DE102020118654A1 - PECVD process for depositing an amorphous silicon layer on a substrate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein PECVD-Verfahren zur Abscheidung einer amorphen Silizium-Schicht auf einem Substrat, aufweisend folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge:a) Abscheiden (1) der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten ersten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte erste Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird,b) Aussetzen (2) des Substrats und der amorphen Silizium-Schicht zu einem Plasma unter Verwendung eines unbeschichtenden Prozessgases während einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer,c) Fortsetzen (3) des Abscheidens der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten dritten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte zweite Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird.The invention relates to a PECVD method for depositing an amorphous silicon layer on a substrate, comprising the following steps in the order given: a) depositing (1) the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined first period of time and/or until a predetermined first layer thickness of the amorphous silicon layer is reached,b) exposing (2) the substrate and the amorphous silicon layer to a plasma using an uncoating process gas for a predetermined second period of time,c) continuing (3) depositing the amorphous silicon -layer on the substrate during a predetermined third period of time and/or until a predetermined second layer thickness of the amorphous silicon layer is reached.

Description

Die Erfindung betrifft ein PECVD- (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) -Verfahren zur Abscheidung einer amorphen Silizium-Schicht auf einem Substrat. PECVD ist eine Variante der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), bei der die chemische Abscheidung durch Plasma unterstützt wird.The invention relates to a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) method for depositing an amorphous silicon layer on a substrate. PECVD is a variant of chemical vapor deposition (CVD) in which chemical deposition is assisted by plasma.

Aus einem nicht druckschriftlich belegten Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine amorphe Silizium-Schicht auf einem Substrat mittels CVD abgeschieden wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass in der amorphen Silizium-Schicht Blasen gebildet werden. Insbesondere wenn die erzeugte Schicht anschließend einem Hochtemperaturschritt wie einem Dotierungsprozess unterzogen wird, platzt die amorphe Silizium-Schicht aufgrund der Blasen lokal ab, wodurch eine gewünschte Passivierwirkung verloren geht und eine laterale Leitfähigkeit erheblich sinkt.A method in which an amorphous silicon layer is deposited on a substrate by means of CVD is known from prior art that is not documented in printed form. A disadvantage of this method is that bubbles are formed in the amorphous silicon layer. In particular, if the layer produced is subsequently subjected to a high-temperature step such as a doping process, the amorphous silicon layer locally flakes off due to the bubbles, as a result of which a desired passivation effect is lost and lateral conductivity drops considerably.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine amorphe Silizium-Schicht auf einem Substrat ohne oder mit reduzierter Blasenbildung abgeschieden wird.It is therefore an object of the invention to provide a method in which an amorphous silicon layer is deposited on a substrate with no or reduced blistering.

Diese Aufgabe wird durch ein PECVD-Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Modifikationen sind in den Unteransprüchen erläutert.This problem is solved by a PECVD method with the features of patent claim 1 . Advantageous developments and modifications are explained in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein PECVD-Verfahren zur Abscheidung einer amorphen Silizium-Schicht auf einem Substrat, aufweisend folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge:

