[发明专利]用等离子激发形成氮化硅膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用等离子激发形成氮化硅膜的方法，主要用于晶硅太阳能生产中氮化硅钝化膜的生产使用。

背景技术

目前，氮化硅膜广泛应用在晶硅太阳能的生产，它沉积在太阳光入射一面能够大大减少光在表面发射，同时它又能钝化硅电子结构，使光生电子寿命更长。两种效果都使电池片光电转换效率大大提升。随着太阳能发电的成熟，电池片制造成本需要越来越低，使发电成本降低，使用更加普及。降低每一步制造的成本包括沉积氮化硅的成本，是业界追求目标。

氮化硅膜的形成可用等离子加强的气相沉积法（以下简称PECVD）和物理溅射沉积法。其中PECVD法由于其钝化效果好，受到了广泛运用。PECVD的反应方程式如下：

等离子

SiH₄+N₂+NH₃-----------àSiNxHy

其中硅烷（SiH₄），氮气（N₂），氨气（NH₃）都是气体，含氢氮化硅（SiNxHy）是固体。反应在真空中进行，通过不断通入气体，余气不断抽走，氮化硅薄膜沉积就不断长厚，直到满足电池片厚度要求。

等离子体的形成是通过射频（Radiao Frequency，RF）或微波源（Microwave，MW）等能量输入气体中，激发产生等离子体，它的功能是用电能去激发化学反应，使本来不易发生的化学反应得以快速进行，就如这里的氮化硅成膜反应。

利用PECVD技术沉积氮化硅，在晶硅太阳能工业上有两种设备理念，管式结构和链式结构。在管式结构里，形成等离子是用电容耦合平行板式电极，预先混合的气体通入电极之间，当受到射频电场的激发时，形成氮化硅薄膜。具体应用又有两种情形，一种情形是电极板很大，用载板放在电极上，一块载板可以放很多硅片，以此来增加产出；另一种情形是硅片直接放在电极一面或上下两面，很多电极可以平行放置，他们同时产生等离子体成膜。在第一种情形里，由于电极很大，气体必须从第二个电极通下来，才能达到均匀分布。在沉积一段时间后，通气体的电极上会沉积很多氮化硅，影响电极性能，为了保证镀膜的稳定性，电极必须清理，往往清理的方法有停机或开腔清理或干法自动清理。干法清洗是利用氟气或其自由基可以跟SiN反应，形成气相的SiF₄，让真空抽走。氟气可以通过其化合物（NF₃，C₂F₆，SF₆，F₂等）在等离子体里面产生，同时可以加入一定比例的氧气或N₂O来辅助反应。利用电容耦合平行板式电极PECVD技术，目前成膜都是在静态下完成的，也就是说，基板位于电极中不动，直到成膜完成后再取出来。在链式结构里，成膜是在动态完成的，也就是说基板是在离子源下走动，当它走过离子源区时，成膜厚度就满足了要求。所以，链式结构需要一个线性离子源，放置于基板走动方向，而且离子源的长度必须足够覆盖基本镀膜宽度。目前市场上用的通常线性离子源是由微波激发产生的。在经过一段时间成膜后，在线性离子源上会积累很多成膜，也需要停机清洗腔体。链式结构的优点是它的产能容易增加，硅片放置在载板上，比较稳定，不易破片，它的缺点是氮化硅质量不好，以至于电池片效率比平行板电极差，这与等离子的性质有关。这两种方法通常氨气的利用率都很小，只有5-10%，大量氨气会被释放到环境里，形成环境污染，即使用尾气处理，也需要花费很大成本，而且不能有效处理氨气。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种不需要使用氨气，能够减少环境污染和增加生产时间的用等离子激发形成氮化硅膜的方法。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用等离子激发形成氮化硅膜的方法，该方法由一个自动传送装置实现，具体包括硅片载板、硅片上料、抽真空腔、恒温腔、工艺沉积腔、冷却腔、放气腔和硅片下料，具体的工艺步骤如下：

一、自动传送装置带动硅片载板，通过硅片上料将需镀氮化硅膜的硅片置于硅片载板上；

二、载有硅片的硅片载板在自动传输装置的带动下进入抽真空腔进行抽真空，并在真空腔中进行预热；

三、达到设定真空后，经过抽真空后的载板在自动传输装置的带动下进入恒温腔进行恒温处理；

四、经过恒温后的载板进入工艺沉积腔，工艺沉积腔内设置有平行放置的等离子源、工艺气体、腔体清洁系统和抽真空，形成氮化硅膜覆在硅片上；