一种改善等离子体处理均匀性的方法及其应用技术

本申请提供了一种改善等离子体处理均匀性的方法、太阳电池制备工艺和太阳电池，所述改善等离子体处理均匀性的方法，在等离子体处理工艺中采用含氢气体作为辅助气体。本发明专利技术提供的改善等离子体处理均匀性的方法可以提高等离子体处理的均匀性，在氧化铝镀膜工艺中掺入含氢气体，可以显著改善氧化铝的镀膜厚度均匀性，扩大了工艺参数窗口，保持氧化铝高水平钝化特性，以适用于器件应用，应用在电池制备过程中可以有效保证电池转换效率。过程中可以有效保证电池转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种改善等离子体处理均匀性的方法及其应用


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种改善等离子体处理均匀性的方法、太阳电池制备工艺和太阳电池。

技术介绍

[0002]随着对产品性能和精细化工艺要求的发展，产品在等离子处理过程中，对真空等离子处理系统的均匀性提出了更高的要求。
[0003]在太阳电池镀膜工艺中，提高镀膜的均匀性，可以在一定程度上提升太阳电池的转换效率。太阳电池氧化铝薄膜常采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)等方法进行制备。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是借助于辉光放电等方法产生等离子体，时含有薄膜组成的气体物质产生化学反应，从而实现薄膜材料生长的一种新的制备技术。等离子体增强原子层沉积(PEALD)通过等离子体的引入，产生大量活性自由基，在加热的反应器中衬底上方交替引入气相前驱体，通过交替的表面饱和反应进行自限制生长超薄薄膜，增强了前驱体物质的活性反应，可以实现低温甚至常温沉积。
[0004]采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法和等离子体增强原子层沉积(PEALD)法制备氧化铝薄膜过程中，采用低频批量型设备时，发现在n型硅片衬底及电阻率较高的p型硅片衬底上，氧化铝薄膜厚度的片内均匀性非常差，约为10～30％，无法达到太阳电池等器件产品的质量要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种改善等离子体处理均匀性的方法、太阳电池制备工艺和太阳电池，有利于改善等离子体处理的片内均匀性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种改善等离子体处理均匀性的方法，在等离子体处理工艺中采用含氢气体作为辅助气体。
[0007]本专利技术所述等离子体处理工艺具体为：将一种或多种参与处理的气体激发为等离子体状态；在将参与处理的气体激发为等离子体状态过程中，加入含氢气体作为辅助气体。所述辅助气体不作为反应气体。所述参与处理的气体中含氢气体的含量为5％～60％，所述等离子体处理工艺在半导体衬底上进行，所述半导体衬底选自Si衬底。
[0008]在一个实施例中，将参与处理的气体激发为等离子体状态，采用等离子体，在半导体衬底表面进行氧化铝镀膜工艺，所述半导体衬底选自Si衬底。所述氧化铝镀膜过程中参与处理的气体包括反应气体、载气和辅助气体，将三甲基铝和氧源气体作为反应气体，将H2作为辅助气体，将Ar或N2作为载气，所述参与处理的气体中H2的含量为5％～60％。本专利技术在氧化铝镀膜工艺过程中掺入H2，H2不作为反应气体加入。掺入H2后等离子体内电场强度重新分布，反应基团氧原子产生率分布更加均匀，可以对氧化铝薄膜表面进行微观改进。H2和氧源气体在氧化铝表面反应结合形成H
‑
O键，可以进行表面改性提高膜层与Si衬底的结合强度，改善氧化铝薄膜的厚度均匀性。
[0009]在一个实施例中，所述含氢气体中的氢元素为激发态。
[0010]在一个实施例中，所述激发态由微波或射频方式激发至活跃态。
[0011]在一个实施例中，通过远程等离子发生器提供激发态的氢。
[0012]在一个实施例中，在真空反应腔内，采用等离子体增强化学气相沉积法，在半导体衬底表面进行氧化铝镀膜工艺，所述半导体衬底温度为100～350℃，半导体衬底选自Si衬底，所述Si衬底可以为n型硅片衬底，也可以为高阻p型硅片衬底。氧化铝镀膜工艺的气压为50～250Pa，采用等离子体电源，所述等离子体电源可以为低频双极输入电源，将参与反应的气体同时通入反应腔内激发为等离子体状态，所述参与反应的气体包括反应气体、载气和辅助气体，所述辅助气体采用H2，所述参与反应的气体中H2的含量为5％～60％，H2的流量为500～4000SCCM。所述载气选自Ar或N2，所述Ar或N2的流量为1000～3000SCCM。所述反应气体包括三甲基铝和氧源气体，所述氧源气体选自O2、N2O、NO2、O3、CO或CO2中的一种或多种，所述氧源气体流量为500～5000SCCM。所述三甲基铝通过载气携带进入反应腔内。设定所述等离子电源的功率和脉冲占空比，等离子体电源频率为40kHz，功率为3000～18000W，脉冲设置开脉冲1～100ms，关脉冲10～500ms，在半导体表面沉积得到氧化铝膜层。