  1. a) Abscheiden der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten ersten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte erste Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird,
  2. b) Aussetzen des Substrats und der amorphen Silizium-Schicht zu einem Plasma unter Verwendung eines unbeschichtenden Prozessgases während einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer,
  3. c) Fortsetzen des Abscheidens der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten dritten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte zweite Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird.
The invention relates to a PECVD method for depositing an amorphous silicon layer on a substrate, having the following steps in the order given:
  1. a) depositing the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined first period of time and/or until a predetermined first layer thickness of the amorphous silicon layer is reached,
  2. b) exposing the substrate and the amorphous silicon layer to a plasma using an uncoating process gas for a predetermined second period of time,
  3. c) continuing the deposition of the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined third period of time and/or until a predetermined second layer thickness of the amorphous silicon layer is reached.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass ein Schichtwachstum maßgeblich durch eine Saatschicht auf dem Substrat beeinflusst werden kann. Es wurde festgestellt, dass der zugrunde liegende Gedanke, Nukleationskeime zu erzeugen, dadurch erreicht werden kann, dass die Abscheidung der amorphen Silizium-Schicht nach einer vorbestimmten ersten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte erste Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht ist, unterbrochen wird und die in dem Schritt a) erzeugte Saatschicht anschließend für eine vorbestimmte zweite Zeitdauer mit einem Plasma und einem unbeschichtenden Prozessgas behandelt wird. Das in dem Schritt a) erzeugte Schichtwachstum wird also unterbrochen und der erzeugten Saatschicht wird in dem Schritt b) thermische Energie zugeführt. Danach erfolgt die weitere Abscheidung während einer vorbestimmten dritten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte zweite Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht ist. Vorzugsweise werden die Abscheideschritte a) und c) mit im Wesentlichen den gleichen Prozessparametern durchgeführt. Zumindest sind vorzugsweise bei Wiederaufnahme des Abscheideprozesses in Schritt c) die im Wesentlichen gleichen Prozessparameter eingestellt, wie zum Ende des Abscheideprozesses in Schritt a).The invention is based on the basic idea that layer growth can be decisively influenced by a seed layer on the substrate. It was found that the underlying idea of generating nuclei can be achieved by interrupting the deposition of the amorphous silicon layer after a predetermined first period of time and/or until a predetermined first layer thickness of the amorphous silicon layer has been reached and the seed layer produced in step a) is then treated with a plasma and a non-coating process gas for a predetermined second period of time. The layer growth produced in step a) is thus interrupted and thermal energy is supplied to the seed layer produced in step b). Thereafter, further deposition takes place for a predetermined third period of time and/or until a predetermined second layer thickness of the amorphous silicon layer is reached. The deposition steps a) and c) are preferably carried out with essentially the same process parameters. At least when the deposition process is resumed in step c), essentially the same process parameters are set as at the end of the deposition process in step a).

Durch diese Verfahrensführung wird eine Blasenbildung in der amorphen Silizium-Schicht vermieden oder zumindest reduziert. Wird ein so beschichtetes Substrat einem anschließenden Hochtemperaturschritt unterzogen, kann die Anzahl und Größe der abgeplatzten Bereiche um bis zu ca. 85-95 % reduziert werden, wenn mit einem Substrat verglichen, dass den Schritten a) und c) aber nicht dem Schritt b) unterzogen worden ist. Das erfindungsgemäße PECVD-Verfahren ist zudem eine sehr einfache und effiziente Methode, die die Prozesszeit kaum erhöht und vernachlässigbare Zusatzkosten verursacht.This procedure avoids or at least reduces the formation of bubbles in the amorphous silicon layer. If a substrate coated in this way is subjected to a subsequent high-temperature step, the number and size of chipped areas can be reduced by up to approx. 85-95% when compared to a substrate that has undergone steps a) and c) but not step b). has been subjected to. The PECVD method according to the invention is also a very simple and efficient method that hardly increases the process time and causes negligible additional costs.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck „unbeschichtendes Prozessgas“ ein Prozessgas zu verstehen, das das Substrat und die amorphe Silizium-Schicht nicht beschichtet. Es wird also keine zusätzliche Schicht in Schritt b) erzeugt. Vorzugsweise wird die in Schritt a) erzeugte Saatschicht auch nicht wesentlich vergrößert. Bei dem Prozessgas kann es sich um ein Inertgas oder um ein Reaktionsgas handeln, das zwar mit dem Silizium der amorphen Siliziumschicht eine Reaktion durchführen kann, das aber nicht allein schichtbildend ist, sondern vielmehr das in dem Schritt a) hervorgerufene Schichtwachstum unterbricht.For the purposes of the present invention, the expression “uncoating process gas” is to be understood as a process gas that does not coat the substrate and the amorphous silicon layer. So no additional layer is produced in step b). The seed layer produced in step a) is preferably also not significantly enlarged. The process gas can be an inert gas or a reaction gas which can carry out a reaction with the silicon of the amorphous silicon layer, but which is not only layer-forming but rather interrupts the layer growth caused in step a).

