TW201003959A - Solar cells and methods and apparatuses for forming the same including i-layer and n-layer chamber cleaning - Google Patents

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201003959 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致係關於太陽能電池以及用來形成此 電池的方法和設備。詳言之，本發明也係關於薄膜太 池和用來形成此薄膜太陽能電池之方法和設備，包括 制污染和改善裝置產率的方法。 【先前技術】 一般用來沉積半導體材料到基板上的電漿強化 乳相沉積（PECVD)腔室已屬習知。這類pecvd腔室的 揭示在美國專利第6,477,980號以及美國專利申 US2006006138公開號中，其全文以參考文獻方式併 中。電漿處理包括提供處理氣體混合物到稱為電漿腔 空室中，然後供應電磁能量使處理氣體被激發至電漿 電漿可將氣體混合物分解成為可在適當基板上執行 積的離子物種。 由這類沉積處理在適當基板上所形成的矽太陽 包括非晶矽層以及微晶矽層。這些層形成可吸收太陽 果能產生電流的p-i-n裝置。在執行欲求的沉積以形； 結構時，很重要的是在i-層形成的過程中，不會受到 序形成之p-層及η-層的汙染。先前技術通常使用個別 腔室來形成裝置中每一欲求的沉積層。這樣的製程相 且需要耗費大量時間才能完成，因此使得經由此類製 的太陽能電池的製造成本居高不下。為了克服這種問 太陽能 陽能電 用來控 之化學 實例已 請案第 入本文 室的真 狀態。 欲求沉 能電池 光且結 成 P-i-n 先前依 的沉積 當缓慢 程產生 題研發 5 201003959 出具有多個PEC VD腔室的設備，讓基板（包括大面積基板） 可在PECVD腔室間自動地傳送和移轉，以完成欲求的沉積。 即使是以這樣進行沉積，產率仍然不足以達成欲求的製造效 率且其汗染程度仍然會造成產率下降以及裝置效能不良。 因此’需要一種包括多個PECVD腔室之太陽能電池設 備，藉以改善系統的整體產出率以及生產線的汙染程度，以 改善所形成裝置的效能和處理順序的裝置產率。 【發明内容】 本發明大致提供一種在基板上形成太陽能電池裝置的 方法，包含沉積二或多層在一第一基板上，其中沉積此一或 多層的步W包括纟一處室内％成_纟質層在該第一基 的表面上，及形成一第一摻雜層於該形成在第—基板上 之本質層上，在該二或多層被沉積在該第_基板上之後，純 化—)設置在職理腔室之—處㈣中的一腔室組

人表面其中鈍化該腔室組件表面的步驟包括沉積一包 3石夕的鈍化層在該腔室組件的 _ „ 干妁录面上，沉積二或多層在一第 —基板上，其中沉積此二或多 , 飞夕厚的步驟包括在一處理腔室内 形成一本質層在該第二基板 场认叫 扳的表面上，及形成一第一摻雜 層於該形成在第二基板上之本質 铸^也 質層上，及在該二或多層被沉 積在該第一和第二基板上之 ^ 風乾（seasoning)該腔室組件 义—表面，其中風乾該腔 蒋私— 什表面的步驟包括以清潔氣體 移除該腔室組件該表面上之一 矽之疋5的材料及沉積一包含有 夕之風乾層在該腔室組件之該表面上。 201003959 本發明實施方式更包含提柘 電池裝置的方法，包含在t種在基板上形成太陽能 第—處理區中處理多個基板，JL 中在該第-處理區中處理多個基板的步驟包括沉積多個第

一層在一第一腔室組件及多個基板上，其中當該多個第一層 中的一層是沉積在該多個基板中之-個基板上時，該第-腔 至組件和該多個基板中之—基板是放置在該第—處理腔室 之該處理區中’且在該多個基板已被處理後，風乾設置在該 第一處理腔室之該處理區内的該第一腔室組件之—表面，其 中風乾該第一腔室組件表面的步驟包括以清潔氣體 “leaning gas)移除—定量之至少一部分之多個第一層材料 (其係沉積在該第一腔室組件上）之及沉積一包合有矽之第二 層在該第ϋ組件之該表面上，在一第二處理腔冑内處理 該夕個基板，其中該在第二處理腔室内處理該多個基板的步 驟包含沉積一或多第三層在一第二腔室組件（其位於該第二 處理腔室之一處理區中）上及形成在該多個基板之一上的— 第一層上，及當該一或多第三層的沉積完成後，鈍化設置在 該處理區内之該第二腔室組件之一表面，其中鈍化該第二腔 室組件之表面的步驟包括沉積一包含有矽之第四層在該第 二腔室組件之該表面上。 本發明實施方式更包含提供一種形成太陽能電池裝置 的方法，包含移除一腔室組件之一表面上一定量的沉積材料 (該腔至組件位於—第一處理腔室之一處理區中），以一清洗 氣體（purging gas)清洗該第—處理腔室之該處理區’沉積— 風乾層在該腔室組件之一表面上其中該風乾層包含矽，待 7 201003959 該風乾層被沉積在該腔室組件上之後，將一基板放置在該處 理區的一基板支撐件上。並在該基板之一表面上沉積一或多 層，以形成一部分太陽能電池裝置。 本發月實施方式更提供一種用來在一或多基板上形成 太軔能電池裝置的方法’包含設置至少一第一處理腔室在一 群集工具之一傳送腔室上，設置至少四個第二處理腔室在該 傳送腔室上，其中每一該至少一第一處理腔室和每一該至少 四個第二處理腔室是與設置在該傳送腔室内的一機器臂間 為傳送聯通狀態，且每一該至少一第一處理腔室適以沉積— P-型層在一基板上且每一該至少四個第二處理腔室是適以依 序沉積一本質層和4一 η-型層在該基板上，形成一 p- g層在玆 至少一第一處理腔室之一腔室内一基板之一表面上，形成_ 本質層和一 η -型層在該至少四個第二處理腔室之一腔室内 該基板之該表面上，並在該基板已在該至少四個第二處理腔 室之該腔室内被處理完成後，鈍化一第二腔室組件之一表面 (該第二腔室組件位在該至少四個第二處理腔室之該腔室一 處理區内），其中鈍化該第二腔室組件之該表面的步驟包含沉 積一包含矽的鈍化層在該第二腔室組件之該表面上。 本發明也與一種方法有關’其中提供一包括有多個 PECVD腔室的沉積系統，其中一腔室是用來沉積一 Ρ-型非 晶矽層，剩下的每一腔室則是用來形成一非晶或微晶結構或 非必要的在一 η·型層（η-步驟）之後才沉積的本質矽層。在沉 積完本質層與η_型層之後’執行一鈍化處理步驟（純化步驟） 以減少汙染。在本發明另一實施方式中，可在執行過多個連 8 201003959 -步驟之後，執行一遠端電漿清潔處 續的i-步驟/η-步驟/鈍化 理。 【實施方式】 本發明實施方式大致係提供 一種用來在一基板處理裝

