CN107275190B - 一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法 - Google Patents
一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107275190B CN107275190B CN201710519106.6A CN201710519106A CN107275190B CN 107275190 B CN107275190 B CN 107275190B CN 201710519106 A CN201710519106 A CN 201710519106A CN 107275190 B CN107275190 B CN 107275190B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- deposition
- silicon nitride
- flow rate
- sih
- nitride film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，包括以下步骤：（1）准备材料：准备干净的半导体衬底；（2）制备底层薄膜：将所述的半导体衬底放入沉积设备中，在沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3并通过设置第一沉积条件，在所述半导体衬底上沉积底层氮化硅薄膜；（3）制备外层薄膜：设置第二沉积条件控制SiH4反应气体的流量逐渐减小、NH3反应气体的流量均匀变化，在所述底层氮化硅薄膜的外表面形成外层氮化硅薄膜，最终形成双层氮化硅薄膜结构。本发明的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法消除了传统双层氮化硅薄膜生产工艺中底层和外层薄膜间的界面差异，提高了光的吸收，提升了钝化和减反射效果，提高太阳电池的效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法。
背景技术
随着光伏技术不断的发展，作为将太阳能转化为电能的半导体器件的太阳能电池产品得到了快速的开发。PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）工艺是硅晶太阳能电池制备过程中的重要环节，主要具有以下优点：减反射作用；钝化硅片表面从而降低表面复合速率；薄膜中丰富的氢可以起到钝化效果。但是单层氮化硅薄膜减反射和钝化效果较差，而现有技术中的双层氮化硅薄膜因为两层膜间的NH3/SiH4比例相差较大，导致了底层薄膜和顶层薄膜间的界面差异大，提高了返工片的比例，降低了产出。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，该制备方法消除了传统双层氮化硅薄膜生产工艺中底层和外层薄膜间的界面差异，并且提升了光吸收和钝化的效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备材料：准备半导体衬底；
（2）制备底层薄膜：将所述的半导体衬底放入沉积设备中，在所述沉积设备的沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3并通过设置第一沉积条件，在所述半导体衬底上沉积底层氮化硅薄膜；
（3）制备外层薄膜：在步骤（2）结束后继续在所述沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3，设置第二沉积条件控制反应气体SiH4和NH3的流量呈线性变化，在所述底层氮化硅薄膜的外表面形成外层氮化硅薄膜，最终形成双层氮化硅薄膜结构。
优选地，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为6000-8000W，压强为1500-2000mTorr，时间为100-200s，NH3的流量为4-8slm，SiH4的流量为800-1800sccm。控制NH3和SiH4流量固定并淀积一定厚度的底层薄膜，保证底层薄膜的钝化效果。mTorr为压强单位，为微米汞柱的压强，即毫米汞柱压强的千分之一，1mTorr等于0.133Pa。slm和sccm都是气体质量流量单位， sccm（standard cubic centimeter per minute）是标准状态下(也就是1个大气压，25℃下)每分钟1立方厘米(1ml/min)的流量，slm（standard litre per minute）是标准状态下1L/min的流量。
更加优选地，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为6000W，压强为1500mTorr，时间为200s，NH3的流量为4 slm，SiH4的流量为1000sccm。
更加优选地，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为8000W，压强为2000mTorr，时间为100s，NH3的流量为8 slm，SiH4的流量为1800sccm。
更加优选地，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为7000W，压强为1700mTorr，时间为100s，NH3的流量为5 slm，SiH4的流量为1000sccm。
优选地，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为6000-8000W，压强为1500-2000mTorr，时间为450-550s，在沉积的过程中，NH3的流量呈线性变化，SiH4的流量线性减小，直到NH3流量为4-6slm，SiH4流量为450-1000sccm且达到沉积时间时沉积结束。
更加优选地，所述第二沉积条件中NH3的流量保持不变、线性增大或线性减小，SiH4的流量以0.01-3sccm/s的梯度均匀减小。控制NH3和SiH4流量以固定的梯度均匀变化，沉积外层薄膜，消除了底层和外层薄膜间的界面差异，形成的薄膜缺陷更少，内应力更小，并且增加了光子在薄膜中传播路程，进一步提高了光的吸收，从而提升了钝化和减反射效果。
进一步优选地，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为6000W，压强为1500mTorr，时间为550s。在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量保持4slm不变，SiH4流量从1000sccm以1sccm/s的梯度均匀减小至450sccm，直到沉积结束。
