新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶制造技术

本实用新型专利技术给出了一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，包括硅环和金属内筒，硅环通过绑定材料固定在金属内筒外壁上；所述硅环包括至少一组硅环段，所述硅环段包括若干N型硅条，若干N型硅条沿金属内筒外壁呈圆周分布，N型硅条长度方向与金属内筒的轴向方向一致。本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶提出了组合型N型旋转圆柱靶管的构造概念，用多边型硅材料组合成旋转圆柱靶。本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优点是靶材密度高，纯度高，成本低，易于加工。易于加工。易于加工。

【技术实现步骤摘要】
新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶


[0001]本技术涉及一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶。

技术介绍

[0002]根据量子隧穿效应制造的太阳能电池称为隧穿氧化钝化接触太阳能电池Tunnel Oxide Passivated Contact,简称TOPCon。TOPCon技术是在电池背面制备一层超薄的可隧穿的SiO2氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄膜层，二者共同形成了钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的表面钝化。由于SiO2氧化层很薄，硅薄层有掺杂，多子(电子)可以隧穿透这两层钝化层，而少子(空穴)则被阻挡，如果在其上再沉积金属，就可以得到无需开孔的钝化接触。TOPCon技术，既能实现背面整面钝化，又无需开孔接触，是一种进一步降低背面金属接触区组合速率以实现背面整体钝化接触技术。
[0003]磁控溅射旋转圆柱N型硅靶管是为了配合制备TOPCon技术中在电池背面制备一层超薄的可隧穿的SiO2氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄膜层而构思的。采用气相原位掺杂的物理气相沉积(PVD in Situ doping)技术，是用平面硅靶或圆柱硅靶固态靶材和多种离子态掺杂气体源同时或分别溅射到基片上实现原位掺杂；具体来说，是把硅靶材从冷凝相中溅射到硅基片上，同时引入一定浓度的离子态的磷烷(PH4)，凝结到原子尺度的清洁的硅基片或SiO2二氧化硅薄膜上，形成掺杂硅薄膜的成核和生长。
[0004]磁控溅射靶有两种基本结构，平面靶和圆柱靶。平面靶由板材构成，其靶表面溅射后有刻蚀槽，靶材利用率低至30％，而且使用周期短，换靶过程复杂，目前磁控溅射旋转圆柱靶逐步取代了平面靶。和平面靶相比，磁控溅射旋转圆柱靶由空心圆柱构成，其靶材利用率可达80％；空心圆柱靶管表面没有刻蚀槽，使用周期短长，换靶过程简单。事实上，旋转圆柱磁控溅射靶展开后相当于两个平面矩形靶，其在溅射运行过程中，靶芯中的磁铁固定不动，靶管旋转实现溅射过程。磁控溅射圆柱靶的结构是磁铁装配在靶芯轭铁上，而后放置在靶管中，两端通过靶头和靶堵进行密封。
[0005]现有新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶管主要具有喷涂法、烧结法和硅棒加工成空心圆柱绑定法三种制备方法，但上述方法制备的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶管存在密度低、纯度低等问题，或者成本高等缺点。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题是提供一种密度高、纯度高、成本低的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶。
[0007]为解决上述技术问题，本技术提供了一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，包括硅环和金属内筒，硅环通过绑定材料固定在金属内筒外壁上；
[0008]所述硅环包括至少一组硅环段，所述硅环段包括若干N型硅条，若干N型硅条沿金属内筒外壁呈圆周分布，N型硅条长度方向与金属内筒的轴向方向一致。
[0009]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，金属内筒外壁上还固定连接有两
个金属定位卡环，所述硅环处于两个金属定位卡环之间，所述硅环的两侧端部分别抵靠在两个金属定位卡环上。
[0010]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，金属定位卡环的内壁与侧壁之间设有倒角面，与金属定位卡环接触的N型硅条外端面与侧壁之间也设有倒角面，金属定位卡环的倒角面与对应N型硅条的倒角面之间互补。
[0011]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，所述硅环包括若干硅环段，若干硅环段沿金属内筒的轴向方向依次设置在金属内筒外壁上。