一或多層。在一實施方式中，採用一種方法來減少在該處理 腔室内一基板的汙染，其係在沉積該一或多層於一基板上之 前’在該處理腔室之内表面執行一清潔處理。此清潔處理可 包括沉積一層，例如一風乾層，其傾向可捕捉在該處理腔室 内發現的汙染物，因而可確保該處理基板是乾淨的，且未來 在該腔室中處理的基板也可達到相同的處理結果。本發明的 其他處理方式可提供排程和/或將該清潔處理步驟放在一基 板處理順序中的欲求時間點’以改善整體系統的基板產出 率。 第1圖是一朝向光源或太陽光101之多接合區太陽能 電池100的分解示意圖。太陽能電池100包含基板102，例 如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板或其他適當的基板，且 其上形成有多層薄膜。此太陽能電池100更包含形成在基板 102上方之一第一透明導電氧化物（TCO)層11〇，形成在該第 一 TCO層上方之第一 p-i-n接合區120，形成在該第一 p_i_n 接合區120上方之第二p-i-n接合區130’形成在該第二p_i_n 9 201003959 接合區130上方之第二TC0層ι4〇，和形成在該第二tc〇 層140上方之金屬背層150。透過減少光的反射來改善光的 吸收，可非必要地利用濕、電漿、離子、和/或機械處理，來 使基板和/或一或多層形成於其上的膜層可具有紋理。舉例來 說’在第1圖所示的實施例中’第一 TC〇層1 1 〇是被紋理化 且後續沉積於其上的膜層大致依循其下方表面上的形狀沉 積。 第一 TCO層110和第二丁^^層可分別包含有氧化 錫、氧化鋅、氧化銦錫、錫酸錫、其之組合或其他適當的材 料。需知TC0材料也可包含額外添加的掺質和組成份。例 如，氧化鋅還可更包括諸如鋁、鎵 '硼或其他適當摻質。氡 化鋅可包括5%(原子或更少的摻質，更佳是包含2」％(原 子％)或更少的鋁。在特定實施例中，基板1〇2也可由玻璃製 ^«•商ie供其上已形成有第一 TCO層11〇的玻璃。 第一 ρ-ι-η接合區120可包括p_型非晶矽層122、本質 型非晶矽層124(形成在該p_型非晶矽層122上方）、n_型微 晶矽層126(形成在該本質型非晶矽層124上方）。在特定實 施方式中，p-型非晶矽層122的厚度約為6〇A至約2〇〇人間。 在特定實施方式中，本質型微晶矽層124的厚度約為2〇〇〇入 至約_〇A間。在特定實施方式中，n_型微晶♦層126的厚 度約為100A至约6〇oA間。 第二p-i-n接合區130可包括p_型微晶矽層132、本質 型微晶矽層134(形成在該p_型微晶矽層132上方）、n型非 晶矽層136(形成在該本質型微晶矽層134上方）。在特定實 10 201003959 施方式中，P-型微晶矽層132的厚度約為1〇〇A至約6⑽入 間。在特定實施方式中，本質型微晶矽層丨3 4的厚度約為 10,000人至約30,000人間。在特定實施方式中，n型非晶矽 層136的厚度約為1〇〇人至約400人間。 金屬背層1 50可包括，但不限於，選自下列的材料： 鋁（Α1)、銀（Ag)、鈦（Ti)、鉻（c〇、金（Au)、銅（Cu)、鉑

及其之合金，或其之組合，也可實施其他處理來形成太陽能 電池100，例如雷射劃線處理（laser scribing pr〇cess)。也可 在金屬背層150上方設置其他膜層、材料、基板和/或封裴D， 以完成該太陽能電池100。上述的太陽能電池可内連形成模 組，之後再彼此内連形成太陽能電池陣列，以產生大量電力 在發電期間，上述p-i-n接合區12〇、13〇可吸枚太陽 光1〇丨，產生可移出太陽能電池本質石夕區之外的電子-電、'同 對。在P-型層與n-型層之間創造出來的電場延伸越過本質 層，導致電子朝向η-型層流動且電洞朝向卜型層流動，而創 造出電流。在一實施方式中，第一 p_i_n接合區12〇可包括 本質型非晶矽層124且第二p-i-n接合區1 3〇可包括本質型 微晶矽層134，因為非晶矽與微晶矽可吸收不同波長的太陽 光1〇1。因此，太陽能電池100會更有效率，因為可捕捉到 大部分撞擊到太陽能電池100上的光線。因為非晶矽的能帶 間隙大於微晶矽層的能帶間隙，因此將本質型非晶矽層^ Μ 和本質型微晶矽層134的位置設置成可使得太陽光ι〇ι先撞 擊到本質型非晶矽| 124 ’接著再撞擊到本質型微晶矽層 J34。被第一 p_i_n接合區 120吸收的太陽光會繼續前往第二

201003959 p-i-n接合區13〇。意外的發現，在此提供給太陽能電池得第 一 p-i-n接合區120和第二p-i-n接合區130之p-i-n層的厚 度效率較佳且製造成本更低。不受限於任何理論，發明人續 為厚度較大的本質層124、134對吸收更多太陽能先線有幫 助。但是，如果p-i-n接合區120、130中任一本質層124 ' 134的厚度太大，將會妨礙電子流動穿過這些層的迷度。 在一方面’太陽能電池1〇〇可使用一設置在第_ 接合區120和第二p-i-n接合區13〇間的金屬隧道層（未示 出）。當第一 p-i-n接合區12〇之n_型微晶矽層126和p_型微 晶碎層132具有足夠的傳導性可提供隧道接合區以容許電子 輕易地自第一 P-bn接合區120流向第二p-i-u接合區13〇 和’就不需要使用到此金屬隨道層。 在一方面’ 一般認為第二p_i_n接合區13〇之n_型非晶 矽層136，因為較耐空氣與水的攻擊，因此可提供較高的電 池效率。空氣與水會攻擊矽膜，因而形成會降低膜層參與電 子/電洞傳輸的雜質。 第2圖是更包括一形成在本質型非晶矽層124與心型 微晶梦層126之間的n-型非晶梦緩衝層125之第i圖多接合 區太陽能電池100的分解示意圖。在特定實施方式中，此n-型非晶矽緩㈣125的厚度可在約1〇A至約100A間。一般 信11^'非阳梦緩衝層125有助於改善n-型微晶矽層126的 生長和/或黏合。一如in > 又相k可藉由添加n_塑非晶矽緩衝層125 來改善電池效能，因為左士讲，l 口馬在本質型非晶矽層124與n-型微晶矽 層126間的電流會因為托μ、> a麻 马改善通些層間的界面而獲得改善。 12 201003959 第3圖Μ包括-形成在第一 Tc〇層⑴與p型非晶 石夕層122之間…微晶發接觸層121之第i圖多接合區太 陽能電池100的分解示意圖。在特定實施方式中，此P-型微 晶石夕接觸層121之厚度在約60A至約2〇〇Aw。一般相信p_

