单室反应器中制造半导体器件的方法技术

本发明专利技术公开了一种在单室反应器中制造半导体器件的方法，所述半导体器件包括至少一个ｐ－ｉ－ｎ结，本发明专利技术的方法在沉积ｉ层之前，首先通入含氧气体对反应室内残留物进行反应吹扫；然后通入易与含氧气体反应的气体和／或惰性气体将所述含氧气体吹扫排出，或直接抽真空将含氧气体排出。通过上述的两步吹扫步骤，本发明专利技术的方法能够有效地降低ｎ型掺杂剂的残留，防止对ｉ层的交叉污染。此外，本发明专利技术的方法对ｐ型掺杂剂的残留也具有良好效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅基半导体薄膜制造
，特别的，涉及一种在单室反应器中 制造含掺杂或非掺杂半导体结，例如硅基薄膜太阳能电池的方法。
技术介绍
非晶硅或微晶硅薄膜太阳电池由多层具有一定电学、光学等物理特性的半导体 膜层构成，这些膜层被依次沉积在一个衬底或基板上。非晶硅或微晶硅薄膜太阳电池 (以下简称薄膜太阳能电池)的结构如图1所示，典型的薄膜太阳能电池通常包括玻璃基 板10、透明导电前电极11、由P层12、i层13和η层14组成的p-i-η叠层结构，以及背 电极15和背保护板16。其中，ρ层12和η层14由不同元素掺杂以获得所期望的特性， 例如电导率，具体而言，ρ型掺杂层里以正电荷载流子空穴为主，η型掺杂层以带负电荷 的载流子电子为主，i层是本征层。一般来说，硼元素被用于ρ型掺杂，磷元素被用于 η型掺杂。ρ层12和η层14在i层13之间建立一个内部电场，i层13将入射光能转换 成电能。这个p-i-n三层组合称为一个光电单元，或一个“结”。单结薄膜太阳能电池 含有单一的光电单元，而多结薄膜太阳能电池含有两个或更多个叠加在一起p-i-n光电单兀。多结硅基薄膜太阳能电池的转换效率要高于单结电池，是目前的发展趋势。薄 膜太阳能电池的制造商通常采用单室反应器或多室反应器来生产商用电池组件。单室反 应工艺是在一个反应室内完成多个沉积工艺步骤，而多室反应器工艺是在不同的反应室 内完成不同的沉积工艺步骤，因此单室工艺比多室工艺更加简便易行，具有更高的生产 效率，从而能更好的降低成本。然而，在沉积多结硅基薄膜太阳能电池的工艺过程中， 通常要求η层具有较高的掺杂浓度，因此η型掺杂剂例如磷烷的用量通常比较大，在η层 沉积结束之后，反应室的内壁、管路、器件和部件的表面以及其它所有表面包括玻璃基 板和电极板之间的缝隙表面都会残留一些含磷物质，在后续沉积i层时会不断地脱离其附 着的表面，进入反应空间，从而造成对i层的磷残留交叉污染，导致光伏器件的性能下 降。单室反应器，例如专利号为200820008274.5的中国专利中所描述的可对大面积 基板、批量沉积的大型PECVD沉积设备，虽然具有高效率、高产量的优点，但是其自身 的特点和生产要求也决定了不允许经常中断生产，花费大量时间来清洗反应室，因为不 允许有很长的处理时间，长时间的处理也会影响薄膜光伏器件的最佳表现。任何传统处 理办法，包括抽真空、惰性气体的吹扫等，清洗时间都要求比较长，这会影响产量，而 且浪费大量气体造成生产成本的上升，器件上已沉积的薄膜长时间处于加热状态易于导 致性能下降。现有技术中，虽然可以采用刻蚀的方法去除反应室表面的附着的磷，但刻蚀工 艺极易损伤器件。现有技术中还有利用包括NF3、水蒸汽、酒精、CO2的混合气体处理交 叉污染，但其主要是针对去除硼的交叉污染，对磷的去除效果并不理想，而且水蒸汽会3使反应室内的湿度增加，需要烘干，即浪费时间也影响器件性能，不利于后续的工艺进 行。上述方法对于磷残留造成的交叉污染都达不到很好的去除效果，甚至是束手无策。多腔室反应系统虽然很好地解决了这个问题，将不同层分别在不同的反应室内 沉积从而避免交叉污染，但是会造成设备上的投资增加、产出率降低，操作工艺复杂， 不利于工艺优化，导致成本上升，这在成本是一个关键因素的太阳能电池制造领域是一 个致命的不利因素。因此，单腔室反应器还是理想的选择，快速、有效的方式去除交叉污染就显得 非常必要。如何寻找一种既能结合低成本的单室沉积系统又能抑制交叉污染的工艺方案 就成为摆在技术人员面前的重要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，在沉积i层 之前，先利用含氧气体对反应器内部进行吹扫、再将所述含氧气体排出，通过这两次处 理，能够有效去除η型掺杂剂交叉污染，同时对ρ型掺杂剂交叉污染也具有去除效果。为达到上述目的，本专利技术提供了一种在， 所述半导体器件包括至少一个p-i-n叠层结，所述方法在沉积i层之前执行下列步骤a、通入含氧气体对所述反应器内的残留物进行反应吹扫；b、将含氧残留物排出。可选的，所述含氧气体包括纯氧、氧化氮、干燥空气中的一种或几种的组合。可选的，采取直接抽真空的方式将含氧残留物排出。