阻止氫擴散到硅表面。還已知氫擴散到硅表面會使表面上的硅的懸掛鍵鈍化，這繼而減小硅表面上的電子缺陷的數(shù)量密度并且減少表面復(fù)合。通過阻止氫擴散到硅表面，氟減小了太陽能電池器件的正氫鈍化效應(yīng)或表面鈍化。氮化硅(SiN)膜中的殘余氟污染還可降低氮化硅(SiN)膜的介電常數(shù)，從而降低太陽能電池的總體折射率(RI)。由于氟是電子負(fù)性最大的元素，所以氮化硅(SiN)膜中的殘余氟污染可能積累負(fù)電荷，從而將少數(shù)載流子吸引到表面并且增加表面復(fù)合損失。因此，由于低表面鈍化、較低折射率(RI)和增大的復(fù)合引起的損失可導(dǎo)致太陽能電池總體效率降低。
[0022]發(fā)明人假設(shè)來自上述測試的太陽能電池的邊緣最靠近工藝腔室內(nèi)的氟殘余物積聚區(qū)。這些區(qū)包括室壁、室拐角和托盤拐角。如上所述，用于去除氟殘余物的方法是在清潔步驟期間在工藝腔室內(nèi)沉積氮化硅(SiN)。此工藝的缺點是需要氮化硅(SiN)厚層才能實現(xiàn)合格的氟殘余物包封并且防止污染。執(zhí)行此類工藝將非常昂貴并且需要過多處理時間。另外，單獨的氮化硅(SiN)沉積可能不足以完全包封圍繞室拐角和托盤拐角的氟殘余物，如在上述測試結(jié)果中所觀測到的。因此，發(fā)明人提議一種用于在基板上形成薄膜的方法，其提供抵抗氟污染的額外保護(hù)。下文描述所提議方案的方法，包括示出改進(jìn)的折射率(RI)和太陽能電池效率性能的測試結(jié)果。
[0023]參見圖5和6，示出在基板上形成薄膜的方法。該方法包括提供工藝腔室310，其具有淋噴頭312、室壁316、真空通道318和具有托盤拐角319的處理托盤314。工藝腔室310的部件具有與圖1所描述的工藝腔室110類似的功能。該方法還包括通過使含有氟的第一氣體320流入來清潔工藝腔室310，如圖5所示。第一氣體320用作與工藝腔室310內(nèi)的任何剩余薄膜330反應(yīng)。剩余薄膜330來自先前的沉積或清潔工藝。在一個實施例中，第一氣體可包含三氟化氮(NF3),并且薄膜可為氮化硅(SiN)。含有氟的第一氣體320與剩余薄膜330之間的反應(yīng)產(chǎn)生第一產(chǎn)物氣體360。通過使第一產(chǎn)物氣體360穿過真空通道318流出來將其從工藝腔室310中去除。在一個實施例中，第一產(chǎn)物氣體360可包括四氟化硅(SiF4)氣體和氮氣(N2)。使含有氟的第一氣體320流入工藝腔室310中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物是氟殘余物340薄層。氟殘余物340可積聚在工藝腔室310周圍，特別是沿著工藝腔室壁316、室拐角315和托盤拐角319，如圖6所示。
[0024]圖7示出了在基板300上形成薄膜的方法的延續(xù)。該方法還包括使第二氣體322流入工藝腔室310中以去除氟殘余物340。第二氣體322與氟殘余物340 (包括沿著室拐角315和托盤拐角319的氟殘余物340)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生第二產(chǎn)物氣體362，其中使第二產(chǎn)物氣體362穿過真空通道318流出工藝腔室310，如圖7所示。繼續(xù)使第二氣體322流入將用第一包封層350完全涂覆工藝腔室，該第一包封層抵抗氟污染。在一個實施例中，第二氣體322是硅烷(SiH4),并且第一包封層350包含非晶硅(A-Si)。在另一個實施例中，第二產(chǎn)物氣體362是氣態(tài)氫氟酸(HF)。在又一個實施例中，第一包封層350可具有在0.05至0.5微米的范圍內(nèi)的厚度。在另一個實施例中，第一包封層350可包含非晶硅(A-Si)，并且可具有在0.05至0.5微米的范圍內(nèi)的厚度。在又一個實施例中，在形成第一包封層350期間去除工藝腔室310內(nèi)的水分(H2O)。在另外一個實施例中，在形成非晶硅包封層350 (A-Si)期間去除工藝腔室310內(nèi)的水分(H2O),其中非晶硅(A-Si)將水分(H2O)轉(zhuǎn)化為二氧化硅(S12)和氫氣(H2)?？纱┻^真空通道318從工藝腔室310去除氫氣(H2)。在又一個實施例中，提供包含非晶硅(A-Si)的第一包封層350將抵抗殘余摻雜物污染。在第一包封層350抵抗殘余摻雜物污染的同一實施例中，殘余摻雜物可包含磷化氫(PH3)和乙硼烷(B2H6)。在另一個實施例中，可隨后在第一包封層350上方沉積第二包封層。在可沉積第二包封層的同一實施例中，第二包封層可包含氮化硅(SiN)，并且第一包封層可包含非晶硅(A-Si)。在又一個實施例中，雙層非晶硅(A-Si)和氮化硅(SiN)包封層形成抵抗金屬污染的阻隔膜。
