CN116815165A - 一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开属于半导体技术领域，涉及一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：S‑1.提供衬底，送入反应腔室；S‑2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时，以变化的压力通入惰性气体；S‑3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；S‑4.向反应腔室内通入水蒸气，同时，以变化的压力通入惰性气体；S‑5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；步骤S‑2至步骤S‑5形成一个循环，重复该循环，得到低反射率的氧化铝薄膜。本公开方案在通入三甲基铝和水的同时，以变化的压力通入惰性气体，改变三甲基铝和水的流动，以引入表面扰动，增加氧化铝钝化层的粗糙度，从而降低所形成氧化铝钝化膜的反射率。
Description
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种氧化铝钝化膜的制备方法，尤其是一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法。
背景技术
由于持续地降低生产成本和提高电池效率的要求，硅基太阳能电池的表面钝化就变得越来越必要了。目前，通过高质量的表面钝化技术提高硅基太阳能电池效率已成为一个工业标准，一直是该领域的研究热点。
在众多的太阳能电池钝化膜材料中，氧化铝由于其界面处存在的大量固定负电荷和低的界面态密度，退火后其优异场效应钝化及化学钝化作用认为是太阳能电池天然的表面钝化材料。
ALD（原子层沉积）工艺是一种通过气相沉积方式将原子层材料沉积在衬底表面的薄膜工艺，以前驱物质和可控的反应条件一层一层地沉积出膜层。ALD的自限制性和互补性使得该技术对薄膜的成分和厚度具有出色的控制能力，所制备的薄膜保形性好、纯度高且均匀。因此，采用ALD沉积氧化铝钝化层，是目前常用的工艺。
但是ALD也存在一定的缺陷，例如沉积速度慢，效率低。所以，目前关于ALD工艺沉积氧化铝薄膜，通常关注其效率问题，以及其本身的钝化效果，例如CN110760818A公开的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，以三甲基铝为铝源，以臭氧为氧源，氮气为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。例如CN114420790A公开的一种基于ALD工艺制备叠层氧化铝膜层的方法，将生长基片送入腔体，然后以Al(CH3)3)与O3、Al(CH3)3)与H2O为生长源，采用交替脉冲的方式在生长基片的表面生长叠层氧化铝膜层。利用原子层沉积技术(即ALD工艺)，采用O3或H2O分别作为前驱体源，且优先使用O3为前驱源制得了性能优异的叠层氧化铝膜层，与现有技术中的单层氧化铝膜层相比，更大化的降低氧化铝的界面态密度，提升了退火后氧化铝的固定负电荷密度，进而提高了其化学钝化及场钝化的作用，使其能够满足一些高效硅材料太阳能电池的钝化要求。
而对于氧化铝钝化膜，除了其本身的钝化功能，其还被期望能够具有降低反射率的功能，这样可以减少太阳光的反射损失，显著提高太阳能电池的电池转化效率。“李想，原子层沉积Al2O3钝化太阳能晶体硅表面的研究[D]，湖南大学”中关于氧化铝钝化膜对反射率的影响进行了研究，研究氧化铝钝化膜的厚度与反射率的关系，显示，沉积 30nm和 70nm的Al2O3薄膜可以使织构化硅片表面的平均反射率从 14.2%分别降低到 10.6%和 4.2%，降幅达25%~70%，减反射作用明显。而沉积100nm Al2O3薄膜硅片则将织构化硅片表面的平均反射率从 14.2%降低到 2.8%，降幅高达80%。
可见，要降低反射率，目前的方式是增加Al2O3薄膜的厚度，但是增加Al2O3薄膜的厚度，不仅增加了制作成本，而且延长了工艺时长，制作效率降低。因此，需要更高效低成本的方式来降低Al2O3薄膜的反射率。
发明内容
本公开的目的是提高一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，相较于现有技术，具有成本上的优势，而且具有更优的生产效率。
本公开采用如下的技术方案：
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：
S-1.提供衬底，送入反应腔室；
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时，以变化的压力通入惰性气体；
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；
S-4.向反应腔室内通入水，同时，以变化的压力通入惰性气体；
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环，得到低反射率的氧化铝薄膜。
本公开的上述技术方案中，在通入三甲基铝和水的同时，以变化的压力通入惰性气体，改变三甲基铝和水的流动，以引入表面扰动，增加氧化铝钝化层的粗糙度，从而降低所形成氧化铝钝化膜的反射率。
上述方案中，惰性气体是在通入反应物的同时通入，并没有额外延长工艺的时长，不会增加工艺的时间成本，有利于保证生产效率。
作为上述技术方案的优选，步骤S-2中，惰性气体以压力值为0.03Torr~0.05Torr、1s~3s，0.06Torr~0.08Torr、1s~3s为一个周期，循环持续通入。现有技术中，在钝化膜的形成过程中，都关注膜形成的均匀度，多在研究如何保证反应腔室内气体、温度的均匀度，从而形成表面光滑、平整的钝化膜。这是因为，通常认为高表面粗糙度的钝化膜可能会影响钝化效果。一方面认为高表面粗糙度会增加钝化膜的表面积，导致更多的光被吸收而不是被反射，有可能减少光的透过率，从而降低太阳能电池的光电转换效率。另一方面认为高表面粗糙度可能导致电子和空穴在表面陷阱和缺陷处发生更多的再组合，这可能会增加钝化膜的暗电流，降低电池的效率和稳定性。因此，需要控制合适的表面粗糙度，来平衡钝化膜的钝化效果和反射效果。本公开方案中，通过控制惰性气体的进气压力和时间，在钝化膜的形成过程中引入合适的表面扰动，可以获得合适的表面粗糙度，惰性气体在该压力值和时间范围内周期条件下，所获得的氧化铝钝化膜具有低的反射率。
