用于减少非晶硅中的沉积态和亚稳态缺陷的方法和装置制造方法及图纸

一种用于减少相对于非晶硅

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少非晶硅中的沉积态和亚稳态缺陷的方法和装置


[0001]本公开总体上涉及非晶硅薄膜，更具体地，涉及用于减少相对于非晶硅
(a
‑
Si)
薄膜
、
其合金和由其制造的器件的沉积态缺陷和亚稳态缺陷的方法和装置
。

技术介绍

[0002]传统的非晶硅
(a
‑
Si)
薄膜用于太阳能电池
、
薄膜晶体管
、
粒子探测器和其他装置等装置中，并且当受到光
、
电场或温度变化时会形成亚稳态缺陷诱发应力
。
这些缺陷是亚稳态的，因为它们可以在高温下退火掉
。
然而，这些类型的器件不能在如此高的温度下运行，因此亚稳态缺陷仍然存在并降低了这些器件的运行性能
。
例如，薄膜太阳能电池在光照下会产生亚稳态缺陷，损失电能转换效率；栅极电压应力下的薄膜晶体管会产生亚稳态缺陷并表现出阈值电压漂移
。
此外，为了获得低沉积缺陷密度，必须沉积
a
‑
Si
薄膜的温度约为
200℃。
较低的沉积温度会导致沉积缺陷密度增加，从而降低器件的性能
。
然而，为了获得例如用于高开路电压太阳能电池的宽带隙非晶硅或在柔性塑料基板上沉积薄膜晶体管，需要较低的沉积温度，低至低于
100℃。

