專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)態(tài)控制微晶層中形成的膜的微結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及太陽(yáng)能電池及其形成方法。更特別地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于太陽(yáng)能應(yīng)用的微晶硅層的形成方法。
背景技術(shù)：
光伏器件(PV)或太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成直流(DC)電功率的器件。PV或者太陽(yáng)能電池通常具有一個(gè)或多個(gè)p-n結(jié)(p-njimction)。每個(gè)結(jié)都包括半導(dǎo)體材料內(nèi)的兩個(gè)不同區(qū)域，一側(cè)表示為P型區(qū)而另一側(cè)表示為η型區(qū)。當(dāng)PV電池的p-n結(jié)暴露到太陽(yáng)光 (由光子能量構(gòu)成)時(shí)，太陽(yáng)光通過(guò)PV效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電流。PV太陽(yáng)能電池產(chǎn)生特定量的電功率且電池被平鋪成模塊，該模塊的尺寸可傳送所需量的系統(tǒng)功率。藉由連接多個(gè)PV太陽(yáng)能電池可創(chuàng)造PV模塊，之后藉由特定框架和連接器將該P(yáng)V模塊接合到面板中。微晶硅膜(μ C-Si)是用于形成PV器件的膜的一種類(lèi)型。但是，尚未開(kāi)發(fā)出具有制造價(jià)值而能夠在高沉積速度和高膜質(zhì)量及低制造成本等條件下提供PV器件的工藝。例如，硅膜的結(jié)晶度不足會(huì)引起膜的形成和結(jié)晶率(crystalline fraction)不足，從而降低 PV太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。此外，微晶硅膜(μ c-Si)的常規(guī)沉積工藝的沉積速度慢，這不利地降低了制造產(chǎn)量并增加了制造成本。因此，需要一種沉積微晶硅膜的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了形成太陽(yáng)能電池的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，形成本征型微晶硅層的方法包括動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到設(shè)置在處理室中的基板的表面的氣體混合物中的硅烷氣體，動(dòng)態(tài)減小施加到供應(yīng)至處理室的氣體混合物中的RF功率，該氣體混合物在處理室中形成等離子體，以及在存在等離子體的情況下在基板上形成本征型微晶硅層。在另一實(shí)施例中，形成本征型微晶硅層的方法包括在設(shè)置于處理室中的基板上形成本征型籽晶層，在形成籽晶層的同時(shí)施加低于400mW/cm2的RF功率以保持自氣體混合物形成的等離子體，隨后在存在等離子體的情況下在基板上形成本征型微晶硅層，其中藉由動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到氣體混合物中的硅烷氣體來(lái)形成本征型微晶硅層，以及動(dòng)態(tài)減小施加到供應(yīng)至處理室的氣體混合物中的用于在該氣體混合物中形成等離子體的RF功率。在再一實(shí)施例中，形成本征型微晶硅層的方法包括將第一氣體混合物供應(yīng)到設(shè)置在處理室中的基板的表面上，以在該基板上形成本征型籽晶層，其中第一氣體混合物包括硅烷氣體和氫氣，其中在供應(yīng)第一氣體混合物時(shí)，該硅烷氣體流速增加而氫氣流速保持穩(wěn)定，和供應(yīng)第二氣體混合物到基板表面上，以在該本征型籽晶層上形成本征型微晶硅層， 其中在供應(yīng)第二氣體混合物時(shí)，硅烷氣體流速增加，在形成本征型微晶硅層時(shí)，施加到第二氣體混合物的RF功率減小。


為了獲得且能詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，通過(guò)參考附圖中示出的本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)簡(jiǎn)要說(shuō)明如上的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的串聯(lián)結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池的示意性側(cè)視圖，在該太陽(yáng)能電池內(nèi)部形成有本征型微晶硅層。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池的示意性側(cè)視圖，在該太陽(yáng)能電池內(nèi)部形成有本征型微晶硅層。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的裝置的截面圖。圖4是描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的藉由動(dòng)態(tài)控制沉積期間所使用的工藝參數(shù)來(lái)沉積本征型微晶硅層的方法的工藝流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有結(jié)合到其中的圖3裝置的系統(tǒng)的平面圖。為了便于理解，只要可能，使用相同參考數(shù)字表示圖中共用的相同元件。可預(yù)期， 一個(gè)實(shí)施例的元件和功能部件可有利地結(jié)合到其他實(shí)施例中而不需進(jìn)一步的詳述。但是應(yīng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明的示意性實(shí)施例，且由于本發(fā)明可允許其他等效實(shí)施例，因此不認(rèn)為附圖限制了本發(fā)明的范圍。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述了一種以高沉積速度和均勻結(jié)晶率沉積本征型微晶硅層的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，可藉由動(dòng)態(tài)控制沉積工藝期間所使用的工藝參數(shù)沉積本征型微晶硅層，從而動(dòng)態(tài)控制最終的本征型微晶硅層中形成的膜特性和微結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，本征型微晶硅層可用于多結(jié)太陽(yáng)能電池或者單結(jié)太陽(yáng)能電池中。圖1是朝向光或者太陽(yáng)輻射101定向的多結(jié)太陽(yáng)能電池100的實(shí)施例的示意圖。 太陽(yáng)能電池100包括基板102，諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板、或其他合適的基板， 薄膜形成于基板102上方。