用于在基板上形成并保護薄膜的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所述的主題的實施例總體上涉及用于在基板上形成薄膜的化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)。更具體地講，所述主題的實施例涉及用于在太陽能電池上形成包含氮化硅的抗反射涂層(ARC)的等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)和相關(guān)的太陽能電池制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)是眾所周知的用于在基板上形成薄膜的工藝。此類化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)包括常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)和等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)。這些技術(shù)可在基板上形成包含二氧化硅(S12)、多晶硅(Si)和氮化硅(SiN)的薄膜?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)中所使用的此類基板包括集成電路、液晶顯示器(LCD)和太陽能電池。
[0003]用于改進在制造期間在基板上形成薄膜的技術(shù)是非常有益的，因為它們是標(biāo)準(zhǔn)器件制造工藝的固有部分。這些技術(shù)可提高總體產(chǎn)量，從而減少總體制造時間并且增加可用產(chǎn)品產(chǎn)量。就太陽能電池而言，這些技術(shù)可包括改進在硅基板上形成包括氮化硅膜的抗反射涂層(ARC)的工藝。這些技術(shù)還可顯著改進太陽能電池總體效率。
【附圖說明】
[0004]當(dāng)結(jié)合以下附圖考慮時，通過參見【具體實施方式】和權(quán)利要求書可以更完全地理解所述主題，其中在所有附圖中，類似的附圖標(biāo)記是指類似的元件。
[0005]圖1是根據(jù)用于在基板上形成薄膜的標(biāo)準(zhǔn)工藝的工藝腔室的橫截面表示；
[0006]圖2和圖3是根據(jù)用于在基板上形成薄膜的標(biāo)準(zhǔn)工藝的工藝腔室的橫截面表示；
[0007]圖4是包括根據(jù)本發(fā)明實施例所使用的二次離子質(zhì)譜法(SIMS)測試結(jié)果的表；
[0008]圖5至圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的工藝腔室的橫截面表示；
[0009]圖10至圖12是包括根據(jù)本發(fā)明實施例所使用的化學(xué)反應(yīng)式的表；
[0010]圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于清潔工藝腔室的樣本工藝方法；
[0011]圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例所使用的工藝方法之間的折射率比較的測試結(jié)果的圖形表示;
[0012]圖15是根據(jù)本發(fā)明實施例所使用的工藝配方之間的太陽能電池效率比較的測試結(jié)果的圖形表示；
[0013]圖16是根據(jù)本發(fā)明實施例的在基板上形成薄膜的流程圖表示；并且
[0014]圖17和圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例的在太陽能電池上形成氮化硅膜的流程圖表不O
【具體實施方式】
[0015]以下【具體實施方式】本質(zhì)上只是例證性的，并非意圖限制所述主題的實施例或此類實施例的應(yīng)用和用途。如本文所用，詞語“示例性的”是指“作為例子、實例或例證”。本文示例性描述的任何實施方式不一定被理解為比其他實施方式更優(yōu)選或有利。此外，并不意圖受前述技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或以下【具體實施方式】中提出的任何明示或暗示的理論的約束。另外，陳述了許多具體細節(jié)，諸如具體的工藝流程操作，以便提供對本發(fā)明的實施例的透徹理解。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是在沒有這些具體細節(jié)的情況下可實施本發(fā)明的實施例。在其他情況下，沒有詳細描述熟知的制造技術(shù)，諸如光刻、蝕刻技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)薄膜沉積，以避免不必要地使本發(fā)明的實施例變得模糊。此外，應(yīng)當(dāng)理解在圖中示出的多種實施例是示例性的實例并且未必按比例繪制。
[0016]本發(fā)明公開了用于在基板上形成薄膜的方法。該方法包括使包含氟的第一氣體流入以清潔工藝腔室，使第二氣體在第一持續(xù)時間期間流入以用由非晶硅組成的第一包封層涂覆工藝腔室，其中第一包封層抵抗氟污染。該方法還包括將基板加載到工藝腔室中，通過使第三氣體流入工藝腔室中來在基板上沉積薄膜，然后從工藝腔室卸載基板。在一個實施例中，該方法包括太陽能電池基板。在另一個實施例中，該方法包括在太陽能電池上形成包括氮化硅膜的抗反射涂層(ARC)。在又一個實施例中，基板可為液晶顯示器(LCD)。在該實施例中，在液晶顯示器(IXD)上形成薄膜的步驟包括在IXD上形成絕緣層。在另一個實施例中，第一持續(xù)時間可為在0.5至5分鐘的范圍內(nèi)。