型微晶石夕接觸層121有助於改善p_型非晶石夕層i22的生長和 /或黏合。一般相信因為在本質型非晶矽層124與第一 tc〇 層110間的電流會因為改善這些層間的界面而獲得改善，因 此可改善電池效能。在一實施方式中，第一 TC0層是含有氧 化辞（Zno)的層。太陽能電池1〇〇可更包括一非必要的n型 非晶石夕緩衝層（未示於第3圖中），形成在本質型非晶石夕層124 與η-型微晶矽層126之間，如第2圖所示（亦即，裝置符號 1 25所示）。 第4圖一電衆強化化學氣相沉積室（pecvd)4〇〇之一實 施方式的截面示意圖，其中可放置一太陽能電池（如第丨_3圖 之太陽能電100)之一或多層膜。也可使用美商應用材料公司 提供的適當的電漿強化化學氣相沉積室。但也可使用其他設 備製造商所提供的沉積腔室。 腔室400大致包括腔室壁402、底部4〇4、喷頭41〇和 基板支#件430’期共同界定出一處理區406。可由一閥408 進出該處理區406，使得基板102可被傳送進、出該腔室 4〇〇。基板支撐件430包括基板接收表面432用以支撐基板， 及一柱434，耦接到一舉升系統436以升高或下降基板支撐 件430。一陰影框433可非必要地放置在基板ι〇2週圍上方。 舉升梢43 8是可移動地設置並穿過基板支撐件43〇以移動基 13

201003959 板進或出該基板接收表面432。基板支撐件43也包括加熱和 /或冷卻裝置439,以維持基板支撐件43〇在欲求的溫度範 圍。基板支撐件430也可包括接地帶431以於基板支撐件43〇 週邊提供RF接地。接地帶的實例可參考美國專利第6〇24〇44 號（2000年2月15曰授予Law等人）、考美國專利申請第 1 1/61 3,834號（2006年12月2〇日提申），其以參考文限内容 方式併入本文中。 以懸臂414從喷頭410週邊將其耦接至背板412。也可 利用一或多中央支撐件416將喷頭41〇耦接至背板412，以 防止下垂和或控制喷頭410的直線/曲度。連接一氣體源42〇 到背板412以提供氣體到背板412上並穿過多個形成在喷頭 410中的孔41 1到達基板接收表面432。連接一真空泵 到腔室400以控制處理區406的壓力在欲求範圍内。將RF 電源422耦接到背板4 1 2和/或喷頭4 1 〇上，以提供RF電力 到喷頭410上，使得可在噴頭41〇與室壁4〇2和/或基板支撐 件430之間創造出一電場，以利用處理區4〇6中的氣體來形 成電漿。可使用各種RF頻率，例如介於約〇 3MHz至約 200MHz間。在一實施方式中，是以1 3 56MHz的頻率來供應 RF電力。喷頭的實例接示在2〇〇2年i丨月12日核發給 等人之美國專利6477960號、2006年1 1月17日公開之Ch〇i 等人的美國專利申請案2〇〇5〇25 199〇、2〇〇6年3月23曰公 開之Keller等人的美國專利申請案2〇〇6〇〇6〇138號中，其全 文以參考文獻方式併入本文中。 可將遠端電漿源424(例如，誘導耦合之遠端電漿源） 14 201003959 連接到氣體源420與背板4 1 2之間。因此，可提供反應性清 潔氣體來清洗各腔室組件，利用傳送清潔氣體到遠端電漿源 424中產生電漿活化的清潔氣體，然後再將其送回到處理腔 室組件的表面上進行清洗。這些清潔氣體可進一步被從RF 電源422傳送到喷頭4 1 0的能量所激發。適當的清潔氣體包 括但不限於NF3、F2、CF4、C2F6、CC14和C2C16。遠端電漿 源的實例接示在1998年8月4曰核發給Shang等人之美國 專利5788778號中，其全文以參考文獻方式併入本文中。 利用以下的沉積參數和沉積方法來形成太陽能電池裝 置的一或多矽層，例如以和第4圖類似的處理腔室來形成第 1-3圖所示太陽能電池1〇〇的矽層。在一實施方適中，在處 理腔室中提供一表面積約10,000 m2或更大，較佳是約40,000 m2或更大更佳是約55,0〇〇 m2或更大的基板1〇2。需知不能 切割此基板1 02來形成更小的太陽能電池裝置。 在一實施方式中，設定一加熱和/或冷卻裝置4 3 9來使 一基板支撐件的溫度在沉積期間約為400 °C或更低，較佳是 在約100°C至约40(TC間，更佳是在約150°C至約400°C間， 例如約2 0 0 °C。 基板接收表面432上之基板頂表面與喷頭410之間的 距離約在400 mil (0.01m)至約1200 mil (0.03m)間，較佳是 約在400 mil (0.01m)至約8 00 mii間。太陽能應用之玻璃基 板的厚度約在 40 mil (〇.〇〇lm)至約 200 mil (〇.〇〇51m)間。 在—實施方適中，以一控制器447來幫助控制腔室4〇〇 及系統500(第5圖）的自動化程序’此控制器447 —般包括 15 201003959 中央處理單元（CPU)、記憶 肪· 1又犄電路（或I/O)。cp 是任一種用在工業設定中用來.生丨女你 又Y用來控制各種腔室處理盥 (即，偵測器、螢幕、产栌於、主s ”硬體 ，IL體輸送硬體等）及監控系統與腔室製 程（如’基板位置、處理咩鬥笙 至表 题理時間荨）的電腦處理器。 到CPU上，且可以是—或客 。遛遲接 次夕種今易存取的記憶體， 存取記憶體（RAM) '唯墻4洛础π 閱機 )唯^己憶體（ROM)、磁片、硬碟或 形式的數位儲存、本地迪$、告以 /、他 存本地端或遠端。可將軟體指令編 記憶體中並用來指揮CPU。支捭 予在 叉符電路也連接到CPU中以越ώ 傳統方式來支持處理器。支持雷 Α由 i持電路可包括有快速緩衝儲存區 (cache)、電力供應、計時電路、輸入/輸出電路子系 -個可由控制器447讀取的程式決定應在基板上執行何。 理。較佳該程式是可由控制器447讀取軟體其包括可 產生及储存至少處理配方順序、基板位置資訊、各控制 移動順序、製程控制、處理時間、排程、料步驟及 合等等的資訊。 對矽膜的沉積來說，一般提供矽系氣體和氫系氣體。 適當的矽系氣體包括，但不限於，矽烷（SiH4)、二矽烷 (Sl2H4)、四氟化矽（SiF4)、四氣化矽（Sicl _ 卜 一氣矽烷 (Sl2H2Cl2)及其之組合。適當的“氣體包括，但不限於，氣 氣（HO。P-型矽層的p-型摻質可包括第ΠΙ族元素，例如硼 或鋁。較佳是，以硼做為ρ-型摻質。含硼來源的實例包括三 甲基硼烷（ΤΜΒ或B(CH3)3)、三乙基硼烷（ΤΕΒ或b(c2h仏^ 二硼烷（Β#6)及其類似物。n_型矽層的^型摻質可包括第v 族元素，例如磷、钟或銻。較佳是，以磷做為n_型摻質。含 16 201003959 磷來源的實例包括膦(PH3)及其類似物。摻質一般利用載氣來 運送’例如氫、氩及其他適合的化合物。 儿積 P型被晶梦接觸層（例如，第3圖的接觸層121) 的特定實例可包括提供一由氫氣與矽烷以2〇〇: i或更高之 比例組成的混合氣體。矽烷的流速在約〇.〇5 sccln/L至約〇 5 sccm/L間。氫氣的流速在約5〇 sccm/L至約400 sccm/L間。 三曱基硼烷（ΤΜΒ，〇·5%體積濃度（於氩氣中））的流速在約 0.05 sccm/L至約〇.5 sccm/L間。本揭示内容中的流速係以 每腔室内部容積中每分鐘標準立方公分（sccm)來表示。腔室 内部容積界定成處理期間氣體可佔據之腔室内部體積大 小。舉例來說，腔室4〇〇的腔室内部容積大致界定成由背板 412、腔室壁402及腔室底部400組成的體積減掉其中被喷 頭組件（包括噴頭410、懸臂414及中央支撐件416)和基板支 撐件（基板支撐件43 0和接地帶43 1)所佔據的體積。在喷頭 上提供約50 mW/cm2至約700 mW/cm2的RF電力。在某此 組態中，喷頭410的大小教佳是比基板1〇2的尺寸大約2〇%。 本揭示内容中的RF電力以每基板面積上所供應至電極的瓦 數來表示。舉例來說，當提供1〇,385瓦的RF電力至面積約 2 00 cm X 26 0 cm的基板上時，RF電力約相當於1〇385瓦 /(200 cm X 2 60 cm) ’等於1 80 mW/cm2。將腔室内的壓力維 持在約1 Torr至約1 00 Torr間，較佳是約3 Torr至約2〇 τ〇ΓΓ 間’更佳是約4 Torr至約12 Torr間。ρ-型微晶矽接觸層的 沉積速率約為3〇人/min或更高。 P-型非晶矽層（例如’第1 -3圖的矽層122)的特定沉積 17 201003959 貝例可^括提供-由氫氣與梦烧以2g : i或更少之比例組 成的混合氣體。發烧的、;^ A &

