專(zhuān)利名稱(chēng)：用于形成太陽(yáng)能應(yīng)用的微晶硅層的脈沖等離子體沉積的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大致是關(guān)于太陽(yáng)能電池與形成太陽(yáng)能電池的方法。更明確地，本發(fā)明的實(shí)施例是關(guān)于形成用于太陽(yáng)能應(yīng)用中的微晶硅層的方法。相關(guān)技術(shù)的描述光伏元件(PV)或太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變成直流(DC)電功率的裝置。PV或太陽(yáng)能電池通常具有一或多個(gè)p-n結(jié)。各個(gè)結(jié)包括半導(dǎo)體材料中的兩個(gè)不同區(qū)域，其中一側(cè)代表P-型區(qū)而另一側(cè)則為η-型區(qū)。當(dāng)PV電池的p-n結(jié)暴露于太陽(yáng)光(由光子能量所構(gòu)成)時(shí)，太陽(yáng)光經(jīng)由PV效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電力。PV太陽(yáng)能電池產(chǎn)生特定量的電功率并可將電池鋪成大小足以輸送所需系統(tǒng)功率數(shù)量的模組。藉由連接多個(gè)PV太陽(yáng)能電池并接著與特定框架與連結(jié)器結(jié)合成面板來(lái)產(chǎn)生PV模組。微晶硅薄膜(μ C-Si)是一種用來(lái)形成PV裝置的薄膜類(lèi)型。然而，尚未發(fā)展出能夠以高沉積速率與高薄膜品質(zhì)以及低制造成本提供PV裝置的具生產(chǎn)效應(yīng)的處理工藝。舉例而言，硅薄膜結(jié)晶性的不足會(huì)造成薄膜形成不完全與斷裂，因此降低PV太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。此外，傳統(tǒng)的微晶硅薄膜(μ C-Si)沉積處理工藝的緩慢沉積速率會(huì)不利地降低制造產(chǎn)量且增加制造成本。因此，需要一種沉積微晶硅薄膜的改善方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供形成太陽(yáng)能電池的方法。一實(shí)施例中，形成本征型微晶硅層的方法包括提供基板進(jìn)入處理腔室、供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室、在氣體混合物中以第一模式施加RF功率、脈沖氣體混合物進(jìn)入處理腔室、并在經(jīng)脈沖的氣體混合物中以第二模式施加RF功率。另一實(shí)施例中，形成本征型微晶硅層的方法包括提供基板進(jìn)入處理腔室、供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室、施加RF功率進(jìn)入氣體混合物、沉積硅籽晶層(seed silicon layer)于基板表面上、接著同步地脈沖氣體混合物與供應(yīng)至氣體混合物的RF功率、并沉積硅主體層(bulk silicon layer)于硅籽晶層上。又另一實(shí)施例中，光電元件包括P-型含硅層、配置于P-型含硅層上的本征型微晶硅層、及配置于本征型微晶硅層上的η-型含硅層，其中本征型微晶硅層是由包括下列步驟的處理過(guò)程所形成供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室，該處理腔室具有向其施加的第一 RF功率模式；沉積本征型微晶硅籽晶層；脈沖處理腔室中的氣體混合物，該處理腔室具有向其施加的第二 RF功率模式；并沉積本征型微晶硅主體層于本征型微晶硅籽晶層上。附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明為了更詳細(xì)地獲得和了解本發(fā)明的上述特征，可參照描繪于附圖中的實(shí)施例來(lái)理解本發(fā)明簡(jiǎn)短概述于上的特定描述。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有本征型微晶硅層形成于太陽(yáng)能電池中的串接結(jié)(tandem junction)薄膜太陽(yáng)能電池的示意性側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有本征型微晶硅層形成于太陽(yáng)能電池中的單結(jié) (single junction)薄膜太陽(yáng)能電池的示意性側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的設(shè)備的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例描述在沉積過(guò)程中藉由不同RF功率沉積本征型微晶硅層的方法的處理流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例描述在本征型微晶硅層沉積過(guò)程中所供應(yīng)的氣體流率與RF功率的圖示；及圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有圖3的設(shè)備嵌入其中的系統(tǒng)的平面圖。為了促進(jìn)理解，盡可能應(yīng)用相同的元件符號(hào)來(lái)標(biāo)示圖示中相同的元件。預(yù)期一實(shí)施例揭露的元件與/或處理步驟可有利地用于其他實(shí)施例而不需特別詳述。然而，需注意附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，并因此不被視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述一種以高沉積速率、高且均勻結(jié)晶率、及低制造成本來(lái)沉積本征型微晶硅層的方法。一實(shí)施例中，可藉由具有第一沉積模式與第二沉積模式的等離子體處理以分別形成本征型微晶硅籽晶層與本征型微晶硅主體層，從而沉積本征型微晶硅層。一實(shí)施例中，本征型微晶硅層可用于多結(jié)(multi-junction)太陽(yáng)能電池或單結(jié)太陽(yáng)能電池中。圖1是面向光線或太陽(yáng)輻射的多結(jié)太陽(yáng)能電池100的實(shí)施例的示意圖。太陽(yáng)能電池100包括具有薄膜形成于其上的基板102，諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板或其他適當(dāng)基板。太陽(yáng)能電池100還包括形成于基板102上的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層104 與形成于第一 TCO層104上的第一 p-i-n結(jié)126。在一種構(gòu)形中，任選的波長(zhǎng)選擇反射體 (WSR)層112形成于第一 p-i-n結(jié)1 上。第二 p-i_n結(jié)1 可形成于第一 p_i_n結(jié)1 上，第二 TCO層122可形成于第二 p-i-n結(jié)1 上，而金屬背層IM可形成于第二 TCO層122 上。為了藉由增加光線捕獲來(lái)改善光線吸收，可任選地藉由濕、等離子體、離子與/或機(jī)械處理來(lái)織構(gòu)(texture)基板與/或一或多個(gè)形成于其上的薄膜。