磁控溅射装置及多晶硅层的制备方法

技术领域

本申请涉及沉积技术领域，尤其涉及磁控溅射。

背景技术

在太阳能电池技术领域为了提高太阳电池效率，降低表面和金半接触区域的复合，通常会在器件表面镀一层很薄的介质或者半导体材料，即表面钝化处理。其结构是将超薄的氧化层与重掺杂的多晶硅层相结合，多数载流子以隧穿的方式运输到金属之下，而少数载流子则会因能带的弯曲而无法穿过氧化层，因这种选择性，也把它称为选择性接触结构。如何在器件表面沉积一层高质量的多晶硅薄膜，是做好这种太阳电池结构的关键。目前光伏电池行业的多晶硅薄膜的生长方式主要有两种：化学气相沉积(CVD)法；物理气相沉积(PVD)法.

其中，物理气相沉积(PVD)法，所需温度在250℃以下，可人为控制气化的粒子沿固定角度运动至衬底，有很好的单面性；同时整个反应都是物理过程，无尾气排放，是一种绿色技术。因此PVD法沉积多晶硅薄膜是钝化接触结构太阳电池的未来发展之路。PVD法多采用磁控溅射法，即以高能粒子轰击硅靶材，使硅原子蒸发后沉积到基材上。

但常规的磁控溅射工艺方法为水平式的传输，通过载板承载硅片，硅片的沉积面向下设置，为了暴露硅片的下表面、并支撑硅片，一般载板上开口设置，硅片设置在开口中，开口的边沿设置有用于支撑硅片的挡边。挡边直接与硅片的沉积面接触，这就导致硅片沉积面的边沿会被挡边遮挡，进而造成太阳能电池的效率损失。

发明内容

本申请实施例提供了一种磁控溅射装置及多晶硅层的制备方法，以解决硅片沉积面的边沿被挡边遮挡的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种磁控溅射装置，所述磁控溅射装置包括：

磁控溅射室；

阴极板，竖直设置在所述磁控溅射室内；

阳极板，竖直设置在所述磁控溅射室内，并与所述阴极板相对设置；

基片框，所述基片框开口设置，所述开口用于容纳待沉积的基片，所述开口所在的平面与竖直方向的夹角为-10～10°，所述基片框上于所述开口的边沿处旋转活动设置有若干限位柱，所述限位柱可旋转至与基片表面贴合。

在本申请的一些实施例中，所述磁控溅射装置包括一个阳极板，所述阳极板设置在所述磁控溅射室的中部；所述磁控溅射装置包括两个阴极板，所述两个阴极板分别设置在所述磁控溅射室的两端；所述阳极板的两侧均设置有所述基片框。

在本申请的一些实施例中，所述磁控溅射室内部的下表面设置有滑槽，所述滑槽设置在所述阳极板的两侧并平行于所述阳极板，所述基片框的下端滑动设置在所述滑槽内。

在本申请的一些实施例中，所述滑槽内设置有用于驱动所述基片框在所述滑槽内运动的电动滚轮。

在本申请的一些实施例中，所述电动滚轮设置在所述基片框下端的两侧。

在本申请的一些实施例中，所述电动滚轮沿所述滑道线性阵列设置，且所述基片框的宽度不小于相邻电动滚轮距离的两倍。

第二方面，本申请实施例提供一种多晶硅层的制备方法，所述方法包括如下步骤：

提供第一方面所述的磁控溅射装置；

提供待沉积的基材；

将所述基材设置到所述基片框的开口中，并在所述磁控溅射装置内沉积多晶硅层。

在本申请的一些实施例中，所述提供待沉积的基材，包括如下步骤：

提供N型硅片；

对所述硅片制绒；

对制绒后的硅片的一面进行高温硼扩散处理；

去除所述硅片另一面在所述硼扩散中绕扩形成的掺杂层，并抛光处理；

在抛光后的硅片的另一面制备隧穿氧化层，

所述多晶硅层沉积在所述隧穿氧化层上。

在本申请的一些实施例中，所述在所述磁控溅射装置内沉积多晶硅层，在0.1～0.7Pa下进行。

在本申请的一些实施例中，所述在所述磁控溅射装置内沉积多晶硅层，在100～300℃下进行。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的磁控溅射装置及多晶硅层的制备方法，通过将阴极板和阳极板都竖直设置，再通过基片框使基片与竖直方向的夹角为-10～10°能达到好的沉积效果，并通过限位柱将所述基片限位在所述基片框上，可以避免基片被遮挡的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种磁控溅射装置的结构示意图；

图2为本申请实施例所述的磁控溅射室内部的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例所述的基片框的正视结构示意图；

图4为本申请实施例所述的基片框的侧视结构示意图；

图5为本申请实施例所述的制绒后的硅片的结构示意图；

图6为本申请实施例所述的硼扩散后的硅片的结构示意图；

图7为本申请实施例所述的抛光后的硅片的结构示意图；

图8为本申请实施例所述的制备隧穿氧化层后的硅片的结构示意图；

图9为本申请实施例所述的沉积掺杂非晶硅后的硅片的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

太阳能电池多晶硅的沉积中，现有的硅片沉积面的边沿存在被挡边遮挡的技术问题。

本申请实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

第一方面，本申请实施例提供一种磁控溅射装置，所述磁控溅射装置包括：

磁控溅射室01；

阴极板02，竖直设置在所述磁控溅射室01内；

阳极板03，竖直设置在所述磁控溅射室01内，并与所述阴极板02相对设置；

基片框04，所述基片框04开口设置，所述开口用于容纳待沉积的基片，所述开口所在的平面与竖直方向的夹角为-10～10°，所述基片框04上于所述开口的边沿处旋转活动设置有若干限位柱0411，所述限位柱0411可旋转至与基片表面贴合。

