[发明专利]微晶硅薄膜的沉积方法及等离子体辅助沉积的监控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜沉积技术，特别是涉及一种微晶硅薄膜沉积方法。 

背景技术

串叠式(tandem)的硅薄膜型太阳电池一般是使用微晶硅(μc-Si)薄膜，其具有提高薄膜太阳电池的光电转换效率(photoelectric conversion efficiency)的优点。微晶硅薄膜一般通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)技术制作，然而过低的沉积速率(约 )常常造成应用上的重大瓶颈，尤其，薄膜太阳电池所需的微晶硅薄膜膜厚高达1-2μm，镀膜时间往往超过1个小时以上，特别是在大面积沉积制作工艺应用时，所使用的制作工艺参数是以能获得稳定的结晶品质为优先考虑，因此也造成产量低、电池每瓦发电成本高等不利影响，所以若能在获得稳定的结晶率的制作工艺条件下，发展增进沉积速率的制作工艺方法成为硅薄膜产业重要的研究课题。 

已知技术日本专利JP 2005183620号是于沉积制作工艺初始阶段以能量较小的等离子体，使微晶硅在低的沉积速率下形成起始层，之后，再以能量较高的等离子体，提高薄膜沉积速率完成整层，最终获得高沉积速率的微晶硅薄膜。专利JP 20030421313号虽然借着选择分段脉冲等离子体作用，以达到提高微晶硅薄膜沉积速率与结晶率的目的，然而，其采用预设多阶段的制作工艺条件方式，对使用者而言，容易导致制作工艺操作复杂化以及制作工艺调校困难。此外，专利JP 20030421313号的技术为开回路制作工艺，在微晶硅薄膜制作工艺初期之后的沉积过程，由于无法实时对于等离子体场中活性物种变化侦测进行制作工艺条件调变，致使沉积速率仍会受限于过多的Hα产生大量蚀刻作用的疑虑。 

发明内容

根据上述，本发明提供一种微晶硅薄膜的沉积方法，包括：以开回路且 未调变制作工艺参数的方式进行等离子体辅助沉积；在该开回路沉积制作工艺使薄膜结晶率达到稳定后，接续以闭回路且调变制作工艺参数的方式进行等离子体辅助沉积，其中该闭回路方式为监控该等离子体中的SiH*和Hα活性物种，并调整该等离子体辅助沉积中的制作工艺参数，使该等离子体中的SiH*和Hα活性物种的成分浓度维持在稳定范围内，提高镀膜沉积速率。 

本发明提供一种等离子体辅助沉积的监控装置，包括等离子体辅助沉积装置、连接该等离子体辅助沉积装置的等离子体成分分析装置、制作工艺调变系统，连接该等离子体成分分析仪装置和该等离子体辅助沉积装置。 

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下： 

附图说明

图1为一般等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)制作工艺在沉积微晶硅薄膜的沉积时间与光谱强度的关系图； 

图2为本发明实施例制作工艺在沉积微晶硅薄膜的沉积时间与光谱强度的关系图； 

图3为本发明实施例包括制作工艺调变系统的等离子体薄膜沉积装置的示意图； 

图4为本发明实施例微晶硅薄膜的沉积方法的流程图； 

图5为结晶率和镀膜时间关系的曲线图。 

附图标记说明 

302～真空腔体； 

304～上电极； 

306～下电极； 

308～第一气体质量流量控制器； 

310～第二气体质量流量控制器； 

312～基板； 

314～等离子体成分光谱分析仪； 

316～制作工艺调变系统； 

318～光感测头； 

320～等离子体光谱计； 

322～功率产生器。 

具体实施方式