[發(fā)明專利]單室反應(yīng)器中制造半導(dǎo)體器件的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN102024676A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李沅民;張迎春;林朝暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建鈞石能源有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/00
• 分類號(hào): H01L21/00;H01L31/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅基半導(dǎo)體薄膜制造技術(shù)領(lǐng)域，特別的，涉及一種在單室反應(yīng)器中制造含摻雜或非摻雜半導(dǎo)體結(jié)，例如硅基薄膜太陽(yáng)能電池的方法。

背景技術(shù)

非晶硅或微晶硅薄膜太陽(yáng)電池由多層具有一定電學(xué)、光學(xué)等物理特性的半導(dǎo)體膜層構(gòu)成，這些膜層被依次沉積在一個(gè)襯底或基板上。非晶硅或微晶硅薄膜太陽(yáng)電池(以下簡(jiǎn)稱薄膜太陽(yáng)能電池)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，典型的薄膜太陽(yáng)能電池通常包括玻璃基板10、透明導(dǎo)電前電極11、由p層12、i層13和n層14組成的p-i-n疊層結(jié)構(gòu)，以及背電極15和背保護(hù)板16。其中，p層12和n層14由不同元素?fù)诫s以獲得所期望的特性，例如電導(dǎo)率，具體而言，p型摻雜層里以正電荷載流子空穴為主，n型摻雜層以帶負(fù)電荷的載流子電子為主，i層是本征層。一般來(lái)說(shuō)，硼元素被用于p型摻雜，磷元素被用于n型摻雜。p層12和n層14在i層13之間建立一個(gè)內(nèi)部電場(chǎng)，i層13將入射光能轉(zhuǎn)換成電能。這個(gè)p-i-n三層組合稱為一個(gè)光電單元，或一個(gè)“結(jié)”。單結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池含有單一的光電單元，而多結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池含有兩個(gè)或更多個(gè)疊加在一起p-i-n光電單元。

多結(jié)硅基薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率要高于單結(jié)電池，是目前的發(fā)展趨勢(shì)。薄膜太陽(yáng)能電池的制造商通常采用單室反應(yīng)器或多室反應(yīng)器來(lái)生產(chǎn)商用電池組件。單室反應(yīng)工藝是在一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)完成多個(gè)沉積工藝步驟，而多室反應(yīng)器工藝是在不同的反應(yīng)室內(nèi)完成不同的沉積工藝步驟，因此單室工藝比多室工藝更加簡(jiǎn)便易行，具有更高的生產(chǎn)效率，從而能更好的降低成本。然而，在沉積多結(jié)硅基薄膜太陽(yáng)能電池的工藝過(guò)程中，通常要求n層具有較高的摻雜濃度，因此n型摻雜劑例如磷烷的用量通常比較大，在n層沉積結(jié)束之后，反應(yīng)室的內(nèi)壁、管路、器件和部件的表面以及其它所有表面包括玻璃基板和電極板之間的縫隙表面都會(huì)殘留一些含磷物質(zhì)，在后續(xù)沉積i層時(shí)會(huì)不斷地脫離其附著的表面，進(jìn)入反應(yīng)空間，從而造成對(duì)i層的磷殘留交叉污染，導(dǎo)致光伏器件的性能下降。

單室反應(yīng)器，例如專利號(hào)為200820008274.5的中國(guó)專利中所描述的可對(duì)大面積基板、批量沉積的大型PECVD沉積設(shè)備，雖然具有高效率、高產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)，但是其自身的特點(diǎn)和生產(chǎn)要求也決定了不允許經(jīng)常中斷生產(chǎn)，花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)清洗反應(yīng)室，因?yàn)椴辉试S有很長(zhǎng)的處理時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間的處理也會(huì)影響薄膜光伏器件的最佳表現(xiàn)。任何傳統(tǒng)處理辦法，包括抽真空、惰性氣體的吹掃等，清洗時(shí)間都要求比較長(zhǎng)，這會(huì)影響產(chǎn)量，而且浪費(fèi)大量氣體造成生產(chǎn)成本的上升，器件上已沉積的薄膜長(zhǎng)時(shí)間處于加熱狀態(tài)易于導(dǎo)致性能下降。

現(xiàn)有技術(shù)中，雖然可以采用刻蝕的方法去除反應(yīng)室表面的附著的磷，但刻蝕工藝極易損傷器件。現(xiàn)有技術(shù)中還有利用包括NF₃、水蒸汽、酒精、CO₂的混合氣體處理交叉污染，但其主要是針對(duì)去除硼的交叉污染，對(duì)磷的去除效果并不理想，而且水蒸汽會(huì)使反應(yīng)室內(nèi)的濕度增加，需要烘干，即浪費(fèi)時(shí)間也影響器件性能，不利于后續(xù)的工藝進(jìn)行。上述方法對(duì)于磷殘留造成的交叉污染都達(dá)不到很好的去除效果，甚至是束手無(wú)策。

多腔室反應(yīng)系統(tǒng)雖然很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，將不同層分別在不同的反應(yīng)室內(nèi)沉積從而避免交叉污染，但是會(huì)造成設(shè)備上的投資增加、產(chǎn)出率降低，操作工藝復(fù)雜，不利于工藝優(yōu)化，導(dǎo)致成本上升，這在成本是一個(gè)關(guān)鍵因素的太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域是一個(gè)致命的不利因素。

因此，單腔室反應(yīng)器還是理想的選擇，快速、有效的方式去除交叉污染就顯得非常必要。如何尋找一種既能結(jié)合低成本的單室沉積系統(tǒng)又能抑制交叉污染的工藝方案就成為擺在技術(shù)人員面前的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種單室反應(yīng)器中制造半導(dǎo)體器件的方法，在沉積i層之前，先利用含氧氣體對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行吹掃、再將所述含氧氣體排出，通過(guò)這兩次處理，能夠有效去除n型摻雜劑交叉污染，同時(shí)對(duì)p型摻雜劑交叉污染也具有去除效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種在單室反應(yīng)器中制造半導(dǎo)體器件的方法，所述半導(dǎo)體器件包括至少一個(gè)p-i-n疊層結(jié)，所述方法在沉積i層之前執(zhí)行下列步驟：

a、通入含氧氣體對(duì)所述反應(yīng)器內(nèi)的殘留物進(jìn)行反應(yīng)吹掃；

b、將含氧殘留物排出。

可選的，所述含氧氣體包括純氧、氧化氮、干燥空氣中的一種或幾種的組合。

可選的，采取直接抽真空的方式將含氧殘留物排出。

可選的，所述步驟a在p層沉積結(jié)束之后進(jìn)行。

可選的，所述步驟a在前一結(jié)的n層沉積結(jié)束之后，或在前一結(jié)的n層和后一結(jié)的p層沉積結(jié)束之后進(jìn)行。