CN102903626A - 具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶体硅太阳能电池的制造，具体是一种具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法。该方法是在氮化硅镀膜设备上对硅片进行氮化硅镀膜时，在硅片进入反应腔体后，未进行氮化硅沉积步骤前，先向反应腔体充入清洗气体NH3、N2、Ar，打开氮化硅镀膜设备原有的射频电源，在能够产生等离子体的反应温度下，等离子体中的活性自由基和带电粒子对硅片表面进行化学和物理的作用，清洗硅片表面污染残留物；然后，进行常规的氮化硅沉积。本发明能够在氮化硅镀膜过程中消除硅片表面滚轮印污染，操作简单、方便。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池的制造，具体是一种具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法。
背景技术
在晶体硅太阳能电池片生产工艺过程中，清洗是一个至关重要的工艺。目前链式湿法清洗工艺（制绒或刻蚀工艺）在晶硅电池生产中使用较普及。采用链式湿法清洗工艺，硅片在最后均会有烘干的步骤把电池片表面的残留的水去除。目前普遍采用的是用热风刀烘干硅片，采用热风刀烘干硅片时为了使硅片保持平衡，设备上有上下滚轮夹持住硅片，以确保硅片不会在压缩空气的作用下产生偏移甚至跳动。这样的设计固然能确保硅片在传动过程中不会发生偏移或跳动，但由于电池片正面有滚轮接触，在烘干时容易留下滚轮接触的印迹,这些留在硅片表面的物质含有清洗过程中酸液里面的杂质，滚轮上的剥离物质等杂质。这种印迹在氮化硅镀膜后会呈现出肉眼可见的滚轮印，这种滚轮印在烧结后会变得更加清晰。滚轮印的存在严重影响了电池片的外观，造成电池片外观良率的降低。目前烘干处由于滚轮接触导致的滚轮印还没有切实有效的措施能够消除。增加滚轮的保养频率或缩短换液周期可以降低滚轮印产生的几率，但无法彻底消除，而且增加保养频次或缩短换液周期也会导致生产成本的升高。
发明内容
本发明所要解决技术问题是，对传统的硅片的氮化硅镀膜方法进行改进，提供一种能够在氮化硅镀膜过程中消除硅片表面滚轮印污染，操作简单、方便的具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法。
本发明的具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法是：在氮化硅镀膜设备上对硅片进行氮化硅镀膜时，在硅片进入反应腔体后，未进行氮化硅沉积步骤前，先向反应腔体充入清洗气体NH3、N2、Ar，打开氮化硅镀膜设备原有的射频电源，在能够产生等离子体的反应温度下，等离子体中的活性自由基和带电粒子对硅片表面进行化学和物理的作用，清洗硅片表面污染残留物；然后，进行常规的氮化硅沉积。
具体包括以下步骤：
步骤一，预热，硅片进入氮化硅镀膜设备的反应腔体先进行恒温，达到设定的反应温度，温度设定范围为350～450℃；
步骤二，一次恒压，向反应腔体充入清洗气体NH3、N2、Ar，NH3流量2000～4000 sccm/min，N2流量10000～20000 sccm/min, Ar流量1000～10000 sccm/min，压力范围0.5～1.5Torr；
步骤三，清洗，将射频电源打开，射频功率范围5000～15000W，在反应温度下，等离子体中的活性自由基和带电粒子对硅片表面进行化学和物理的作用，清洗硅片表面污染残留物，清洗时间视硅片表面脏污情况和产能而定，一般为10～1200s；
步骤四，抽空，将清洗残留气体抽出反应腔，为后续的氮化硅淀积做准备；
步骤五，二次恒压和SiN淀积，通入氮化硅淀积所需的气体（如NH3，SiH4，N2等）并达到恒压状态，将射频电源打开，按照常规的氮化硅淀积方法生成氮化硅薄膜。