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt b) bei einer Temperatur zwischen 350°C und 500°C durchgeführt. In diesem Temperaturbereich werden weiterhin mittels des Verfahrens weiterhin wenig oder keine Blasen in der amorphen Silizium-Schicht erzeugt.In a preferred embodiment, step b) is carried out at a temperature between 350°C and 500°C. In this temperature range, little or no bubbles are still produced in the amorphous silicon layer by means of the method.

Das Prozessgas kann ein Inertgas wie beispielsweise N2, Ar, CO2 oder ein Reaktionsgas sein, das einen weiteren Reaktionspartner benötigt, um eine Schicht zu bilden, wie beispielsweise N2O oder O2. Ein Inertgas ist ein Gas, das sehr reaktionsträge ist und sich nicht an einer chemischen Reaktion mit dem Substrat und der in dem Schritt a) abgeschiedenen amorphen Silizium-Schicht beteiligt. Ein Reaktionsgas ist ein Gas, das sich an einer chemischen Reaktion mit dem Substrat und der amorphen Silizium-Schicht beteiligen kann. Wenn das Substrat samt der in dem Schritt a) abgeschiedenen amorphen Silizium-Schicht einer O2-Atmosphäre ausgesetzt wird, kann ein thermischer Oxidationsprozess von Silizium stattfinden, in dem das Silizium zu SiO2 oxidiert wird, so dass eine relativ dünne SiO2-Schicht auf der amorphen Silizium-Schicht ausgebildet wird. Wenn das Substrat samt der in dem Schritt a) abgeschiedenen amorphen Silizium-Schicht einer N2O-Atmosphäre ausgesetzt wird, kann das Silizium in ggf. nitriertes SiO2 umgewandelt werden, so dass eine relativ dünne ggf. nitrierte SiO2-Schicht auf der amorphen Silizium-Schicht ausgebildet werden kann. Bevorzugt ist das unbeschichtende Prozessgas ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus N2O, N2, CO2, O2, Ar oder deren Kombinationen. Besonders bevorzugt ist das Prozessgas N2.The process gas can be an inert gas such as N 2 , Ar, CO 2 or a reaction gas that requires another reactant, to form a layer such as N 2 O or O 2 . An inert gas is a gas that is very inert and does not participate in a chemical reaction with the substrate and the amorphous silicon layer deposited in step a). A reaction gas is a gas that can participate in a chemical reaction with the substrate and the amorphous silicon layer. If the substrate together with the amorphous silicon layer deposited in step a) is exposed to an O 2 atmosphere, a thermal oxidation process of silicon can take place, in which the silicon is oxidized to form SiO 2 , resulting in a relatively thin SiO 2 layer is formed on the amorphous silicon layer. If the substrate together with the amorphous silicon layer deposited in step a) is exposed to an N 2 O atmosphere, the silicon can be converted into optionally nitrated SiO 2 so that a relatively thin optionally nitrated SiO 2 layer is present on the amorphous silicon layer can be formed. The non-coating process gas is preferably selected from the group consisting of N 2 O, N 2 , CO 2 , O 2 , Ar or combinations thereof. The process gas is particularly preferably N 2 .