作为上述技术方案的优选，步骤S-2中，惰性气体以压力值为0.03Torr~0.05Torr、1s~3s，停止通入1s~3s为一个周期，循环持续通入。经过实验研究，控制惰性气体的进气压力和时间在该方案中的范围内，也可以获得低反射率的氧化铝钝化膜。
作为上述技术方案的优选，步骤S-4中，惰性气体以压力值为0.01Torr~0.03Torr、2s~5s，压力值为0.04Torr~0.05Torr、2s~5s为一个周期，循环持续通入。
作为上述技术方案的优选，步骤S-4中，惰性气体的通入方向与衬底表面呈5-8°的夹角。
惰性气体的通入方向，也会影响氧化铝膜形成的钝化和反射效果，本公开对通入角度的研究发现，S-2中惰性气体的通入方向对氧化铝膜性能的影响较小，不足以引起显著性的变化。但是S-4中惰性气体的通入方向对氧化铝膜性能的影响比较显著，当低于5°，反射率的降低不显著，超过8°，虽然反射率降低更多，但是会钝化效果受到影响。
作为上述技术方案的优选，在步骤S-5之后，通入少量氨气，发现，在形成氧化铝之后，通入少量的氨气，能够明显降低反射率，推测可能是因为氨气可以与氧化物表面反应形成氧化铝氮化物（AlN）或氮化铝（AlNx），改变氧化铝钝化层的表面形貌，从而改变了表面的粗糙度。
作为上述技术方案的优选，氨气的通入流量为100~150sccm，通入时间为4~8s。
作为上述技术方案的优选，步骤S-2和步骤S-4中的惰性气体，各自独立为氮气、氩气中的任一种。作为上述技术方案的优选，S-2中，通入三甲基铝的脉冲时长为2~7s，脉冲气压为10~30Torr。
作为上述技术方案的优选，S-4中，通入水的脉冲时长为10~30s，脉冲气压为30~50Torr。
通过实施上述技术方案，本公开的有益效果如下：
1.本公开记载的技术方案，在通入三甲基铝和水的同时，以变化的压力通入惰性气体，改变三甲基铝和水的流动，以引入表面扰动，增加氧化铝钝化层的粗糙度，从而降低所形成氧化铝钝化膜的反射率。
2.本公开的制备方法，获得更低反射率的氧化铝钝化膜，具有成本上的优势，而且具有更优的生产效率。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，三甲基铝(TMA，Al(CH3)3)首先与衬底表面的-OH基团吸附并反应至饱和，生成新的表面功能团，H2O或O3与生成的表面功能团反应生成氧化铝，氧化铝结构中带有-OH基团，然后在通入三甲基铝，通过这样的一次次的ALD循环，就可以形成厚度可控的氧化铝钝化膜。
具体包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，硅片都是经过制绒处理后的硅片，制绒工艺为现有技术，在此不进行具体展开。反应腔室内的温度保持为200～350℃（例如200℃、210℃、225℃、230℃、245℃、250℃、260℃、275℃、290℃、315℃、330℃、350℃等）；反应腔室内的压力保持为0.1 ~0.5Torr（例如0.1Torr、0.15Torr、0.2Torr、0.25Torr、0.3Torr、0.35Torr、0.4Torr、0.45Torr、0.5Torr等）。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时，以变化的压力通入惰性气体。
三甲基铝通入的脉冲时长为2~7s（例如2s、3s、4s、5s、6s、7s等）；脉冲气压为10~30Torr（例如10Torr、10.3Torr、11Torr、12.5Torr、13Torr、14Torr、15Torr、20Torr、25Torr、30Torr等）。
惰性气体可以为氮气或者氩气。惰性气体以压力值为0.03Torr~0.05Torr、1s~3s，0.06Torr~0.08Torr、1s~3s为一个周期，在三甲基铝的脉冲时长内，循环持续通入。
例如，三甲基铝通入的脉冲时长为2s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、1s，0.06Torr、1s。或者三甲基铝通入的脉冲时长为3s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、2s，0.06Torr、1s。或者三甲基铝通入的脉冲时长为4s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、2s，0.06Torr、2s。或者三甲基铝通入的脉冲时长为4s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、1s，0.06Torr、1s，再以压力值为0.03Torr、1s，0.06Torr、1s循环一次。或者三甲基铝通入的脉冲时长为6s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、1s，0.06Torr、1s，再以压力值为0.03Torr、1s，0.06Torr、1s循环两次。
该步骤中，惰性气体还可以以压力值为0.03Torr~0.05Torr、1s~3s，停止通入1s~3s为一个周期，循环持续通入。
例如，三甲基铝通入的脉冲时长为2s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、1s，停止通入1s。或者三甲基铝通入的脉冲时长为3s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、2s，停止通入1s。或者三甲基铝通入的脉冲时长为4s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、2s，停止通入2s。或者三甲基铝通入的脉冲时长为4s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、1s，停止通入1s，再以压力值为0.03Torr、1s，停止通入1s循环一次。或者三甲基铝通入的脉冲时长为6s，则惰性气体以压力值为0.03Torr、1s，停止通入1s，再以压力值为0.03Torr、1s，停止通入1s循环两次。