太陽(yáng)能電池100還包括形成在基板102上方的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層104和形成在第一 TCO層104上方的第一 p-i-n結(jié)126。在一種配置中，在第一 p-i-n結(jié)1 上方形成可選的波長(zhǎng)選擇反射器(WSR)層112。第二 p-i-n結(jié)1 可形成在第一 p-i-n結(jié)1 上方，第二 TCO層122可形成在第二 p-i-n結(jié)1 上方，背金屬層IM 可形成在第二 TCO層122上方。為了藉由增強(qiáng)光俘獲改善光吸收性，基板和/或形成在基板上方的一個(gè)或多個(gè)薄膜可選地可以藉由濕法、等離子體、離子和/或機(jī)械加工工藝紋理化。 例如，在圖1示出的實(shí)施例中，第一 TCO層104被紋理化，使得隨后沉積在該第一 TCO層上方的薄膜將大體上再現(xiàn)其下方表面的形貌。第一 TCO層104和第二 TCO層122可個(gè)別包括氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫、錫酸鎘、 其組合物或者其他合適的材料。應(yīng)當(dāng)理解，TCO層材料也可包括其他的摻雜劑或成分。例如，氧化鋅還可以包括諸如鋁、鎵、硼之類(lèi)的摻雜劑和其他合適的摻雜劑。氧化鋅可包括5 原子％或更低的摻雜劑，諸如包括約2. 5原子％或更低的鋁。在某些情況下，可由玻璃制造商提供已在其上沉積第一 TCO層104的基板102。第一 p-i-n結(jié)1 可包括ρ型非晶硅層106、形成在ρ型非晶硅層106上方的本征型非晶硅層108和形成在本征型非晶硅層108上方的η型微晶硅層110。在某些實(shí)施例中， 可形成厚度在約60人和約300Α之間的P型非晶硅層106。在某些實(shí)施例中，可形成厚度在約1500人和約3500Α之間的本征型非晶硅層108。在某些實(shí)施例中，可形成厚度在約1OOA
5和約400A之間的η型微晶半導(dǎo)體層110。設(shè)置在第一 p-i-n結(jié)1 和第二 p-i-n結(jié)1 之間的WSR層112通常被配置成具有某些所需的膜特性。在一種配置中，WSR層112有效地用作具有所需折射系數(shù)或折射系數(shù)范圍的中間反射器，以反射自太陽(yáng)能電池100的光入射側(cè)接收的光。該WSR層112也用作提高第一 P-i-n結(jié)126中短波長(zhǎng)至中波長(zhǎng)(例如^Onm至800nm)的光的吸收性并改善短路電流的結(jié)層，從而實(shí)現(xiàn)提高的量子和轉(zhuǎn)換效率。WSR層112對(duì)于中波長(zhǎng)至長(zhǎng)波長(zhǎng)(例如 500nm至IlOOnm)的光還具有高的膜透射性，以利于光透射到形成在結(jié)128中的層。在一個(gè)實(shí)施例中，WSR層112可以是微晶硅層，在該WSR層112中設(shè)置有η型或ρ型摻雜劑。在示范性實(shí)施例中，WSR層112是η型晶體硅合金，在該WSR層112中設(shè)置有η型摻雜劑。設(shè)置在WSR層112中的不同摻雜劑也會(huì)影響光學(xué)和電學(xué)特性，諸如帶隙、結(jié)晶率、導(dǎo)電性、透明度、膜折射系數(shù)、消光系數(shù)等。在一些情況下，可將一種或多種摻雜劑摻雜到WSR層112的各個(gè)區(qū)中，以有效控制和調(diào)整膜帶隙、功函數(shù)、導(dǎo)電性、透明度等。在一個(gè)實(shí)施例中，控制WSR 層112以具有約1. 4至約3之間的折射系數(shù)、至少約2d的帶隙和大于約10_3S/em的導(dǎo)電性。第二 p-i-n結(jié)1 可包括ρ型微晶硅層114、形成在ρ型微晶硅層114上方的本征型微晶硅層118、和形成在本征型微晶硅層118上方的η型非晶硅層120。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積本征型微晶硅層118的主體層之前，可在ρ型微晶硅層114上方形成本征微晶硅籽晶層116。在一個(gè)實(shí)施例中，在于處理室中執(zhí)行的沉積期間，可透過(guò)利用不同工藝參數(shù)而在該處理中個(gè)別形成籽晶層116和本征型微晶硅層118。下文將參考圖3-4進(jìn)一步描述關(guān)于如何沉積籽晶層116和主體本征型微晶硅層118的更多細(xì)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，可形成厚度在約IOOA和約400Α之間的P型微晶硅層114。在某些實(shí)施例中，可形成厚度在約50人和約500人之間的本征微晶硅籽晶層116。在某些實(shí)施例中，可形成厚度在約10000Α和約30000Α之間的主體本征型微晶硅層118。在某些實(shí)施例中，可形成厚度在約100人和約500Α之間的η型非晶硅層120。背金屬層IM可包括但不限于選自由Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、其合金或其組合物構(gòu)成的組的材料。可執(zhí)行諸如激光劃線工藝等其他工藝以形成太陽(yáng)能電池100。其他膜、 材料、基板和/或封裝可提供在背金屬層IM上方以完成太陽(yáng)能電池器件?？苫ミB所形成的太陽(yáng)能電池以形成模塊，隨后可連接模塊以形成陣列。太陽(yáng)幅射101主要被p-i-n結(jié)126、128的本征層108、118吸收并轉(zhuǎn)換成電子空穴對(duì)。在跨過(guò)本征層108、118伸展的ρ型層106、114和η型層110、120之間產(chǎn)生的電場(chǎng)引起電子流向η型層110、120和空穴流向ρ型層106、114，從而產(chǎn)生電流。由于非晶硅和微晶硅吸收不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)幅射101，因此第一 p-i-n結(jié)1 包括本征型非晶硅層108，第二 p-i-n 結(jié)1 包括本征型微晶硅層118。因此，由于可捕獲太陽(yáng)幅射光譜的較大部分，所形成的太陽(yáng)能電池100效率更高。由于非晶硅具有大于微晶硅的帶隙，因此非晶硅的本征層108和微晶的本征層118疊置，以使太陽(yáng)幅射101首先撞擊本征型非晶硅層108并透射過(guò)WSR層 112，之后撞擊本征型微晶硅層118。未被第一 p-i-n結(jié)1 吸收的太陽(yáng)幅射連續(xù)透射過(guò)WSR 層112并繼續(xù)傳送至第二 p-i-n結(jié)128。通常由摻雜的半導(dǎo)體層，諸如摻雜有ρ型或η型摻雜劑的硅層提供電荷收集。P型摻雜劑通常是III族元素，諸如硼或鋁。N型摻雜劑通常是V族元素，諸如磷、砷或銻。在大部分實(shí)施例中，硼用作P型摻雜劑，且磷用作η型摻雜劑。藉由在反應(yīng)混合物中包括含硼或含磷化合物，將這些摻雜劑添加到上述P型和η型層106、110、114、120中。合適的硼和磷化合物通常包括取代的和未取代的低級(jí)硼烷和磷化氫的低聚物。