[0017]本發(fā)明公開了用于在太陽能電池上形成氮化硅膜的方法。該方法包括使含有氟的第一氣體流入以清除工藝腔室中的過量氮化硅(SiN)，使第二氣體在第一持續(xù)時間期間流入以用非晶硅涂覆工藝腔室，其中非晶硅形成第一包封層以抵抗氟污染。該方法還包括在工藝腔室中加載太陽能電池，通過等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)在太陽能電池上沉積氮化硅膜，然后從工藝腔室卸載太陽能電池。在一個實施例中，第一持續(xù)時間可為在0.5至5分鐘的范圍內(nèi)。在另一個實施例中，非晶硅形成厚度為在0.05至0.5微米的范圍內(nèi)的第一包封層。
[0018]本發(fā)明公開了用于在太陽能電池上形成氮化硅膜的方法。該方法包括提供太陽能電池，該太陽能電池具有被構(gòu)造為在正常工作期間面向太陽的正面和與正面相對的背面。該方法還包括使三氟化氮(NF3)氣體流入以清除工藝腔室中的過量氮化硅(SiN);使硅烷(SiH4)氣體流入最多5分鐘內(nèi)以用非晶硅涂覆工藝腔室，其中非晶硅形成第一包封層以抵抗氟污染。該方法還包括在工藝腔室中加載太陽能電池，通過硅烷(SiH4)、氨氣(NH3)和氮氣(N2)氣體的等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)在太陽能電池的正面上沉積包括氮化硅(SiN)膜的抗反射涂層(ARC)，然后從工藝腔室卸載太陽能電池。在一個實施例中，該方法包括在太陽能電池的背面上形成抗反射涂層(BARC)。在另一個實施例中，該方法包括提供選自下述太陽能電池:背接觸式太陽能電池、前接觸式太陽能電池、單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、薄膜硅太陽能電池、銅銦鎵砸化合物(CIGS)太陽能電池和碲化鎘太陽能電池。在又一個實施例中，非晶硅形成厚度為在0.05至0.5微米的范圍內(nèi)的第一包封層。
[0019]圖1示出了用于在基板100上形成薄膜130的標(biāo)準(zhǔn)工藝腔室110。工藝腔室110可具有淋噴頭112、室拐角115、室壁116、真空通道118和處理托盤114。該工藝腔室可為標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝中所使用的任何室，包括等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)室。氣體入口或淋噴頭112用作使氣體流入工藝腔室110中。真空通道118充當(dāng)用于從工藝腔室110抽出氣體的出口。處理托盤114用于保持基板100。
[0020]圖2和3示出了用于在基板上形成薄膜的標(biāo)準(zhǔn)工藝中的操作。該操作包括提供工藝腔室210，其具有淋噴頭212、室拐角215、室壁216、真空通道218和處理托盤214。工藝腔室210的部件具有與圖1所描述的工藝腔室110類似的功能。該操作還包括清潔步驟和薄膜沉積步驟。清潔步驟可包括使具有氟的氣體流入工藝腔室210中。具有氟的氣體用作與工藝腔室210內(nèi)的任何剩余物質(zhì)反應(yīng)。此類剩余物質(zhì)可包括薄膜，諸如氮化硅(SiN)，其可來自先前的沉積或清潔工藝。使包含氟的氣體流入工藝腔室210中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物是氟殘余物240薄層。氟殘余物240可積聚在工藝腔室210周圍，如圖2所示。氮化硅(SiN)層可沉積在工藝腔室210內(nèi)以包封并去除氟殘余物240。在清潔步驟之后，沉積步驟可包括將基板200加載到工藝腔室210中的處理托盤214上。使源氣體224流入工藝腔室210中以在基板200上形成薄膜270，如圖3所示。在標(biāo)準(zhǔn)工藝的一個實施例中，基板200可為太陽能電池。在另一個實施例中，等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)可用于在太陽能電池上形成薄膜。在又一個實施例中，薄膜可包含氮化硅(SiN)。在另外一個實施例中，形成薄膜270可包括使用等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)在太陽能電池上形成抗反射涂層(ARC) ο
[0021]參見圖4，示出了在用于形成抗反射涂層(ARC)的氮化硅的等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)之后，若干太陽能電池的二次離子質(zhì)譜法(SMS)測試結(jié)果。這些結(jié)果示出了在太陽能電池中心和沿著太陽能電池邊緣的不同元素污染程度。所取樣的元素包括氟(F)、鉻(Cr)、鎂(Mg)、鐵(Fe)和鎳(Ni)。這些結(jié)果清楚地表明，沿著硅基板邊緣的氟污染(1.2)是基板中心的氟污染(0.3)的4倍。已知摻入在等離子體增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)氮化硅膜內(nèi)部的殘余氟可