[发明专利]新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶及制作方法

说明书

本发明给出了一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，包括硅环和金属内筒，硅环通过绑定材料固定在金属内筒外壁上；所述硅环包括硅环段，所述硅环段包括若干N型硅条，若干N型硅条沿金属内筒外壁呈圆周分布。本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优点是靶材密度高，纯度高，成本低，易于加工。本发明给出了一种加工如上述的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的制作方法，包括以下步骤：将硅环段依次设置在金属内筒外侧壁上，N型硅条通过铟绑定在金属内筒外壁上；将两个金属定位卡环固定在金属内筒外侧壁上；N型硅材料卡环固定在金属内筒外侧。用N型硅材料切成小块的N型硅条后绑定而成，对于长度方向尺寸大的旋转圆柱靶可以用多段拼接。

技术领域

本发明涉及一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶。

本发明还涉及一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的制作方法。

背景技术

根据量子隧穿效应制造的太阳能电池称为隧穿氧化钝化接触太阳能电池TunnelOxide Passivated Contact,简称TOPCon。TOPCon技术是在电池背面制备一层超薄的可隧穿的SiO2氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄膜层，二者共同形成了钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的表面钝化。由于SiO2氧化层很薄，硅薄层有掺杂，多子(电子)可以隧穿透这两层钝化层，而少子(空穴)则被阻挡，如果在其上再沉积金属，就可以得到无需开孔的钝化接触。TOPCon技术，既能实现背面整面钝化，又无需开孔接触，是一种进一步降低背面金属接触区组合速率以实现背面整体钝化接触技术。

磁控溅射旋转圆柱N型硅靶管是为了配合制备TOPCon技术中在电池背面制备一层超薄的可隧穿的SiO₂氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄膜层而构思的。采用气相原位掺杂的物理气相沉积(PVD in Situ doping)技术，是用平面硅靶或圆柱硅靶固态靶材和多种离子态掺杂气体源同时或分别溅射到基片上实现原位掺杂；具体来说，是把硅靶材从冷凝相中溅射到硅基片上，同时引入一定浓度的离子态的磷烷(PH₄)，凝结到原子尺度的清洁的硅基片或SiO₂二氧化硅薄膜上，形成掺杂硅薄膜的成核和生长。

磁控溅射靶有两种基本结构，平面靶和圆柱靶。平面靶由板材构成，其靶表面溅射后有刻蚀槽，靶材利用率低至30％，而且使用周期短，换靶过程复杂，目前磁控溅射旋转圆柱靶逐步取代了平面靶。和平面靶相比，磁控溅射旋转圆柱靶由空心圆柱构成，其靶材利用率可达80％；空心圆柱靶管表面没有刻蚀槽，使用周期短长，换靶过程简单。事实上，旋转圆柱磁控溅射靶展开后相当于两个平面矩形靶，其在溅射运行过程中，靶芯中的磁铁固定不动，靶管旋转实现溅射过程。磁控溅射圆柱靶的结构是磁铁装配在靶芯轭铁上，而后放置在靶管中，两端通过靶头和靶堵进行密封。

现有新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶管主要具有喷涂法、烧结法和硅棒加工成空心圆柱绑定法三种制备方法，但上述方法制备的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶管存在密度低、纯度低等问题，或者成本高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种密度高、纯度高、成本低的新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶。

本发明还要解决的技术问题是提供一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶，包括硅环和金属内筒，硅环通过绑定材料固定在金属内筒外壁上；

所述硅环包括至少一组硅环段，所述硅环段包括若干N型硅条，若干N型硅条沿金属内筒外壁呈圆周分布，N型硅条长度方向与金属内筒的轴向方向一致。

作为本新型磁控溅射旋转圆柱N型硅靶的优选，金属内筒外壁上还固定连接有两个金属定位卡环，所述硅环处于两个金属定位卡环之间，所述硅环的两侧端部分别抵靠在两个金属定位卡环上。