一些合適的硼化合物包括三甲基硼(B (CH3) 3或TMB)、乙硼烷(B2H6)、三氟化硼(BF3)和三乙基硼(B (C2H5) 3或TEB)。磷化氫是常見(jiàn)的磷化合物。摻雜劑一般與諸如氫、氦、氬和其他合適的氣體等載氣一起提供。 如果氫用作載氣，則將增加反應(yīng)混合物中氫的總量。由此氫的比率將包括用作摻雜劑的載氣的氫。通常提供摻雜劑作為惰性氣體中的稀釋氣體混合物。例如，在載氣中以約0. 5% 的摩爾或體積濃度提供摻雜劑。如果在以l.Osccm/L速度流動(dòng)的載氣中以0.5%的體積濃度提供摻雜劑，則最終的摻雜劑流速為O.OO^ccm/L。根據(jù)所需的摻雜程度，可以約 0. 0002sccm/L和約0. lsccm/L之間的流速將摻雜劑提供到反應(yīng)室中。通常，摻雜劑濃度保持在約IO18原子/cm2和約IO20原子/cm2之間。在一個(gè)實(shí)施例中，可藉由以約200 1或更高，諸如1000 1或更低，例如約 250 1和約800 1之間，且進(jìn)一步例如約601 1或約401 1的氫對(duì)硅烷的比率提供氫氣和硅烷氣體的氣體混合物，來(lái)沉積P型微晶硅層114。可以約0. lsccm/L和約0. Ssccm/ L之間，諸如約0. kccm/L和約0. 38sccm/L之間的流速提供硅烷氣體?？梢约s60sccm/ 和約500sccm/L之間，諸如約143sccm/L的流速提供氫氣?？梢约s0. 0002sccm/L和約 0. 0016sccm/L之間，諸如約0. 00115sccm/L的流速提供TMB。如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供TMB，則可以約0. 04sccm/L和約0. 32sccm/L之間，諸如約0. 23sccm/L的流速提供摻雜劑/載氣混合物。可施加約50mW/cm2和約700mW/cm2之間，諸如約^OmW/cm2和約 440mff/cm2之間的RF功率。腔室壓力可保持在約IiTorr和約IOOTorr之間，諸如約3Torr 和約20 !^之間，例如4Torr和約UiTorr之間，諸如約7Torr或約9Torr。這些條件將以約10人/min或更高，諸如約143人/min或更高的速率沉積結(jié)晶率在約20%至約80%之間， 諸如50%和約70%之間的ρ型微晶層。在一個(gè)實(shí)施例中，在ρ型微晶硅層114中的諸如碳、鍺、氮、氧等第二摻雜劑可提高光電轉(zhuǎn)換效率。涉及到第二摻雜劑如何提高整個(gè)太陽(yáng)能電池性能的細(xì)節(jié)在2008年9 月11日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/208, 478中詳細(xì)公開(kāi)，該申請(qǐng)名稱(chēng)為“Microcrystalline Silicon Alloys for Thin Film and Wafer Based Solar Applications(用于基于薄膜禾口晶片的太陽(yáng)能應(yīng)用的微晶硅合金)”，在此通過(guò)參考將該申請(qǐng)并入本文。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)提供約20 1或更低比率的氫氣對(duì)硅烷氣體的氣體混合物沉積P型非晶硅層106?？梢约slsccm/L和約lOsccm/L之間的流速提供硅烷氣體?？梢约skccm/L和60sccm/L之間的流速提供氫氣?？梢约s0. 0(^sccm/L和約0. 05sccm/L 之間的流速提供三甲基硼。如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供三甲基硼，則可以約lsccm/L和約lOsccm/L之間的流速提供摻雜劑/載氣混合物?？墒┘蛹s15mW/cm2和約 200mff/cm2之間的RF功率。腔室壓力可保持在約0. ITorr和20Torr之間，諸如約ITorr和約4Τοπ·之間，從而以約100人/min或更高的速率自氣體混合物沉積P型非晶硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，可藉由提供約100 1或更高，諸如約500 1或更低，諸如約150 1和約400 1之間，例如約304 1或約203 1的氫氣對(duì)硅烷氣體比率(體積)的氣體混合物沉積η型微晶硅層110?？梢约s0. lsccm/L和約0. 8sccm/L之間，諸如CN 102234838 A
說(shuō)明書(shū)
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約0. 32sccm/L和約0. 45sccm/L之間，例如約0. 35sccm/L的流速提供硅烷氣體。可以約 30sccm/L 和約 250sccm/L 之間，諸如約 68sccm/L 和約 143sccm/L 之間，例如約 71. 43sccm/ L的流速提供氫氣?？梢约s0. 0005sccm/L和約0. 006sccm/L之間，諸如約0. 0025sccm/L 和約0. 015sccm/L之間，例如約0. 005sccm/L的流速提供磷化氫。換句話說(shuō)，如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供磷化氫，則可以約0. lsccm/L和約kccm/L之間，諸如約 0. 5sccm/L和約3sccm/L之間，例如約0. 9sccm/L和約1. 088sccm/L之間的流速提供摻雜劑/載氣。可施加約100mW/cm2和約900mW/cm2之間，諸如約370mW/cm2的RF功率。腔室壓力可保持在約ITorr和約IOOTorr之間，諸如約3Torr和約20 !^之間，例如4Torr和約 12Torr之間，例如約6I~0rr或約9Torr，從而以約50 A/min或更高，諸如約150人/min或更高的速率沉積結(jié)晶率在約20%和約80%之間，例如在50%和約70%之間的η型微晶硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，可藉由提供約20 1或更低，諸如約5. 5 1或7.8 1的氫氣對(duì)硅烷氣體比率(體積)的氣體混合物沉積η型非晶硅層120?？梢约s0. lsccm/L和約 10sccm/L之間，諸如約lsccm/L和約10sccm/L之間，約0. lsccm/L和kccm/L之間，或者約 0. 5sccm/L和約3sccm/L之間，例如約1. 42sccm/L或5. 5sccm/L的流速提供硅烷氣體?？梢约slsccm/L和約40sccm/L之間，諸如約如ccm/L和約40sccm/L之間，或約lsccm/L和約 10sccm/L之間，例如約6. 42sccm/L或27sccm/L的流速提供氫氣?？梢约s0. 0005sccm/L和約 0. 07kccm/L 之間，諸如約 0. 0005sccm/L 和約 0. 0015sccm/L 之間，或者約 0. 015sccm/ L和約0. 03sccm/L之間，例如約0. 0095sccm/L或0. 023sccm/L的流速提供磷化氫。如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供磷化氫，則可以約0. lsccm/L和約Ksccm/L之間， 諸如約0. lsccm/L和約3sccm/L之間，約kccm/L和約Msccm/L之間，或約3sccm/L和約 6sCCm/L之間，例如約1. 