舉例而言，圖1所示的實(shí)施例中，第一 TCO層104經(jīng)織構(gòu)以致隨后沉積于其上的薄膜通常將再現(xiàn)其下方表面的形態(tài)。第一 TCO層104與第二 TCO層122可各自包括氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫、錫酸鎘、 上述的組合、或其他適當(dāng)材料?？衫斫釺CO層材料還可包括額外的摻雜物與成份。舉例而言，氧化鋅可進(jìn)一步包括摻雜物，諸如鋁、鎵、硼、及其他適當(dāng)摻雜物。氧化鋅可包括5原子％或更少的摻雜物，例如包括約2.5原子％或更少的鋁。某些實(shí)例中，可由玻璃制造商提供已經(jīng)沉積第一 TCO層104于其上的基板102。第一 p-i-n結(jié)1 可包括ρ-型非晶硅層106、形成于ρ-型非晶硅層106上的本征型非晶硅層108、及形成于本征型非晶硅層108上的η-型微晶硅層110。某些實(shí)施例中， P-型非晶硅層106的厚度可形成于約60Α與約300Α之間。某些實(shí)施例中，本征型非晶硅層 108的厚度可形成于約1,500入與約3，500入之間。某些實(shí)施例中，η-型微晶半導(dǎo)體層110的厚度可形成于約IOOA與約400Α之間。配置于第一 p-i-n結(jié)126與第二 p-i-n結(jié)128間的WSR層112通常被設(shè)以具有某些所需薄膜特性。在一種構(gòu)形中，WSR層112主動(dòng)地作為中間反射體，該中間反射體具有所需的折射率或折射率范圍以反射自太陽(yáng)能電池100的光入射側(cè)接收的光線。WSR層112亦作為結(jié)層(junction layer)，該結(jié)層增加第一 p-i-n結(jié)126內(nèi)短至中等波長(zhǎng)光線(例如， ^Onm至SOOnm)的吸收并改善短路電流，造成總量與轉(zhuǎn)換效率的改善。WSR層112還具有對(duì)中等至長(zhǎng)波長(zhǎng)光線(例如，500nm至IlOOnm)的高薄膜透射比以促進(jìn)光線傳送至形成于結(jié) 128中的層。一實(shí)施例中，WSR層112可為具有η-型或ρ-型摻雜物配置于WSR層112中的微晶硅層。示范性實(shí)施例中，WSR層112是具有η-型摻雜物配置于此WSR層112中的η-型結(jié)晶硅合金。配置于WSR層112中的不同摻雜物還可影響光學(xué)與電學(xué)特性，諸如帶隙、結(jié)晶率、導(dǎo)電率、透明度、薄膜折射率、消光系數(shù)等等。某些實(shí)例中，可將一或多種摻雜物摻雜于 WSR層112的不同區(qū)域以有效地控制與調(diào)控薄膜帶隙、功函數(shù)、導(dǎo)電率、透明度等等。一實(shí)施例中，將WSR層112控制成具有約1. 4與約3之間的折射率、至少約2d的帶隙、及大于約 l(T3S/cm的導(dǎo)電率。第二 p-i-n結(jié)128可包括ρ-型微晶硅層114、形成于ρ-型微晶硅層114上的本征型微晶硅層118、及形成于本征型微晶硅層118上的η-型非晶硅層120。一實(shí)施例中，在沉積本征型微晶硅層118的主體層之前，可將本征型微晶硅籽晶層116形成于ρ-型微晶硅層114上。一實(shí)施例中，可藉由利用在處理腔室中執(zhí)行的沉積過(guò)程的多個(gè)處理步驟于一次處理中形成籽晶層116與本征型微晶硅層118。另選地，可在所需數(shù)量的多個(gè)腔室中形成籽晶層116與本征型微晶硅主體層118。參照第4-5圖進(jìn)一步于下文中描述更多如何沉積籽晶層116與本征型微晶硅主體層118的細(xì)節(jié)。一實(shí)施例中，ρ-型微晶硅層114的厚度可形成于約IOOA與約400Α之間。某些實(shí)施例中，本征型微晶硅籽晶層116的厚度可形成于約50 A與約500 A之間。某些實(shí)施例中， 本征型微晶硅主體層118的厚度可形成于約10,OOOA與約30,OOOA之間。某些實(shí)施例中， η-型非晶硅層120的厚度可形成于約100入與約500Α之間。金屬背層124可包括(但不限于)選自下列所構(gòu)成的群組的材料Al、Ag、Ti、Cr、 Au、Cu、Pt、上述的合金或上述的組合?？蓪?shí)施其他處理(例如，激光刻劃處理)來(lái)形成太陽(yáng)能電池100。可在金屬背層IM上提供其他薄膜、材料、基板與/或封裝以完成太陽(yáng)能電池裝置。可將形成的太陽(yáng)能電池互相連接以形成模組，而可接著連接模組以形成陣列。太陽(yáng)輻射101主要是由p-i-n結(jié)126、128的本征層108、118所吸收且被轉(zhuǎn)換成電子-空穴對(duì)。橫跨本征層108、118的ρ-型層106、114與η-型層110、120間產(chǎn)生的電場(chǎng)造成電子流向η-型層110、120而空穴流向ρ-型層106、114進(jìn)而產(chǎn)生電流。因?yàn)榉蔷Ч枧c微晶硅吸收不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射101，所以第一 p-i-n結(jié)1 包括本征型非晶硅層108而第二 P-i-n結(jié)1 包括本征型微晶硅層118。因此，因?yàn)樗纬傻奶?yáng)能電池100捕獲較大部分的太陽(yáng)輻射光譜，這是更有效率的。因?yàn)榉蔷Ч璧膸洞笥谖⒕Ч?，所以堆疊非晶硅本征層與微晶本征層108、118以致太陽(yáng)輻射101首先照射本征型非晶硅層108并傳送通過(guò)WSR層 112并接著照射本征型微晶硅層118。第一 p-i-n結(jié)1 未吸收的太陽(yáng)輻射持續(xù)傳送通過(guò) WSR層112并持續(xù)至第二 p-i-n結(jié)128。通常藉由摻雜半導(dǎo)體層(例如，摻雜P-型或η-型摻雜物的硅層)提供電荷收集。 P-型摻雜物通常為III族元素，諸如硼或鋁。N-型摻雜物通常為V族元素，諸如磷、砷或銻。大部分實(shí)施例中，硼作為P-型摻雜物而磷作為η-型摻雜物。可藉由在反應(yīng)混合物中包括含硼或含磷化合物而將這些摻雜物添加至P-型與η-型層106、110、114、120。適當(dāng)?shù)呐鹋c磷化合物通常包括經(jīng)取代與未經(jīng)取代的小型硼烷與磷化氫寡聚物。某些適當(dāng)?shù)呐鸹衔锇ㄈ谆?B(CH3)3或TMB)、二硼烷(B2H6)、三氟化硼(BF3)與三乙基硼(B(C2H5)3或 TEB)。磷化氫是常見(jiàn)的磷化合物。通常以載氣(諸如，氫、氦、氬與其他適當(dāng)氣體)提供摻雜物。若將氫作為載氣，則反應(yīng)混合物中的總體氫將會(huì)增加。因此，氫比例將包括作為摻雜物的載氣的氫。通常以惰性氣體中的稀釋氣體混合物提供摻雜物。舉例而言，通常以載氣中約0.5%摩爾或體積濃度提供摻雜物。若在以l.Osccm/L流動(dòng)的載氣中提供0.5%體積濃度的摻雜物，得到的摻雜物流率將是O.OO^ccm/L。取決于所需的摻雜程度，可以約 0. 0002sccm/L與約0. lsccm/L間的流率將摻雜物提供至反應(yīng)腔室。一般而言，摻雜物濃度維持在約IO18原子/cm2與約IO20原子/cm2之間。一實(shí)施例中，可藉由提供氫氣與硅烷氣體的氣體混合物來(lái)沉積ρ-型微晶硅層 114，氫-比-硅烷的比例是約200 1或更高，例如1000 1或更少，諸如約250 1與約800 1之間，而在進(jìn)一步實(shí)例中是約601 1或約401 1?？梢约s0. lsccm/L與約 0. 8sCCm/L之間(例如，約0. kccm/L與約0. 38sCCm/L之間)的流率提供硅烷氣體?？梢约s 60sccm/L與約500sccm/L之間(例如，約143sccm/L)的流率提供氫氣?？