沉的抓速在約1 sCcm/L至約10 sccm/L 間。氫氣的流速在約5sccm/L至約5〇__間。三甲基蝴 院（ΤΜΒ，〇.5%體積濃度（於氫氣中））的流速在約1 W至 約H)SCCm/L間。甲烧的流速在約1 一至約15 一 間。在喷頭上提供約25 mW/cm2至約2〇〇 mW/cm2的電 力將腔至内的壓力維持在約0.1 Torr至約20 Tori·間，較

佳是約1 Tqh至約4 Tq„間。p_型非晶梦層的沉積速率約為 1 00A/min或更高。 本質型非晶矽層（例如，第1 _3圖的矽層丨24)的特定沉 積實例，《f包括提供一由氫氣與矽烷以2〇 :】成更少之比例 組成的混合氣體。矽烷的流速在約〇 5 sccm/L至約7 sccm/L 間。氫氣的流速在約5 sccm/L至約60 sccm/L間。在喷頭上 提供約15 mW/cm2至約250 mW/cm2的RF電力。將腔室内 的壓力維持在約0.1 Torr至約2〇 T〇rr間，較佳是約〇 5 τ〇ΓΓ 至約5 Τ〇ΓΙ間。本質型非晶矽層的沉積速率約為l〇〇A/min 或更高。 η-型非晶矽層（例如，第丨_3圖的矽層125)的特定沉積 實例’可包括提供一由氫氣與矽烷以2〇 : 1或更少之比例組 成的混合氣體。矽烷的流速在約1 sccm/L至約1〇 secm/L 間。氫氣的流速在約4 sccm/L至約40 sccm/L間。膦（0 5% 體積濃度（於氫氣中））的流速在約〇·1 sccm/L至約l 5 sccm/]L 間。在喷頭上提供約15 mW/cm2至約250 mW/cm2的rf電 力。將腔室内的壓力維持在約〇. 1 Torr至約20 T〇rr間，較 18 201003959 佳是約0.5 Torr至約4 Torr間。p-型非晶發層的沉積速率約 為20〇A/min或更高》 * 沉積一 η-型微晶矽層（例如，第3圖的層126)的特定實 . 例可包括提供一由氫氣與矽烷以1 0 0 : 1或更高之比例組成

的混合氣體。矽烷的流速在約0.05 sccm/L至約0.5 sccm/L 間。氫氣的流速在約30 sccm/L至約250 sccm/L間。膦（0.5% 體積濃度（於氫氣中））的流速在約0.1 SCCm/L至約0.8 secm/L g·、 間。在喷頭上提供約100mW/cm2至約900mW/cm2的RF電 \ ； 力。將腔室内的壓力維持在約1 Torr至約100 Torr間，較佳 是約3 Torr至約20 Torr間，更佳是約4 Torr至約12 Torr 間。η-型微晶矽層的沉積速率約為5〇A/rnin或更高。 沉積一 p-型微晶矽層（例如，第丨_3圖的層丨32)的特定 實例可包括提供一由氫氣與矽烷以2〇〇 : 1或更高之比例組 成的混合氣體。碎烧的流速在約〇 〇5 sccm/L至約〇 5 sccm/L 間。氫氣的流速在約50 sccm/L至約400 sccm/L間。三甲基 硼烷（0.5°/。體積濃度（於氫氣中））的流速在約〇 〇5 sccin/L至約 I 〇.5 SCCm/L間。在噴頭上提供約50 mW/cm2至約700 mW/cm2 的RF電力。將腔室内的壓力維持在約1 T〇rr至約1〇〇 間，較佳是約3 Τ〇ΓΓ至約2〇 τ〇ΓΓ間，更佳是約4 T〇rr至約 12 Torr間。ρ-型微晶矽層的沉積速率約為3〇A/min或更高。 本質型微晶梦層（例如，帛1-3 ϋ的；134)的特定沉 積實例，可包括提供—由矽烷與氫氣以1 : 20至1 : 200之 比例組成的混合氣體。砂—认# $ — & Λ 7烷的流速在約0.3 sccm/L至約3 sccm/L間。氫氣的流遠力认 疋在約20 sccm/L至約200 sccm/L間。 19 201003959 在特定實施例中’沉積期間可將我流速往下調低，從第一 流速往下調至第二流速。在特定實施例中，沉積期間可將氯 乳流速往下調低，從第—流速往下調至第二流速。在喷頭上 提供=300 mW/cm2或更高的RF電力，較佳是約45〇副⑽2 或更南的R F電力。在^ +Α y I α, 在特疋實施例中，沉積期間可將電力密 度往下調低，從第-電力密度往下調至第：電力密度。將腔 室内的壓力維持在約i T〇rr至約1〇〇 T〇rr間較佳是約3

Ton：至約20 Torr間，更佳是約4 T〇rr至約ΐ2 τ〇γγ間。本 質型微晶矽層的沉積速率約為2〇〇A/inin或更高，較佳是約 400A/min。用來沉積本質型微晶矽層的方法揭示在2〇〇6年6 月23日提申的美國專利申請案u/426，127號，標題「乂以以心