该步骤中，惰性气体的通入时长优选等于三甲基铝通入的脉冲时长，但是有可以长于三甲基铝通入的脉冲时长，由于通入的是惰性气体，并不影响反应的发生，超过时长通入的惰性气体，可以看作是吹扫气体。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室。吹扫掉多余的TMA，N2流量10~30L/min，时间3~15s。
S-4.向反应腔室内通入水，同时，以变化的压力通入惰性气体；
H2O通入的脉冲时长为10-30s（例如10s、12s、15s、20s、24s、25s、27s、28s、30s等）；脉冲气压为30~50Torr（例如30Torr、31Torr、34Torr、36Torr、40Torr、42Torr、44Torr、46Torr、48Torr、50Torr等）。
惰性气体可以为氮气或者氩气。惰性气体以压力值为0.01Torr~0.03Torr、2s~5s，压力值为0.04Torr~0.05Torr、2s~5s为一个周期，在H2O的脉冲时长内，循环持续通入。
例如，H2O通入的脉冲时长为10s，则惰性气体以压力值为0.01Torr、5s，压力值为0.04Torr、5s。或者H2O通入的脉冲时长为10s，则惰性气体以压力值为0.01Torr、2s，压力值为0.04Torr、3s，再以压力值为0.01Torr、2s，压力值为0.04Torr、3s循环一次。或者H2O通入的脉冲时长为20s，则惰性气体以压力值为0.01Torr、2s，压力值为0.04Torr、3s，再以压力值为0.01Torr、2s，压力值为0.04Torr、3s循环三次。或者H2O通入的脉冲时长为25s，则惰性气体以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、2s，再以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、2s循环四次。或者H2O通入的脉冲时长为30s，则惰性气体以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、3s，再以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、3s循环四次。
在该步骤中，惰性气体也可以以压力值为0.04Torr~0.05Torr、2s~5s，停止通入2s~5s为一个周期，循环持续通入。
例如，H2O通入的脉冲时长为10s，则惰性气体以压力值为0.04Torr、5s，停止通入5s。或者H2O通入的脉冲时长为10s，则惰性气体以压力值为0.04Torr、2s，停止通入3s，再以压力值为0.04Torr、2s，停止通入3s循环一次。或者H2O通入的脉冲时长为20s，则惰性气体以压力值为0.04Torr、2s，停止通入3s，再以压力值为0.04Torr、2s，停止通入3s循环三次。或者H2O通入的脉冲时长为25s，则惰性气体以压力值为0.04Torr、3s，停止通入2s，再以压力值为0.04Torr、3s，停止通入2s循环四次。
该步骤中，惰性气体的通入时长优选等于H2O通入的脉冲时长，但是有可以长于H2O通入的脉冲时长，由于通入的是惰性气体，并不影响反应的发生，超过时长通入的惰性气体，可以看作是吹扫气体。
发明人对惰性气体通入角度对氧化铝膜性能的影响也进行了研究，该步骤中，惰性气体的通入方向，也会影响氧化铝膜形成的钝化和反射效果，以5°至8°为优。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；吹扫掉多余的H2O，N2流量10~30L/min，时间3~15s。
在步骤S-5之后，还可以优选步骤S-6.通入少量氨气，发明人发现，在形成氧化铝之后，通入少量的氨气，能够明显降低反射率，推测可能是因为氨气可以与氧化物表面反应形成氧化铝氮化物（AlN）或氮化铝（AlNx），改变氧化铝钝化层的表面形貌，从而改变了表面的粗糙度。
氨气的通入流量为100~150sccm，通入时间为4~8s。
步骤S-2至步骤S-5（或S-6）形成一个循环，重复该循环，得到低反射率的氧化铝薄膜。
在本公开中，一个所述循环生成的氧化铝的厚度为0.2nm左右，通过控制循环的次数，以控制得到的底层氧化铝薄膜的厚度。
优选地，所述循环重复15～150次（例如15次、16次、18次、20次、30次、40次、50次、60次、70次、80次、90次、100次、110次、130次、140次或150次），所述底层氧化铝的厚度约为3～30nm(例如约3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、10nm、13nm、15nm、18nm、20nm、24nm、26nm、28nm或30nm)。
本公开以表面反射率作为重要的性能指标，表面反射率是标志晶体硅表面陷光程度的主要参数，产业上通常以波长为400nm-800nm（实验室多以 300nm-1100nm）的光源对样品进行测试，通过得出的表面反射率曲线来说明表面的陷光程度。表面反射率的大小说明了电池片对光线的吸收程度，是太阳能电池短路电流的主要反映指标之一。
本公开采用AudioDev 公司生产的 Helios LAB-rc 反射率测试仪，对表面反射率进行测试。
实施例1
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为11Torr。同时，以变化的压力通入氮气。惰性气体通入参数为：压力值为0.03Torr、1s，压力值为0.06Torr、1s。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、3s通入，再循环一次。通入方向与衬底表面呈5°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
