[發(fā)明專利]一種減反射薄膜SiNx:H表面原位NH3等離子體處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010231360.4
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN101956180A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 周春蘭;李濤;王文靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/34
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發(fā)明涉及太陽電池制造工藝，具體涉及一種減反射薄膜SiN_x:H的表面處理方法。

背景技術

目前沉積減反鈍化膜已成為產(chǎn)業(yè)化晶體硅太陽電池的生產(chǎn)工序之一。對于硅基太陽電池，使用的減反射膜的材料主要有二氧化硅、氧化鈦和氮化硅等薄膜材料。二氧化硅雖然具有較為優(yōu)良的鈍化效果，在高效硅基太陽電池中廣泛應用，但其折射率1.46比較低，所以減反射效果不好。另外氧化硅減反射膜太陽電池的制備過程是一個高溫過程，加大了生產(chǎn)成本，同時高溫過程會促使有害雜質(zhì)的擴散，造成對材料本身的污染。氧化鈦折射率為2.4，對于硅基太陽電池來說具有較好的減發(fā)射效果，但沒有鈍化作用。氮化硅薄膜的折射系數(shù)可以通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)分布在1.8-2.3之間，是非常理想的減反射薄膜材料，同時還有良好的表面鈍化和體鈍化作用，能夠有效的提高太陽電池效率，以SiN_x:H薄膜作為減反射層的組成部分，結構包括單層SiN_x:H薄膜，熱氧化SiO₂/SiN_x:H，SiN_x:H/SiN_x:H，a-Si:H/SiN_x:H雙層減反射結構，但是在產(chǎn)業(yè)化晶硅太陽電池中得到廣泛應用的仍然是單層SiN_x:H薄膜。

在晶體硅太陽電池的一些制造技術中，減反射薄膜不僅能夠起到光學減反射以及鈍化表面的作用，同時還作為化學鍍金屬電極或者電鍍金屬電極的掩蔽層。通過化學鍍或者電鍍制備金屬電極是一種常用的技術。這種方法具有金屬自對準沉積，線條窄的優(yōu)點，在產(chǎn)業(yè)化高效晶體硅太陽電池中是一種非常有效的方法，例如激光刻槽埋柵太陽電池，激光摻雜太陽電池，或者其他具有選擇性發(fā)射極的太陽電池，現(xiàn)已成為產(chǎn)業(yè)化高效太陽電池應用的熱點。掩蔽層的作用是在經(jīng)過選擇性刻蝕部分掩蔽層之后，暴露出需要直接與金屬接觸的硅區(qū)域，然后在化學鍍?nèi)芤夯蛘唠婂內(nèi)芤褐校饘僭谔栯姵厣习l(fā)生選擇性沉積，也就是在漏出硅的地方沉積上金屬電極，而在掩蔽層上不會沉積上金屬。在實驗室高效技術中一般是采用熱氧化硅生長的SiO₂薄膜，或者低壓化學氣相沉積方法生長的非常致密的氮化硅薄膜作為掩蔽層。而在大規(guī)模生產(chǎn)中，熱氧化生長SiO₂薄膜或者低壓化學氣相沉積氮化硅方法都具有一定的限制。更為經(jīng)濟的和技術兼容的方法是直接使用SiN_x:H減反射薄膜作為掩蔽層。在硅基太陽電池制造技術中，一般采用等離子體增強化學氣相沉積方法制備SiN_x:H薄膜，薄膜中主要結構是Si-N，Si-H，-NH鍵，其中Si-H和-NH鍵的存在造成薄膜不致密，具有大量的針孔；另外，生長的SiN_x:H薄膜中的Si/N比例偏離了氮化硅中的化學配比值，一般都是硅過剩，而這些過剩的硅一般以Si-H鍵方式存在，在經(jīng)過高溫退火之后，氫從Si-H鍵中脫離留下未飽和的Si⁺，這些過剩的Si⁺之間發(fā)生鍵合，最終形成硅的聚集體，也稱為硅島。在化學鍍或者電鍍金屬電極的時候，金屬離子就有可能在這些針孔處，硅島處沉積下來，最終導致在氮化硅薄膜上也沉積上了金屬，造成太陽電池片外觀變差并且遮擋了入射的太陽光，影響太陽電池的效率。

有一種解決SiN_x:H薄膜疏松的方法是在沉積薄膜之后采用原位紫外光硬化，從而減少薄膜中的氫成分提高其致密度。來自美國應用材料的專利02136123.1中采用循環(huán)的硬化/沉積工藝減少薄膜中的氫成分提高薄膜的致密性，獲得高應力的薄膜。

另外一種解決SiN_x:H的致密性以及富硅問題的方法是：在沉積SiN_x:H薄膜的工藝條件中，增加沉積溫度以促進Si-N鍵的結合，減少沉積壓強或者增加反應功率提高等離子體的能量增加對薄膜的轟擊，減少反應氣體中的SiH₄流量等，但是這些工藝參數(shù)的變化將會對太陽電池的效率帶來其他的影響，例如折射系數(shù)偏離最佳值，對太陽電池的鈍化作用減弱等。