进一步优选地，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为8000W，压强为2000mTorr，时间为450s。在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量从8slm以0.005slm/s的梯度均匀减小至5.8slm，SiH4流量从1800sccm以3sccm/s的梯度均匀减小至450sccm，直到沉积结束。
进一步优选地，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为7000W，压强为1700mTorr，时间为500s。在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量从5slm以0.002slm/s的梯度均匀增加至6slm，SiH4流量从1000sccm以1sccm/s的梯度均匀减小至500sccm，直到沉积结束。
与现有技术相比，本发明的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，先控制反应气体NH3和SiH4流量固定并淀积一定厚度的底层薄膜，保证底层薄膜的钝化效果，再控制NH3和SiH4流量以固定的梯度均匀变化，沉积外层薄膜，得到双层氮化硅薄膜，该制备方法消除了传统双层氮化硅薄膜生产工艺中底层和外层薄膜间的界面差异，形成的薄膜缺陷更少，内应力更小，并且增加了光子在薄膜中传播路程，进一步提高了光的吸收，从而提升了钝化和减反射效果。本发明的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法有利于改善电池片的外观，同时提升双层膜的的钝化和减反射效果，提高太阳电池的效率。
附图说明
图1为本发明实施例的双层氮化硅薄膜的制备步骤流程框图；
图2为实施例一中反应气体NH3和SiH4流量的变化图；
图3为实施例二中反应气体NH3和SiH4流量的变化图；
图4为实施例三中反应气体NH3和SiH4流量的变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
以下实施例中，所采用的半导体衬底为硅片，为普通市售硅片，购自协鑫新能源控股有限公司；所采用的沉积设备型号为E2000HT 410-4，购自Centrotherm；检测光吸收效果的仪器为反射率测试仪，可在300-1100nm波段内对硅片的反射率进行测试（反射率低，说明减反射效果好）。
实施例一
参照图1至2，本实施例的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤S1：准备材料
准备干净的硅片。
步骤S2：制备底层薄膜
将硅片放入沉积设备中，在沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3并通过设置第一沉积条件，在硅片上沉积底层氮化硅薄膜。
第一沉积条件为：沉积功率为6000W，压强为1500mTorr，时间为200s，NH3的流量为4 slm，SiH4的流量为1000sccm。控制NH3和SiH4流量固定并淀积一定厚度的底层薄膜，保证底层薄膜的钝化效果。
步骤S3：制备外层薄膜
在步骤S2结束后继续在沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3，设置第二沉积条件控制反应气体SiH4和NH3的流量呈线性变化，在底层氮化硅薄膜的外表面形成外层氮化硅薄膜，最终形成双层氮化硅薄膜结构。
第二沉积条件为：沉积功率为6000W，压强为1500mTorr，时间为550s。在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量保持4slm不变，SiH4流量从1000sccm以1sccm/s的梯度均匀减小至450sccm，直到沉积结束。控制反应气体NH3和SiH4流量以固定的梯度均匀变化，沉积外层薄膜，消除了底层和外层薄膜间的界面差异，并且提升了光吸收和钝化的效果。
实施例二
参照图1和图3，本实施例的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤S1：准备材料
准备干净的硅片。
步骤S2：制备底层薄膜
将硅片放入沉积设备中，在沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3并通过设置第一沉积条件，在硅片上沉积底层氮化硅薄膜。
第一沉积条件为：沉积功率为8000W，压强为2000mTorr，时间为100s，NH3的流量为8 slm，SiH4的流量为1800sccm。控制反应气体NH3和SiH4流量固定并淀积一定厚度的底层薄膜，保证底层薄膜的钝化效果。
步骤S3：制备外层薄膜
在步骤S2结束后继续在沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3，设置第二沉积条件控制反应气体SiH4和NH3的流量都线性减小，在底层氮化硅薄膜的外表面形成外层氮化硅薄膜，最终形成双层氮化硅薄膜结构。
第二沉积条件为：沉积功率为8000W，压强为2000mTorr，时间为450s。在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量从8slm以0.005slm/s的梯度均匀减小至5.8slm，SiH4流量从1800sccm以3sccm/s的梯度均匀减小至450sccm，直到沉积结束。控制反应气体NH3和SiH4流量以固定的梯度均匀变化，沉积外层薄膜，消除了底层和外层薄膜间的界面差异，并且提升了光吸收和钝化的效果。
实施例三
参照图1和图4，本实施例的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤S1：准备材料
准备干净的硅片。
步骤S2：制备底层薄膜
将硅片放入沉积设备中，在沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3并通过设置第一沉积条件，在硅片上沉积底层氮化硅薄膜。
第一沉积条件为：沉积功率为7000W，压强为1700mTorr，时间为100s，NH3的流量为5 slm，SiH4的流量为1000sccm。控制NH3和SiH4流量固定并淀积一定厚度的底层薄膜，保证底层薄膜的钝化效果。