9sCCm/L或約4. 7lsccm/L的流速提供摻雜劑/載氣混合物。可施加約25mW/cm2和約250mW/cm2之間，諸如約60mW/cm2或約80mW/cm2的RF功率。在約0. ITorr 和約20Torr之間，諸如約0. 5Torr和約4Torr之間，例如約1. 5Torr的腔室壓力下，以約 100人/min或更高，諸如約200人/min或更高，諸如約300人/min或約600 A/min的速率沉積η型非晶硅層。在一些實(shí)施例中，可藉由以高速率，例如以上述配比的上部中的速率供應(yīng)摻雜劑化合物來(lái)重?fù)诫s或者簡(jiǎn)并摻雜硅層。據(jù)信，簡(jiǎn)并摻雜可藉由提供低阻接觸結(jié)而改善了電荷收集。也據(jù)信，簡(jiǎn)并摻雜改善了某些層的導(dǎo)電性，諸如非晶層的導(dǎo)電性。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)提供約20 1或更低的氫氣對(duì)硅烷氣體比率(體積)的氣體混合物沉積本征型非晶硅層108?？梢约s0. kccm/L和約7sCCm/L之間的流速提供硅烷氣體?？梢约skccm/L和60sccm/L之間的流速提供氫氣?？梢蕴峁?5mW/cm2和約250mW/ cm2之間的RF功率給噴頭。腔室壓力可保持在約0. ITorr和20Torr之間，諸如約0. 5Torr 和約5Τοπ·之間。本征型非晶硅層108的沉積速率可為約100人/min或更高。在示范性實(shí)施例中，以約12. 5 1的氫氣對(duì)硅烷的比率沉積本征型非晶硅層108。下文將參考圖4-5進(jìn)一步描述涉及到本征型微晶硅籽晶層116和本征型微晶硅層 118的沉積的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖2是具有本征型微晶硅籽晶層116和本征型微晶硅層118的單結(jié)太陽(yáng)能電池 200的實(shí)施例的示意圖。太陽(yáng)能電池200包括基板102，形成在基板102上方的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層104，形成在第一 TCO層104上方的單個(gè)p-i_n結(jié)206。第二 TCO層122
8形成在單個(gè)p-i-n結(jié)206上方，背金屬層IM形成在第二 TCO層122上方。在一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)p-i-n結(jié)206包括ρ型硅層202，本征型微晶硅籽晶層116和本征型微晶硅層118， 以及形成在本征型微晶硅層118上方的η型硅層208。ρ型硅層202和η型硅層208可是用于形成P-i-n結(jié)206的任意類(lèi)型的硅層，包括非晶硅，微晶硅，多晶硅等。下文將參考圖 3-4進(jìn)一步討論涉及到如何形成本征型微晶硅籽晶層116和本征型微晶硅層118的詳細(xì)描述。圖3是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)室300的一個(gè)實(shí)施例的示意性截面圖，可在腔室300中沉積圖1和2中所述的本征型微晶硅籽晶層116和本征型微晶硅層118。 一個(gè)合適的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積室可從位于加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司獲得。 可預(yù)期其他的沉積室可用于實(shí)施本發(fā)明，包括從其他制造商獲得的那些沉積室。PECVD室300通常包括壁302，底部304和噴頭310，以及基板支架330，從而限定處理空間306。通過(guò)閥門(mén)308進(jìn)出處理空間，以使基板可傳送進(jìn)和出PECVD室300。該基板支架330包括用于支撐基板的基板接收表面332和耦合到升降系統(tǒng)306以升高和降低基板支架330的樞軸(stem) 334。遮擋環(huán)333可選地設(shè)置在基板102周邊上方。舉升銷(xiāo)338穿過(guò)基板支架330可移動(dòng)地設(shè)置，且可被致動(dòng)以使基板與基板接收表面332分開(kāi)，從而便于機(jī)械臂式傳送?；逯Ъ?30還可包括加熱和/或冷卻元件339，以保持基板支架330處于所需溫度?；逯Ъ?30還可包括RF導(dǎo)電帶331，以在基板支架330的周邊提供RF返回路徑。藉由懸架314在背板312周邊將噴頭310耦合到背板312。噴頭310也可藉由一個(gè)或多個(gè)中心支架316耦合到背板，從而有助于防止下垂和/或控制噴頭310的直度/曲度。氣體源320耦合到背板312以經(jīng)由背板312和經(jīng)由噴頭310提供氣體至基板接收表面 332。真空泵309耦合到PECVD室300以控制處理空間306處于所需壓力下。RF功率源322 耦合到背板312和/或噴頭310，以將RF功率提供到噴頭310。RF功率在噴頭和基板支架 330之間產(chǎn)生電場(chǎng)，從而自噴頭310和基板支架330之間的氣體產(chǎn)生等離子體?？墒褂酶鞣N RF頻率，諸如約0. 3MHz和約200MHz之間的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，提供頻率為13. 56MHz 的RF功率源。也可將諸如感應(yīng)耦合遠(yuǎn)程等離子體源的遠(yuǎn)程等離子體源3M耦合到氣體源和背板之間。在處理基板之間，可將清洗氣體提供到產(chǎn)生遠(yuǎn)程等離子體的遠(yuǎn)程等離子體源324， 提供該清洗氣體以清洗處理空間306中的腔室部件?？山逵商峁┑絿婎^的RF功率源322 進(jìn)一步激發(fā)清洗氣體。合適的清洗氣體包括但不限于NF3, F2和SF6。諸如圖1-2的微晶硅層116、118的本征型微晶硅層的沉積方法可包括在圖3的沉積室或者其他合適腔室中的以下沉積參數(shù)。將具有10，OOOcm2或更大，例如40，OOOcm2或更大，諸如55，OOOcm2或更大表面積的基板提供到腔室。可理解，在處理之后可切割基板以形成較小的太陽(yáng)能電池。 在一個(gè)實(shí)施例中，可設(shè)置加熱和/或冷卻元件339以在沉積期間提供約400°C或更低，諸如約100°C和約400°C之間，例如約150°C和約300°C之間，諸如約200°C的基板支架溫度。在沉積期間，設(shè)置于基板接收表面332上的基板的頂面和噴頭310之間的間隔可在 400密耳和約1200密耳之間，諸如400密耳和約800密耳之間。 圖4描述了沉積諸如本征型微晶硅籽晶層116和本征型微晶硅層118等本征型微