梢约s0. 0002sccm/ L與約0. 0016sccm/L之間(例如，約0. 00115sccm/L)的流率提供TMB。若以載氣中0. 5%摩爾或體積濃度提供TMB，則可以約0. 04sccm/L與約0. 32sccm/L之間(例如，約0. 23sccm/L) 的流率提供摻雜物/載氣混合物?？稍诩s50mW/cm2與約700mW/cm2之間(例如，約^OmW/ cm2與約440mW/cm2之間)施加RF功率。腔室壓力可維持于約1托(Torr)與約100托之間，例如約3托與約20托之間，例如4托與約12托之間，例如約7托或約9托。這些條件將在約10 A/分或更高(例如，約143 A/分或更高)的速率下沉積出結(jié)晶率在約20%與約80%之間(例如，約50%與約70%之間)的ρ-型微晶層。一實(shí)施例中，ρ-型微晶硅層114中的第二摻雜物(諸如，碳、鍺、氮、氧)可改善光電轉(zhuǎn)換效率。有關(guān)第二摻雜物如何改善太陽(yáng)能電池總體性能的細(xì)節(jié)是詳細(xì)揭露于2008年 9 月 11 日申請(qǐng)且名稱(chēng)為 “Microcrystalline Silicon Alloys for Thin Film and Wafer Based Solar Applications”(用于薄膜的微晶硅合金及基于晶片的太陽(yáng)能應(yīng)用)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/208,478中，在此將其并入作為參考。一實(shí)施例中，可藉由以約20 1或更少的氫氣比硅烷氣體比例提供氣體混合物來(lái)沉積P-型非晶硅層106?？梢约slsccm/L與約lOsccm/L之間的流率提供硅烷氣體。可以約 5sccm/L與60sccm/之間的流率提供氫氣?？梢约s0. 005sccm/L與約0. 05sccm/L之間的流率提供三甲基硼。若以載氣中0. 5%摩爾或體積濃度提供三甲基硼，那么可以約lsccm/L與約10sccm/L之間的流率提供摻雜物/載氣混合物?？梢栽诩s15mWatts/cm2與約200mWatts/ cm2之間施加RF功率。腔室壓力可維持在約0. 1托與20托之間(例如，約1托與約4托之間)以約100 A/分或更高的速率自氣體混合物沉積P-型非晶硅層。一實(shí)施例中，可藉由提供氫氣與硅烷氣體的氣體混合物來(lái)沉積η-型微晶硅層 110，氫氣比硅烷氣體的比例(體積)是約100 1或更高，例如約500 1或更低，例如約150 1與約400 1之間，諸如約304 1或約203 1?？梢约s0. lsccm/L與約 0. 8sccm/L之間(例如，約0. 32sccm/L與約0. 45sccm/L之間，例如約0. 35sccm/L)的流率提供硅烷氣體。可以約30sccm/L與約250sccm/L (例如，約68sccm/L與約143sccm/L之間， 例如約71. 43sccm/L)的流率提供氫氣?？梢约s0. 0005sccm/L與約0. 006sccm/L(例如，約 0. 0025sccm/L與約0. OMsccm/L，例如約0. 005sccm/L)的流率提供磷化氫。換句話說(shuō)，若以載氣中0. 5%摩爾或體積濃度提供磷化氫，便可以約0. lsccm/L與約kccm/L之間(例如， 約0. 5sccm/L與約3sccm/L之間，例如，約0. 9sccm/L與約1. 088sccm/L之間)的流率提供摻雜物/載氣。可在約100mW/cm2與約900mW/cm2之間(例如，約370mW/cm2)施加RF功率。 腔室壓力可維持于約1托與約100托之間(例如，約3托與約20托之間，例如，4托與約12 托之間，諸如，約6托或約9托)以約50 A/分或更高(例如，約150 A/分或更高)的速率沉積結(jié)晶率在約20%與約80%之間(例如，50%與約70%之間)的η-型微晶硅層。一實(shí)施例中，可藉由提供氫氣與硅烷氣體的氣體混合物來(lái)沉積η-型非晶硅層 120，氫氣比硅烷氣體的比例(體積)是約20 1或更低，諸如約5. 5 1或7.8 1。可以約 0. lsccm/L 與約 10sccm/L 之間(例如，約 lsccm/L 與約 10sccm/L 之間、約 0. lsccm/L and 5sccm/L之間、或約 0. 5sccm/L 與約 3sccm/L之間，諸如約 1. 42sccm/L或 5. 5sccm/L)的流率提供硅烷氣體?？梢约slsccm/L與約40sccm/L之間(例如，約hccm/L與約40sccm/L 之間、或約lsccm/L與約10sccm/L之間，諸如約6. 42sccm/L或27sccm/L)的流率提供氫氣。 可以約 0. 0005sccm/L 與約 0. 075sccm/L 之間(例如，約 0. 0005sccm/L 與約 0. 0015sccm/L 之間、或約 0. 015sccm/L 與約 0. 03sccm/L 之間，諸如約 0. 0095sccm/L 或 0. 023sccm/L)的流率提供磷化氫。若以載氣中0.5%摩爾或體積濃度提供磷化氫，便可以約0. lsccm/L與約 15sccm/L之間(例如，約0. lsccm/L與約3sccm/L之間、約2sccm/L與約15sccm/L之間、或約3sCCm/L與約6sCCm/L之間，諸如約1. 9sCCm/L或約4. 7lsccm/L)的流率提供摻雜物/載氣混合物。可在約25mW/cm2與約250mW/cm2之間(諸如，約60mW/cm2或約80mW/cm2)施加 RF功率。約0. 1托與約20托之間(例如，約0. 5托與約4托之間，例如約1. 5托)的腔室壓力將在約100 A /分或更高(例如，約200 A /分或更高，諸如約300 A /分或約600 A / 分)的速率下沉積η-型非晶硅層。某些實(shí)施例中，可藉由以高速(例如，上述處理方法的較高數(shù)值速率)供應(yīng)摻雜物化合物來(lái)重度摻雜或退化摻雜硅層。一般認(rèn)為退化摻雜藉由提供低電阻接觸結(jié)來(lái)改善電荷收集。亦認(rèn)為退化摻雜可改善某些層(例如，非晶層)的導(dǎo)電率。一實(shí)施例中，可藉由提供氫氣與硅烷氣體的氣體混合物來(lái)沉積本征型非晶硅層 108，氫氣比硅烷氣體的比例(體積)是約20 1或更低。可以約O.kccm/L與約7Sccm/ L之間的流率提供硅烷氣體。可以約kccm/L and 60sCCm/L之間的流率提供氫氣。可提供15mW/cm2與約250mW/cm2之間的RF功率至噴頭。腔室壓力可維持在約0. 1托與20托之間，例如約0. 5托與約5托之間。本征型非晶硅層108的沉積速率可約為100 A/分或更高。示范性實(shí)施例中，以約12. 5 1的氫比硅烷比例沉積本征型非晶硅層108。參照?qǐng)D4與圖5進(jìn)一步于下文描述本征型微晶硅籽晶層116與本征型微晶硅層 118的沉積相關(guān)細(xì)節(jié)。圖2是單結(jié)太陽(yáng)能電池200的實(shí)施例的示意圖，該單節(jié)太陽(yáng)能電池具有本征型微晶硅籽晶層116與本征型微晶硅層118。太陽(yáng)能電池200包括基板102、形成于基板102上的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層104、形成于第一 TCO層104上的單p-i-n結(jié)206。第二 TCO層122形成于單p-i-n結(jié)206上，而金屬背層IM形成于第二 TCO層122上。一實(shí)施例中，單p-i-n結(jié)206包括ρ-型硅層202、本征型微晶硅籽晶層116、本征型微晶硅層118、及形成于本征型微晶硅層118上的η-型硅層208。