用于在基板上形成并保护薄膜的方法和结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所述的主题的实施例总体上涉及用于在基板上形成薄膜的化学气相沉积(CVD)技术。更具体地讲，所述主题的实施例涉及用于在太阳能电池上形成包含氮化硅的抗反射涂层(ARC)的等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)和相关的太阳能电池制造工艺。
【背景技术】
[0002]化学气相沉积(CVD)技术是众所周知的用于在基板上形成薄膜的工艺。此类化学气相沉积(CVD)技术包括常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)。这些技术可在基板上形成包含二氧化硅(S12)、多晶硅(Si)和氮化硅(SiN)的薄膜。化学气相沉积(CVD)技术中所使用的此类基板包括集成电路、液晶显示器(LCD)和太阳能电池。
[0003]用于改进在制造期间在基板上形成薄膜的技术是非常有益的，因为它们是标准器件制造工艺的固有部分。这些技术可提高总体产量，从而减少总体制造时间并且增加可用产品产量。就太阳能电池而言，这些技术可包括改进在硅基板上形成包括氮化硅膜的抗反射涂层(ARC)的工艺。这些技术还可显著改进太阳能电池总体效率。
【附图说明】
[0004]当结合以下附图考虑时，通过参见【具体实施方式】和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。
[0005]图1是根据用于在基板上形成薄膜的标准工艺的工艺腔室的横截面表示；
[0006]图2和图3是根据用于在基板上形成薄膜的标准工艺的工艺腔室的横截面表示；
[0007]图4是包括根据本发明实施例所使用的二次离子质谱法(SIMS)测试结果的表；
[0008]图5至图9是根据本发明实施例的工艺腔室的横截面表示；
[0009]图10至图12是包括根据本发明实施例所使用的化学反应式的表；
[0010]图13是根据本发明实施例的用于清洁工艺腔室的样本工艺方法；
[0011]图14是根据本发明实施例所使用的工艺方法之间的折射率比较的测试结果的图形表示;
[0012]图15是根据本发明实施例所使用的工艺配方之间的太阳能电池效率比较的测试结果的图形表示；
[0013]图16是根据本发明实施例的在基板上形成薄膜的流程图表示；并且
[0014]图17和图18是根据本发明实施例的在太阳能电池上形成氮化硅膜的流程图表不O
【具体实施方式】
[0015]以下【具体实施方式】本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性的”是指“作为例子、实例或例证”。本文示例性描述的任何实施方式不一定被理解为比其他实施方式更优选或有利。此外，并不意图受前述技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或以下【具体实施方式】中提出的任何明示或暗示的理论的约束。另外，陈述了许多具体细节，诸如具体的工艺流程操作，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本发明的实施例。在其他情况下，没有详细描述熟知的制造技术，诸如光刻、蚀刻技术以及标准薄膜沉积，以避免不必要地使本发明的实施例变得模糊。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的实例并且未必按比例绘制。
[0016]本发明公开了用于在基板上形成薄膜的方法。该方法包括使包含氟的第一气体流入以清洁工艺腔室，使第二气体在第一持续时间期间流入以用由非晶硅组成的第一包封层涂覆工艺腔室，其中第一包封层抵抗氟污染。该方法还包括将基板加载到工艺腔室中，通过使第三气体流入工艺腔室中来在基板上沉积薄膜，然后从工艺腔室卸载基板。在一个实施例中，该方法包括太阳能电池基板。在另一个实施例中，该方法包括在太阳能电池上形成包括氮化硅膜的抗反射涂层(ARC)。在又一个实施例中，基板可为液晶显示器(LCD)。在该实施例中，在液晶显示器(IXD)上形成薄膜的步骤包括在IXD上形成绝缘层。在另一个实施例中，第一持续时间可为在0.5至5分钟的范围内。