9晶硅層的方法400的流程圖?？稍谥T如圖3中描述的PECVD室300的等離子體室中執(zhí)行該方法400。應(yīng)注意，方法400可在任意合適的等離子體室中執(zhí)行，包括來(lái)自其他制造商的那些等離子體室。方法400始于步驟402，提供諸如圖1_2中描述的基板102之類(lèi)的基板至處理室中。如圖2的實(shí)施例中描述的，基板102可具有第一 TCO層104和沉積于第一 TCO層104 上的P型硅層202。P型硅層可是非晶硅層，微晶硅層，多晶硅層或任意其他合適的含硅層。 或者，如圖1的實(shí)施例中描述的，基板102可具有第一 TCO層104，第一 p-i-n結(jié)126，任選的WSR層112，和ρ型微晶硅層114。應(yīng)注意，基板102可具有之前形成于其上的膜、結(jié)構(gòu)或?qū)拥牟煌M合，以便于在基板102上形成本征型微晶硅層，從而形成太陽(yáng)能電池。在一個(gè)實(shí)施例中，基板102可為玻璃基板、塑料基板、聚合物基板或適合在其上形成太陽(yáng)能電池的其他透明基板中的任一種。在步驟404中，將氣體混合物供應(yīng)到處理室中以順序沉積本征型微晶硅籽晶層 116和主體本征型微晶硅層118。在沉積期間，可動(dòng)態(tài)控制用于在氣體混合物中點(diǎn)燃和形成等離子體的工藝參數(shù)，以便于沉積具有所需膜特性和膜微結(jié)構(gòu)的籽晶層116和主體本征型微晶硅層118。在一個(gè)實(shí)施例中，氣體混合物可包括硅系氣體和氫系氣體。合適的硅系氣體包括但不限于硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、二氯硅烷 (SiH2Cl2)及其組合。合適的氫系氣體包括但不限于氫氣(H2)。在一個(gè)實(shí)施例中，本文描述的硅系氣體是硅烷(SiH4),且本文描述的氫系氣體是氫氣(H2)。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積工藝期間，供應(yīng)到氣體混合物中的諸如硅烷氣體的硅系氣體可從第一預(yù)設(shè)點(diǎn)逐漸增加到第二預(yù)設(shè)點(diǎn)。應(yīng)注意，本文使用的術(shù)語(yǔ)“增加(ramp up)” 意思是在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)以所需的增加速度將工藝參數(shù)從第一設(shè)定點(diǎn)逐漸增加至第二設(shè)定點(diǎn)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“增加(ramp up) ”不是通過(guò)節(jié)流閥的打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作導(dǎo)致的突然變化。據(jù)信，氣體混合物中硅烷氣流的逐漸增加有助于硅原子均勻附著和分布在基板表面上，從而形成具有所需膜特性和低缺陷密度的籽晶層116和本征型微晶硅層118。形成在基板表面上的具有低缺陷密度的硅原子的均勻附著為隨后的原子在其上成核提供了良好的成核位置，從而提高隨后形成于其上的膜的結(jié)晶度。在需要以低速率形成籽晶層116以保持籽晶層116具有低缺陷密度的實(shí)施例中， 可使用從低到高的硅烷氣體流速增加?；蛘?，供應(yīng)到氣體混合物中的硅烷氣流可根據(jù)需要保持穩(wěn)定并且直到主體沉積工藝時(shí)才增加硅烷氣流。在一個(gè)實(shí)施例中，可將在步驟404中供應(yīng)之用于形成籽晶層116的硅烷氣流控制在約0. 01sccm/L和約0. lsccm/L之間，例如約0. 03sccm/L(約3000sccm)，處理約30秒和約3000秒之間，諸如約60秒和約1800秒之間。將在步驟404中供應(yīng)之用于形成籽晶層116的氫氣流控制在約lOOOOOsccm和約 500000sccm 之間，例如約 200000sccm。在另一實(shí)施例中，可以預(yù)定的氣體流速比將硅烷氣體和氫氣供應(yīng)到處理室中。氫對(duì)硅烷氣體的預(yù)定氣體流速比有助于形成具有所需結(jié)晶率和晶粒結(jié)構(gòu)的微晶硅籽晶層 116。在一個(gè)實(shí)施例中，將氣體混合物中氫對(duì)硅烷氣流的比率(例如氣流體積比)控制在約 30和約300之間，或約20和約250之間，諸如約200。在一個(gè)特定實(shí)施例中，可以穩(wěn)定速率提供供應(yīng)到氣體混合物中的氫氣，同時(shí)逐漸增加硅烷氣流直到達(dá)到硅烷氣體對(duì)氫氣的所需比率為止。據(jù)信，由于在氣體混合物中相對(duì)純的氫等離子體環(huán)境和/或高的氫稀釋度，在沉積的初始階段中低硅烷流速有助于形成膜結(jié)晶和成核位置。因此，可在硅烷氣體之前將氫氣供應(yīng)到處理室中，以便產(chǎn)生所需的高氫稀釋度的等離子體環(huán)境?；蛘撸c硅烷氣流增加的方式相似，可以相對(duì)較高的流速開(kāi)始提供氫氣流且之后逐漸減少，直到達(dá)到氫對(duì)硅烷氣流的所需比率。在籽晶層116已經(jīng)達(dá)到所需厚度之后，可以改變氫氣對(duì)硅烷氣體的比率以沉積主體本征型微晶硅層118。當(dāng)形成主體本征型微晶硅層118時(shí)，可逐漸增加提供到氣體混合物中的硅烷氣體直到達(dá)到所需的氣體流速。由于結(jié)晶率會(huì)隨著主體本征型微晶硅層118的厚度增加而增加，因此在沉積期間動(dòng)態(tài)調(diào)整流速比可有效調(diào)節(jié)主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率，使形成的結(jié)晶率保持于所需范圍內(nèi)。據(jù)信，供應(yīng)到氣體混合物中的高硅烷流速會(huì)減小主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率。因此，可以藉由逐漸增加供應(yīng)到氣體混合物中的硅烷氣流的流速，用膜厚度的增加補(bǔ)償主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率，從而使主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率保持恒定。在一個(gè)實(shí)施例中，硅烷氣體在沉積工藝期間可逐漸增加。例如，在約500秒和約2500秒之間的周期期間，硅烷氣體可從0. 03sccm/L增加至約0. 035sccm/Lo在另一個(gè)實(shí)施例中，在處理室中以預(yù)定的對(duì)氫氣的流速比逐漸增加硅烷氣體。例如，供應(yīng)到氣體混合物中的硅烷氣體流速對(duì)氫氣流速的比率在約1 50至約1 200，諸如約1 70至約1 80的范圍內(nèi)增加。動(dòng)態(tài)控制用于沉積主體本征型微晶硅層118的硅烷氣流的逐漸增加，以使在沉積工藝的不同階段供應(yīng)的氣流不同。與使用階梯式工藝參數(shù)調(diào)整的常規(guī)做法不同，在沉積工藝期間供應(yīng)的氣流僅在由用戶(hù)預(yù)定的各個(gè)時(shí)間段中變化，從而逐步地形成具有不同膜特性的多層以構(gòu)成整個(gè)體膜。與之相比，藉由使用本發(fā)明，氣流可動(dòng)態(tài)、恒定地變化和調(diào)整以使最終的主體本征型微晶硅層118具有平滑過(guò)渡的不同膜特性。