步骤S3：制备外层薄膜
在步骤S2结束后继续在沉积腔中通入SiH4和NH3反应气体，设置第二沉积条件控制反应气体SiH4和NH3的流量呈线性变化，在底层氮化硅薄膜的外表面形成外层氮化硅薄膜，最终形成双层氮化硅薄膜结构。
第二沉积条件为：沉积功率为7000W，压强为1700mTorr，时间为500s。在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量从5slm以0.002slm/s的梯度均匀增加至6slm，SiH4流量从1000sccm以1sccm/s的梯度均匀减小至500sccm，直到沉积结束。控制反应气体NH3和SiH4流量以固定的梯度均匀变化，沉积外层薄膜，消除了底层和外层薄膜间的界面差异，并且提升了光吸收和钝化的效果。
本发明的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，先控制反应气体NH3和SiH4流量固定并淀积一定厚度的底层薄膜，保证底层薄膜的钝化效果，再控制反应气体NH3和SiH4流量以固定的梯度均匀变化，沉积外层薄膜，得到双层氮化硅薄膜，该制备方法消除了传统双层氮化硅薄膜生产工艺中底层和外层薄膜间的界面差异，形成的薄膜缺陷更少，内应力更小，并且增加了光子在薄膜中传播路程，进一步提高了光的吸收，从而提升了钝化和减反射效果。本发明的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法有利于改善电池片的外观，同时提升双层膜的的钝化和减反射效果，提高太阳电池的效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备材料：准备半导体衬底；
（2）制备底层薄膜：将所述的半导体衬底放入沉积设备中，在所述沉积设备的沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3并通过设置第一沉积条件，在所述半导体衬底上沉积底层氮化硅薄膜；
（3）制备外层薄膜：在步骤（2）结束后继续在所述沉积腔中通入反应气体SiH4和NH3，设置第二沉积条件控制反应气体SiH4和NH3的流量呈线性变化，在所述底层氮化硅薄膜的外表面形成外层氮化硅薄膜，最终形成双层氮化硅薄膜结构；
步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为6000-8000W，压强为1500-2000mTorr，时间为450-550s，在沉积的过程中，NH3的流量呈线性变化，SiH4的流量线性减小，直到NH3流量为4-6slm，SiH4流量为450-1000sccm且达到沉积时间时沉积结束；
步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为6000-8000W，压强为1500-2000mTorr，时间为100-200s，NH3的流量为4-8slm，SiH4的流量为800-1800sccm；
所述第二沉积条件中NH3的流量保持不变、线性增大或线性减小，SiH4的流量以0.01-3sccm/s的梯度均匀减小。
2.根据权利要求1所述的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为6000W，压强为1500mTorr，时间为200s，NH3的流量为4 slm，SiH4的流量为1000sccm。
3.根据权利要求1所述的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为8000W，压强为2000mTorr，时间为100s，NH3的流量为8 slm，SiH4的流量为1800sccm。
4.根据权利要求1所述的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，步骤（2）中所述第一沉积条件为：沉积功率为7000W，压强为1700mTorr，时间为100s，NH3的流量为5 slm，SiH4的流量为1000sccm。
5.根据权利要求1所述的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为6000W，压强为1500mTorr，时间为550s；在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量保持4slm不变，SiH4流量从1000sccm以1sccm/s的梯度均匀减小至450sccm，直到沉积结束。
6.根据权利要求1所述的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为8000W，压强为2000mTorr，时间为450s；在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量从8slm以0.005slm/s的梯度均匀减小至5.8slm，SiH4流量从1800sccm以3sccm/s的梯度均匀减小至450sccm，直到沉积结束。
7.根据权利要求1所述的一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法，其特征在于，步骤（3）中所述第二沉积条件为：沉积功率为7000W，压强为1700mTorr，时间为500s；在外层薄膜沉积的过程中，NH3的流量从5slm以0.002slm/s的梯度均匀增加至6slm，SiH4流量从1000sccm以1sccm/s的梯度均匀减小至500sccm，直到沉积结束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710519106.6A CN107275190B (zh) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | 一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710519106.6A CN107275190B (zh) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | 一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107275190A CN107275190A (zh) | 2017-10-20 |