ρ-型硅層202與η-型硅層208可為用于形成p-i-n結(jié)206的任何類(lèi)型的硅層，包括非晶硅、微晶硅、多晶硅等等。將參照?qǐng)D4與圖5 進(jìn)一步于下文描述如何形成本征型微晶硅籽晶層116與本征型微晶硅層118的詳細(xì)細(xì)節(jié)。圖3是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)腔室300的一實(shí)施例的示意剖面圖，在該腔室300中可沉積如圖1與圖2的本征型微晶硅籽晶層116與本征型微晶硅層 118。一種適當(dāng)?shù)牡入x子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積腔室可自位于加州圣塔克拉拉的Applied Materials, Inc.取得?？蓸?gòu)想到，其他腔室(包括自其他制造商取得)也可用來(lái)執(zhí)行本發(fā)明。腔室300通常包括界定制程空間306的壁302、底部304、噴頭310與基板支撐件 330。可透過(guò)閥308進(jìn)出制程空間以致可傳送基板進(jìn)入與離開(kāi)腔室300?；逯渭?30 包括用以支撐基板的基板接收表面332以及耦接至舉升系統(tǒng)336以提高與降低基板支撐件330的桿334。可任選地將遮蔽環(huán)333置于基板102周?chē)?。舉升銷(xiāo)338配置成可移動(dòng)地穿過(guò)基板支撐件330，并可加以致動(dòng)以分隔基板與基板接收表面332，從而促進(jìn)機(jī)器人傳送?；逯渭?30亦可包括加熱與/或冷卻元件339以將基板支撐件330維持在所需溫度下?；逯渭?30亦可包括RF傳導(dǎo)帶331以在基板支撐件330周?chē)峁㏑F回流路徑。噴頭310在其周?chē)逵蓱业跫?14耦接至背板312。噴頭310亦可藉由一或多個(gè)中心支撐件316耦接至背板以避免下垂與/或控制噴頭310的筆直/彎曲。氣源320耦接至背板312以提供氣體通過(guò)背板312并通過(guò)噴頭310至基板接收表面332。真空泵309耦接至腔室300以將制程空間306控制在所需壓力下。RF功率源322耦接至背板312與/或噴頭310以提供RF功率至噴頭310。RF功率在噴頭與基板支撐件330之間產(chǎn)生電場(chǎng)，以致可自噴頭310與基板支撐件330之間的氣體產(chǎn)生等離子體?？蓱?yīng)用不同的RF頻率，例如約 0. 3MHz與約200MHz之間的頻率。一實(shí)施例中，以13. 56MHz的頻率提供RF功率源。遠(yuǎn)端等離子體源3 (例如，感應(yīng)耦合遠(yuǎn)端等離子體源)也可耦接于氣源與背板之間。在處理基板之間，可將清潔氣體提供至產(chǎn)生遠(yuǎn)端等離子體的遠(yuǎn)端等離子體源324，其中遠(yuǎn)端等離子體被提供用來(lái)清潔制程空間306中的腔室部件。可進(jìn)一步藉由提供至噴頭的RF 功率源322來(lái)激發(fā)清潔氣體。適當(dāng)?shù)那鍧崥怏w包括(但不限于)順3、&與5&。本征型微晶硅層(諸如，圖1-2中的微晶硅層116、118)的沉積方法可在圖3的處理腔室或其他適當(dāng)腔室中包括下列沉積參數(shù)。將表面積為10，OOOcm2或更高(例如， 40，OOOcm2或更高，例如55，OOOcm2或更高)的基板提供至腔室。可理解處理后可切割基板以形成較小的太陽(yáng)能電池?！獙?shí)施例中，加熱與/或冷卻元件339可加以設(shè)定以在沉積過(guò)程中提供約400°C或更低(例如，約100°C與約400°C之間，例如約150°C與約300°C之間，例如約200°C )的基板支撐件溫度。沉積過(guò)程中置于基板接收表面332上的基板頂表面與噴頭310的間隔可在 400密爾與約1，200密爾之間，例如400密爾與約800密爾之間。圖4描繪沉積本征型微晶硅層(諸如，本征型微晶硅籽晶層116與本征型微晶硅層118)的方法400的處理流程。方法400可執(zhí)行于等離子體腔室(例如，圖3中所示的等離子體腔室300)中。值得注意的是方法400可執(zhí)行于任何適當(dāng)?shù)牡入x子體腔室(包括來(lái)自其他制造商的那些腔室)中。始于步驟402，此步驟提供基板(例如，圖1_2所示的基板102)進(jìn)入處理腔室。如圖2的實(shí)施例所示，基板102可具有第一 TCO層104與置于第一 TCO層104 上的P-型硅層202。ρ-型硅層可為非晶硅層、微晶硅層、多晶硅層或任何其他適當(dāng)含硅層。 或者，如圖1的實(shí)施例所示，基板102可具有第一 TCO層104、第一 p-i-n結(jié)126、可任選的 WSR層112、及ρ-型微晶硅層114。值得注意的是基板102可具有先前形成于其上的薄膜、 結(jié)構(gòu)或?qū)拥牟煌M合以促進(jìn)在基板102上形成本征型微晶硅層，從而形成太陽(yáng)能電池。一實(shí)施例中，基板102可為玻璃基板、塑膠基板、聚合物基板或其他適于形成太陽(yáng)能電池于其上的透明基板的任何一者。在步驟404，供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室以沉積本征型微晶硅籽晶層116。沉積過(guò)程中，可以第一模式控制被施加用來(lái)在氣體混合物中點(diǎn)燃等離子體的RF功率以促進(jìn)沉積具有所需薄膜特性的籽晶層116。一實(shí)施例中，氣體混合物可包括硅-基氣體與氫基氣體。適當(dāng)?shù)墓杌鶜怏w包括(但不限于)硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、以及上述的組合。適當(dāng)?shù)臍?基氣體包括(但不限于) 氫氣(H2)。一實(shí)施例中，本文所述的硅基氣體是硅烷(SiH4)而本文所述的氫-基氣體是氫 (H2)。一實(shí)施例中，氣體混合物中供應(yīng)的硅基氣體(例如，硅烷氣體)在第一處理周期中可自第一預(yù)設(shè)點(diǎn)逐漸地上升至第二預(yù)設(shè)點(diǎn)。舉例而言，如圖5所示的示范性實(shí)施例，氣體混合物中紀(jì)錄線502所示的硅烷氣流可在步驟404執(zhí)行的第一處理周期506的預(yù)定時(shí)間周期 T2自第一預(yù)設(shè)點(diǎn)F1逐漸地上升至預(yù)設(shè)點(diǎn)F2。值得注意的是本文所用的詞匯“上升”意指在預(yù)定時(shí)間周期中以所需上升速率將處理參數(shù)自第一設(shè)定點(diǎn)逐漸地調(diào)高至第二設(shè)定點(diǎn)。本文所用的詞匯“上升”并非節(jié)流閥打開(kāi)或關(guān)閉作用所造成的突然變化。一實(shí)施例中，可根據(jù)對(duì)薄膜性質(zhì)不同的需求改變硅烷氣流的第一與第二預(yù)設(shè)定點(diǎn) FpF2。舉例而言，在需要將籽晶層116形成為高度多孔且富含氫的層以提供成核位置供隨后Si原子成核于其上的實(shí)施例中，可應(yīng)用低-至-高上升的硅烷氣流。另選地，可根據(jù)需要改變或控制氣體混合物中供應(yīng)的硅烷氣流。相信氣體混合物中硅烷氣流的逐漸上升有助于硅原子均勻地附著與分布于基板表面上，藉此形成具有所需薄膜特性的籽晶層116。硅原子在基板表面上的均勻附著提供良好的成核位置供隨后原子成核于其上。基板上形成的均勻成核位置促進(jìn)隨后形成于其上的薄膜的結(jié)晶性。