在一個(gè)實(shí)施例中，所供應(yīng)的氣流可動(dòng)態(tài)控制為線性增加或以其他變化輪廓增加，諸如拋物線、反拋物線、曲線或任何其他合適的變化輪廓，直到形成最終的主體本征型微晶硅層118為止。在一個(gè)實(shí)施例中，可線性供應(yīng)且動(dòng)態(tài)控制供應(yīng)以沉積主體本征型微晶硅層118的氣流。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)需要也可將諸如He和Ar等惰性氣體或者載氣供應(yīng)到處理室中。而且，如果需要在最終的本征型微晶硅層中形成一種或多種摻雜，則提供含有諸如 CO2, 02、N2O, NO2, CH4, CO、H2, Ge等一種或多種摻雜劑氣體的前驅(qū)體、N2等，以根據(jù)需要形成硅合金微晶硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積籽晶層116和主體本征型微晶硅層118之前，可在基板上執(zhí)行任選的氫氣處理工藝。可執(zhí)行氫處理工藝處理下方層從而抑制表面污染。而且，由于在處理工藝期間可移除或消除表面缺陷，因此等離子體處理工藝也可改善界面處的電特性。 當(dāng)執(zhí)行氫處理工藝時(shí)，以低RF功率供應(yīng)氫氣到處理室中。將RF功率控制在低位準(zhǔn)以避免等離子體損傷下方層，同時(shí)保持從基板表面移除污染的良好的等離子體處理效果。用于供應(yīng)氫氣或氬氣的氣流在約0. lsccm/L和約5sccm/L之間，例如約0. 5sccm/L和約kccm/L之間?？蓪⒐?yīng)以實(shí)施處理工藝的RF功率控制為小于約150mW/cm2，諸如在約40mW/cm2和約 80mW/cm2之間。在氫處理工藝完成之后，如上所述，可將步驟404中描述的氣體混合物中的硅烷氣體供應(yīng)到處理室中，且RF功率逐漸增加以沉積籽晶層116和本征微晶硅體層118。在步驟406中，在步驟404中供應(yīng)氣體混合物到工藝室中的同時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整多個(gè)工藝參數(shù)。當(dāng)在步驟404中供應(yīng)氣體混合物到工藝室時(shí)，以能夠按照所需方式等離子體離子化氣體混合物的方式控制所施加的用于點(diǎn)燃?xì)怏w混合物中的等離子體的RF功率。在一個(gè)實(shí)施例中，將施加到處理室的RF功率控制為低于400mW/cm2以沉積籽晶層116。在沉積的初始階段提供過(guò)高的RF功率會(huì)導(dǎo)致高離子轟擊，這可能會(huì)損傷下方層，在基板表面上和腔室硬件部件上產(chǎn)生電弧，和引起氣體混合物中形成的離子的不均勻或過(guò)度激發(fā)狀態(tài)，這可能導(dǎo)致基板表面上原子的不均勻分布。為了防止這樣情況的發(fā)生，當(dāng)形成籽晶層116時(shí)，將 RF功率控制在低于30千瓦的位準(zhǔn)，以防止離子在過(guò)度激發(fā)或者不穩(wěn)定狀態(tài)下解離。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)需要將沉積籽晶層116期間供應(yīng)的RF功率保持穩(wěn)定或者動(dòng)態(tài)控制(即增加或減小)。在基板上形成籽晶層116之后，在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)將供應(yīng)到處理室中的用于形成主體本征型微晶硅層118的RF功率控制為從第一設(shè)定點(diǎn)到第二設(shè)定點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中， 所供應(yīng)的用于形成主體本征型微晶硅層118的RF功率被配置成逐漸減小。據(jù)信，在沉積期間施加到處理室的低RF功率將減小最終的主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率。 因此，為了在膜厚度增加時(shí)保持恒定的膜結(jié)晶度，執(zhí)行RF功率的逐漸減小以補(bǔ)償由于膜厚度而增加的結(jié)晶率。在一個(gè)實(shí)施例中，在約1000秒和約1800秒之間的周期內(nèi)，RF功率從 50000瓦減小至約45000瓦。如果用功率密度表示功率單位，則在約1000秒和約1800秒之間的時(shí)間周期內(nèi)，可控制RF功率密度在約800mW/cm2和約700mW/cm2之間?？墒褂肰HF功率以提供IOMHz和約200MHz，諸如約13. 56MHz或約40MHz的頻率，以提供足夠的RF功率在氣體混合物中解離離子，由此獲得高沉積速度。與控制步驟404中供應(yīng)的氣體混合物相似，可動(dòng)態(tài)控制所施加的RF功率，從而以能夠形成具有所需膜結(jié)晶率的主體本征型微晶硅層118的所需方式保持氣體混合物中形成的等離子體?？梢匀我庾兓喞?，諸如線性、拋物線、反拋物線、曲線或任何其他合適變化輪廓控制RF功率，直到形成最終的主體本征型微晶硅層118為止。在一個(gè)實(shí)施例中，施加的用以沉積主體本征型微晶硅層118的RF功率可線性減小且可被動(dòng)態(tài)控制。在步驟406中執(zhí)行的工藝期間，可在沉積工藝期間動(dòng)態(tài)控制多個(gè)工藝參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，在整個(gè)沉積工藝過(guò)程中可動(dòng)態(tài)調(diào)整沉積工藝期間保持的工藝壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)主體本征型微晶硅層118生長(zhǎng)時(shí)，工藝壓力可逐漸增加以減小最終的主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率。與步驟404中執(zhí)行的氣體混合物的控制方式相似，在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)，工藝壓力可從第一設(shè)定點(diǎn)增加至第二設(shè)定點(diǎn)。據(jù)信，沉積工藝期間的低工藝壓力有助于在膜中形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而增加最終的主體本征型微晶硅層118中的結(jié)晶率。因此，在本征型微晶硅層沉積工藝期間控制的工藝壓力可逐漸增加，以便減小主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率。在一個(gè)實(shí)施例中，在約1000秒至約1800秒的時(shí)間周期內(nèi)，工藝壓力可從UiTorr增加至約Ιδ^Γοη·?？筛鶕?jù)需要?jiǎng)討B(tài)控制基板與氣體分散板組件的間隔。在一個(gè)實(shí)施例中，基板間隔可逐漸增加，以便減小主體本征型微晶硅層118中形成的結(jié)晶率。例如，在約1000秒至約 1800秒之間的時(shí)間周期內(nèi)，基板間隔從600密耳增加至約750密耳。應(yīng)注意如上所述的工藝參數(shù)，包括工藝壓力，RF功率，間隔，氣體流速等全部都可動(dòng)態(tài)控制，以便隨著膜厚度生長(zhǎng)保持膜結(jié)晶率處于所需范圍內(nèi)?？蓜?dòng)態(tài)控制——即增加或減小基板溫度至約50攝氏度和約300攝氏度之間，諸如約100攝氏度和約250攝氏度之間，例如約200攝氏度。