本领域技术人员可以理解，阴极板02和阳极板03与磁控溅射室01的具体连接方式可以参照本领域的常规设置方式。

本领域技术人员可以理解，所述开口所在的平面即所述基片所在的平面。所述基片与竖直方向的夹角为-10～10°均可以达到好的沉积效果。

本申请的基片框04可以使基片与通过限位柱0411将所述基片限位在所述开口内。所述限位柱0411的遮挡面积可以远远小于传统方式中挡边的遮挡面积。

在实际工作中，所述阴极板02上应设置靶材07。一般可以采取阵列设置的方式将靶材07设置在阴极上。

在本申请的一些实例中，所述限位柱0411连接在一旋转轴的一端，所述旋转轴贯穿所述基片框04的两面设置，所述旋转轴的另一端连接有另一限位柱0411。

本申请通过将阴极板02和阳极板03都竖直设置，再通过基片框04使基片与竖直方向的夹角为-10～10°能达到好的沉积效果，并通过限位柱0411将所述基片限位在所述基片框04上，可以避免基片被遮挡的问题。

在本申请的一些实施例中，所述磁控溅射装置包括一个阳极板03，所述阳极板03设置在所述磁控溅射室01的中部；所述磁控溅射装置包括两个阴极板02，所述两个阴极板02分别设置在所述磁控溅射室01的两端；所述阳极板03的两侧均设置有所述基片框04。

阳极板03和阴极板02之间构成进行沉积工艺的工作区。在所述磁控溅射室01的中部设置一个阳极板03、在所述磁控溅射室01的两端设置两个阴极板02，可以用三块极板构建两个工作区，增加工作效率。

在本申请的一些实施例中，所述磁控溅射室01内部的下表面设置有滑槽05，所述滑槽05设置在所述阳极板03的两侧并平行于所述阳极板03，所述基片框04的下端滑动设置在所述滑槽05内。

滑槽05可以使基片框04稳定地设置在所述磁控溅射室01中，不会倾倒。同时基片框04可以沿滑槽05滑动，设置多个基片框04在沿滑槽05滑动的同时进行沉积，可以进行连续生产。

在本申请的一些实施例中，所述基片框04包括框体041与底座042，其中所述底座042设置在所述滑槽05内。

在本申请的一些实施例中，所述滑槽05内设置有用于驱动所述基片框04在所述滑槽05内运动的电动滚轮06。

在本申请的一些实施例中，所述电动滚轮06设置在所述基片框04下端的两侧。

所述基片框04下端的两侧都设置电动滚轮06有利于使所述基片框04在所述滑槽05内的运动更稳定。

在本申请的一些实施例中，所述电动滚轮06沿所述滑道线性阵列设置，且所述基片框04的宽度不小于相邻电动滚轮06距离的两倍。

所述基片框04的宽度不小于相邻电动滚轮06距离的两倍，使得所述基片框04在所述滑槽05内运动时，至少同时有两组相对的电动滚轮06驱动基片框04运动，这有利于提高运动的稳定性。

第二方面，本申请实施例提供一种多晶硅层的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1：提供第一方面所述的磁控溅射装置；

S2：提供待沉积的基材；

S3：将所述基材设置到所述基片框的开口中，并在所述磁控溅射装置内沉积多晶硅层。

在本申请的一些实施例中，所述提供待沉积的基材，包括如下步骤：

S11：提供N型硅片；

S12：对所述硅片制绒；

S13：对制绒后的硅片的一面进行高温硼扩散处理；

S14：去除所述硅片另一面在所述硼扩散中绕扩形成的掺杂层，并抛光处理；

S15：在抛光后的硅片的另一面制备隧穿氧化层，

S16：所述多晶硅层沉积在所述隧穿氧化层上。

本领域技术人员可以理解，通过提供经过步骤S11～S16处理的硅片作为基材，再沉积多晶硅层，可用于制备太阳能电池。

为进一步阐述本申请的多晶硅层的制备方法，所述多晶硅层的制备方法可通过如下方式进行：

对N型硅片衬底的前后表面均进行清洗处理，然后制绒去除表面损伤层以及制备金字塔形貌1，制绒后的硅片结构如图5；

将硅片进行高温硼扩散，制备掺杂层2，硼扩散后的硅片结构如图6；

将硅片背面进行刻蚀抛光处理，以去除背面绕扩产生的掺杂区域并形成抛光表面形貌，抛光后的硅片结构如图7；

在硅片背面制备一层隧穿氧化层3，制备隧穿氧化层后的硅片结构如图8；

以本申请提供的磁控溅射装置在硅片背面沉积一层掺杂非晶硅4，沉积掺杂非晶硅后的硅片结构如图9。

在本申请的一些实施例中，所述在所述磁控溅射装置内沉积多晶硅层，在0.1～0.7Pa下进行。

在本申请的一些实施例中，所述在所述磁控溅射装置内沉积多晶硅层，在100～300℃下进行。

本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。对于用“和/或”描述的三项以上的关联对象的关联关系，表示这三个关联对象可以单独存在任意一项，或者其中任意至少两项同时存在，例如，对于A，和/或B，和/或C，可以表示单独存在A、B、C中的任意一项，或者同时存在其中的任意两项，或者同时存在其中三项。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。