and Apparatus for Depositing a Microcrystalline Silicon

Film f0r Photovoltaic Device」，其全文以參考文獻方式併入 本文中。在特定實施例中，此微晶矽本質層中的結晶比例約 為20%至80%間，較佳是在約55%至約？5%間。意外地發現 當微晶發本質層中的結晶比例約7〇%或更低時，開放電路電 位將上升並導致更高的電池效能。 在一種沉積η -型非晶石夕層（例如’第1 _ 3圖的梦層1 3 6) 方法的特定實施方式中’包含以—第一石夕燒流速沉積一非必 要的第一 η-型非晶矽層’並以以一第二矽烷流速（比第一矽 焼流速還要低）沉積一第二η_型非晶矽層在第一卜型非晶矽 層上。第一 η-型非晶珍層可利用提供由氫氣與石夕院以2〇: 1 或更少之比例組成的混合氣體來沉積。石夕烧的流速在約1 sccm/L至約1〇 sccm/L間。氫氣的流速在約4 sccm/L至約 20 201003959 膦（0.5/。體積濃度（於氫氣中））的流速在約〇 $ SCCm/L間。在喷頭上提供約25 mW/cm2至 的RF電力。將腔室内的壓力維持在約〇」 40 sccm/L 間。 sccm/L 至約 3.5 約 250 mW/cm2 τ〇ΓΓ至約20τ〇ΓΓ間，較佳是約〇5T〇rr至約4τ㈣間。第 一 η-型非晶矽層的沉積速率約為2〇〇A/min或更高。第二η_ 型非晶梦層可利用提供由氬氣與矽烷以1: 2〇或更少之比例 組成的混合氣體來沉積 秒燒的流速在約0.2 sccm/L至約2 sccm/L間。氳氣的流速在約i sccm/L至約間。膦 (〇_5%體積濃度（於氫氣中））的流速在約〇5 sccm/L至約 sccm/L間。在噴頭上提供約25 mW/cm2至約25〇 的 RF電力。將腔室内的壓力維持在約〇〗τ〇η.至約2〇 Torr間， 較佳是約0.5 Torr至約4 Torr間。第二n-型非晶矽層的沉積 速率約為20〇A/min或更高。 第5圖為一處理系統500的平面示意圖，此處理系統 500包含多個處理腔室531-537，例如第4圖的PECVD腔室 400或其他能沉積矽層的適當腔室。處理系統500包括與加 載鎖定腔室510及該些處理腔室53 1-537連接的傳送腔室 520。此加載鎖定腔室510容許基板可在系統外的周圍環境 與傳送腔室520及該些處理腔室531-537内的真空環境之間 傳送。加載鎖定腔室510包括一或多個用以固持一或多基板 於其中之可抽真空的區域。在基板被送入到處理系統500的 期間以及基板從處理系統500被送出的期間，可將上述可抽 真空的區域抽空。在一實施方式中，傳送腔室520中至少有 一用來在該加載鎖定腔室510至該些處理腔室531-537間傳 21 201003959 送基板的真空機器臂522，同時將傳送腔室52〇維持在真办 狀況。在另—實施方式中，將傳送腔室520維持在接近大* 壓環境下且包含一定量的惰性氣體。 在處理系統500的一實施方式中，將該些處理腔室 53 1 -537之一腔室設成可用來沉積第一或第二卩一^接合區的 P-型矽層’該些處理腔室53卜537之另一腔室則設成可用來 沉積第一或第二p_i_n接合區的本質石夕層，該些處理腔室 53 1 -537之另—腔室則設成可用來沉積第一或第二p_i-n接合 區的n_型矽層。雖然使用3腔室處理設計可能有利用控制汗 染，但產出率較二腔室系統低，且機器臂的使用頻率太高（因 為需要較多的傳送步驟），且當有一腔室因製程或硬體問題而 無法運作時，就會影響整體製程，造成腔室使用率大幅下降。 在本發明特定實施方式中，將處理系統500設計成可 沉積第一 p-i-n接合區，其包含一多結合區太陽能電池的一 本質型非晶石夕層，例如第ι_3圖所示的第~ p-i-n接合區 120。在一實施方式中，將處理腔室531-537之一腔室設計成 可沉積第一 p_i_n接合區之p_型矽層，同時將剩下的處理胲 室531-537之每一腔室設計成可沉·積第一 P-i-n接合區之本 質型非晶碎層和η -型梦層。在一實施方式中，此第一 接合區之本質型非晶碎層和η-型矽層可在同一腔室内沉積 而在沉積步驟之間不需執行鈍化處理（討論於下）。雖然在封 論處理系統500及其組件時，會參考其用來形成第一 Ρ-1-η 接合區之各裝置，但本發明範疇成不僅限於此，因為處理系 統500可用來形成第一 p-i-n接合區、第二Ρ4-η接合區、第 22 201003959 一及第二p-i-n接合區二者，及其之組合。

於處理系統500執行之一基板處理順序的一實施方式 中，經由加載鎖定腔室510進入處理系統5〇〇的基板透過二 空機器臂傳送到指定用來沉積P-型矽層的處理腔室内，或是 透過真空機器臂傳送到指定用來沉積本質矽層和卜型碎^ 的其他剩餘處理腔室内，並經由真空機器臂被傳送回到加載 鎖定腔室510中。在一實例中，如第5圖所示，以機器臂522 將基板送進處理腔室53 1中（如路徑A1所示），處理腔室531 疋用來 >儿積一或^ P-型碎層在基板上’接著再以機器臂522 將基板送進處理腔室534中（如路徑A2所示），處理腔室532 是用來沉積一或多本質妙層和η-型矽層，接著再將基板送回 到加載鎖定腔室510中（如路徑A3所示），然後就可將基板 從系統中移出。 假設Ρ-型矽層厚度為130Α且沉積速率為每分鐘 500Α，則沉積Ρ-型矽層所需的時間約為0.3分鐘。對厚度為 2700Α且沉積速率為每分鐘220Α的本質層來說，沉積時間 約需12.3分鐘。假設η-型矽層厚度為250人且沉積速率為每 分鐘500Α，則沉積η-塑矽層所需的時間約為〇.5分鐘。可知 如果一腔室是用來沉積Ρ-型碎層’且有多個腔室是用來沉積 本質層及η-型矽層’可透過增加可平行處理i-n層的處理腔 室的數目，來實現提高產率的目地。亦即，從可沉積p-型矽 層的處理腔室連續加載一系列的基板並由傳送腔室520操 作，將每一基板傳送到至少一後續處理腔室中，例如處理腔 室532〜537中，以形成卜11層° 23 201003959 在一實施方式中’可調整每一處理腔室的處理順序和 處理時間以改善基板的產出率和處理結果。在一實施方式 中’第一處理腔室可沉積P-型矽層，第二處理腔室可沉積苯 質層和η-型矽層，可能需要調整處理時間，如，加上將基板 放在第一處理腔至之基板支樓件上使其在被傳送到第二處 理腔室前可被加熱或冷卻至欲求溫度的時間。在此狀況下， 因為第一處理腔室的沉積時間一般少於第二處理腔室内的 時間’可調整所增加使基板溫度平衡的時間，使得基板的產 出率不致因第一腔室内所增加的時間而受到影響。在一實施 方式中’系統控制器447可控制及調整處理時間、基板埤爆 時間、和其他處理參數’來改善處理結果和系統的產出率_ 在一種兩腔室的設計中，在每一腔室中沉積完in層之 後，可重覆實施製程。但是，為避免汙染物被併入到後續基 板的本質層中’已知每隔一段欲求間隔後，可在每一專門用 來沉積i-n層之腔室中實施清潔處理（例如，風乾處理6〇〇)， 即可改善處理順序的裝置產率。風乾處理6〇〇 一般包括多個 用來從一處理腔室部件上移除先前沉積材料的步驟，以及一 或多個依據本發明實施方式用來沉積材料在該處理腔室部 件上的步驟。第6圖示出一風乾處理6〇〇的實施方式，用來 減少在後續處理基板102上接續形成之層上的汙

