CN111218673A - 一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法及石墨舟镀膜工艺方法 - Google Patents

一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法及石墨舟镀膜工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法及石墨舟镀膜工艺方法，所述石墨舟镀膜工艺方法，包括：将晶硅太阳能电池硅片在通高纯氮气时置于第一预设温度环境中，关闭炉门，抽真空；炉管内达到真空要求后，升温至第二预设温度后检测炉管密闭性；向炉内通氨气和硅烷，在一定电压下反应生成氮化硅；执行所述S1和S2后，获得氮化硅沉积后的晶硅太阳能电池硅片；冲洗吹扫并充氮气后出舟，完成镀膜工艺。本发明有效解决了新饱和石墨舟使用初期氮化硅膜厚偏低颜色发红和使用末期氮化硅膜膜厚偏大颜色偏白问题，使石墨舟使用整个周期内氮化硅膜厚和颜色保持稳定，大大降低了返工，减少生产成本，提升经济效益。

Description

一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法及石墨舟镀膜工 艺方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法及石墨舟镀膜工艺方法。
背景技术
目前晶硅电池生产管式PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子增强化学气相沉积)镀膜工段镀膜时电池片载体为石墨舟，镀膜时在石墨舟表面会沉积氮化硅，随着使用次数的增加，沉积的氮化硅越来越多，使用新饱和石墨舟给硅片镀膜时，石墨舟表面已沉积了较薄的氮化硅，镀膜时电场强度低，镀膜速度慢，导致硅片表面镀的膜薄，硅片颜色偏红，不符合产品质量标准。石墨舟使用达到一定次数后，石墨舟表面沉积的氮化硅较厚，镀膜时电场强度高，镀膜速度快尤其硅片与石墨舟叶接触处更易使硅片沉积较厚氮化硅，导致硅片镀的膜较厚，硅片颜色偏白不符合质量标准。在镀膜过程中，氮化硅镀膜厚度是否异常很难及时察觉，造成产品大量返工，增加生产成本，降低经济效益。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法，可以解决氮化硅镀膜厚度异常无法及时发现的问题，本发明还提供一种石墨舟镀膜工艺方法。
技术方案：一方面，本发明提供解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法，该方法包括以下步骤：
S1获取所述石墨舟镀膜工艺中炉管密闭性正常后的各个石墨舟的舟号和对应的当前使用次数，并将获得的石墨舟相关数据存储到PECVD机台服务器中；
S2所述PECVD机台服务器读取相关数据后，根据各个石墨舟的当前使用次数选择对应执行氮化硅的沉积时间，若所述石墨舟的当前使用次数小于最小阈值a，则所述氮化硅的沉积时间为第一时间T1，否则：
若所述石墨舟的当前使用次数大于最大阈值b，则氮化硅的沉积时间为第三时间T3，否则：
若所述石墨舟的当前使用次数置于最小阈值a和最大阈值b之间，则氮化硅的成沉积时间为第二时间T2，且T1＞T2＞T3，a＜b。
进一步地，包括：
最小阈值a∈[5,10]，最大阈值b∈[55,70]，550s≥T1＞T2＞T3≥400s。
另一方面，本发明还提供了一种石墨舟镀膜工艺方法，包括：
将晶硅太阳能电池硅片在通高纯氮气时置于第一预设温度环境中，关闭炉门，抽真空；
炉管内达到真空要求后，升温至第二预设温度后检测炉管密闭性；
向炉内通氨气和硅烷，在一定电压下反应生成氮化硅；
执行所述S1和S2后，获得氮化硅沉积后的晶硅太阳能电池硅片；
冲洗吹扫并充氮气后出舟，完成镀膜工艺。
进一步地，包括：
所述第一预设温度的范围为400～450℃，第二预设温度为435℃。
进一步地，包括：
所述一定电压的范围是350～400V。
进一步地，包括：
所述充氮气的气体流量范围10～15slm，充氮气的时间范围为5～60s。
进一步地，包括：
所述通氨气的气体流量范围是4.8～7.8slm，硅烷的气体流量范围为450～800sccm。
进一步地，包括：
所述真空要求为时间在30s内压强升高不能超过50mTorr。
有益效果：本发明根据石墨舟次数的不同，设置和石墨舟次数相匹配的镀膜时间，有效解决了新饱和石墨舟使用初期氮化硅膜厚偏低颜色发红和使用末期氮化硅膜膜厚偏大颜色偏白问题，使石墨舟使用整个周期内氮化硅膜厚和颜色保持稳定，大大降低了返工，减少生产成本，提升经济效益。
附图说明
图1为本发明的一个实施例所述的石墨舟镀膜工艺方法流程图；
图2为本发明的一个实施例所述的解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法流程图；
图3为本发明的一个实施例所述的石墨舟相关数据与膜厚是否异常的判断方法流程图；
图4为本发明一个实施例所述的PECVD机台记载石墨舟使用次数的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种石墨舟镀膜工艺方法，包括以下步骤：
步骤1、将晶硅太阳能电池硅片在通高纯氮气时置于第一预设温度环境中，关闭炉门，抽真空；第一预设温度达范围设定为400～450摄氏度。
本实施例中，工艺腔室为PECVD机台，其对应具有PECVD机台服务器，服务器中可对相关数据进行存储和处理，并通过显示屏显示，人工也可在显示屏中输入数据，服务器处理后，显示出来。
步骤2、炉管内达到真空要求后，升温至第二预设温度后检测炉管密闭性；
本实施例中，真空要求为：真空要求为在30秒内压强升高不能超过50mTorr，第二预设温度为435度；
步骤3、向炉内通氨气和硅烷，在一定电压下反应生成氮化硅；
本实施例中，一定电压的范围是350～400伏，通氨气的气体流量范围是4.8～7.8slm，硅烷的气体流量范围为450～800sccm；
如图2和3所示，S1 PECVD机台获取所述石墨舟镀膜工艺中炉管密闭性正常后的各个石墨舟的舟号和对应的当前使用次数，并将获得的石墨舟相关数据存储到PECVD机台服务器中；
S2所述PECVD机台服务器读取相关数据后，根据各个石墨舟的当前使用次数选择对应执行氮化硅的沉积时间，并不断学习更换阈值和时间找到使镀膜膜厚和折射率最正常的最佳沉积时间，最终，若所述石墨舟的当前使用次数小于最小阈值a，则所述氮化硅的沉积时间为第一时间T1，否则：
若所述石墨舟的当前使用次数置于最小阈值a和最大阈值b之间，则氮化硅的沉积时间为第二时间T2，否则：
若所述石墨舟的当前使用次数大于最大阈值b，则氮化硅的成沉积时间为第三时间T3，且T1＞T2＞T3，a＜b。
本实施例中，最小阈值a∈[5,10]，最大阈值b∈[55,70]，550s≥T1＞T2＞T3≥400s。
步骤4、执行所述S1和S2后，获得氮化硅沉积后的晶硅太阳能电池硅片；
其中，一般膜厚为82.0±3nm之间为正常的电池硅片。
步骤5、冲洗吹扫并充氮气后出舟，完成镀膜工艺。
充氮气的气体流量范围10～15slm以及对应时间为5～60s。
通过在镀膜工艺中的沉积步骤之间加入一个判定步骤READ THE NUMBER OFBOATRUNS AND RESET DEPTIME，用来读取石墨舟使用次数，判定石墨舟使用次数设定氮化硅沉积时间。判定步骤中可设定如果舟运行次数小于多少次，则执行一个设定氮化硅沉积时间；如果舟运行次数大于多少次，执行另一个设定的氮化硅沉积时间；如果舟运行次数不在设定要求范围内，则执行工艺默认设定的氮化硅沉积时间。
本发明的镀膜工艺具体流程如下表2：
Figure BDA0002300357620000041
基于上述S1和S2的可实施性，本发明做出相关实验。
首先，将第一预设温度达范围设定为420摄氏度，第二预设温度为435度，电压设定为370伏，通氨气的气体流量6slm，硅烷的气体流量范围为450sccm。
使用本发明的PECVD镀膜工艺，根据产品时间需要，工艺设定默认时间为478s。判定步骤中的服务器设定，石墨舟使用次数小于6次时镀膜时间为498s，石墨舟运行次数不小于6次且不大于60次时镀膜时间为478s，石墨舟使用次数大于60次时镀膜时间为458s。
如图4中编号1013舟，当前已运行0次，按照判定饱和石墨舟条件运行次数小于6次，则镀膜时间执行镀膜时间498s，镀膜后膜厚为81.52nm符合产品膜厚82.0±3nm要求，折射率2.068符合产品折射率2.07±0.03要求，无返工。
如图4中编号1006舟，当前已运行2次，按照判定饱和石墨舟条件运行次数小于6次，则镀膜时间执行镀膜时间498s，镀膜后膜厚为81.74nm符合产品膜厚82.0±3nm要求，折射率2.077符合产品折射率2.07±0.03要求，无返工。
如图4中编号1016舟，当前已运行3次，按照判定饱和石墨舟条件运行次数小于6次，则镀膜时间执行镀膜时间498s，镀膜后膜厚为81.87nm符合产品膜厚82.0±3nm要求，折射率2.079符合产品折射率2.07±0.03要求，无返工。
其次，将第一预设温度达范围设定为410摄氏度，第二预设温度为435度，电压设定为380伏，通氨气的气体流量5.8slm，硅烷的气体流量范围为460。
使用本发明的PECVD镀膜工艺，根据产品时间需要，工艺设定默认时间为465s。判定步骤中的服务器设定，石墨舟使用次数小于8次时镀膜时间为502s，石墨舟运行次数不小于8次且不大于62次时镀膜时间为465，石墨舟使用次数大于62次时镀膜时间为437s。
如图4中编号1014舟，当前已运行7次，按照判定饱和石墨舟条件运行次数不小于8次且不大于62次，则镀膜时间执行镀膜时间502s，镀膜后膜厚为81.02nm符合产品膜厚82.0±3nm要求，折射率2.071符合产品折射率2.07±0.03要求，无返工。
如图4中编号1009舟，当前已运行47次，按照判定饱和石墨舟条件运行次数不小于8次且不大于62s，则镀膜时间执行默认镀膜时间465s，镀膜后膜厚为82.09nm符合产品膜厚82.0±3nm要求，折射率2.074符合产品折射率2.07±0.03要求，无返工。
如图4中编号1001舟，当前已运行63次，按照判定饱和石墨舟条件运行次数大于62次，则镀膜时间执行镀膜时间437，镀膜后膜厚为82.79符合产品膜厚82.0±3nm要求，折射率2.081符合产品折射率2.07±0.03要求，无返工。