Das Substrat ist bevorzugt quaderförmig ausgebildet und weist eine Vorderseite und eine Rückseite auf. Das Substrat ist bevorzugt als Wafer ausgebildet. Bevorzugt ist es als Silizium-Wafer ausgebildet. Bevorzugt wird das Substrat dem Verfahren nur einseitig unterzogen. Bevorzugter wird mittels des Verfahrens die amorphe Silizium-Schicht lediglich auf der Rückseite des Substrats abgeschieden. D.h., die Vorderseite soll nicht aktiv mit der amorphen Silizium-Schicht beschichtet werden. Bevorzugt ist das Verfahren Teil eines Verfahrens zur Herstellung eines Solarzellen-Halbzeugs. D.h., mittels des Verfahrens wird eine Solarzelle hergestellt, die noch weiteren Verfahrensschritten zum Solarzellen-Endprodukt unterzogen wird.The substrate is preferably cuboidal and has a front side and a back side. The substrate is preferably designed as a wafer. It is preferably designed as a silicon wafer. The substrate is preferably only subjected to the process on one side. More preferably, the method deposits the amorphous silicon layer only on the back side of the substrate. This means that the front side should not be actively coated with the amorphous silicon layer. The method is preferably part of a method for producing a semi-finished solar cell product. In other words, the process is used to produce a solar cell which is then subjected to further process steps to produce the solar cell end product.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere in einem Vertikalboot angeordnete Substrate gleichzeitig den Schritten a) bis c) unterzogen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur eine Seite des Substrats, bevorzugt seine Rückseite, dem Verfahren unterzogen wird. Dadurch wird zudem ein sogenannter Umgriff vermieden, bei dem einige cm der Vorderseite des Substrats mitbeschichtet werden, so dass ggf. ein zusätzlicher nasschemischer Schritt zur Umgriffentfernung entfällt, der sonst notwendig sein kann. Die direkte Plasmaabscheidung mit einem Vertikalboot, das mehrere Substrate enthält, erzeugt deutlich weniger Umgriff, im Vergleich zu Substraten, die nicht in einem Vertikalboot angeordnet sind.In a preferred embodiment, several substrates arranged in a vertical boat are simultaneously subjected to steps a) to c). This ensures that only one side of the substrate, preferably its rear side, is subjected to the process. This also avoids a so-called wrap-around, in which a few cm of the front side of the substrate are also coated, so that an additional wet-chemical step for wrap-around removal, which may otherwise be necessary, is no longer necessary. Direct plasma deposition with a vertical boat containing multiple substrates creates significantly less wraparound compared to substrates that are not arranged in a vertical boat.

Bevorzugt wird das Plasma in dem Schritt b) mit einer Mindestenergie von 5Ws (entsprechend 5 J) pro Substrat und einer Mindestzeit von 5 Sekunden (s) gezündet. Dieser thermische Energieeintrag ist ausreichend, um mittels des Verfahrens die vorstehend beschriebene Wirkung, nämlich keine oder die verminderte Blasenbildung, zu erreichen.The plasma in step b) is preferably ignited with a minimum energy of 5 Ws (corresponding to 5 J) per substrate and a minimum time of 5 seconds (s). This thermal energy input is sufficient to achieve the effect described above, namely no or reduced bubble formation, by means of the method.

Folgende Parameterbereiche sind für den Schritt a) bevorzugt:

  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die vorbestimmte erste Zeitdauer weniger als 30 s, weniger als 20 s, oder weniger als 10 s. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt beträgt die erste vorbestimmte Schichtdicke weniger als 20 Nanometern (nm), weniger als 10 nm, weniger als 5 nm oder weniger als 2 nm. Innerhalb der vorstehend angegebenen Zeitdauern entstehen insbesondere die vorstehend angegebenen Schichtdicken. Jedoch können entweder die Zeitdauer oder das Schichtwachstum bei dem Verfahren zur Prozesskontrolle herangezogen werden. Beide Prozessparamater d.h. die vorbestimmte erste Zeitdauer oder die erste vorbestimmte Schichtdicke des Schritts a) zielen darauf ab, eine relativ dünne amorphe Silizium-Schicht zu erzeugen.
The following parameter ranges are preferred for step a):
  • In a preferred embodiment, the predetermined first time period is less than 30 s, less than 20 s, or less than 10 s. Alternatively or additionally preferably, the first predetermined layer thickness is less than 20 nanometers (nm), less than 10 nm, less than 5 nm or less than 2 nm. In particular, the layer thicknesses specified above are formed within the periods of time specified above. However, either the length of time or the layer growth can be used in the process control method. Both process parameters, ie the predetermined first time period or the first predetermined layer thickness of step a), are aimed at producing a relatively thin amorphous silicon layer.