因此，氣體混合物中硅烷流的逐漸上升可讓來(lái)自氣體混合物的解離硅原子具有足夠的時(shí)間逐漸地吸附于基板表面上，藉此提供具有均勻分布硅原子的表面，該表面提供可促進(jìn)隨后沉積層的結(jié)晶性改善的成核位置。一實(shí)施例中，在第一處理周期506期間步驟404供應(yīng)的硅烷氣流是自第一設(shè)定點(diǎn) F1 (例如，0)至第二設(shè)定點(diǎn)F2 (例如，約2. 8sccm/L與約5. 6sccm/L之間，例如約3. 99sccm/ L (約570sCCm))。硅烷流上升的預(yù)定時(shí)間周期T2是約20秒至約300秒之間，例如約40秒與約240秒之間，例如約60秒與約120秒之間。雖然圖5所示的實(shí)施例指出硅烷氣流紀(jì)錄線502線性地逐漸上升，但值得注意的是可利用其他上升曲線供應(yīng)硅烷氣流直到到達(dá)所需的硅烷氣體流率，上升曲線諸如拋物線、逆拋物線、或弧線、或任何其他適當(dāng)?shù)那€。一實(shí)施例中，可以預(yù)定的氣流比例將硅烷氣體與氫氣供應(yīng)進(jìn)入處理腔室。氫比硅烷氣體的預(yù)定氣流比例有助于形成具有所需的結(jié)晶率與晶粒結(jié)構(gòu)的微晶硅籽晶層116。一實(shí)施例中，氣體混合物中氫比硅烷氣流的比例(例如，流動(dòng)體積比)是控制在約20 1與約200 1之間、或約30 1與約150 1之間，例如約50 1。一特定實(shí)施例中，可以穩(wěn)定的流率提供氣體混合物中供應(yīng)的氫氣，同時(shí)將硅烷氣流逐漸地上升直到達(dá)到所需的硅烷氣體比氫氣的比例。舉例而言，若目標(biāo)第二硅烷流F2如圖5所示被設(shè)定為約3. 99sccm/ L，且氫比硅烷氣流的比例被設(shè)定為50 1，可在第一處理周期Ttl開(kāi)始至第一處理時(shí)間周期 506 結(jié)束以約 199. kccm/L(例如，3. 99sccm/L χ 50 = 199. kccm/L)供應(yīng)氫氣。相對(duì)地， 在預(yù)定時(shí)間周期T2中逐漸地，自零F1上升至3. 99sccm/L目標(biāo)硅烷流F2供應(yīng)硅烷氣流。相信因?yàn)橄鄬?duì)純凈的氫等離子體環(huán)境與/或氣體混合物中高氫稀釋?zhuān)练e初始階段的低硅烷流率有助于薄膜結(jié)晶與成核位置的形成。另選地，可以用與上升硅烷流相似的方式，以相對(duì)高的流率開(kāi)始?xì)淞鲃?dòng)并接著逐漸地下降直到達(dá)到所需的氫比硅烷氣流的比例。步驟404的沉積期間，以可用所需方式等離子體離子化氣體混合物的方法控制施加用來(lái)在氣體混合物中點(diǎn)燃等離子體的RF功率。舉例而言，當(dāng)氣體混合物中供應(yīng)的硅烷流逐漸上升時(shí)，施加至處理腔室的RF功率也被設(shè)置為逐漸地上升以避免在處理初始階段過(guò)度激發(fā)或解離氣體混合物中供應(yīng)的氣體種類(lèi)。在沉積初始階段提供過(guò)度大量的RF功率會(huì)造成高度離子撞擊(這會(huì)傷害下方的層)，并會(huì)在基板表面與腔室硬體部件上產(chǎn)生電弧，并促成氣體混合物中形成的離子非均勻或過(guò)度激發(fā)狀態(tài)，這會(huì)造成基板表面上原子的非均勻分布。為了避免上述事件，RF功率逐漸地上升以避免離子解離成過(guò)度激發(fā)或不穩(wěn)定狀態(tài)。一實(shí)施例中，如圖5所示，處理步驟404的早期階段中，在第一時(shí)間周期T1期間以第一較低設(shè)定點(diǎn)R1施加如RF紀(jì)錄線504所示的RF功率。在供應(yīng)氣體混合物(例如，紀(jì)錄線502所示的硅烷氣體)至處理腔室后，RF功率接著在第二時(shí)間周期T6自第一較低設(shè)定點(diǎn) R1逐漸地上升至第二較高設(shè)定點(diǎn)民。換句話說(shuō)，與供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室的時(shí)間點(diǎn) T0相比，上升至第二設(shè)定點(diǎn)&的RF功率具有時(shí)間延遲1\。T1時(shí)間周期被控制成長(zhǎng)于Ttl時(shí)間周期，以致RF功率的上升遲于供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室。一實(shí)施例中，T1周期可控制在約0. 1秒與約240秒之間，例如約5秒與約80秒之間，例如約30秒。在預(yù)定時(shí)間周期 T1流逝后，接著施加RF功率以在氣體混合物中點(diǎn)燃等離子體。相似于步驟404控制硅烷流的方式，施加至處理腔室的RF功率可如圖5所示般在預(yù)定時(shí)間周期T6中自第一設(shè)定點(diǎn)R1上升至第二設(shè)定點(diǎn)民。一實(shí)施例中，RF功率的第一較低設(shè)定點(diǎn)R1控制在約0瓦與約5千瓦之間。若以功率密度代表功率單位，RF功率密度可控制在約0瓦/cm2與約1. 2瓦/cm2之間。RF功率的第二較高設(shè)定點(diǎn)&控制在約2千瓦與約 8千瓦之間，例如約4千瓦與約7千瓦之間，例如約6. 6千瓦。若以功率密度代表功率單位， RF功率密度可控制在約0. 46瓦/cm2與約2瓦/cm2之間，例如約0. 92瓦/cm2與約1. 61瓦 /cm2之間，例如約1. 52瓦/cm2。相似于控制硅烷流502的方式，施加至處理腔室的RF功率可如同上述般以線性、拋物線、逆拋物線、或弧線、或任何其他適當(dāng)?shù)那€逐漸地上升直到達(dá)到RF功率的第二設(shè)定點(diǎn)&。一實(shí)施例中，步驟404的總體處理時(shí)間506被控制以沉積籽晶層116于所需厚度范圍中。一實(shí)施例中，籽晶層116的厚度被控制在約50 A與約500 A之間。再者，以相似的時(shí)間架構(gòu)控制RF功率與硅烷氣流上升至所需目標(biāo)值I 2、F2的總體處理時(shí)間506。舉例而言， 以相似于硅烷上升時(shí)間的總時(shí)間長(zhǎng)度(TfT2)來(lái)控制RF上升時(shí)間的總時(shí)間長(zhǎng)度(I\+T6)。在預(yù)定第一時(shí)間周期506期間，RF上升時(shí)間的總時(shí)間長(zhǎng)度(Ι\+Τ6)與硅烷上升時(shí)間的總時(shí)間長(zhǎng)度(TfT2)被控制在約20秒與約300秒之間。換句話說(shuō)，接近第一時(shí)間周期506末端時(shí)， 施加且供應(yīng)于處理腔室中的RF功率與氣體混合物中的硅烷流將接近所需的第二設(shè)定點(diǎn)& 與F2，以致在進(jìn)入下一處理步驟與處理時(shí)間周期時(shí)，RF功率與硅烷流可維持在穩(wěn)定狀態(tài)下。步驟404過(guò)程中，可在沉積處理期間控制許多處理參數(shù)。可在約IOOkHz與約 IOOMHz之間(諸如，約350kHz或約13. 56MHz)的頻率下提供RF功率至處理腔室。另選地， 可利用VHF功率來(lái)提供高達(dá)約27MHz與約200MHz之間的頻率?？梢勒栈宄叽缈刂苹逯翚怏w分配板組件的間隔。一實(shí)施例中，大于1平方米的基板的間隔被控制在約400密爾與約1200密爾之間，例如，約400密爾與約850密爾之間，例如550密爾。處理壓力可控制在約1托與約12托之間，例如約3托與約10托之間，例如約9托?；鍦囟瓤煽刂圃诩s50°C 與約300°C之間，例如約100°C與約250°C之間，例如約200°C。