12
藉由在沉積工藝期間有效且動(dòng)態(tài)地控制氣體混合物的流速、RF功率和保持的工藝壓力，可獲得遍及主體本征型微晶硅層118的所需的膜特性，諸如均勻的結(jié)晶率。藉由在沉積工藝期間動(dòng)態(tài)增加硅烷氣流和動(dòng)態(tài)減小RF功率，可在主體本征型微晶硅層118中獲得均勻的膜結(jié)晶率。在一個(gè)實(shí)施例中，最終的本征型微晶硅層可具有大于40%，諸如約45%和約55%之間或更高的結(jié)晶率。隨著膜結(jié)晶率和膜結(jié)晶均勻性提高，光電轉(zhuǎn)換效率可提高約 50%至約150%，導(dǎo)致PV太陽(yáng)能電池的器件性能明顯增加。圖5是工藝系統(tǒng)600的一個(gè)實(shí)施例的頂部示意圖，該工藝系統(tǒng)具有多個(gè)工藝室 531-537，諸如圖3的PECVD室300或能沉積硅膜的其他合適腔室的。工藝系統(tǒng)500包括耦合到負(fù)載鎖定室510和工藝室531-537的傳送室520。負(fù)載鎖定室510允許在系統(tǒng)外部的周?chē)h(huán)境與傳送室520和工藝室531-537內(nèi)部的真空環(huán)境之間傳送基板。負(fù)載鎖定室510 包括固持一個(gè)或多個(gè)基板的一個(gè)或多個(gè)可排空區(qū)域。對(duì)該可排空區(qū)域抽氣以利于將基板插入到系統(tǒng)500中，使該可排空區(qū)域通氣以利于從系統(tǒng)500移除基板。傳送室520具有設(shè)置在其中的至少一個(gè)真空機(jī)械臂522，真空機(jī)械臂522適合于在負(fù)載鎖定室510和工藝室 531-537之間傳送基板。雖然圖5中示出了七個(gè)工藝室，但是由于該系統(tǒng)可具有任何合適數(shù)目的工藝室，因此此種配置無(wú)意限定本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，系統(tǒng)500經(jīng)配置以沉積諸如圖1中所示的多結(jié)太陽(yáng)能電池中的第一 p-i-n結(jié)126。在一個(gè)實(shí)施例中，工藝室531-537中的一個(gè)經(jīng)配置以沉積第一 p-i-n結(jié)的ρ型層，而剩余的工藝室531-537個(gè)別經(jīng)配置以沉積本征型層和η型層。第
一p-i-n結(jié)的本征型層和η型層可在相同腔室中沉積，而不需在沉積步驟之間執(zhí)行任何鈍化工藝。由此，在一個(gè)實(shí)施例中，基板經(jīng)由負(fù)載鎖定室510進(jìn)入到該系統(tǒng)，之后該基板由真空機(jī)械臂傳送到經(jīng)配置以沉積P型層的指定工藝室。接下來(lái)，在形成P型層之后，基板由真空機(jī)械臂傳送到經(jīng)配置以沉積本征型層和η型層的剩余工藝室中的一個(gè)中。在形成本征型層和η型層之后，基板由真空機(jī)械臂522傳送回負(fù)載鎖定室510。在某些實(shí)施例中，在工藝室中處理基板以形成ρ型層的時(shí)間比在單個(gè)腔室中形成本征型層和η型層的時(shí)間快大約4 倍或4倍以上，諸如快6倍或6倍以上。因此，在該系統(tǒng)的某些實(shí)施例中，ρ-腔室和i/n-腔室的比率為1 4或更高，諸如1 6或更高。包括提供工藝室的等離子體清洗的時(shí)間的系統(tǒng)產(chǎn)量約為10個(gè)基板/小時(shí)或更高，例如20個(gè)基板/小時(shí)或更高。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，系統(tǒng)500可經(jīng)配置以沉積諸如圖1中所示出的多結(jié)太陽(yáng)能電池中的第二 P-i-n結(jié)128。在一個(gè)實(shí)施例中，工藝室531-537中的一個(gè)經(jīng)配置以沉積第二 p-i-n結(jié)的ρ型層，而剩余工藝室531-537個(gè)別經(jīng)配置以沉積本征型層和η型層。第
二p-i-n結(jié)的本征型層和η型層可在相同腔室中沉積，而不需在沉積步驟之間執(zhí)行任何鈍化工藝。在某些實(shí)施例中，在工藝室內(nèi)處理基板以形成ρ型層的時(shí)間比在單個(gè)腔室中形成本征型層和η型層的時(shí)間快大約4倍或4倍以上。因此，在用于沉積第二 p-i-n結(jié)的該系統(tǒng)的某些實(shí)施例中，P-腔室和i/n-腔室的比率為1 4或更高，諸如1 6或更高。包括提供工藝室的等離子體清洗的時(shí)間的系統(tǒng)的基板產(chǎn)量可為約3個(gè)基板/小時(shí)或更高，諸如 5個(gè)基板/小時(shí)或更高。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，系統(tǒng)500可經(jīng)配置以沉積如圖1中所示的WSR層112， WSR層112可被設(shè)置在第一和第二 p-i-n結(jié)之間或者第二 p-i-n結(jié)和第二 TCO層之間。在一個(gè)實(shí)施例中，工藝室531-537中的一個(gè)經(jīng)配置以沉積一個(gè)或多個(gè)WSR層，工藝室531-537中的另一個(gè)經(jīng)配置以沉積第二 p-i-n結(jié)的P型層，而剩余工藝室531-537個(gè)別經(jīng)配置以沉積本征型層和η型層。經(jīng)配置以沉積WSR層的腔室數(shù)量與經(jīng)配置以沉積ρ型層的腔室數(shù)量相似。此外，可在經(jīng)配置以沉積本征型層和η型層的相同腔室中沉積WSR層。在某些實(shí)施例中，由于本征型微晶硅層和本征型非晶硅層之間的厚度差，被配置成用于沉積包括本征型非晶硅層的第一 P-i-n結(jié)的系統(tǒng)500的產(chǎn)量是用于沉積包括本征型微晶硅層的第二 P-i-n結(jié)的系統(tǒng)500的產(chǎn)量的兩倍。因此，適于沉積包括本征型非晶硅層的第一 P-i-n結(jié)的單個(gè)系統(tǒng)500可與適于沉積包括本征型微晶硅層的第二 p-i-n結(jié)的兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)500匹配。因此，WSR層沉積工藝可經(jīng)配置以在適合于沉積第一 p-i-n結(jié)的系統(tǒng)中執(zhí)行，以便進(jìn)行有效的產(chǎn)量控制。一旦在一個(gè)系統(tǒng)中形成第一 P-i-n結(jié)，可將基板暴露到周?chē)h(huán)境(即，破壞真空)并傳送到形成第二 P-i-n的第二系統(tǒng)。在沉積第一P-i-n結(jié)和第二 p-i-n結(jié)的第一系統(tǒng)之間的濕法或干法清洗基板可能是必須的。在一個(gè)實(shí)施例中， WSR層沉積工藝可在分立系統(tǒng)中執(zhí)行。