实施例2
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在200℃、压力控制在0.25Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为5s，脉冲气压为15Torr。同时，通入氮气。氮气以压力值为0.03Torr、3s，压力值为0.07Torr、2s的方式通入。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量20L/min，时间5s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为20s，脉冲气压为42Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、2s，压力值为0.04Torr、3s，再以压力值为0.01Torr、2s，压力值为0.04Torr、3s循环三次。通入方向与衬底表面呈5°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量20L/min，时间5s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
实施例3
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在310℃、压力控制在0.12Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为6s，脉冲气压为25Torr。同时，通入氮气。氮气以压力值为0.04Torr、3s，压力值为0.07Torr、3s的方式通入。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量20L/min，时间5s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为30s，脉冲气压为48Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、3s，再以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、3s循环四次。通入方向与衬底表面呈8°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量20L/min，时间5s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
实施例4
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在310℃、压力控制在0.12Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为6s，脉冲气压为25Torr。同时，通入氮气。氮气以压力值为0.04Torr、3s，压力值为0.07Torr、3s的方式通入。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量20L/min，时间5s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为30s，脉冲气压为48Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、3s，停止通入3s，再以压力值为0.01Torr、3s，停止通入3s循环四次。通入方向与衬底表面呈8°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量20L/min，时间5s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
实施例5
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在310℃、压力控制在0.12Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为6s，脉冲气压为25Torr。同时，通入氮气。氮气以压力值为0.04Torr、3s，停止通入3s的方式通入。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量20L/min，时间5s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为30s，脉冲气压为48Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、3s，停止通入3s，再以压力值为0.01Torr、3s，停止通入3s循环四次。通入方向与衬底表面呈8°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量20L/min，时间5s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
实施例6
本实施例在实施例1的基础上，在每个循环中增加一个步骤S-6，通入少量氨气，通入流量为132sccm，通入时间为4s。步骤S-2至步骤S-6形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
实施例7
本实施例在实施例1的基础上，在每个循环中增加一个步骤S-6，通入少量氨气，通入流量为110sccm，通入时间为6s。步骤S-2至步骤S-6形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
对比例1