[0013]在一个实施例中，在真空反应腔内，采用等离子体增强原子层沉积法，在半导体衬底表面进行氧化铝镀膜工艺，所述半导体衬底的温度为100～350℃，半导体衬底选自Si衬底，所述Si衬底可以为n型硅片衬底，也可以为高阻p型硅片衬底。氧化铝镀膜工艺的气压为50～250Pa，在反应腔内，将参与反应的气体激发为等离子体状态，所述参与反应的气体包括反应气体、载气和辅助气体，所述反应气体包括三甲基铝和氧源气体。将三甲基铝和氧源气体交替通入反应腔内，所述三甲基铝通过载气携带进入反应腔内，所述氧源气体选自O2、N2O、NO2、O3、CO或CO2中的一种或多种，所述氧源气体的流量为500～5000SCCM。所述载气包括Ar或N2，Ar或N2的流量为1000～3000SCCM。所述辅助气体采用H2，参与反应的气体中H2的含量为5％～60％，H2的流量为500～4000SCCM。所述氧源气体和掺入H2可以常通，也可以脉冲式通入，在此不做限定。所述氧源气体通入反应腔内时接通等离子体电源，所述等离子体电源可以为低频双极输入电源，等离子体电源频率为40kHz，功率为3000～30000W，脉冲设置开脉冲1～100ms，关脉冲10～500ms；三甲基铝的脉冲时间为0.5～5s，吹扫时间为1～10s；等离子体处理的脉冲时间为0.5～5s，吹扫时间为1～10s，在半导体表面沉积得到氧化铝膜层。
[0014]在其他实施例中，所述辅助气体还可以为其他含氢气体，例如NH3、N2H2、气体烷烃、气体烯烃或气体炔烃中的一种或多种，其中，气体烷烃可以为甲烷、乙烷、丙烷、丙烷；气体烯烃可以为乙烯、丙烯、丁烯等；气体炔烃可以为丙炔、丁炔等。含氢气体在等离子条件下，可以释放氢气，从而起到与将氢气作为辅助气体相似的效果，即使离子体内电场强度重新分布，反应基团氧原子产生率分布更加均匀，可以对氧化铝薄膜表面进行微观改进；H2和氧源气体在氧化铝表面反应结合形成H
‑
O键，可以进行表面改性提高膜层与Si衬底的结合强度，改善氧化铝薄膜的厚度均匀性。
[0015]本专利技术提供的改善等离子体处理均匀性的方法可以提高等离子体处理的均匀性，在氧化铝镀膜工艺中，还可以保持氧化铝高水平钝化特性，应用在电池制备过程中可以保证电池转换效率。
[0016]本专利技术还提供了一种太阳电池制备工艺，采用等离子体增强化学气相沉积法或等
离子体增强原子层沉积法在半导体衬底表面进行处理；在将参与处理的气体激发为等离子体状态过程中，加入H2作为辅助气体。
[0017]本专利技术所述采用等离子体增强化学气相沉积法或等离子体增强原子层沉积法在半导体衬底表面进行处理的工艺在反应腔内进行，所述反应腔可以为批本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，在等离子体处理工艺中采用含氢气体作为辅助气体。2.根据权利要求1所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述等离子体处理工艺具体为：将一种或多种参与处理的气体激发为等离子体状态；在将参与处理的气体激发为等离子体状态过程中，加入H2作为辅助气体。3.根据权利要求2所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述等离子体处理工艺在半导体衬底上进行，所述半导体衬底选自Si衬底。4.根据权利要求2所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述参与处理的气体中含氢气体的含量为5％～60％。5.根据权利要求1所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述含氢气体中的氢元素为激发态。6.根据权利要求5所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述激发态由微波或射频方式激发至活跃态。7.根据权利要求6所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，通过远程等离子发生器提供激发态的氢。8.根据权利要求1～7任意一项所改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述含氢气体选自H2、NH3、N2H2、气体烷烃、气体烯烃或气体炔烃中的一种或多种，或者所述含氢气体选自包括H2、NH3、N2H2、气体烷烃、气体烯烃或气体炔烃中的一种或多种以及另外一种惰性气体的混合气体。9.根据权利要求8所述改善等离子体处理均匀性的方法，其特征在于，所述含氢气体选自H2、NH3、N2H2、CH4或C2H4。10.一种太阳电池制备工艺，其特征在于，采用等离子体增强化学气相沉积法或等离子体增强原子层沉积法在半导体衬底表面进行处理；在将参与处理的气体激发为等离子体状态过程中，加入含氢气体作为辅助气体。11.根据权利要求10所述太阳电池镀膜工艺，其特征在于，所述参与处理的气体中含氢气体的含量为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤，廖宝臣，李翔，黎微明，
申请(专利权)人：江苏微导纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：