由此，提供了在太陽(yáng)能電池器件中形成具有均勻結(jié)晶率的本征型微晶硅層的方法。該方法利用沉積工藝期間所使用的工藝參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。該方法有利地生產(chǎn)具有高結(jié)晶率、結(jié)晶均勻性和光電轉(zhuǎn)換效率以及PV太陽(yáng)能電池的器件性能的本征型微晶硅層。雖然前述內(nèi)容涉及本發(fā)明的實(shí)施例，但是可設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例而不會(huì)脫離其基本范圍，且本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種形成本征型微晶硅層的方法，包括動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到設(shè)置在處理室中的基板表面的氣體混合物中的硅烷氣體； 動(dòng)態(tài)減小施加到供應(yīng)至處理室的氣體混合物的RF功率，所述氣體混合物在所述處理室中形成等離子體；和在存在所述等離子體的情況下，在基板上形成本征型微晶硅層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中供應(yīng)到所述氣體混合物中的所述硅烷氣體是線性增加的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中施加到所述氣體混合物中的所述RF功率是線性減小的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成所述本征型微晶硅層之前形成籽晶層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括在于所述基板表面上形成所述籽晶層之前執(zhí)行氫處理工藝。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中執(zhí)行所述氫處理工藝還包括 在所述氫處理工藝中施加低于150mW/cm2的RF功率。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括動(dòng)態(tài)增加設(shè)置在所述處理室中的所述氣體混合物的工藝壓力。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中動(dòng)態(tài)增加所述工藝壓力還包括 將所述工藝壓力從約12Torr增加至約15Torr。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到所述氣體混合物中的所述硅烷氣體還包括將供應(yīng)到所述氣體混合物中的所述硅烷氣體和氫氣的流速比從約1 70增加至約 1 80。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中動(dòng)態(tài)減小施加到所述氣體混合物的所述RF功率還包括將所述RF功率從800mW/cm2減小至約700mW/cm2。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將基板間隔從約600密耳動(dòng)態(tài)增加至約700密耳。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述籽晶層還包括 增加供應(yīng)到所述氣體混合物中的硅烷氣體流速；和增加所述硅烷氣體流速的同時(shí)，保持供應(yīng)到氣體混合物中的穩(wěn)定氫氣流速。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，其中形成所述籽晶層還包括 在形成所述籽晶層時(shí)施加低于400mW/cm2的RF功率。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括供應(yīng)所述氣體混合物至所述處理室長(zhǎng)達(dá)約1000秒和約1800秒之間的時(shí)間。
15.一種形成本征型微晶硅層的方法，包括 在設(shè)置于處理室中的基板上形成本征型籽晶層；在形成所述籽晶層時(shí)施加低于400mW/cm2的RF功率以保持自氣體混合物形成的等離子體；隨后在存在所述等離子體的情況下，在基板上形成本征型微晶硅層，其中所述本征型微晶硅層是藉由動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到氣體混合物中的硅烷氣體而形成的；和動(dòng)態(tài)減小施加到供應(yīng)至處理室的氣體混合物中的用于在所述氣體混合物中形成等離子體的RF功率。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到所述氣體混合物中的所述硅烷氣體的步驟還包括將供應(yīng)到所述氣體混合物中的所述硅烷氣體對(duì)氫氣的流速比從約1 70增加至約 1 80。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中動(dòng)態(tài)減小所述RF功率的步驟還包括將所述RF功率從800mW/cm2減小至約700mW/cm2。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到所述氣體混合物中的所述硅烷氣體的步驟還包括將工藝壓力從約12Torr增加至約15Torr。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在于所述基板表面上形成所述本征型籽晶層之前執(zhí)行氫處理工藝。
20.一種形成本征型微晶硅層的方法，包括將第一氣體混合物供應(yīng)到設(shè)置于處理室中的基板的表面上，以在所述基板上形成本征型籽晶層，其中第一氣體混合物包括硅烷氣體和氫氣，當(dāng)供應(yīng)所述第一氣體混合物時(shí)，所述硅烷氣體流速增加而所述氫氣流速保持穩(wěn)定；和將第二氣體混合物供應(yīng)到所述基板表面上，以在所述本征型籽晶層上形成本征型微晶硅層，其中當(dāng)供應(yīng)所述第二氣體混合物時(shí)，所述硅烷氣體流速增加，并且當(dāng)形成所述本征型微晶硅層時(shí)，施加到所述第二氣體混合物的RF功率減小。
全文摘要
提供了一種用于本征型微晶硅層的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，形成本征型微晶硅層的方法包括動(dòng)態(tài)增加供應(yīng)到設(shè)置在處理室中的基板表面上的氣體混合物中的硅烷氣體，動(dòng)態(tài)減小施加到供應(yīng)至處理室的氣體混合物中的用于在所述氣體混合物中形成等離子體的RF功率，和在基板上形成本征型微晶硅層。
文檔編號(hào)C23C16/24GK102234838SQ201110120248
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者宣廣弛, 布賴(lài)恩·賽, 袁正, 鄭義 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司