技术实现思路

[0003]本文公开了一种用于在平行板中形成
a
‑<br/>Si
薄膜期间减少相对于非晶硅
(a
‑
Si)
薄膜
、
其合金和由其制造的器件的沉积态缺陷和亚稳态缺陷的方法和装置等离子体增强化学气相沉积
(PECVD)
室
。
在所公开的方法和装置中，将气体从阴极分配到阴极和阳极之间的空间
(
即，
PECVD
室的平行板
)
的喷头和位于阳极上的基板的温度均受到控制
。
已经发现，与直觉相反，通过在位于阳极处的基板上沉积
a
‑
Si
薄膜的沉积过程期间加热喷头并冷却阳极，可以减少沉积态缺陷和亚稳态缺陷
。
[0004]沉积在基底上的薄膜可以包括非晶硅
(a
‑
Si)、
硅与锗的合金
(a
‑
SiGe)、
硅与碳的合金
(a
‑
SiC)、
硅的合金中的任意一种
。
硅与氧合金
(a
‑
SiO)、
硅与锡合金
(a
‑
SiSn)、
硅与铅合金
(a
‑
SiPb)、
硅与硫合金
(a
‑
SiS)
以及硅与锡合金硒
(a
‑
SiSe)、
含微量硼的非晶硅
(a
‑
Si:B)、
含微量磷的非晶硅
(a
‑
Si:P)
和含微量铝的非晶硅
(a
‑
Si:Al)。
当薄膜是非晶硅
(a
‑
Si)
膜时，在
PECVD
腔室中在分布有选自氢
、
氘
、
氮
、
氟
、
氯
、
氦
、
氖
、
氩和氙的气体的稀释下制备该薄膜
。
通过喷头到达阴极和阳极之间的空间
。
[0005]在本公开的一个方面，提供了一种用于在平行板
PECVD
室中的衬底上沉积薄膜
(
例如非晶硅
(a
‑
Si)
薄膜
)
的方法
。
在该方法中，加热位于沉积室中的阴极周围的接地屏蔽，以将沉积室中的喷头的温度控制在
350℃
至
600℃
的范围内
。
沉积室中的阳极被冷却以将位于阳极处的基板处的温度维持在
50℃
至
450℃
的范围内
。
该方法还可以包括在将薄膜沉积到基底上的同时移动基底
。
以第一频率向阴极提供电力，并以不同于第一频率的第二频率向阳极提供电力
。
所提供的电力可以是连续的或脉冲的直流电
(DC)、
射频
(RF)
的交流电
(AC)、
甚高频
(VHF)、
微波频率
(
μ
W)
或从
1kHz
到
1THz
的其他此类频率
。
[0006]在本公开的另一方面，提供了一种改进的平行板
PECVD
室形式的装置，其具有接地
屏蔽，该接地屏蔽定位在
PECVD
室中的阴极周围以控制沉积室中的喷头的温度
。
温度范围为
350℃
至
600℃。
沉积室中的阳极被冷却以将位于阳极处的基板处的温度维持在
50℃
至
450℃
的范围内
。
加热器嵌入在接地屏蔽内，冷却系统嵌入在阳极内
。
提供电源以向阴极供应具有第一频率的电力，并且向阳极供应具有不同于第一频率的第二频率的电力
。
[0007]当根据所公开的方法和装置沉积在基板上时，薄膜可以形成非晶硅基器件的一部分并改善其性能，所述非晶硅基器件的性能因亚稳态缺陷而降低，例如单结非晶硅基太阳能电池结构为
p
‑
i
‑
n
或
n
‑
i
‑
p
的非晶硅基太阳能电池，具有二结
p1
‑
i1
‑
n1
‑
p2
‑
i2
‑
n2
或
n1
‑
i1
‑
p1
‑
n2
‑
i2
‑
p2
结构，非晶硅基太阳能电池，具有
N
结结构
p1
‑
i1
‑
n1
‑
p2
‑
i2
‑
n2
‑……
pN
‑
1N
‑
nN
或
n1
‑
i1
‑
p1
‑
n2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种在平行板等离子体化学气相沉积室中在基板上沉积薄膜的方法，该方法包括：加热位于沉积室中的阴极周围的接地屏蔽，以将沉积室中的喷头的温度控制在
350℃
至
600℃
的范围内
。2.
根据权利要求1所述的方法，还包括冷却所述沉积室中的阳极以将位于所述阳极处的所述基板处的温度维持在
50℃
至
450℃
的范围内
。3.
根据权利要求1所述的方法，其中沉积在所述基板上的薄膜选自由非晶硅
(a
‑
Si)、
硅与锗的合金
(a
‑
SiGe)、
硅与碳的合金
(a
‑
Si)
组成的组，
SiC)、
硅与氧合金
(a
‑
SiO)、
硅与锡合金
(a
‑
SiSn)、
硅与铅合金
(a
‑
SiPb)、
硅与硫合金
(a
‑
SiS)
，以及硅与硒的合金
(a
‑
SiSe)。4.
根据权利要求1所述的方法，其中，沉积在所述基板上的薄膜选自由非晶硅
(a
‑
Si)、
含有微量硼的非晶硅
(a
‑
Si:B)、
含有微量硼的非晶硅组成的组，磷
(a
‑
Si:P)
和含有微量铝的非晶硅
(a
‑
Si:Al)。5.
根据权利要求1所述的方法，其中所述薄膜是在选自氢
、
氘
、
氮
、
氟
、
氯
、
氦
、
氖
、
氩和氙的气体稀释下制备的非晶硅
(a
‑
Si)
膜
。6.
根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括在将所述薄膜沉积到所述基板上的同时移动所述基板
。7.
根据权利要求2所述的方法，还包括在所述基板上沉积所述薄膜以形成非晶硅基器件的一部分，所述非晶硅基器件的性能由于亚稳态缺陷而降低，所述亚稳态缺陷选自具有
p
‑
i
‑
n
结构的单结非晶硅基太阳能电池或
n
‑
i
‑
p
，具有两个结
p1
‑
i1
‑
n1
‑
p2
‑
i2
‑
n2
或
n1
‑
i1
‑
p1
‑
n2
‑
i2
‑
p2
结构的非晶硅基太阳能电池，具有
N
结结构
p1
的非晶硅基太阳能电池
‑
i1
‑
n1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：高塔姆，
申请(专利权)人：高塔姆，
类型：发明
国别省市：