本发明通过在原氮化硅淀积工艺步骤中增加一个清洗环节，可以在原来的氮化硅设备里面对硅片表面先进行表面的清洗处理，清洗完成后自动进行后续的氮化硅淀积。所有的清洗步骤可以嵌入在原氮化硅淀积工艺参数里面，形成一个完整的具有硅片清洗功能的氮化硅淀积工艺。采用本发明方法后，有效地消除了湿法清洗后留下的滚轮印，镀膜后硅片外观良好,经过高温烧结后亦无清洗残留的滚轮印出现。
具体实施方式
实施例一：
步骤一，向平板式直接法氮化硅镀膜设备的反应器内通入N2使硅片达到恒温，N2流量范围15000sccm/min；温度为400℃（以下步骤温度均保持与该步骤一致）；
步骤二，通入清洗气体NH3、N2、Ar，NH3流量为3000sccm/min，N2流量为15000sccm/min, Ar流量为5000sccm/min，控制压力为1Torr；
步骤三，开启射频电源进行表面等离子清洗，射频功率为8000W，时间为50s（太短清洗效果不好，太长影响产能）；
步骤四，接着关闭射频电源，将清洗残余气体抽出，时间为>10s（如产能无影响可适当延长）；
步骤B5，通入氮化硅淀积气体，NH3流量为550sccm/min，SiH4流量为1700sccm/min，N2流量2200sccm/min，达到恒压为1Torr；开启射频电源，射频功率为10000W，时间为66s；进行氮化硅薄膜淀积。
实施例二：
步骤一，向平板式直接法氮化硅镀膜设备的反应器内通入N2使硅片达到恒温，N2流量范围20000sccm/min；温度为400℃（以下步骤温度均保持与该步骤一致）；
步骤二，通入清洗气体NH3、N2、Ar，NH3流量为2500sccm/min，N2流量为20000sccm/min, Ar流量为5000sccm/min，控制压力为1.5Torr；
步骤三，开启射频电源进行表面等离子清洗，射频功率为6000W，时间为40s（太短清洗效果不好，太长影响产能）；
步骤四，接着关闭射频电源，将清洗残余气体抽出，时间为>10s（如产能无影响可适当延长）；
步骤五，通入氮化硅淀积气体，NH3流量为550sccm/min，SiH4流量为1700sccm/min，N2流量2200sccm/min，达到恒压为1Torr；开启射频电源，射频功率为10000W，时间为66s；进行氮化硅薄膜淀积。
上述实施例获得的镀膜后的硅片产品外观良好,经过高温烧结后亦无清洗残留的滚轮印出现。
Claims (2)
1.一种具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法，其特征是：在氮化硅镀膜设备上对硅片进行氮化硅镀膜时，在硅片进入反应腔体后，未进行氮化硅沉积步骤前，先向反应腔体充入清洗气体NH3、N2、Ar，打开氮化硅镀膜设备原有的射频电源，在能够产生等离子体的反应温度下，等离子体中的活性自由基和带电粒子对硅片表面进行化学和物理的作用，清洗硅片表面污染残留物；然后，进行常规的氮化硅沉积。
2.根据权利要求1所述的具有硅片表面清洗功能的氮化硅镀膜方法，其特征是：其具体步骤为，
步骤一，预热，硅片进入氮化硅镀膜设备的反应腔体先进行恒温，达到设定的反应温度，温度设定范围为350～450℃；
步骤二，一次恒压，向反应腔体充入清洗气体NH3、N2、Ar，NH3流量2000～4000 sccm/min，N2流量10000～20000 sccm/min, Ar流量1000～10000 sccm/min，压力范围0.5～1.5Torr；
步骤三，清洗，将射频电源打开，射频功率范围5000～15000W，在反应温度下，等离子体中的活性自由基和带电粒子对硅片表面进行化学和物理的作用，清洗硅片表面污染残留物，清洗时间视硅片表面脏污情况和产能而定，一般为10～1200s；
步骤四，抽空，将清洗残留气体抽出反应腔，为后续的氮化硅淀积做准备；
步骤五，二次恒压和SiN淀积，通入氮化硅淀积所需的气体（如NH3，SiH4，N2等）并达到恒压状态，将射频电源打开，按照常规的氮化硅淀积方法生成氮化硅薄膜。
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