專利名稱：脈沖式等離子體鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空鍍膜范圍，特別涉及到一種化學氣相沉積法制成半導體薄膜的技術(shù)手段。
技術(shù)背景太陽能光伏發(fā)電是獲得有利于環(huán)境的可再生能源的重要途徑之一，薄膜太陽能電池代表 著光伏技術(shù)的發(fā)展趨勢?；诠璞∧さ奶柲茈姵鼐哂械统杀?，便于大面積制造集成的優(yōu)點， 但是其轉(zhuǎn)換效率偏低。光電轉(zhuǎn)換的過程完全發(fā)生在由本征非晶硅構(gòu)成的i層之中，而p層和n 層的作用是在相對厚的i層中建立內(nèi)置電場，以便收集i層中的光致載流子。氫化非晶硅和納 米晶硅的基于氫化硅的薄膜通常是用射頻等離子體增強化學氣相沉積法(RF-PECVD)在大 面積基板上獲得。圖1顯示了一個常規(guī)的PECVD鍍膜系統(tǒng)。在一個真空室10內(nèi)部，置有一 對分別是正電極77和負電極88的平行板狀電極，被鍍膜的基板3放在正電極77面對負電極 88的一面，當外界提供的電能89被施加于負電極上時，等離子體在正負電極之間的區(qū)域31 中形成。傳統(tǒng)的生長工藝使用連續(xù)的等離子體過程，也就是說在平行的正電極和負電極之間 的輝光放電是依靠連續(xù)的向負電極提供電能的方法維持的。這種方法的缺點是在使用大功率 生長氫化硅薄膜時，等離子體中的離子和聚合化的硅顆粒密度隨著氫化硅薄膜的生長速率的 提高而增大，從而導致顆粒和粉末沉積于真空反應室的內(nèi)表面上，并進入所鍍薄膜而影響其 光電質(zhì)量。這種顆粒和粉末也往往造成大面積光電器材結(jié)構(gòu)上的缺陷，比如分流短路。這個 問題在廣為采用的低溫生產(chǎn)氫化硅太陽能模板時尤為明顯。發(fā)明內(nèi)容基于上述考慮，申請人擬訂了本發(fā)明的首要目的本發(fā)明提供了一個非連續(xù)性的激發(fā)等 離子體的方法，從而減輕等離子體化學氣相鍍膜時造成的顆粒粉末現(xiàn)象。本發(fā)明進一步目的是，高速率的獲得良好的氫化硅薄膜并應用于光伏器件之中。 為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用一種間斷的氫化硅薄膜的沉積方法，在低溫的等離 子體增強化學氣相沉積過程中，以脈沖的形式周期性的向負電極提供射頻或極高頻電能，脈沖的頻率范圍為300Hz—50kHz，且脈沖的寬度不大于半個周期。這種方法可以使高質(zhì)量的氫 化硅薄膜以高速率沉積，同時避免顆粒和粉末在等離子體中形成。為了使氫化非晶硅穩(wěn)定性獲得明顯的改善，也就是說要真正的改變它的氫鍵的配置，即 改變它的微觀結(jié)構(gòu)，等離子體生長條件必須是與人們通常所熟悉的連續(xù)供電的方式有很大的區(qū)別。脈沖式PECVD使等離子體的能量來源不斷的被停滯，等離子體中的自由電子在"停 電"期間，會很快的與離子復合，這樣使得等離子體中離子的濃度不會不斷的增高，而形成 很大的顆粒狀，從而產(chǎn)生粉末和顆粒。這樣的話，更大的有效功率可以被施加于等離子的生 長過程中，從而生長出原子結(jié)構(gòu)更為緊湊的，沉積速率更高的氫化硅薄膜。在這種脈沖形式 下，可以使用的維持等離子體所需要的平均功率，比起連續(xù)工作所需要的等離子體功率要小 得多。所以如果想使用真正的低功率方法來生長非品硅，只能使用這種脈沖模式，而非連續(xù) 供電的傳統(tǒng)方式。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一歩說明。圖1顯示了一個具有一對平行電極的常規(guī)PECVD鍍膜系統(tǒng)。圖2是一個周期性變化的脈沖供能示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明使用脈沖PECVD方法來生長氫化非晶硅和納米晶硅薄膜。在使用如圖1所示的 系統(tǒng)時，將包括氫氣和硅烷的源氣體混合物引入真空室10之中，氣壓維持在0.5—30mbar 之間，將基板3置于兩個平行板狀電極中的正電極77面向負電極88的表面，且基板的溫度 保持在140—230。C之間，向負電極提供的射頻或極高頻的用于激發(fā)等離子體的電能被周期性 的調(diào)制，使其具有如圖2所示的脈沖形式，且脈沖的寬度(時間)1不大于半周期，也就是 不大于停滯寬度(時間)2，而調(diào)節(jié)頻率介于300Hz—50kHz之間，最好介于l一10kHz。在沒 有顆粒和粉末形成的條件下，以高于18納米/分鐘的速率獲得優(yōu)質(zhì)的氫化硅及相關(guān)的材料。
權(quán)利要求
1. 一個PECVD鍍膜方法，它被用于基于氫化硅的半導體薄膜的制成，在制成過程中使用包括氫氣和硅烷的源氣體混合物，真空室內(nèi)的氣壓維持在0.5-30mbar之間，將基板置于兩個平行板狀電極中的正電極面向負電極的表面，且基板的溫度保持在140-230℃之間。其特征在于向負電極提供的射頻或極高頻的用于激發(fā)等離子體的電能，被周期性的調(diào)節(jié)，使其具有脈沖形式，且脈沖的寬度不大于半周期，而調(diào)節(jié)頻率介于300Hz-50kHz之間。在沒有顆粒和粉末形成的條件下，以高于18納米/分鐘的速率獲得優(yōu)質(zhì)的氫化硅及相關(guān)的材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鍍膜方法，其特征在于所指的氫氣和硅烷的源氣體混合物中 氫氣對硅烷的比例不小于10，且該混合物不含任何摻雜氣體，從而形成一個適用于p-i-n型 光伏器件中i層的本征氫化硅薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了氫化硅薄膜的沉積方法。在低溫的等離子體增強化學氣相沉積過程中，以脈沖的形式周期性的向負電極提供射頻或極高頻電能，脈沖的頻率范圍為300Hz-50kHz，且每周期內(nèi)脈沖的寬度不大于半個周期。這種方法可以使高質(zhì)量的氫化硅薄膜以高速率沉積，同時避免顆粒和粉末在等離子體中形成。
文檔編號H01L31/0216GK101235491SQ20071000257
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者李沅民, 昕 馬 申請人:北京行者多媒體科技有限公司