移除在處理腔宕由史加- 清潔 402、陰影框433、喷頭 料。這類清潔處理之一

例如美國專 這類清潔處理之一使用高電力遠端激發源， 24 201003959 第’788,778號專利中揭示的，其使用諸如nf3、f2、CF 、 SF6 ' c F 4 2 6、CC14、C2C16、鹵素和/或含鹵素化合物，或其類 似物之類的清潔氣體。與使用遠端電漿源不同的是，清潔處 理602伴隨有使用適當清潔氣體在處理腔室400的處理區域 中產生電漿。一般來說，實施清潔處理602來移除先前沉積 層及任何其他可能會影響後績沉積層與腔室組件（如，腔室壁 402、底部404、噴頭410、基板支撐件430)間之黏附性的汙 染物’以減少顆粒汙染源，和/或減少後續沉積本質層因先前 沉積層中所含摻質而被汙染的機率。 在接下來的清洗步驟（purging step)604 t，傳送一氣體

到處理腔室的處理區中’以移除處理區中或腔室組件表面上 任何不欲求的殘餘汙染物。在一實施方式中，此清洗步驟6〇4 是透過流入一清洗氣體（其包含具反應性的物種，例如氯氣） 到PECVD處理腔室内來實施。較好是在清洗步驟6〇4期間 產生電漿來提高處理期間反應性氣體的活性及惰性氣體的 能量。在清洗步驟604期間生成含氫電漿可有效地移除在先 前清潔步驟中，被鍵結在或吸附在腔室表面上的不欲求汗染 物。在一實例中’以一氫電漿來移除被鍵結在或吸附在腔室 表面上的不欲求的含氟汙染物，其係透過形成揮發性含HF 的蒸氣’而被真空抽吸系統（即，第4圖中的真空泵4〇9)透 過抽真空而移除。 在下—步驟或風乾處理606中，在處理腔室組件表面 上形成一風乾層。在一實施方式中，此風乾層是非晶矽層’ 其係透過流入諸如矽烧之類的適當氣體通過沉積腔室並產 25 201003959 生電聚以沉積非晶石夕層在處理腔室組件表面上而形成的。因 此，此風乾層可阻隔留在各處理腔室部件上之殘留沉積物。 此風乾層一般可有效地降低和/或防止因為留在所沉積之n_ 型層和/或p-型層上之汙染物汙染本質層。在一實例中，此 風乾層是利用提供由氩氣與矽烷以丨：2〇或更少之比例組成 的混合氣體且腔室壓在約〇.! Torr至約2〇 T〇rr間來沉積。 矽烷的流速在約0.5 sccm/L至約7sccm/L間。氫氣的流速在 約5 Sccm/L至約60 sccm/L間。在噴頭上提供約15 mW/cm2 至約25 0 mW/cm2的RF電力。在一實例中，此風乾層的厚度 超過500 A，在另一實施方式中，此風乾層的厚度約為5〇〇入 至約1 500 A之間。 一般來說，風乾層是在處理腔室之處理區中沒有放置 基板的情況下實施。但是，在某些實施方式中，在一或多風 乾步驟600中，在一基板支撐件上放上假基板或不使用的基 板’以減少未來基板被汙染以及裝置效能問題。在一實施方 式中，將一假基板放在基板支撐表面上’以防止風乾層被沉 積在基板支撐表面上。 因此’為改善用來在第一 p_i_n接合區12〇和/或第二 p-i-n接合區130中形成一或多層的基板處理順序中的裝置 效能，每隔固定期間即在群集工具（即，第5圖的處理系統 5〇0)之每一處理腔室内實施的沉積步驟之間實施風乾處理 600。第7A圖示出在一處理腔室中執行的處理順序7〇〇的實 例’其中先在一基板上執行基板沉積處理705A，接著在處理 腔室組件上執行風乾處理6 〇 〇。在一實例中，如第7 A圖所 26 201003959 示，基板沉積處理7〇5A包括一種兩步驟的沉積處理，其中 先在基板表面上沉積一本質層（即，步驟7〇2)，然後再在本 質層上沉積含有摻質的層（即，步驟704)。在一例中，此含 有摻質的層為如上所述的n_型層或P_型層。 第7B圖示出在一處理腔室中執行的處理順序72〇的實 例，其中在處理腔室組件上執行風乾處理6〇〇之前，先於基 板沉積處理705B中於基板上沉積一單層。在一實例中，如 第7B圖所示，基板沉積處理7〇5B包 其中在基板表面上沉積一摻質層（即，

括一單沉積處理步驟， 步驟722)。在一例中， 此掺質層為如上所述的n_型層或p_型層

雖然第7A和7B 圖分別顯示一兩步驟的沉積處理和一單步驟的沉積處理氮 本發明並不侷限於此，因為在不偏離本發明精神範疇下，也 可實施多步驟的沉積處理。 第8圖示出在一處理腔室中執行的處理順序8〇〇的實 例，其中在每一沉積處理步驟之後執行的一系列的風乾處理 (即，裝置符號600A〜6〇〇N)之後，於多個基板上執行的—系 列的沉積處理步驟（即，裝置符號8〇5A〜8〇5N)。如第8圖所 不，處理順序800包括在基板上形成—或多層，接著依序在 處理腔室組件上執行N次風乾處理，其中表所欲求的基 板數目。在一實例中，每一沉積處理步驟8〇5A〜8〇5N包括在 基板上形成本質層，接著形成内含摻質的層，例如上所述的 η-型層或P-型層。一般來說，風乾處理步驟6〇〇A〜6〇〇N與上 述的風乾處理600類似。此外，在此所述的沉積處理步驟 805A〜805N—般與上述的沉積處理 705A〜705B和/或處理實 27 201003959 例類似。 為了提高處理系統500中的基板產出率，可在處理順 序的各部份中，以較不複雜的清潔處理（例如，第9圖中的純 化處理900)來取代風乾處理600。已知在沉積完i-n層之後’ 或在某個欲求間隔之後，在每一基板丨〇2上執行鈍化處理 900’可提高基板的產出率，同時可保持處理腔室内的汗染 量在欲求範圍。第9圖示出用來減少在後續處理基板上 接績形成的層t汙染物量的鈍化處理900的實例。 在第一步驟或清洗步驟902中，傳送一氣體到處理腔 室的處理區中以移除處理區中或腔室組件表面上任何不欲 求的殘留汙染物。在一實施方式中，透過流入包含有反應性 物種（例如氫氣）的清洗氣體到PEcVd處理腔室内來實施。在 一實例中，清洗氣體包含有諸如氬氣的惰性氣體。較好是在 /月洗步驟902期間產生電漿來提高處理期間反應性氣體的活 性及惰性氣體的能量。在清洗步驟9〇2期間生成含氫電漿可 有效地移除在先前清潔步驟中，被鍵結在或吸附在腔室表面 上的不欲求汙染物。但是’在純化處王里9〇〇的某些實施方式 中，清洗步驟並不是—m 不疋&必要的’因此，在某些實施方式中， 鈍化處理9〇〇只包括下述的風乾處理9〇4。 純化層在7來的風乾處理9G4 +，在腔室組件表面上形成 純化層。纟特定實施方式中，此鈍化層是非晶石夕層，… 過流入諸如矽烷之類的適當 /、 Α * 备氣體穿過沉積腔室並產生雷漿 來沉積非晶㈣在處理腔室組件表面上而形成電漿 層可做為各處理腔室組^^ # 因此，純化 各處理腔至組件表面上殘餘沉積材料的阻障。此錢 28 201003959 化層知·可有效地減少和/或防止本質層被原先留在腔室組 件上的η-型層或p_型層所汙染。在一實例中，此鈍化層是透 過提供由氯氣與矽烷以1 : 20或更少之比例組成的混合氣體 且^至壓在約0.1 T〇rr至約20 Torr間來沉積。矽烷的流速