步驟406，在供應(yīng)至處理腔室的RF功率504與硅烷流502已經(jīng)達(dá)到預(yù)設(shè)定點(diǎn)&、 F2后，利用第二模式改變供應(yīng)與施加至處理腔室的氣體混合物與RF功率的方式以沉積本征型微晶硅主體層118于籽晶層116上。取代持續(xù)供應(yīng)RF功率與氣體混合物進(jìn)入處理腔室， 步驟406的第二處理時(shí)間周期508中的RF功率與氣體混合物是脈沖的。圖5所示的示范性實(shí)施例中，在第一處理周期506達(dá)到設(shè)定點(diǎn)&、F2后，交變(Etlternate)RF功率504與硅烷氣流502的供應(yīng)以在第二處理周期508中界定的不同時(shí)間周期內(nèi)脈沖RF功率與硅烷氣流進(jìn)入處理腔室。第二處理周期508的長(zhǎng)度可經(jīng)控制以沉積本征型微晶硅層118達(dá)到所需的厚度。舉例而言，總體第二處理周期508可控制在約300秒至約3600秒之間(例如，約 600秒與約1800秒)以形成厚度在約10000 A與約30000 A之間的本征型微晶硅層118。一實(shí)施例中，在進(jìn)入第二處理時(shí)間周期508時(shí)，RF功率與氣體流率可維持在與步驟404設(shè)定點(diǎn)I 2、F2相同的水平下。在以流率F2供應(yīng)硅烷流502持續(xù)預(yù)定時(shí)間周期T3后， 硅烷流502可經(jīng)脈沖并變低至第三流率F3且持續(xù)另一預(yù)定時(shí)間周期T5。一實(shí)施例中，流率 F3控制在約Osccm/L與約1. 42sccm/L之間。在將流率F3控制在0的實(shí)施例中，硅烷氣流 502是實(shí)質(zhì)上關(guān)閉的。隨后，硅烷流502可維持在“開(kāi)-關(guān)”脈沖模式直到達(dá)到預(yù)設(shè)處理時(shí)間周期508。類(lèi)似于供應(yīng)硅烷流的配置，在處理已經(jīng)進(jìn)入第二處理時(shí)間周期508后，可將施加用來(lái)點(diǎn)燃等離子體的RF功率設(shè)為脈沖模式，在第二處理時(shí)間周期508過(guò)程中不同的時(shí)間范圍(span)上間歇地施加RF功率。如圖5所示，在以設(shè)定點(diǎn)&施加RF功率504持續(xù)預(yù)定時(shí)間周期T3后，RF功率504可經(jīng)脈沖并以不同的功率范圍&施加另一預(yù)定時(shí)間周期T4。隨后，RF功率504可維持在脈沖模式中并間歇地施加于處理腔室直到預(yù)定處理時(shí)間周期508 到期為止。一實(shí)施例中，RF功率504可以第一功率供應(yīng)持續(xù)第一時(shí)間周期T3，并經(jīng)脈沖/ 降低至第二功率且持續(xù)第二時(shí)間周期Τ4。一實(shí)施例中，可以約4千瓦與約7千瓦之間(例如，約6. 6千瓦)的第一范圍&供應(yīng)RF功率504，并可將RF功率504降低至約0千瓦與約 2千瓦之間(例如，約1千瓦)的第二范圍R3。一實(shí)施例中，可同步延遲地，或交替地脈沖RF功率范圍與氣體流率以維持處理腔室所需的處理?xiàng)l件。相信利用脈沖模式施加RF功率以在氣體混合物中產(chǎn)生等離子體可降低處理過(guò)程中產(chǎn)生電弧的可能性。脈沖RF功率模式亦可避免處理過(guò)程中基板過(guò)熱，基板過(guò)熱會(huì)不利地造成低薄膜品質(zhì)與低電特性。此外，脈沖RF功率模式可給予在處理過(guò)程中電壓與峰值功率較高，同時(shí)保持較低范圍平均功率的選擇，藉此有效地改善沉積速率而不造成對(duì)基板表面過(guò)度高的離子撞擊。傳統(tǒng)操作中，相信高沉積述率僅可由大氣體混合物流率、高 RF功率范圍與高氫比硅烷氣體的比例所獲得。然而，高氣體混合物流率及高氫比硅烷氣體的比例會(huì)造成高氣體消耗與高制造成本，而高RF功率會(huì)提高基板傷害的可能性。此時(shí)，藉由調(diào)制供應(yīng)至處理腔室的RF功率與氣體混合物的脈沖模式，出人意外地發(fā)現(xiàn)可降低處理過(guò)程中供應(yīng)至處理腔室所需的RF功率約20%至約50%，同時(shí)維持與利用傳統(tǒng)連續(xù)RF功率供應(yīng)相似的所需高沉積速率。再者，還可節(jié)約硅烷氣體流率消耗約30至40%。還可降低氫比硅烷的比例以節(jié)省氣體消耗約15%與20%氣體，同時(shí)維持所需高沉積速率與高薄膜結(jié)晶。因此，藉由有效地控制所需數(shù)量的氣體流率以及RF功率與氣體混合物的脈沖模式， 可實(shí)質(zhì)降低與/或排除過(guò)高的離子撞擊、不穩(wěn)定的電子溫度、等離子體過(guò)熱，藉此提供有助于形成具有高薄膜結(jié)晶率與結(jié)晶均勻性的本征型微晶硅層118的等離子體環(huán)境。一實(shí)施例中，步驟406控制的處理沉積速率可位于約700A/分與約1500 A/分之間，例如約800 A/ 分與約1200 A /分之間，例如約1000 A/分。一實(shí)施例中，如圖5所示的示范性實(shí)施例所示，可在步驟406開(kāi)始時(shí)同時(shí)施加硅烷流502與RF功率504至制程處理，持續(xù)時(shí)間為第一時(shí)間周期T3。一實(shí)施例中，第一時(shí)間周期T3在約10秒與約150秒之間，例如約20秒與約120秒之間，例如約90秒。隨后，可實(shí)質(zhì)上關(guān)閉或降低硅烷流502與RF功率504至第二范圍F3、R3,持續(xù)時(shí)間為第二時(shí)間周期T4與 T5。一實(shí)施例中，第二時(shí)間周期T4與T5在約0. 1秒與約60秒之間，例如約5秒與約30秒之間，例如約10秒。值得注意的是T4與T5時(shí)間周期可根據(jù)需要為相同或不同的。因此，可每隔0. 1秒至約60秒(例如，T4與T5時(shí)間周期)脈沖硅烷氣流與RF功率持續(xù)約10秒與約150秒之間(例如，T3時(shí)間周期)。各個(gè)脈沖之間(例如，T4與T5時(shí)間周期)，可將氫氣或其他凈化氣體(諸如，Ar或He)供應(yīng)至處理腔室以維持處理腔室中的壓力。一實(shí)施例中，步驟406沉積過(guò)程中，可將氫氣流率維持在與步驟404供應(yīng)的流率實(shí)質(zhì)相同的流率下。另一實(shí)施例中，步驟406的氫流率可在約80sCCm/L與約400sCCm/L之間。 又另一實(shí)施例中，可用相似于在第二處理過(guò)程中供應(yīng)RF功率與硅烷流的脈沖模式供應(yīng)氫流率。一實(shí)施例中，每隔約0. 1秒至約60秒同步地脈沖氫氣與硅烷氣體流進(jìn)入處理腔室。一實(shí)施例中，可根據(jù)需要供應(yīng)惰性氣體或載氣(諸如，He與Ar)至處理腔室。再者，如果希望在得到的本征型微晶硅層中形成一或多種摻雜物，可根據(jù)需要提供一或多種摻雜物氣體(諸如，CO2, 02、N2O, NO2, CH4, CO、H2、含Ge前驅(qū)物、N2等等)以形成硅合金微晶硅層。一實(shí)施例中，脈沖進(jìn)入處理腔室的RF功率與硅烷氣流的循環(huán)可根據(jù)需要重復(fù)多次直到達(dá)到總體第二處理時(shí)間周期508。一實(shí)施例中，脈沖進(jìn)入處理腔室的RF功率與硅烷氣流的循環(huán)可重復(fù)約1次與約20次之間，例如約3次與約8次之間，例如約5次。另選地， 脈沖進(jìn)入處理腔室的RF功率與硅烷氣流的循環(huán)可根據(jù)需要重復(fù)多次直到本征型微晶硅層 118達(dá)到所需的厚度。一實(shí)施例中，本征型微晶硅層118的厚度在約5000 A與約50000 A 之間，例如約10000 A與約30000 A，例如約20000 A。藉由有效地以脈沖模式控制供應(yīng)至處理腔室的氣體混合物流率與RF功率，可獲得所需的處理?xiàng)l件。此外，藉由有效地調(diào)節(jié)氣體混合物的流率/比例、RF功率范圍、及第一處理時(shí)間506與第二處理時(shí)間508期間的供應(yīng)模式，可在整個(gè)基板上沉積所需薄膜特性，諸如高結(jié)晶率與薄膜結(jié)晶均勻性。如上所述，當(dāng)在步驟404的初始階段將硅烷流率控制在相對(duì)低氣體流率時(shí)，可在本征型微晶硅籽晶層116取得高薄膜結(jié)晶率(與本征型微晶硅主體層118相比)。本征型微晶硅籽晶層116中的高初始薄膜結(jié)晶率有助于隨后沉積于其上的本征型微晶硅主體層維持良好的結(jié)晶率。由于步驟404的沉積提供良好的成核表面于基板表面上，步驟406沉積的后續(xù)材料會(huì)依循籽晶層116界定的結(jié)晶面，藉此讓后續(xù)層成長(zhǎng)于其上并具有良好的結(jié)晶率與均勻性。一實(shí)施例中，得到的本征型微晶硅層具有大于60%的結(jié)晶率。當(dāng)薄膜結(jié)晶率與薄膜結(jié)晶均勻性改善時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率可改善約50%至約150%，造成明顯提高PV太陽(yáng)能電池的元件性能。圖6是處理系統(tǒng)600的一實(shí)施例的俯視圖，處理系統(tǒng)600具有多個(gè)處理腔室 631-637，諸如圖3的PECVD室300或其他能夠沉積硅薄膜的適當(dāng)腔室。處理系統(tǒng)600包括移送室620，該移送室620耦接至裝載鎖定腔室610與處理腔室631-637。裝載鎖定腔室610 可讓基板傳送于系統(tǒng)外的周?chē)h(huán)境以及移送室620與處理腔室631-637的真空環(huán)境之間。 裝載鎖定腔室610包括一或多個(gè)保持一或多個(gè)基板的可排空區(qū)。可排空區(qū)經(jīng)抽吸以促進(jìn)基板插入系統(tǒng)800且可排空區(qū)經(jīng)排氣以促進(jìn)自系統(tǒng)600移除基板。移送室620具有至少一真空機(jī)器人622配置于其中，該真空機(jī)器人622適以在裝載鎖定腔室810與處理腔室631-637 之間傳送基板。雖然圖6所示為七個(gè)處理腔室，但此結(jié)構(gòu)并不意圖限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可具有任何適當(dāng)數(shù)目的處理腔室。本發(fā)明某些實(shí)施例中，系統(tǒng)600被設(shè)置成沉積多-結(jié)太陽(yáng)能電池的第一 p-i-n結(jié) 126 (例如，圖1所示)。一實(shí)施例中，處理腔室631-637中的一個(gè)被設(shè)置成沉積第一 p_i_n 結(jié)的一或多個(gè)P-型層，而其余處理腔室631-637各自被設(shè)置成沉積本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))兩者?？稍谕磺皇抑谐练e第一 P-i-n結(jié)的本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))，而不需在沉積步驟之間執(zhí)行鈍化處理。因此，一實(shí)施例中，基板穿過(guò)裝載鎖定腔室610 進(jìn)入系統(tǒng)，接著基板被真空機(jī)器人傳送進(jìn)入被設(shè)置成沉積P-型層(多個(gè))的專(zhuān)門(mén)處理腔室中。隨后，在形成P-型層之后，基板被真空機(jī)器人傳送進(jìn)入其余處理腔室中的一個(gè)處理腔室中，該一個(gè)處理腔室被設(shè)置成沉積本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))兩者。形成本征層 (多個(gè))與η-型層(多個(gè))后，基板被真空機(jī)器人622傳送回裝載鎖定腔室610。某些實(shí)施例中，在處理腔室中處理基板以形成P-型層(多個(gè))的時(shí)間比在單一腔室中形成本征層 (多個(gè))與η-型層(多個(gè))的時(shí)間快約4倍或更快，例如6倍或更快。因此，系統(tǒng)的某些實(shí)施例中，P-腔室比i/n-腔室的比例是1 4或更高，例如1 6或更高。包括提供等離子體清潔處理腔室時(shí)間的系統(tǒng)產(chǎn)量可約為10基板/時(shí)或更高，例如20基板/時(shí)或更高。本發(fā)明某些實(shí)施例中，系統(tǒng)600可被設(shè)置為沉積多-結(jié)太陽(yáng)能電池的第二 p-i-n 結(jié)128(例如，圖1所示)。一實(shí)施例中，處理腔室631-637中的一個(gè)被設(shè)置為沉積第二 p-i-n 結(jié)的P-型層(多個(gè))，而其余處理腔室631-637各自被設(shè)置為沉積本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))兩者。第二 P-i-n結(jié)的本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))可沉積于相同腔室中，而不需在沉積步驟之間執(zhí)行任何鈍化處理。某些實(shí)施例中，在處理腔室中處理基板以形成P-型層(多個(gè))的時(shí)間比在單一腔室中形成本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))的時(shí)間快約4倍或更快。因此，用以沉積第二 p-i-n結(jié)的系統(tǒng)的某些實(shí)施例中，ρ-腔室比i/n-腔室的比例是1 4或更高，例如1 6或更高。包括提供等離子體清潔處理腔室時(shí)間的系統(tǒng)產(chǎn)量可約為3基板/時(shí)或更高，例如5基板/時(shí)或更高。本發(fā)明某些實(shí)施例中，系統(tǒng)600被設(shè)置為沉積圖1所示的WSR層112，該WSR層可配置于第一與第二 p-i-n結(jié)之間、或第二 p-i-n結(jié)與第二 TCO層之間。一實(shí)施例中，處理腔室631-637中的一個(gè)被設(shè)置成沉積一或多個(gè)WSR層，而處理腔室631-637中的另一個(gè)被設(shè)置成沉積第二 P-i-n結(jié)的ρ-型層(多個(gè))，而其余處理腔室631-637各自被設(shè)置成沉積本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè))兩者。設(shè)置成沉積WSR層的腔室數(shù)目可相似于設(shè)置成沉積P-型層(多個(gè))的腔室數(shù)目。此外，可在設(shè)置成沉積本征層(多個(gè))與η-型層(多個(gè)) 兩者的同一腔室中沉積WSR層。某些實(shí)施例中，由于本征型微晶硅層(多個(gè))與本征型非晶硅層(多個(gè))之間厚度的差異，設(shè)置成沉積包括本征型非晶硅層的第一 P-i-n結(jié)的系統(tǒng)600的產(chǎn)量比用來(lái)沉積包括本征型微晶硅層的第二 p-i-n結(jié)的系統(tǒng)600的產(chǎn)量的高兩倍。