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，与实施例1的不同在于，在S-2和S-4中，不同时通入惰性气体氮气，具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为11Torr。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34Torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
对比例2
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，与实施例1的不同在于，在S-2中，不同时通入惰性气体氮气，具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为11Torr。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、3s，压力值为0.04Torr、3s通入，再循环一次。通入方向与衬底表面呈5°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环100次，得到厚度约为20nm的低反射率的氧化铝薄膜。
对比例3
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，与实施例1的不同在于，在S-4中，不同时通入惰性气体氮气，具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为11Torr。同时，以变化的压力通入氮气。惰性气体通入参数为：压力值为0.03Torr、1s，压力值为0.06Torr、1s。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34Torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
对比例4
一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，与实施例1的不同在于，在S-2和S-4中，以同一压力，持续通入氮气，具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35Torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为11Torr。同时，以压力值为0.03Torr通入氮气2s。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34Torr。同时，通入氮气，氮气以压力值为0.01Torr、通入12s。通入方向与衬底表面呈5°的夹角。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
为了表征氧化铝钝化膜的反射效率，以未沉积氧化铝钝化膜的硅片以及沉积各实施例和对比例的氧化铝钝化膜的硅片作为测试对象，测定其表面反射率，为了表征氧化铝钝化膜的钝化效果，进行少子寿命测试，结果参见表1。
表1
从表1的测试数据可以看出，本公开所采用的制备方法获得的氧化铝钝化膜，由于在步骤S-2和S-4中创造性地加入了通入变化压力的惰性气体的方案，相较于未进行该创造性步骤的对比例1，具有更低的反射率。对比例2和对比例3，只是选择性地在步骤S-2或者在步骤S-4中，通入变化压力的惰性气体，反射率无法达到所期待的效果。对比例4，虽然反射率有一定程度的降低，但是同时，钝化效果大大受到影响，无法达到钝化和减反的双重效果。
Claims (5)
1.一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S-1.提供衬底，送入反应腔室；反应腔室内的温度为200～350℃，反应腔室内的压力为0.1 ~0.5Torr；
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时，以变化的压力通入惰性气体；
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；
S-4.向反应腔室内通入水，同时，以变化的压力通入惰性气体；
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环，得到低反射率的氧化铝钝化膜；
S-2中，通入三甲基铝的脉冲时长为2~7s，脉冲气压为10~30Torr；S-4中，通入水的脉冲时长为10~30s，脉冲气压为30~50Torr；
步骤S-2中，惰性气体以压力值为0.03Torr~0.05Torr、1s~3s，0.06Torr~0.08Torr、1s~3s为一个周期，循环持续通入，或者惰性气体以压力值为0.03Torr~0.05Torr、1s~3s，停止通入1s~3s为一个周期，循环持续通入；
步骤S-4中，惰性气体以压力值为0.01Torr~0.03Torr、2s~5s，压力值为0.04Torr~0.05Torr、2s~5s为一个周期，循环持续通入，或者惰性气体以压力值为0.04Torr~0.05Torr、2s~5s，停止通入2s~5s为一个周期，循环持续通入。
2.根据权利要求1所述的一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，其特征在于，步骤S-4中，惰性气体的通入方向与衬底表面呈5-8°的夹角。
3.根据权利要求1所述的一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，其特征在于，在步骤S-5之后，通入氨气。
4.根据权利要求3所述的一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，其特征在于，氨气的通入流量为100~150sccm，通入时间为4-8s。
5.根据权利要求1所述的一种低反射率的氧化铝钝化膜的制备方法，其特征在于，步骤S-2和步骤S-4中的惰性气体，各自独立为氮气、氩气中的任一种。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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