在約〇· 5 sccm/L至約7 Sccm/L間。氫氣的流速在約5 sccm/L 至約60 SCcm/L間。在噴頭上提供約15 mW/cm2至約250 mW/Cm的RF電力。在一實例中，此鈍化層的厚度超過500 A’在另一實施方式中，此鈍化層的厚度約為500A至約1500 A之間。 在風乾處理904的一實例中，利用沉積處理期間添加 會被併入至鈍化層中之含有摻質的氣體而於步驟904所形成 的層中加入欲求類型的摻質。在某些情況下’較好是以和處 理期間基板102上所沉積之一或多層中摻質相反類型的摻 質’來捧雜鈍化層。一般相信以一相反類型的摻質（例如，供 、’。t或接受型）來摻雜鈍化層’所摻雜的摻質原子能中和前一 基板處理期間留下的任何殘留汙染物的影響。在一實例中， 較佳是以’摻質來中和非晶矽鈍化層中因前一沉積步驟中 留下的磷（P)摻質的影響。在一實例中，較佳是在風乾處理 60ό中所形成的風乾層中添加摻質。 一般來說’風乾處理900是在處理腔室處理區中並未 置放任何基板的情況下實施的。但是，在某些情況下，可於 一或多鈍化處理900中，於基板支撐件上放置假基板或不使 用的基板’來減少未來基板被汙染的機率與裝置產出率的問 題。在一實例中，在基板支撐表面上放置假基板，以防止純 29 201003959 化層被沉積在基板表面上。 第10圖示出在—處理腔室中執行的基板處理順序 1 000的實例，其中在一系列基板上執行一系列的沉積處理步 驟1006，接著再於處理腔室内執行一系列的風乾處理6〇〇。 如第10圖所示，處理順序1000包括在N個基板上形成一或 多層（即，步驟805A〜805N)，接著在處理腔室組件上執行風 乾處理600’接著在額外的^^個基板上形成一或多層（即步 驟805N+1至805N+N)，接著在處理腔室組件上執行風乾處 理600，其中N是欲求的基板數目。在處理順序1〇〇〇的一實 例中，在一系列沉積處理步驟1006中的每一沉積處理步驟 包括，在基板上形成一摻質層，例如n_型層或型層在另 一實例中’在一系列沉積處理步驟1〇〇6中的每一沉積處理 步驟（即’步驟805A〜805N)包括，在基板上形成一 p_型摻質 層’其中風乾處理的頻率（N)是每隔uo個基板即執行— 次。在另一實例中，在一適以在基板上沉積p型層之腔室中 所執行之風乾處理的頻率（N)是每隔1〇〜50個基板即執行„ 次。 第11圖示出在一處理腔室中執行的基板處理順序 1 1 〇 〇的實例’其中在一系列基板上執行一系列的沉積處理步 驟1106’接著在處理腔室内執行風乾處理600。如第11圖 所示’處理順序1100包括在N個基板上形成一或多層（即， 步驟8〇5A〜8〇5N)，接著在處理腔室組件上執行風乾處理 6 00’接著在額外的N個基板上形成一或多層（即，步驟 805N+1至805N+N)，接著在處理腔室組件上執行風乾處理 30 201003959 6 00，其中N是欲求的基板數目。在處理順序丨丨〇〇的_實例 中’如第1 1圖所示，較佳是在每一沉積步驟間（其中在一基 板上形成一或多層（即，步驟805A〜805N+1 、步驟 8 05N+1~8 05N + N-1))執行一鈍化處理900。在一實施方式中， 並不一定需要在每一對基板沉積步驟間執行風乾處理6〇〇之 前或之後，執行鈍化處理9 00。舉例來說，如第n圖所示， 只在步驟805N和805N+N已被完成之後，才執行風乾處理 600。在此種設計中，處理腔室内的汙染量可被減少，且可 使在每一沉積步驟後加入清潔處理來減少沉積層中汙染物 的產出率效應可被降至最低。一般來說，第u圖所示之每 一鈍化處理步驟（即，步驟9〇〇A、900B、900N +1)與上述之 鈍化處理900類似。 在處理順序1 1 00的一實例中，在一系列沉積處理步驟 u〇6的沉積處理步驟（即，步驟8〇5 a〜805N)中，包括在基板 上形成本質層，接著形成一摻質層（如，n_型層或型層）。 在另一實例中，處理順序i 100的一實例中，在—系列沉積 處理步驟1106的每一沉積處理步驟（即，步驟8〇5A〜8〇5n) 中包括在基板上形成本質層，接著形成一 η -型摻質層，其 中風乾處理的頻率（Ν)是每隔1〜2〇個基板即執行—次，且每 間隔一處理步驟即執行一次鈍化處理。在另一實例中，在一 適以在基板上沉積本質層接著再形成η_型層之腔室中所執 行之風乾處理的頻率（Ν)是每隔1〇〜2〇個基板即執行一次， 且每間隔一處理步驟即執行一次鈍化處理。 第12圖示出在内含至少兩處理腔室之—群集工具中執 31 201003959 行的基板處理順序1 2 0 0的實例，其中在一系列基板上執行 一系列的沉積處理步驟，接著在一適當間隔後，於每一處理 腔室内執行一或多清潔類型處理（即，風乾處理600及鈍化處 理900)。如第12圖所示，用來形成一裝置各個部分的處理 順序包括在第一處理腔室形成一或多層（即，步驟 1205Α〜Ν)，將基板傳送到第二處理腔室（即，步驟 1208Α〜Ν)’接著在第二處.理腔室内形成一或多層（即，步驟 1207 Α〜Ζ)在基板上。在一實例中，第一處理腔室適以執行上 述的沉積處理步驟1006’第二處理腔室適以執行上述的沉積 處理步驟1 106 »在此實例中’處理步驟12〇5A〜12〇5N與第 10圖中的處理步驟805A〜805N類似，且處理步驟 1207A〜1207Z與第1!圖中的處理步驟8〇5A〜8〇5N類似。在 風乾處理600前可分別在第一及第二處理腔室内處理n個基 板和Z個基板《雖然第12圖一般被描繪成在第一及第二處 理腔室内的風乾處理次數相同（亦即，N = z)，但本發明並不 限於此。f知’第12圖所示兩腔室基板處理順序並不對處 理系統500或上述清潔處理步驟實施方式可能包含的組態或 腔室類型有所限制。在處理腔室内執行的風乾處理頻率可隨 腔室内實施的沉積步驟數目、沉積在腔室内的材料量、沉積 處理參數及沉積在腔室内的好相丨丨 至η的材枓類型而有所變化。如第α 圖所示’可重覆欲求數目的各處 爽理順序步驟，或直到已在群 集工具中處理完欲求數目的基板為止。 在本發明特定實施方式中，虛 . r 處理糸統5 0 〇設計成可沉 積第二p-i-n接合區，其包含一 3多接合區太陽能電池之本質 32 201003959 型微晶石夕層’如第1-3圖之第二p-i-n接合區130。在一種設 3十中’將—或多處理腔室531-537設計成可沉積第二P-i-n 接合區之卜型矽層，同時將剩下的處理腔室53 1-537分別設 *十成可 >儿積本質矽層和n型矽層。在特定實施方式中，在一 處理腔至内處理一基板以形成p-型矽層的時間比在單一腔