| CN107275190B true CN107275190B (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=60071433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710519106.6A Active CN107275190B (zh) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | 一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107275190B (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110272024A1 (en) * | 2010-04-13 | 2011-11-10 | Applied Materials, Inc. | MULTI-LAYER SiN FOR FUNCTIONAL AND OPTICAL GRADED ARC LAYERS ON CRYSTALLINE SOLAR CELLS |
| CN102534547A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-07-04 | 合肥晶澳太阳能科技有限公司 | 一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺 |
| CN103840032A (zh) * | 2012-11-27 | 2014-06-04 | 陕西天宏硅材料有限责任公司 | 一种硅太阳能单晶电池片双层减反膜的制备工艺 |
| CN103022254B (zh) * | 2012-12-21 | 2015-04-01 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种渐变折射率减反膜太阳能电池制备方法 |
| CN103746005B (zh) * | 2014-01-17 | 2016-08-17 | 宁波富星太阳能有限公司 | 双层氮化硅减反射膜 |
-
2017
- 2017-06-30 CN CN201710519106.6A patent/CN107275190B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107275190A (zh) | 2017-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101567400B (zh) | 薄膜硅太阳能电池及其制造方法 | |
| TWI427811B (zh) | 供薄膜型太陽能電池用之半導體結構組合及其製造方法 | |
| CN102903764A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池三层氮化硅减反射膜及其制备方法 | |
| CN102714228A (zh) | 制造具有高转换效率的薄膜太阳能电池 | |
| TW200933917A (en) | Plasma treatment between deposition processes | |
| WO2014032457A1 (zh) | 一种制备具有抗pid效应的减反射膜的方法 | |
| US20220238748A1 (en) | Solar cell and preparation method therefor, method for processing n-type doped silicon film, and semiconductor device | |
| CN102222733A (zh) | 双层氮化硅减反射膜制备方法 | |
| JPH02192771A (ja) | 光起電力素子 | |
| CN106449782A (zh) | 晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构及其制备方法 | |
| CN107154437A (zh) | 太阳能电池减反射膜的制备方法 | |
| CN113097342A (zh) | 一种太阳能电池、其AlOx镀膜方法、电池背钝化结构及方法 | |
| CN112234107A (zh) | 一种太阳能单晶perc电池及其制备方法 | |
| Shin et al. | Optimization of intrinsic hydrogenated amorphous silicon deposited by very high-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition using the relationship between Urbach energy and silane depletion fraction for solar cell application | |
| CN102903785A (zh) | 一种采用增氢钝化提高太阳能电池片转换效率的方法 | |
| CN112267105A (zh) | 一种用于硅异质结太阳电池生产的单腔pecvd沉积工艺 | |
| CN102931284A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池SiOx-SiNx叠层膜的制备方法 | |
| JP2006519482A5 (zh) | ||
| CN104498908A (zh) | 一种用于制备组件晶硅太阳能电池pecvd镀膜工艺 | |
| CN107275190B (zh) | 一种在半导体衬底上制备双层氮化硅薄膜的方法 | |
| CN104835881A (zh) | 一种太阳能电池减反射膜的制作方法以及太阳能电池 | |
| JPWO2010087198A1 (ja) | 光電変換装置の製造方法，光電変換装置，光電変換装置の製造システム，及び光電変換装置製造システムの使用方法 | |
| CN104091839A (zh) | 一种用于太阳能电池片的减反射膜及其制造方法 | |
| CN111403492A (zh) | 太阳能电池用钝化层的制备方法以及太阳能电池的制备方法 | |
| CN111029414B (zh) | 一种太阳能单晶PERC制备的多层SiNx背膜工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |