[发明专利]清洁硅基底的表面的方法

说明书

本发明涉及一种清洁用于异质结(heterojunction)太阳能电池制造的硅基底的表面的方法。

结晶硅太阳能电池由于它们的高效率被广泛应用在光伏产业中。

甚至对于由非常薄的硅晶片(～100μm(微米))制得的太阳能电池，异质结太阳能电池可被使用以得到高效率(＞22％)。

已知的是在使具有结构化表面的步骤之后，硅基底经过湿化学蚀刻工艺来清洁硅基底的表面，即，来移除在基底表面上自然形成的二氧化硅(SiO₂)层。从文献Katrn Reinhardt和Werner Kern，“Handbook of Semiconductor Wafer Cleaning Technology”第2版(2007)中，湿化学法是已知的。

湿化学清洁方法需要使用诸如那些基于例如氢氟酸(HF)和去离子水的溶液。

然而在那些湿法中使用的相对大量的去离子水和化学物质代表了主要的污染源和导致高制造成本。

因此，本发明的目标是提供一种使用能够避免使用污染液体化学物质和减少制造成本的干法技术清洁硅基底的表面的方法。

为了此目的，本发明提供了一种清洁硅基底的表面的方法，所述的表面最初为二氧化硅层所覆盖。

根据本发明，所述方法包含以下步骤：

a)在反应室中将所述表面暴露于由氟化气体产生的射频等离子体下，导致二氧化硅层剥离，并且使氟化元素被吸附到硅基底的表面上，所述的暴露在60s(秒)到900s的范围的时间内进行，由等离子体产生的功率密度在10mW/cm²(毫瓦每平方厘米)到350mW/cm²范围内，在反应室中的氟化气体的压力为10mTorr[毫托]到200mTorr，硅基底的温度为300℃或更低；以及

b)在反应室中将所述包括氟化元素的表面暴露于氢射频等离子体下，以从基底的表面消除氟化元素，所述的暴露在5s(秒)到120s的范围的时间内进行，由等离子体产生的功率密度在10mW/cm²到350mW/cm²范围内，在反应室中的氢的压力为10mTorr[毫托]到1Torr，硅基底的温度为300℃或更低。

在各种可能的实施方案中，本发明还提供以下可单独或者以任何它们的技术上可行的组合考虑的特征，每一个提供专门的优势：

-在步骤a)和b)中，射频等离子体的功率是10W[瓦特]；

-在步骤a)中，使用的氟化气体是SiF₄气体；

-在步骤a)中，反应室中SiF₄的压力是30mTorr；和

-步骤a)进行380s的时间；

-在步骤a)和b)中，硅基底的表面的温度是150℃；

-步骤b)的持续时间是30s，反应室中氢的压力是500mTorr；

-反应室是等离子体增强化学气相沉积反应器的室。

因此，本发明提供了一种使用能够避免使用污染液体化学物质和减少制造成本的干法技术清洁硅基底的表面的方法。

另外，用本发明的方法得到基底的电光性质接近于用现有技术的湿法技术得到的那些。

所述方法还可以被用于实施在包含多个反应室(用于形成结构，蚀刻，沉积)的簇中的太阳能电池的制造的主要步骤。不同的真空室相互连通，因此避免外部污染物对基底的污染。

以下根据附图详细描述本发明，在其中：

-图1表示对于在步骤a)中使用的不同SiF₄/H₂之比的E₂值；

-图2表示在步骤a)中作为暴露于SiF₄等离子体的时间的函数E₂的幅度。

在本发明的一个实施方案中，清洁最初为原生的(native)二氧化硅层所覆盖的硅基底的表面的方法包括：在反应室中将表面暴露于由氟化气体产生的射频等离子体的步骤a)，通过气相蚀刻(干法技术)导致二氧化硅层剥离。

将氟化气体注入到等离子体增强化学气相沉积反应器(PECVD)的反应室中。等离子体被包含氟基元素(分子、原子、离子)的射频电压(RF)激发。

该步骤a)在从60s到900s范围的时间内进行。等离子体的功率是在1W到30W，相应的功率密度在10mW/cm²到350mW/cm²范围内。氟化气体的压力为10mTorr[毫托]到200mTorr。