因此，適以沉積包括本征型非晶硅層的第一 P-i-n結(jié)的單一系統(tǒng)600可搭配兩個(gè)或更多適以沉積包括本征型微晶硅層的第二 P-i-n結(jié)的系統(tǒng)600。因此，WSR層沉積處理可被設(shè)置成在適以沉積第一 p-i-n 結(jié)的系統(tǒng)中執(zhí)行，以進(jìn)行有效產(chǎn)量控制。一旦第一 P-i-n結(jié)已經(jīng)在一系統(tǒng)內(nèi)形成后，可將基板暴露于周?chē)h(huán)境(即，破壞真空)并傳送至適以形成第二 P-i-n結(jié)的第二系統(tǒng)。第一系統(tǒng)沉積第一 P-i-n結(jié)與第二 p-i-n結(jié)之間，基板的濕或干燥清潔可為必需的。一實(shí)施例中， WSR層沉積處理可執(zhí)行于不同系統(tǒng)中。因此，提供了形成太陽(yáng)能電池元件中的本征型微晶硅層的方法。該方法利用了多步驟沉積處理，該多步驟沉積處理提供第一沉積模式以及具有脈沖的RF功率與氣體混合物的第二沉積模式。此方法有利地產(chǎn)生具有高結(jié)晶率、結(jié)晶均勻性、光電轉(zhuǎn)換效率與PV太陽(yáng)能電池設(shè)備性能的本征型微晶硅層。雖然上述系針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不悖離本發(fā)明的基本范圍下設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其他與更多實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍是由隨后的權(quán)利要求所界定的。
權(quán)利要求
1.一種形成本征型微晶硅層的方法，包括 提供基板進(jìn)入處理腔室；供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入所述處理腔室；以第一模式對(duì)所述氣體混合物施加RF功率；脈沖所述氣體混合物進(jìn)入所述處理腔室；及以第二模式對(duì)所述經(jīng)脈沖的氣體混合物施加所述RF功率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以第一模式施加RF功率的步驟還包括在所述第一氣體混合物存在下，并在所述第一 RF功率模式下，沉積本征型微晶硅籽晶層于所述基板上。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中脈沖所述氣體混合物的步驟還包括 沉積本征型微晶硅主體層于所述基板上。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以第一模式施加RF功率的步驟還包括在約20秒與約300秒之間的周期中，使供應(yīng)至所述處理腔室的RF功率自第一預(yù)定范圍上升至第二預(yù)定范圍，其中RF功率的第一預(yù)定范圍是在約0瓦與約5千瓦之間，而RF功率的第二預(yù)定范圍是控制在約2千瓦與約8千瓦之間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中供應(yīng)所述氣體混合物的步驟還包括 在以第一模式施加RF功率之前，供應(yīng)所述氣體混合物進(jìn)入所述處理腔室。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中供應(yīng)氣體混合物的步驟還包括在一約20秒與約300秒之間的周期中，使供應(yīng)進(jìn)入所述處理腔室的氣體混合物的流率上升至一預(yù)定點(diǎn)，其中所述氣體混合物的流率自約Osccm/L上升至約2. Ssccm/L與約 5. 6sccm/L 之間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體混合物包括至少一硅基氣體與一氫基氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中脈沖所述RF功率的步驟還包括每隔約0. 1秒至約60秒脈沖所述RF功率，或脈沖所述RF功率持續(xù)約10秒與約150 秒之間。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中脈沖所述氣體混合物的步驟還包括當(dāng)脈沖供應(yīng)進(jìn)入所述處理腔室的氣體混合物時(shí)，同步地以第二模式脈沖所述RF功率。
10.一種形成本征型微晶硅層的方法，包括 提供基板進(jìn)入處理腔室；供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入所述處理腔室； 施加RF功率以激發(fā)所述氣體混合物； 在所述氣體混合物存在下沉積硅籽晶層于所述基板表面上； 在沉積所述硅籽晶層后，同步地脈沖所述氣體混合物與所述RF功率；及在所述經(jīng)脈沖的氣體混合物存在下沉積硅主體層于所述硅籽晶層上。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中使所述RF功率上升的步驟還包括 同步地使所述RF功率上升且使所述氣體混合物上升。
12.一種光電設(shè)備，至少包括 P-型含硅層；本征型微晶硅層，該本征型微晶硅層配置于所述P-型含硅層上；及 η-型含硅層，該η-型含硅層配置于所述本征型微晶硅層上，其中所述本征型微晶硅層是由包括下列步驟的處理所形成供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室，該處理腔室具有向其施加的第一 RF功率模式； 沉積本征型微晶硅籽晶層；脈沖處理腔室中的所述氣體混合物，該處理腔室具有向其施加的第二 RF功率模式；及沉積本征型微晶硅主體層于所述本征型微晶硅籽晶層上。
13.一種形成本征型微晶硅層的方法，包括 提供基板進(jìn)入處理腔室；使供應(yīng)進(jìn)入所述處理腔室的氣體混合物的流率逐漸地上升持續(xù)第一預(yù)定時(shí)間周期； 當(dāng)使所述氣體混合物的流率上升時(shí)，同步地使供應(yīng)進(jìn)入所述氣體混合物的RF功率上升；沉積本征型微晶硅籽晶層于所述基板表面上。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述第一預(yù)定時(shí)間周期結(jié)束后，控制供應(yīng)至所述處理腔室的所述氣體混合物在穩(wěn)定流率下持續(xù)第二預(yù)定時(shí)間周期；及沉積本征型微晶硅主體層于所述基板上。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中控制所述氣體混合物的步驟還包括 控制供應(yīng)至所述處理腔室的RF功率在穩(wěn)定功率下持續(xù)所述第二預(yù)定時(shí)間周期。
全文摘要
提供用于本征型微晶硅層的方法。一實(shí)施例中，藉由下列步驟制造微晶硅層提供基板進(jìn)入處理腔室，供應(yīng)氣體混合物進(jìn)入處理腔室，在氣體混合物中以第一模式施加RF功率，脈沖氣體混合物進(jìn)入處理腔室，并在經(jīng)脈沖的氣體混合物中以第二模式施加RF功率。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102396079SQ201080017092
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者S·盛, Y·K·蔡 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司