[發明專利]PVD設備以及PVD沉積方法

在審

• 申請號: 202310451910.0
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116497329A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 馬哲國;張云飛;王宇宙;閆濤
• 申請（專利權）人: 理想萬里暉半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供PVD設備以及PVD沉積方法。所述PVD設備包括多個布置在濺射腔中的磁控濺射旋轉陰極，所述磁控濺射旋轉陰極包括靠近濺射腔入口的第一旋轉陰極以及位于第一旋轉陰極與濺射腔出口之間的多個第二旋轉陰極，所述第一旋轉陰極的直徑為所述第二旋轉陰極的直徑的50％?80％，所述第一旋轉陰極的工作功率為所述第二旋轉陰極的工作功率的50％?60％，所述第一旋轉陰極與所述第二旋轉陰極具有相同的換耙周期。本發明能抑制換靶初期太陽能電池效率的降低，能提高成膜均勻性以及靶材利用率，能提高PVD設備的運行時間及換靶周期。

技術領域

本發明涉及太陽能電池制造領域，特別涉及PVD設備以及PVD沉積方法。

背景技術

硅基薄膜異質結電池(HIT或HJT)是第三代高效太陽能電池技術，其結合了第一代晶硅與第二代硅薄膜的優勢，具有轉換效率高、溫度系低等特點，具有很好的市場前景。HIT太陽能電池的硅片正面的第一本征鈍化層、N型非晶或者微晶層以及硅片背面的第二本征非晶或微晶硅鈍化層、P型非晶或者微晶層是采用PECVD(Plasma?Enhanced?ChemicalVapor?Deposition)工藝沉積形成的。

形成在N型非晶或者微晶層、P型非晶或者微晶層上的第一電極和第二電極是通過物理氣相沉積(Physical?Vapor?Deposition，PVD)工藝沉積形成的。磁控濺射工藝是目前市面上最為常用的PVD工藝之一，磁控濺射的工作原理是電子在電場E的作用下，在飛向基片(例如硅片)過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar正離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。

如圖1所示，現有技術中的磁控濺射PVD設備包括多個布置在濺射腔1中的磁控濺射旋轉陰極10、11、12，每個旋轉陰極10、11、12直徑相同且使用相同功率進行濺射，每個靶材換靶周期基本保持一致。基板2由滾輪組13按箭頭方向從左向右傳送通過濺射腔1，從而依次在三個靶位處沉積TCO薄膜。

磁控濺射陰極靶在換靶初期(約占整個靶材使用壽命的20％-25％)，靶材還沒有消耗，靶面距離磁鐵陰極較遠，磁場強度也較低。為了提高PVD設備產能及降低換靶初期的效率波動，磁控濺射陰極使用的功率比較高(例如大約8.7KW)，靶電壓也較高(例如大約300V)，成膜過程中等離子體中的氧負離子會在陰極作用下轟擊PECVD沉積形成的非晶或者微晶層造成損傷，電壓越高，對PECVD非晶或者微晶層的損傷也越大，引起電池效率損失。

目前進一步的改進措施是增加磁場強度，磁場強度增加后可以增加等離子體的碰撞概率，電流升高，電壓降低。但是目前增加磁場強度的方法也有下面問題：強磁場會引發成膜均勻性的問題；均勻性差進而會導致靶材局部耗用過快導致換靶周期縮短，靶材利用率低、設備稼動率低。

因此，如何提供一種PVD設備以及PVD沉積方法，以解決換靶初期太陽能電池效率的降低，能提高成膜均勻性以及靶材利用率，提高設備的運行時間(uptime)及換靶周期，已成為業內亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術的上述問題，本發明提出了一種PVD設備，其包括多個布置在濺射腔中的磁控濺射旋轉陰極，所述磁控濺射旋轉陰極包括靠近濺射腔入口的第一旋轉陰極以及位于第一旋轉陰極與濺射腔出口之間的多個第二旋轉陰極，所述第一旋轉陰極的直徑為所述第二旋轉陰極的直徑的50％-80％，所述第一旋轉陰極的工作功率為所述第二旋轉陰極的工作功率的50％-60％，所述第一旋轉陰極與所述第二旋轉陰極具有相同的換耙周期。

在一實施例中，所述第一旋轉陰極的工作功率為旋轉陰極額定功率的45％-50％，所述第二旋轉陰極的工作功率為旋轉陰極額定功率的85％，所述旋轉陰極額定功率范圍為8KW-9KW。

在一實施例中，所述第一旋轉陰極的工作電壓范圍為250V-270V，所述第二旋轉陰極的工作電壓范圍為290V-310V，第一旋轉陰極的磁場強度范圍為750G-800G，第二旋轉陰極的磁場強度范圍為800G-900G。