一種ALD成膜質量的檢測方法與流程
2023-06-19 03:32:01
本發明屬於太陽能電池製造領域，具體地說，涉及一種ALD成膜質量的檢測方法。
背景技術：
近些年來，PERC(Passivated Emitter Rear contact solar Cells，鈍化發射區背面電池)技術得到了太陽能行業內技術人員的極大關注，成為行業未來發展的新趨勢。該技術的主要技術特徵就是採用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等離子體增強化學氣相沉積)或ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積)在矽片背表面沉積一層鈍化膜，目前行業內多採用Al2O3作為鈍化膜。
ALD技術的原理是將物質以單原子膜的形式一層一層地鍍在基底表面。由於採用單原子層逐層沉積，因此與PECVD方法相比，ALD方法沉積出的薄膜均勻性更好，性能更優異。
在PERC電池製備過程中，使用ALD方法在矽片表面沉積的Al2O3鈍化膜的厚度在3nm～15nm之間，該厚度的Al2O3的鈍化膜用肉眼幾乎無法辨別，因此對成膜質量的準確監控難以實現。
在現有技術中，對ALD成膜質量的監控通常採用XRD(X射線衍射)方法。XRD方法通過衍射峰強度及半峰寬表徵所製備薄膜的晶體質量。但X射線使用時存在一定風險，測試樣品時工藝繁瑣，且XRD設備價格較高，需要專業人員進行操作，因此該測試方法不易普及。
綜上，ALD技術大量應用到太陽能行業後急需一種簡單易操作的成膜質量檢測方法。
技術實現要素：
為了克服現有成膜質量監測的缺陷，本發明提供了一種低成本、易操作、高可信度的ALD成膜質量的檢測方法。
根據本發明的一個方面，提供一種ALD成膜質量的檢測方法，所述檢測方法包括步驟：
a)選取多個矽片作為襯底，所述矽片的電阻率在0.5Ωcm～6Ωcm；
b)對所述矽片進行制絨操作，去除所述矽片表面的損傷層；
c)對所述矽片進行清洗，並採用ALD法對所述矽片進行雙面沉積，沉積Al2O3鈍化膜；
d)對所述矽片進行退火操作；
e)對所述矽片進行少子壽命檢測。
根據本發明的一個具體實施方式，採用微波光電導衰退法進行少子壽命檢測。
根據本發明的另一個具體實施方式，所述微波光電導衰退法進一步包括如下兩個步驟：
雷射注入產生電子空穴對；
微波探測信號變化。
根據本發明的又一個具體實施方式，所述多個矽片的電阻率範圍為：1±0.1Ωcm。
根據本發明的又一個具體實施方式，所述Al2O3鈍化膜的厚度範圍為：3nm～15nm。
根據本發明的又一個具體實施方式，在所述步驟d)中，退火的溫度為300℃～900℃。
根據本發明的又一個具體實施方式，在所述步驟d)中，退火操作的時間為120s-240s。
本發明提供的技術方案只需對採用ALD方法進行薄膜沉積的矽片的少子壽命進行檢測，就可以知道成膜質量優劣。少子壽命越大表明ALD的成膜質量越好；少子壽命越低，ALD的成膜質量越差；當少子壽命異常低時，表明ALD工藝發生了異常。本方法工藝簡單、檢測速度快，無需額外增加價格高昂的檢測設備，只需進行正常的工藝即可。此外，這種方法操作簡單，不需要配備專業的檢測人員，設備和人工成本都比較低，適合於大規模推廣使用。更為重要的是，由於本發明提供的檢測方法是無損檢測，因此檢測樣品在檢測後可直接投入後續生產，進一步節約了生產成本。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
圖1所示為根據本發明提供的一種ALD成膜質量的檢測方法的一個具體實施方式的流程示意圖。
附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施方式
下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪製。本發明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發明。
參考圖1，本發明提供的一種ALD成膜質量的檢測方法具體包括如下步驟：
步驟S101，選取多個矽片作為襯底，所述矽片的電阻率在0.5Ωcm～6Ωcm。
優選的，所述多個矽片的電阻率範圍為：1±0.1Ωcm。
步驟S102，對已經選取的所述矽片進行制絨操作，去除所述矽片表面的損傷層。在矽片的表面形成絨面，可以有效提高矽片的陷光作用。常用的制絨方法有兩大類，一類是溼法制絨，採用腐蝕性溶液對矽片的表面進行腐蝕，以形成絨面。一般情況下，用鹼性溶液處理後，可在矽片的表面得到金字塔狀絨面；用酸性溶液處理後，可在矽片的表面得到蟲孔狀絨面。絨面大小為微米級尺寸。另一類是幹法制絨，如反應離子刻蝕制絨，其形成的絨面尺寸在納米量級。
制絨後，繼續執行步驟S103，對所述矽片進行清洗，並採用ALD法對所述矽片進行雙面沉積，沉積溫度為200-400℃，沉積時間為10-30s沉積Al 2O3鈍化膜。沉積工藝的好壞能夠直接決定成膜的生長速率和厚度，對電池效率影響也很大。
表面鈍化越好，Al2O3鈍化膜的厚度越厚，測試得到的少子壽命也就越高；但是這並不能說明電池效率一定是最好的。因此需要嚴格選擇Al2O3鈍化膜的厚度，以便在電池效率最好的ALD工藝條件對少子壽命進行測試。
優選的，所述Al2O3鈍化膜的厚度範圍為：3nm～15nm，例如：3nm、7nm或者15nm。更為優選的，所述Al 2O3鈍化膜的厚度範圍為：7nm～10nm。在該厚度範圍內可得到最佳的電池效率，所以採用此厚度的膜厚進行少子壽命測試能更直觀的體現生產工藝的好壞。
鍍膜之後，繼續執行步驟S104，對所述矽片進行退火操作。為了達到更好的效果，需要控制退火工藝的參數。優選的，退火的溫度為300℃～900℃，例如：300℃、600℃或者900℃。更為優選的，退火的溫度為450℃～600℃。退火操作的時間為120s-240s，例如：120s、180s或者240s。更為優選的，退火操作的時間為160s-210s。
經過退火之後的矽片竟可以執行步驟S105，對所述矽片進行少子壽命檢測。優選的，採用微波光電導衰退法進行少子壽命檢測。進一步地，所述微波光電導衰退法包括如下兩個步驟：雷射注入產生電子空穴對和微波探測信號變化。
少子壽命越大表明ALD的成膜質量越好；少子壽命越低，ALD的成膜質量越差；當少子壽命異常低時，表明ALD工藝發生了異常。用本發明提供的方法進行少子壽命檢測時，當少子壽命大於100μs時認為ALD成膜質量好，少子壽命在80-100μs之間時ALD成膜質量較差，而低於80μs時認為是ALD工藝發生了異常。
本發明提供的檢測方法，不會對矽片產生損傷，檢測後的矽片可以進一步投入到後續工藝中。該方法操作簡單，不用額外增加設備和人工，成本低、效果好，有利於大面積推廣使用。
雖然關於示例實施例及其優點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發明的精神和所附權利要求限定的保護範圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對於其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發明保護範圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
此外，本發明的應用範圍不局限於說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發明的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對於目前已存在或者以後即將開發出的工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執行與本發明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發明可以對它們進行應用。因此，本發明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護範圍內。