Bevorzugt liegt die vorbestimmte zweite Zeitdauer im Bereich von 30 s und 5 min, im Bereich von 1 Minuten (min) und 4 min oder im Bereich von 1,5 bis 2,5 min. Diese Zeitdauer ist für den Schritt b) ausreichend, um die Blasenbildung in der mittels des Verfahrens hergestellten amorphen Silizium-Schicht zu verhindern oder zu reduzieren.The predetermined second time period is preferably in the range of 30 s and 5 min, in the range of 1 minute (min) and 4 min or in the range of 1.5 to 2.5 min. This time period is sufficient for step b). to prevent or reduce the formation of bubbles in the amorphous silicon layer produced by the method.

Folgende Parameterbereiche sind für den Schritt a) bevorzugt:

  • Bevorzugt beträgt die vorbestimmte dritte Zeitdauer mehr als 10 min, mehr als 15 min oder mehr als 20 min. Alternativ der zusätzlich bevorzugt liegt die zweite vorbestimmte Schichtdicke im Bereich von 50 nm und 500 nm, im Bereich von 70 nm und 400 nm, im Bereich von 80 nm und 300 nm oder im Bereich von 90 nm und 200 nm. Innerhalb der vorstehend angegebenen Zeitdauern entstehen insbesondere die vorstehend angegebenen Schichtdicken. Jedoch können entweder die Zeitdauer oder das Schichtwachstum bei dem Verfahren zur Prozesskontrolle herangezogen werden. Beide Prozessparamater d.h. die vorbestimmte dritte Zeitdauer oder die zweite vorbestimmte Schichtdicke des Schritts c) zielen darauf ab, eine amorphe Silizium-Schicht im Nanometerbereich zu erzeugen.
The following parameter ranges are preferred for step a):
  • The predetermined third time period is preferably more than 10 min, more than 15 min or more than 20 min. Alternatively, which is additionally preferred, the second predetermined layer thickness is in the range of 50 nm and 500 nm, in the range of 70 nm and 400 nm of 80 nm and 300 nm or in the range of 90 nm and 200 nm. In particular, the layer thicknesses specified above are formed within the periods of time specified above. However, either the length of time or the layer growth can be used in the process control method. Both process parameters, ie the predetermined third period of time or the second predetermined layer thickness of step c) are aimed at producing an amorphous silicon layer in the nanometer range.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Schritt c) ein Schritt d) Dotieren der amorphen Silizium-Schicht mit einem Dotierstoff durchgeführt. Dadurch wird die amorphe Silizium-Schicht leitfähig gemacht. Bevorzugt wird als Dotierstoff Phosphin eingesetzt. Dadurch kann die amorphe Silizium-Schicht mit einer ausreichenden Leitfähigkeit auf dem Substrat bereitgestellt werden. Insbesondere wenn mehrere Substrate in einem Vertikalboot angeordnet sind und dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden, wird die Dotierung der amorphen Silizium-Schicht bei einer zufriedenstellenden Abscheiderate ermöglicht.In a preferred embodiment, step c) is followed by a step d) doping the amorphous silicon layer with a dopant. This makes the amorphous silicon layer conductive. Phos is the preferred dopant used. As a result, the amorphous silicon layer with sufficient conductivity can be provided on the substrate. In particular when a plurality of substrates are arranged in a vertical boat and are subjected to the method according to the invention, the amorphous silicon layer can be doped at a satisfactory deposition rate.