[0012]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，任意相邻两个硅环段之间设有N型硅材料卡环，N型硅材料卡环的内壁与两侧壁之间设有倒角面，处于N型硅材料卡环两侧硅环段的N型硅条外端面与侧壁之间也设有倒角面，N型硅材料卡环的倒角面与对应N型硅条的倒角面之间互补。
[0013]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，所述金属内筒的材料可以为金属钛、铜、铝或者其合金。
[0014]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，所述金属内筒外侧壁上设有若干平面，若干平面沿金属内筒的轴线均匀圆周分布，若干平面与每组硅环段的若干N型硅条一一对应。
[0015]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，所述N型硅条的厚度为5～40毫米。
[0016]作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，所述N型硅条和N型硅材料卡环所使用的硅材料中掺磷的浓度范围为100ppm～500ppm,电阻率为0.1～3欧姆/厘米。
[0017]本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶提出了组合型N型旋转圆柱靶管的构造概念，用多边型硅材料组合成旋转圆柱靶。本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优点是靶材密度高，纯度高，成本低，易于加工。
附图说明
[0018]图1是本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶实施例的主视图。
[0019]图2是图1沿A
‑
A向剖视图。
[0020]图3是图2的B部放大图。
[0021]图4是图2的C部放大图。
[0022]图5是图1沿D
‑
D向剖视图。
[0023]图6是图5的E部放大图。
具体实施方式
[0024]如图1至6所示
[0025]本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶包括硅环和金属内筒3。
[0026]硅环包括三组硅环段11，三组硅环段11沿金属内筒3的轴向方向依次设置在金属内筒3外壁上，每组硅环段11包括二十三根N型硅条11a，N型硅条11a的厚度为7毫米。二十三根N型硅条11a沿金属内筒3外壁呈圆周分布，N型硅条11a与金属内筒3外壁之间的固定采用厚度为0.1mm～2mm金属铟层2直接绑定(或者用石墨导热纸材质的过渡层通过N型硅材料卡环固定)，N型硅条11a长度方向与金属内筒3的轴向方向一致。
[0027]任意相邻两个硅环段11之间设有N型硅材料卡环12，N型硅材料卡环12的内壁与两侧壁之间设有倒角面，处于N型硅材料卡环12两侧硅环段11的N型硅条11a外端面与侧壁之间也设有倒角面，N型硅材料卡环12的倒角面与对应N型硅条11a的倒角面之间互补。
[0028]N型硅条11a和N型硅材料卡环12所使用的硅材料中掺磷的浓度范围为100ppm～500ppm,电阻率为0.1～3欧姆/厘米。
[0029]金属内筒3外侧壁上加工有二十三个平面，平面的长度不小于硅环的长度，二十三个平面沿金属内筒3的轴线均匀圆周分布，二十三个平面与每组硅环段11的二十三条N型硅条11a一一对应。
[0030]金属内筒3外壁上还固定连接有两个金属定位卡环31，硅环处于两个金属定位卡环31之间，所述硅环的两侧端部分别抵靠在两个金属定位卡环31上。
[0031]金属定位卡环31的内壁与侧壁之间设有倒角面，与金属定位卡环31接触的N型硅条11a外端面与侧壁之间也设有倒角面，金属定位卡环31的倒角面与对应N型硅条11a的倒角面之间互补。
[0032]加工如上述的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的制作方法，包括以下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，包括硅环和金属内筒，硅环通过绑定材料固定在金属内筒外壁上，其特征为：所述硅环包括至少一组硅环段，所述硅环段包括若干N型硅条，若干N型硅条沿金属内筒外壁呈圆周分布，N型硅条长度方向与金属内筒的轴向方向一致。2.根据权利要求1所述的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，其特征是：金属内筒外壁上还固定连接有两个金属定位卡环，所述硅环处于两个金属定位卡环之间，所述硅环的两侧端部分别抵靠在两个金属定位卡环上。3.根据权利要求2所述的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，其特征是：金属定位卡环的内壁与侧壁之间设有倒角面，与金属定位卡环接触的N型硅条外端面与侧壁之间也设有倒角面，金属定位卡环的倒角面与对应N型硅条的倒角面之间互补。4.根据权利要求1所述的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，其特征是：所述硅环包括若干硅环段，若干硅环段沿金属内筒的轴向方向依次设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙巍泉，鲁旗，朱琳，傅斌，
申请(专利权)人：普乐合肥光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：