[0025]參見圖8和9，示出在基板300上形成薄膜的方法的延續(xù)。該方法還包括提供基板300，該基板被加載到工藝腔室310中的處理托盤314上。使第三氣體324流入工藝腔室310中以在基板300上形成薄膜370。在一個實施例中，可圍繞工藝腔室310 (包括在室壁316、室拐角315、處理托盤314和處理托盤拐角319上)沉積薄膜370，如圖8和9所示。在另一個實施例中，第三氣體可包括選自硅烷(SiH4)、氨氣(NH3)和氮氣(N2)的氣體。在又一個實施例中，薄膜370可包含氮化硅(SiN)。在另外一個實施例中，基板300可為得自SunPower公司的太陽能電池。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)。在一個實施例中，在基板300上形成薄膜370可包括在太陽能電池上形成抗反射涂層(ARC)。在另一個實施例中，在基板300上形成薄膜370可包括在太陽能電池的背面上形成抗反射涂層(BARC)。在又一個實施例中，基板可來自選自前接觸式太陽能電池、背接觸式太陽能電池、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的太陽能電池。
[0026]圖10至12示出了描述用于在基板上形成薄膜的實施例中所涵蓋的化學(xué)反應(yīng)的表。圖10公開了對于三氟化氮(NF3)清潔所包括的化學(xué)反應(yīng)，圖11公開了對于除氟所包括的化學(xué)反應(yīng)，并且圖12公開了對于去除額外水分所包括的化學(xué)反應(yīng)。
[0027]圖13示出用于清潔和陳化操作的典型工藝條件，包括步驟名稱、流速、室壓力、RF(射頻)功率和處理時間。在第一例子中，三氟化氮(NF3)氣流量可在5至20標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(slm)之間變化，但也可使用更大的范圍。在第二例子中，硅烷(SiH4)氣流量可在I至5標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(slm)之間變化，其中也可使用更大的范圍。在第三例子中，氬(Ar)氣流量可在I至6標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(slm)之間變化，但也可使用更大的范圍。在第四例子中，氮氣(N2)氣流量可在10至30標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(slm)之間變化，其中也可使用更大的范圍。在第五例子中，室壓力可在0.4至6毫托(mTorr)之間變化。在第六例子中，室壓力可在0.1至6毫托(mTorr)之間變化，但也可使用更大的范圍。在第七例子中，RF功率可在0.1至4千瓦(kW)之間變化。在第八例子中，RF功率可在O至6千瓦(kW)之間變化，其中也可使用更大的范圍。在第九例子中，典型操作的持續(xù)時間可在選自2至20秒、5至20秒、5至200秒和20至1200秒的持續(xù)時間之間變化。圖13顯示可針對上文列舉的各種流速、室壓力、RF功率和持續(xù)時間替代性實施的示例性范圍。
[0028]圖14示出了室陳化對抗反射涂層(ARC)氮化物的折射率(RI)的影響。使用0.6 μ m厚度的標(biāo)準(zhǔn)氮化硅(SiN)陳化，在室清潔和陳化之后，抗反射涂層(ARC)氮化物的折射率(RI)降低。隨著抗反射涂層(ARC)氮化物膜沿著室壁和淋噴頭積聚，抗反射涂層(ARC)氮化物膜的折射率(RI)增大。在室中積聚3.0 μπι的抗反射涂層(ARC)氮化物膜之后，氮化物的折射率(RI)變穩(wěn)定。使用非晶硅(A-Si)陳化，室清潔之后的低折射率(RI)問題得以解決。因此，由于折射率(RI)性能的改進(jìn)，非晶硅(A-Si)陳化是優(yōu)選的。
[0029]圖15比較了各種陳化方法的太陽能電池效率。在I分鐘氮化硅(SiN)陳化之后制造的太陽能電池具有最低的太陽能電池效率。將氮化硅(SiN)陳化增加到3分鐘，太陽能電池效率略微改善。當(dāng)室由厚氮化硅(SiN)膜(例如，3ym至6ym)涂覆時，太陽能電池效率顯著增大。如圖15所示，包括上文論述的非晶硅(A-Si)陳化技術(shù)的基線方法的結(jié)果相當(dāng)于厚氮化硅(SiN)膜產(chǎn)生的結(jié)果。沉積此類厚氮化硅(SiN)膜層會非常昂貴，并且所需的處理時間比形成非晶硅(A-Si)膜長得多。因此，由于以減少的處理時間實現(xiàn)了太陽能電池總體效率性能的改進(jìn)，非晶硅(A-Si)陳化方法是優(yōu)選的。
[0030]雖然以上結(jié)果是關(guān)注于太陽能電池基板來呈現(xiàn)，但上述