Bevorzugt fungiert die in den Schritten a) und c) erzeugte amorphe Siliziumschicht als Passivierschicht auf dem Substrat. Alternativ oder zusätzlich wird die in den Schritten a) und c) erzeugte amorphe Siliziumschicht als passivierter Kontakt auf dem Substrat ausgebildet. Insbesondere wenn das Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle dient, kann dadurch kann eine Rekombination mit Metallkontakten der Solarzelle und so ein elektrischer Verlust bei einer fertig hergestellten Solarzelle minimiert werden.The amorphous silicon layer produced in steps a) and c) preferably functions as a passivation layer on the substrate. Alternatively or additionally, the amorphous silicon layer produced in steps a) and c) is formed as a passivated contact on the substrate. In particular, if the method is used to produce a solar cell, recombination with metal contacts of the solar cell and thus an electrical loss in a finished solar cell can be minimized.

Bevorzugt werden die Schritte a) bis c) in einem Rohrofen durchgeführt. Diese Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn mehrere Substrate in einer Haltevorrichtung wie dem Vertikalboot angeordnet sind, um dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen zu werden.Steps a) to c) are preferably carried out in a tube furnace. This embodiment is particularly preferred when a plurality of substrates are arranged in a holding device such as the vertical boat in order to be subjected to the method according to the invention.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden in den Schritten a) und c) H2 und SiH4 als Prozessgase eingesetzt. Diese Prozessgase sind zur Erzeugung einer amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat sehr geeignet.In a preferred embodiment, H 2 and SiH 4 are used as process gases in steps a) and c). These process gases are very suitable for creating an amorphous silicon layer on the substrate.

Bevorzugt wird das PECVD-Verfahren als chemische Gasphasenabscheidung bei reduziertem Druck durchgeführt, das auch als LPCVD (Low Pressure Chemical Vapour Deposition) abgekürzt oder als Niederdruck-CVD bezeichnet wird.The PECVD method is preferably carried out as chemical vapor deposition at reduced pressure, which is also abbreviated as LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) or referred to as low-pressure CVD.

Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigt schematisch:

  • 1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen PECVD-Verfahrens.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the enclosed drawing. It shows schematically:
  • 1 a flowchart of a PECVD method according to the invention.

1 zeigte ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen PECVD-Verfahrens. Das in 1 gezeigte PECVD-Verfahren zur Abscheidung einer amorphen Silizium-Schicht auf einem Substrat, weist folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge auf:

  • Schritt 1 ist ein Schritt a) Abscheiden der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten ersten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte erste Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird. Anschließend an den Schritt 1 wird ein Schritt 2 in Form eines Schritts b) Aussetzen des Substrats und der amorphen Silizium-Schicht zu einem Plasma unter Verwendung eines unbeschichtenden Prozessgases während einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer durchgeführt. An den Schritt 2 schließt sich ein Schritt 3 in Form eines Schritts c) Fortsetzen des Abscheidens der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten dritten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte zweite Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird an.
1 showed a flowchart of a PECVD method according to the invention. This in 1 The PECVD method shown for depositing an amorphous silicon layer on a substrate has the following steps in the order given:
  • Step 1 is a step a) depositing the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined first time period and/or until a predetermined first layer thickness of the amorphous silicon layer is reached. Subsequent to step 1, a step 2 is performed in the form of a step b) exposing the substrate and the amorphous silicon layer to a plasma using an uncoating process gas for a predetermined second period of time. Step 2 is followed by step 3 in the form of a step c) continuing the deposition of the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined third period of time and/or until a predetermined second layer thickness of the amorphous silicon layer is reached.