[0017]本发明公开了用于在太阳能电池上形成氮化硅膜的方法。该方法包括使含有氟的第一气体流入以清除工艺腔室中的过量氮化硅(SiN)，使第二气体在第一持续时间期间流入以用非晶硅涂覆工艺腔室，其中非晶硅形成第一包封层以抵抗氟污染。该方法还包括在工艺腔室中加载太阳能电池，通过等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)在太阳能电池上沉积氮化硅膜，然后从工艺腔室卸载太阳能电池。在一个实施例中，第一持续时间可为在0.5至5分钟的范围内。在另一个实施例中，非晶硅形成厚度为在0.05至0.5微米的范围内的第一包封层。
[0018]本发明公开了用于在太阳能电池上形成氮化硅膜的方法。该方法包括提供太阳能电池，该太阳能电池具有被构造为在正常工作期间面向太阳的正面和与正面相对的背面。该方法还包括使三氟化氮(NF3)气体流入以清除工艺腔室中的过量氮化硅(SiN);使硅烷(SiH4)气体流入最多5分钟内以用非晶硅涂覆工艺腔室，其中非晶硅形成第一包封层以抵抗氟污染。该方法还包括在工艺腔室中加载太阳能电池，通过硅烷(SiH4)、氨气(NH3)和氮气(N2)气体的等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)在太阳能电池的正面上沉积包括氮化硅(SiN)膜的抗反射涂层(ARC)，然后从工艺腔室卸载太阳能电池。在一个实施例中，该方法包括在太阳能电池的背面上形成抗反射涂层(BARC)。在另一个实施例中，该方法包括提供选自下述太阳能电池:背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓砸化合物(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池。在又一个实施例中，非晶硅形成厚度为在0.05至0.5微米的范围内的第一包封层。
[0019]图1示出了用于在基板100上形成薄膜130的标准工艺腔室110。工艺腔室110可具有淋喷头112、室拐角115、室壁116、真空通道118和处理托盘114。该工艺腔室可为标准化学气相沉积(CVD)工艺中所使用的任何室，包括等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)室。气体入口或淋喷头112用作使气体流入工艺腔室110中。真空通道118充当用于从工艺腔室110抽出气体的出口。处理托盘114用于保持基板100。
[0020]图2和3示出了用于在基板上形成薄膜的标准工艺中的操作。该操作包括提供工艺腔室210，其具有淋喷头212、室拐角215、室壁216、真空通道218和处理托盘214。工艺腔室210的部件具有与图1所描述的工艺腔室110类似的功能。该操作还包括清洁步骤和薄膜沉积步骤。清洁步骤可包括使具有氟的气体流入工艺腔室210中。具有氟的气体用作与工艺腔室210内的任何剩余物质反应。此类剩余物质可包括薄膜，诸如氮化硅(SiN)，其可来自先前的沉积或清洁工艺。使包含氟的气体流入工艺腔室210中所产生的副产物是氟残余物240薄层。氟残余物240可积聚在工艺腔室210周围，如图2所示。氮化硅(SiN)层可沉积在工艺腔室210内以包封并去除氟残余物240。在清洁步骤之后，沉积步骤可包括将基板200加载到工艺腔室210中的处理托盘214上。使源气体224流入工艺腔室210中以在基板200上形成薄膜270，如图3所示。在标准工艺的一个实施例中，基板200可为太阳能电池。在另一个实施例中，等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)可用于在太阳能电池上形成薄膜。在又一个实施例中，薄膜可包含氮化硅(SiN)。在另外一个实施例中，形成薄膜270可包括使用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)在太阳能电池上形成抗反射涂层(ARC) ο
[0021]参见图4，示出了在用于形成抗反射涂层(ARC)的氮化硅的等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)之后，若干太阳能电池的二次离子质谱法(SMS)测试结果。这些结果示出了在太阳能电池中心和沿着太阳能电池边缘的不同元素污染程度。所取样的元素包括氟(F)、铬(Cr)、镁(Mg)、铁(Fe)和镍(Ni)。这些结果清楚地表明，沿着硅基板边缘的氟污染(1.2)是基板中心的氟污染(0.3)的4倍。已知掺入在等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)氮化硅膜内部的残余氟可