Claims (8)

1.一种解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1获取所述石墨舟镀膜工艺中炉管密闭性正常后的各个石墨舟的舟号和对应的当前使用次数，并将获得的石墨舟相关数据存储到PECVD机台服务器中；
S2所述PECVD机台服务器读取相关数据后，根据各个石墨舟的当前使用次数选择对应执行氮化硅的沉积时间，若所述石墨舟的当前使用次数小于最小阈值a，则所述氮化硅的沉积时间为第一时间T1，否则：
若所述石墨舟的当前使用次数大于最大阈值b，则氮化硅的沉积时间为第三时间T3，否则：
若所述石墨舟的当前使用次数置于最小阈值a和最大阈值b之间，则氮化硅的成沉积时间为第二时间T2，且T1＞T2＞T3，a＜b。
2.根据权利要求1所述的解决石墨舟镀膜工艺中膜厚异常的方法，其特征在于，最小阈值a∈[5,10]，最大阈值b∈[55,70]，550s≥T1＞T2＞T3≥400s。
3.一种石墨舟镀膜工艺方法，其特征在于，包括：
将晶硅太阳能电池硅片在通高纯氮气时置于第一预设温度环境中，关闭炉门，抽真空；
炉管内达到真空要求后，升温至第二预设温度后检测炉管密闭性；
向炉内通氨气和硅烷，在一定电压下反应生成氮化硅；
执行所述S1和S2后，获得氮化硅沉积后的晶硅太阳能电池硅片；
冲洗吹扫并充氮气后出舟，完成镀膜工艺。
4.根据权利要求3所述的石墨舟镀膜工艺方法，其特征在于，所述第一预设温度的范围为400～450℃，第二预设温度为435℃。
5.根据权利要求3所述的石墨舟镀膜工艺方法，其特征在于，所述一定电压的范围是350～400V。
6.根据权利要求3所述的石墨舟镀膜工艺方法，其特征在于，所述充氮气的气体流量范围10～15slm，充氮气的时间范围为5～60s。
7.根据权利要求3所述的石墨舟镀膜工艺方法，其特征在于，所述通氨气的气体流量范围是4.8～7.8slm，硅烷的气体流量范围为450～800sccm。
8.根据权利要求3所述的石墨舟镀膜工艺方法，其特征在于，所述真空要求为时间在30s内压强升高不能超过50mTorr。
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