BezugszeichenlisteReference List

11
Abscheidenseparation
22
Aussetzenexpose
33
FortsetzenContinue

Claims (10)

PECVD-Verfahren zur Abscheidung einer amorphen Silizium-Schicht auf einem Substrat, aufweisend folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge: a) Abscheiden (1) der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten ersten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte erste Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird, b) Aussetzen (2) des Substrats und der amorphen Silizium-Schicht zu einem Plasma unter Verwendung eines unbeschichtenden Prozessgases während einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer, c) Fortsetzen (3) des Abscheidens der amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat während einer vorbestimmten dritten Zeitdauer und/oder bis eine vorbestimmte zweite Schichtdicke der amorphen Silizium-Schicht erreicht wird.PECVD method for depositing an amorphous silicon layer on a substrate, comprising the following steps in the order given: a) depositing (1) the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined first period of time and/or until a predetermined first layer thickness of the amorphous silicon layer is reached, b) exposing (2) the substrate and the amorphous silicon layer to a plasma using an uncoating process gas for a predetermined second period of time, c) Continuing (3) depositing the amorphous silicon layer on the substrate for a predetermined third period of time and/or until a predetermined second layer thickness of the amorphous silicon layer is reached. PECVD-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) bei einer Temperatur zwischen 350°C und 500°C durchgeführt wird.PECVD process claim 1 , characterized in that step b) is carried out at a temperature between 350°C and 500°C. PECVD-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unbeschichtende Prozessgas ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus N2O, N2, CO2, O2, Ar oder deren Kombinationen.PECVD process claim 1 or 2 , characterized in that the uncoating process gas is selected from the group consisting of N 2 O, N 2 , CO 2 , O 2 , Ar or combinations thereof. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma in dem Schritt b) mit einer Mindestenergie von 5Ws pro Substrat und einer Mindestzeit von 5 s gezündet wird.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma in step b) is ignited with a minimum energy of 5 Ws per substrate and a minimum time of 5 s. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte erste Zeitdauer weniger als 30 s, weniger als 20 s, oder weniger als 10 s beträgt und/oder dass die vorbestimmte zweite Zeitdauer im Bereich von 30 s und 5 min, im Bereich von 1 min und 4 min oder im Bereich von 1,5 bis 2,5 min liegt und/oder dass die vorbestimmte dritte Zeitdauer mehr als 10 min, mehr als 15 min oder mehr als 20 min beträgt.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined first period of time is less than 30 s, less than 20 s, or less than 10 s and/or that the predetermined second period of time is in the range of 30 s and 5 minutes, in the range of 1 minute and 4 minutes or in the range of 1.5 to 2.5 minutes and/or that the predetermined third period of time is more than 10 minutes , is more than 15 min or more than 20 min. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Schichtdicke weniger als 20 nm, weniger als 10 nm, weniger als 5 nm oder weniger als 2 nm beträgt und/oder dass die zweite vorbestimmte Schichtdicke im Bereich von 50 nm und 500 nm, im Bereich von 70 nm und 400 nm, im Bereich von 80 nm und 300 nm oder im Bereich von 90 nm und 200 nm liegt.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that the first predetermined layer thickness is less than 20 nm, less than 10 nm, less than 5 nm or less than 2 nm and/or that the second predetermined layer thickness is in the range of 50 nm and 500 nm, in the range of 70 nm and 400 nm, in the range of 80 nm and 300 nm, or in the range of 90 nm and 200 nm. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c) ein Schritt d) Dotieren der amorphen Silizium-Schicht mit einem Dotierstoff durchgeführt wird, wobei als Dotierstoff bevorzugt Phosphin eingesetzt wird.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that after step c) a step d) doping of the amorphous silicon layer with a dopant is carried out, phosphine preferably being used as the dopant. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Schritten a) und c) erzeugte amorphe Siliziumschicht als Passivierschicht auf dem Substrat fungiert und/oder als passivierter Kontakt auf dem Substrat ausgebildet wird.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that the amorphous silicon layer produced in steps a) and c) acts as a passivation layer on the substrate and/or is formed as a passivated contact on the substrate. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis c) in einem Rohrofen durchgeführt werden.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that steps a) to c) are carried out in a tube furnace. PECVD-Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten a) und c) H2 und SiH4 als Prozessgase eingesetzt werden.PECVD method according to one of the preceding claims, characterized in that in steps a) and c) H 2 and SiH 4 are used as process gases.
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