[发明专利]单室反应器中制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅基半导体薄膜制造技术领域，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。

背景技术

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n层14组成的p-i-n叠层结构，以及背电极15和背保护板16。其中，p层12和n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，p型掺杂层里以正电荷载流子空穴为主，n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p型掺杂，磷元素被用于n型掺杂。p层12和n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光电单元。

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n层具有较高的掺杂浓度，因此n型掺杂剂例如磷烷的用量通常比较大，在n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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单室反应器中制造半导体器件的方法，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n型掺杂剂交叉污染，同时对p型掺杂剂交叉污染也具有去除效果。

为达到上述目的，本发明提供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p层沉积结束之后进行。

可选的，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。