CN113053718A - 一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，包括如下步骤：S1.切断镀膜工艺后，将清洁用氧气通入到真空腔体中，压强为0.10‑100pa；S2.向腔体内供电；S3.停止供电、供氧；S4.将腔体回填氮气，腔体内压强为1×104pa，并抽出腔体内气体至压强至5pa以下；S5.重复执行步骤S4；S6.将真空腔体回填至大气状态。本发明利用氧等离子体清洁真空腔体在沉积掺杂晶硅薄膜后所产生的含磷或含硼的副产物以及部分未完全分解的磷烷、硼烷，整个清洁流程仅需30min，显著缩短了开腔等待时间；氮气消耗量较常规手段降低了90％；相关残留物浓度可降至100PPB，较常规物理去除法残留物浓度降低了80％。

Description

一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法
技术领域
本发明涉及太阳能制备技术领域，特别涉及一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法。
背景技术
晶硅太阳能电池的表面钝化一直是设计和优化的重中之重。近几年来，一种既能实现背面整面钝化且无需开孔接触的钝化技术成为研究热点。对HIT电池而言，通过在电池正反两面分别沉积本征非晶硅层和掺杂非晶硅层来构成选择性传输层；TOPCon电池技术则是通过在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，由此形成钝化接触结构，实现无需开孔的钝化接触。
在上述钝化接触技术中，掺杂晶硅薄膜无疑起到了至关重要的作用，提供了场致钝化并对载流子选择性透过，与硅基底形成良好的钝化接触，使得多数载流子可以穿透钝化层而少数载流子则被阻挡，从而实现最短的电流传输路径，极大地降低了传输电阻，从根本上消除了电流横向传输引起的损失，提升了电池的电流和填充因子。因此，掺杂晶硅薄膜的沉积也成为HIT、TOPCon等高效太阳能电池制程中的核心工艺。
目前，掺杂晶硅薄膜的沉积大多采用磷烷或硼烷作为掺杂剂，比如采用PVD方法沉积掺杂晶硅薄膜，在等离子体作用下磷烷或硼烷分解形成高活性的P或B离子，与由硅靶溅射出来的硅，共沉积形成Si-P或Si-B合金，由此制备N型或P型晶硅薄膜。然而，磷烷和硼烷均属于剧毒且易燃气体，在沉积过程中由磷烷、硼烷产生的含磷或含硼的副产物以及部分未完全分解的磷烷、硼烷统称为掺杂残留物，会聚集吸附在沉积腔体内壁，当开腔进行设备维修或者日常保养时，这些残留物一旦扩散到空气中，将对人体健康和环境造成很大危害。
为避免掺杂产生的残留物逸散到空气中，现有技术常采用物理去除法，具体是在开腔前，先向腔体中通入大量氮气进行吹扫，然后再将腔体中的气体抽出，同时也将残留物连带抽出，如此反复多次重复以上步骤，利用大量氮气的长时间吹扫达到清洁腔体的目的。现有腔体气氛清洁方法为物理去除法，主要依靠大量氮气的长时间吹扫达到清洁目的，不仅需要耗费大量氮气而导致清洁成本高，而且吹扫时间须长达2小时以上，在降低设备稼动率的同时，清洁效果也难以有效保障，经气体侦测计测量采用物理去除法清洁腔体后，相关残留物含量仍在500PPB左右。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，包括如下步骤：
S1.向镀膜工艺后的真空腔体内通入氧气，腔体内压强为0.10-100pa；
S2.向腔体内放电，电源功率为500-50000W，放电时间为10-20分钟，利用镀膜时的电极供电激发氧气产生等离子体，该过程中线性离子源将氧气离子化所形成的氧等离子体可以对腔体中集聚的含磷或含硼的副产物以及部分未完全分解的磷烷、硼烷进行充分清洁；
S3.关闭电源、关闭氧气管路，停止供电供氧；
S4.吹扫：向腔体内回填氮气至腔体内压强为1×104pa，并抽出腔体内气体至压强下降到5pa以下；
S5.重复执行步骤S4，重复次数为15-30次；
S6.最后，将真空腔体回填至大气状态。
通过上述技术方案，本发明利用氧等离子体清洁真空腔体在沉积掺杂晶硅薄膜后所产生的含磷或含硼的副产物以及部分未完全分解的磷烷、硼烷，其具有如下有效效果：
1、整个清洁流程仅需30min，显著缩短了开腔等待时间；
2、氮气消耗量较常规手段降低了90％；
3、采用本发明方法清洁腔体后，相关残留物浓度可降至100PPB，较常规物理去除法残留物浓度降低了80％。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，包括如下步骤：
S1.切断真空腔体中沉积掺杂晶硅薄膜的镀膜工艺，如果腔体接有分子泵则需要关闭，将清洁用氧气通入到真空腔体中，直至腔体压强提升至0.10-100pa；
S2.利用镀膜时的电极供电激发产生等离子体放电，电源功率500-50000W，并持续放电10-20分钟，该过程中线性离子源将氧气离子化所形成的氧等离子体可以对腔体中集聚的含磷或含硼的副产物以及部分未完全分解的磷烷、硼烷进行充分清洁；
S3.关闭电源、关闭氧气管路；
S4.吹扫：将腔体回填氮气，当腔体内压强达到1×104pa后，抽出腔体内气体至压强下降到5pa以下；
S5.重复执行步骤S4，重复次数为15-30次；
S6.最后，将真空腔体回填至大气状态。
本发明利用氧等离子体清洁真空腔体在沉积掺杂晶硅薄膜后所产生的含磷或含硼的副产物以及部分未完全分解的磷烷、硼烷，整个清洁流程仅需30min，显著缩短了开腔等待时间；氮气消耗量较常规手段降低了90％；采用本发明方法清洁腔体后，相关残留物浓度可降至100PPB，较常规物理去除法残留物浓度降低了80％。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.向镀膜工艺后的真空腔体内通入氧气；
S2.向腔体内放电；
S3.停止供电、供氧；
S4.吹扫：向腔体内回填氮气，并抽出腔体内气体；
S5.重复执行步骤S4；
S6.最后，将真空腔体回填至大气状态。
2.根据权利要求1所述的一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，其特征在于，步骤S2中，电源功率为500-50000W，放电时间为10-20分钟。
3.根据权利要求1所述的一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，其特征在于，步骤S4中，回填氮气至腔体内压强为1×104pa。
4.根据权利要求1所述的一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，其特征在于，步骤S4中，抽出腔体内气体至压强下降到5pa以下。
5.根据权利要求1所述的一种沉积掺杂晶硅薄膜后真空腔体的清洁方法，其特征在于，步骤S5的重复次数为15-30次。
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