[发明专利]一种基于硅烷的一体式镀膜方法

说明书

本发明公开了一种基于硅烷的一体式镀膜方法，该发明为PECVD工艺并使用SiH₄和O₂气体分开进气的方式在硅片表面生长SiO₂和反应式PVD生长不同掺杂浓度非晶硅的一体式镀膜方案，通过将现有的3个独立制造工序合并成一个一体式的工序，实现制造环节高度整合，减少生产工序，并能最大限度延长SiO₂镀膜设备和载板的维护周期以提高在线生成利用率，还可以避免使用难以制作的高浓度掺磷硅靶材并获得不同浓度的非晶硅膜层，从而有效降低TOPCon电池的生产成本。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种基于硅烷的一体式镀膜方法，其用于TOPCon电池的氧化硅和掺杂非晶硅的一体式镀膜。

背景技术

近年来TOPCon电池技术量产应用非常迅速，其技术的核心是制取极薄的SiO₂薄层和制备掺杂的多晶硅层，目前的行业现状是先制取SiO₂再制取非晶硅膜层，然后通过离子注入方式实现非晶硅层掺杂，工艺过程如下：

1、SiO₂制备通常采用管式设备通过热氧化方式实现，加热到570℃左右高温，需要30～60min左右才能生长2nm左右厚度的SiO₂薄膜；

2、非晶硅层制备：采用管式LPCVD设备通过镀膜实现，加热到600℃左右高温，需要60min左右才能生长130nm左右厚度的非晶硅；

3、掺杂：使用离子注入设备实现非晶硅掺杂层的制备；

4、退火：掺杂后的非晶硅层通过870℃左右高温退火成为掺杂多晶硅，并激活掺杂的磷原子。

有上述可知，现有制备工艺需要3台设备分3道工序依次进行，最后通过退火形成掺杂的多晶硅层，从而导致工艺流程较为复杂，具有设备投入成本高、载具周转复杂且维护周期短等不足。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于硅烷的一体式镀膜方法，包括如下步骤：

(1)首先提供一体式连续镀膜设备，其包括依次一体设置的装载腔、加热腔、PECVD工艺腔、PVD工艺腔及卸载腔，在PECVD工艺腔和PVD工艺腔之间设置有真空的隔离腔；

(2)在步骤(1)所述的一体式连续镀膜设备中，经过清洗的硅片放置在载板上，载板经过装载腔内装载后进入加热腔，在加热腔内进行硅片和载板加热；

(3)步骤(2)中经过加热的硅片进入PECVD工艺腔进行SiO₂薄膜制备，工艺气体为SiH₄和O₂；

(4)步骤(3)中经过SiO₂镀膜的硅片经过隔离腔后进入到PVD工艺腔进行掺杂非晶硅层制备；

(5)步骤(4)中掺杂工艺完成后的硅片经卸载腔将硅片卸到其它载具上，然后经过下道退火工序后形成掺杂的非晶硅膜层。

本发明提供的一种基于硅烷的一体式镀膜方法，还包括如下附属技术方案：

其中，步骤(2)中，硅片和载板在加热腔内采用多个红外灯管共同加热，或者使用加热板加热，或者采用红外加热和加热板同时加热；加热温度为100～500℃。

其中，步骤(3)中，在PECVD工艺腔内进行SiO₂薄膜制备时，离子源从上方分开进气的方式通入SiH₄和O₂并在RF激发下生成活性氧原子和硅原子，从而在硅片表面反应生产SiO₂薄膜，然后进入下一步的PVD工艺腔；其中，反应过程中，压强为1～10Pa，沉积温度为200～350℃，功率为10～200W。