室中进行。
优选的，分阶段逐步沉积非晶硅，直至非晶硅薄膜沉积完成。
优选的，每个阶段包括：沉积非晶硅，以及在沉积非晶硅完成后进行的退火。
优选的，分2～10个阶段逐步沉积非晶硅，直至非晶硅薄膜沉积完成。
优选的，各个阶段的沉积非晶硅过程中，通入沉积工艺气体，且激发形成等离子体；
各个阶段的退火过程中，停止通入沉积工艺气体，且停止等离子体的激发。
优选的，所述沉积工艺气体包括硅烷和氢气，还包括磷烷或硼烷。
优选的，各个阶段的退火过程中，通入退火工艺气体。
优选的，所述退火工艺气体为氮气。
优选的，各个阶段的退火过程中，通入氮气的流量控制在不大于10000sccm。
优选的，各个阶段的退火过程中，工艺腔室的气压控制在0～2000Pa。
优选的，同一个阶段中，退火的温度与沉积非晶硅的温度相同；或者，同一个阶段中，退火的温度比沉积非晶硅的温度高，且温差不大于200℃。
优选的，沉积非晶硅的温度控制在200～600℃。
优选的，各个阶段的退火时间控制在60～1800s。
本发明还提供一种Topcon电池的制备方法，包括：PECVD淀积非晶硅薄膜，以及对淀积完成的非晶硅薄膜进行高温晶化处理；且采用上述方法进行PECVD淀积非晶硅薄膜。
申请人发现，采用PECVD技术沉积的非晶硅含有部分Si-H键，这些Si-H键在后续非晶硅薄膜的高温晶化过程中会快速断裂，生成H2并从薄膜中释放出来，导致薄膜和衬底附着力较弱的地方出现爆膜，即局部薄膜从衬底上脱落。
本发明在PECVD淀积非晶硅薄膜的过程中增加退火工艺，将原本连续的非晶硅薄膜沉积过程，划分成若干阶段，每个阶段都进行退火；这一方面可以改善沉积过程中由于等离子体轰击引起的薄膜内应力不均匀的情况，减小薄膜内应力；另一方面，通过分阶段沉积和退火，逐步使非晶硅内部的部分Si-H键断裂、释放出H2，可以减小最终沉积完成的非晶硅薄膜的Si-H键，进而避免或改善高温晶化过程中的爆膜现象。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，在开始沉积非晶硅之后，且在非晶硅薄膜沉积完成之前，进行退火；沉积非晶硅和退火可以在同一工艺腔室中进行，也可以不在同一工艺腔室中进行。
更具体地，分阶段（如分2～10个阶段）逐步沉积非晶硅，直至非晶硅薄膜沉积完成；每个阶段包括：沉积非晶硅，以及在沉积非晶硅完成后进行的退火；
各个阶段的沉积非晶硅过程中，通入沉积工艺气体，且激发形成等离子体；沉积工艺气体包括硅烷和氢气，还包括磷烷或硼烷；沉积非晶硅的温度控制在200～600℃；
各个阶段的退火过程中，停止通入沉积工艺气体，且停止等离子体的激发；
各个阶段的退火过程中，可以通入退火工艺气体，也可以不通入退火工艺气体；退火工艺气体可以是氮气；且如果通入氮气，则通入氮气的流量控制在不大于10000sccm；
各个阶段的退火过程中，工艺腔室的气压控制在0～2000Pa；
同一个阶段中，退火的温度与沉积非晶硅的温度相同；或者，同一个阶段中，退火的温度比沉积非晶硅的温度高，且温差不大于200℃；
各个阶段的退火时间控制在60～1800s。
本发明还提供一种Topcon电池的制备方法，包括：PECVD淀积非晶硅薄膜，以及对淀积完成的非晶硅薄膜进行高温晶化处理；且采用上述方法进行PECVD淀积非晶硅薄膜。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (16)
1.PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，在开始沉积非晶硅之后，且在非晶硅薄膜沉积完成之前，进行退火。
2.根据权利要求1所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，沉积非晶硅和退火在同一工艺腔室中进行。
3.根据权利要求1或2所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，分阶段逐步沉积非晶硅，直至非晶硅薄膜沉积完成。
4.根据权利要求3所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，每个阶段包括：沉积非晶硅，以及在沉积非晶硅完成后进行的退火。
5.根据权利要求4所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，分2～10个阶段逐步沉积非晶硅，直至非晶硅薄膜沉积完成。
6.根据权利要求4所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，各个阶段的沉积非晶硅过程中，通入沉积工艺气体，且激发形成等离子体；
各个阶段的退火过程中，停止通入沉积工艺气体，且停止等离子体的激发。
7.根据权利要求6所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述沉积工艺气体包括硅烷和氢气，还包括磷烷或硼烷。
8.根据权利要求6所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，各个阶段的退火过程中，通入退火工艺气体。
9.根据权利要求8所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述退火工艺气体为氮气。
10.根据权利要求9所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，各个阶段的退火过程中，通入氮气的流量控制在不大于10000sccm。
11.根据权利要求6所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，各个阶段的退火过程中，工艺腔室的气压控制在0～2000Pa。
12.根据权利要求6所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，同一个阶段中，退火的温度与沉积非晶硅的温度相同。
13.根据权利要求6所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，同一个阶段中，退火的温度比沉积非晶硅的温度高，且温差不大于200℃。
14.根据权利要求12或13所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，沉积非晶硅的温度控制在200～600℃。
15.根据权利要求6所述的PECVD淀积非晶硅薄膜的方法，其特征在于，各个阶段的退火时间控制在60～1800s。
16.Topcon电池的制备方法，包括：PECVD淀积非晶硅薄膜，以及对淀积完成的非晶硅薄膜进行高温晶化处理；其特征在于，采用权利要求1至15中任一项所述的方法进行PECVD淀积非晶硅薄膜。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Liyang City, Jiangsu province 213300 Li Cheng Zhen Wu Changzhou city Tandu Road No. 8 Applicant after: Changzhou Shichuang Energy Co., Ltd Address before: Liyang City, Jiangsu province 213300 Li Cheng Zhen Wu Changzhou city Tandu Road No. 8 Applicant before: CHANGZHOU SHICHUANG ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200207 |