可选的，所述步骤a在ρ层沉积结束之后进行。可选的，所述步骤a在前一结的η层沉积结束之后，或在前一结的η层和后一结 的P层沉积结束之后进行。可选的，所述步骤a的执行时间包括1 10分钟的范围。本专利技术提供了另一种在，所述半导体器件 包括至少一个p-i-n叠层结，所述方法在沉积i层之前执行下列步骤a、通入含氧气体对所述反应器内的残留物进行反应吹扫；b、通入易与所述含氧气体反应的气体和/或惰性气体，将含氧残留物排出。可选的，所述易与含氧气体反应的气体包括硅烷、双硅烷或氯化硅，或它们中 的一种或几种与氢气的混和气体。可选的，所述步骤a的执行时间包括1 10分钟的范围。可选的，所述步骤a在ρ层沉积结束之后进行。可选的，所述步骤a在前一结的η层沉积结束之后，或在前一结的η层和后一结 的P层沉积结束之后进行。可选的，所述惰性气体包括氩气、氦气。可选的，所述步骤b的执行时间包括3 15分钟的范围。可选的，所述η层的掺杂剂包括磷(P)、砷(As)或锑6b)。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意 按比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。在附图中，为清楚起见，放大了层的厚度。图1为硅基薄膜太阳能电池的典型结构示意图2为说明本专利技术方法的单室反应器示意图。所述示图是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本专利技术的保护范围。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。在单腔室反应器中，如果一个半导体器件在沉积完一层有掺杂剂掺杂的掺杂层 之后，还要在此掺杂层上沉积一层另外一种类型的膜层的话，会存在第一层所用掺杂剂 对第二层的交叉污染问题。本专利技术的中心思想是针对这一问题提出一种防止掺杂剂、特 别是η型掺杂剂残留物对后续沉积i层造成交叉污染的有效吹扫方法。本专利技术的主要针对 多结p-i-n硅基薄膜太阳能电池，但也不排除单结p-i-n硅基薄膜太阳能电池或其它半导 体器件，只要是在单室反应器中连续制造本征层和掺杂层的场合均适用本专利技术的方法， 达到去除η型掺杂剂残留物对后续沉积层的交叉污染的目的。对ρ型掺杂剂残留物也具 有去除效果。本专利技术的方法在单结电池的ρ层沉积之后，或是在多结电池的前一结的η层沉积 之后，或在前一结的η层和后一结的ρ层沉积之后，总之是在i层沉积之前，利用含氧气 体对反应器内进行反应吹扫，使吸附在器壁的污染源物质例如η型掺杂剂(磷、砷或锑) 等被氧化成为极易脱离器壁的氧化物气体，而后被这些含氧残留物抽出反应室。或者利 用易与含氧气体反应的气体对反应室进行吹扫将含氧残留物气体排出。本专利技术的方法通 过两个处理步骤能够达到很好的去除交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在单室反应器中制造半导体器件的方法，所述半导体器件包括至少一个ｐ－ｉ－ｎ叠层结，其特征在于：所述方法在沉积ｉ层之前执行下列步骤：ａ、通入含氧气体对所述反应器内的残留物进行反应吹扫；ｂ、将含氧残留物排出。

【技术特征摘要】
1.一种在单室反应器中制造半导体器件的方法，所述半导体器件包括至少一个p-i-n 叠层结，其特征在于所述方法在沉积i层之前执行下列步骤a、通入含氧气体对所述反应器内的残留物进行反应吹扫；b、将含氧残留物排出。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述含氧气体包括纯氧、氧化氮、干燥 空气中的一种或几种的组合。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于采取直接抽真空的方式将含氧残留物排出O4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a在p层沉积结束之后进行。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a在前一结的n层沉积结束之 后，或在前一结的n层和后一结的p层沉积结束之后进行。6.如权利要求1或4或5所述的方法，其特征在于所述步骤a的执行时间包括1 10分钟的范围。7.—种在单室反应器中制造半导体器件的方法，所述半导体器件包括至少一个p-i-n 叠层结，其特征在于所述方法在沉积i层之前...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沅民，张迎春，林朝晖，
申请(专利权)人：福建钧石能源有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]