至内形成本質微晶矽層和η-型矽層的處理時間快了約4或更 多倍。S ’在用來沉積第二p-i-n接合區之系統的特定實 > τ ’P-型腔室與卜型腔室的比例是1:4或更高，較佳 是1 : 6或更高。 卜 為了提高處理系統500中基板的產出率，可將 亍虱乾處理600和/或純化處理900的頻率.，以及沉積.層 (即，步驟606中的風乾層與步驟904中的鈍化層）厚度最佳 化 般來說，因為風乾處理600和純化處理9〇〇 —般無法 同時實施，在裝置基板上執行沉積處理步驟時需要用來執行 此一或多步驟的時間將使處理腔室的總成本上升。因此，可 依據需要用來完成這些處理的時間、處理系統内的腔室數 ％门w---…一，—7 狀王門机仃的沉積處理 來選擇執行這些處理的頻率，因此可改善系統的產出率 果，本發明所述的原則將可提供較高產出率的沉積處理 時控制每一處理腔室内的汙染物量。 在特定實施方式中，用來沉積包含本質非晶矽層 一 p-i_n接合區之處理系統5 00的產出率約為用來沉積 本質微晶矽層的第二P-i-n接合區之處理系統5〇〇之產 的2倍或更高，因為本質微晶矽層的厚度比本質非晶矽 33 201003959 得厚。因此’適以沉積包含本質非晶矽層的第一 p_i_n接合 區之單一處理系統500可與適以沉積包含本質微晶矽層的第 二p-i-n接合區之二或多處理系統500匹配。一旦已在系統 5〇〇的一基板上形成第一 p_i_n接合區’即可將基板暴露在週 圍環境下並傳送到第二系統中。上述關於非晶矽p_i_n接合 區之風乾處理600和/或鈍化處理900也可運用在所述的本質 型微晶矽層中。或者’也可透過將一腔室用來沉積p_型矽層 及將一第二腔室用來處理n_型矽層，而能使用上述以及第5 圖中的系統。在這些條件下，將透過傳送腔室5〇2來傳送基 板到處理腔室内，例如用來沉積？_型矽層的處理腔室531。 一旦p-型矽層已沉積在基板上’即以真空機器臂522將基板 傳送到下一處理腔室内’例如上述用來沉積本質層的處理腔 室532〜536 旦本質層已被沉積在ρ -型梦層上，即以真空 機器臂522將基板移出並送至下一處理腔室内，例如上述用 來沉積η-型層的處理腔室537。在這些條件下，需要在每一 處理腔室内執行上述的風乾處理6〇〇，以減少每一處理腔室 内的汙染。第13 圓示出在内含至少三處理腔室之一群集工 具申執行的基板處理順序13〇〇的實例，其中在每一處理腔 室之系列基板上執行一系列3種不同的沉積處理步驟，接 於母一處理腔室内執行一或多清潔類型

腔室（即，步驟1 308Α〜Ν)，接 著在一適當間隔後， 處理（即，風乾處理 t的處理順序包括在第一處理腔室 1 3 05 A〜N) ’將基板傳送到第二處理 接著在第二處理腔室内形成一第 34 201003959 二層（即’步驟1 306Α~Χ) ’將基板傳送到第三處理腔室（即， 步驟1 309Α〜Ν)，接著在第三處理腔室内形成一第三層（即， 步驟1 307Α〜Ζ)。在風乾處理600前可分別在第一 第二及第 三處理腔室内處理N個、X個和Z個基板。雖然第13 般被描繪成在第一、第二及第三處理腔室内的風乾声 相同（亦即，N = X = Z) ’但本發明並不限於此。 理 圖一 次數

雖然本發明已參照實施方式揭示於上， 發明精神範疇下，仍可對本發明實施方式進行 韩，這些改良與修飾仍為本發明申請專利範圍 但在 不悖離本 各種改良與修 的範疇。 【周式簡單說明】 合區太陽能電 之多接合區太 第1圖示出一朝向光線或太陽光之多接 池的分解示意圖； 第2圖示出第1圖中包含η-型非晶發層 陽能電池的分解示意圖；

第3圖示出第1圖中更包含ρ-型微晶矽緩衝層 合區太陽能電池的分解示意圖； 第4圖示出可用來沉積太陽能電池之— 4夕層 強化化學氣相沉積室（PECVD)的截面示圖； 第5圖示出具有多個處理腔室之處理系统之 上視圖； 之多接 的電襞 實例的 第6圖為依據本發明一實施方式 乾處理腔室表面的方法流程圖； 一種用來 凊潔和屣 第

7 A 圖為依據本發明-實施方式在—處理腰室 内執 35 201003959 行的處理順序的流程圖； 弟7B圖為依據本發明一實施方式在一處理腔室内執 行的處理順序的流程圖； 第8圖為依據本發明一實施方式在一處理腔室内執行 的處理順序的流程圖； 第9圖為依據本發明一實施方式，一種用來鈍化處理 腔室表面之方法的流程圖； 第10圖為依據本發明一實施方式在一處理腔室内執行 的處理順序的流程圖； 第11圖為依據本發明一實施方式在一處理腔室内執行 的處理順序的流程圖； 第12圖為依據本發明一實施方式在一群集工具内執行 的處理順序的流程圖； 第13圖為依據本發明一實施方式在一群集工具内執行 的處理順序的流程圖。 【主要裝置符號說明】 100 多接合區太陽能電池 101 太陽光 102 基板 110 第一透明導電氧化物（TCO)層 120 第一 p-i-n接合區 121 P-型微晶矽接觸 122 P-型非晶矽層 124 本質型非晶矽層 125 η-型非晶矽緩衝層 126 η-型微晶矽層 130 第一p-i-n接合區 140 第二TCO層 36 201003959

150 金屬背層 400 腔室 402 腔室壁 404 底部 406 處理區 408 閥 409 真空泵 410 噴頭 411 孔 412 背板 414 懸臂 416 中央支撐件 420 氣體源 422 RF電源 424 遠端電源 430 基板支撐件 432 基板接收表面 433 陰影框 434 柱 436 舉升系统 439 加熱和/或冷卻袭 447 控制器 500 系統 510 加載鎖定腔室 520 傳送腔室 522 真空機器臂 531~: 53 7 處理腔室 600 風乾處理 602、 604、606 步驟 700 處理順序 702、 704、706 步驟 705A ' 7058 基板沉積處理 800 處理順序 805A ~805N、805N+1、805N + 2、805N+N 沉積處 900、 900A、900B、900N+1 、900N + 2 鈍化處理 902 清洗步驟 1000 處理順序 1006 處理步驟 理步驟 37 201003959 1100 處理順序 1106 處理步驟 1205A- 1 205N' 1207A-1207Z 沉積處理步驟 1208A- 1 208N 傳送步驟 1 300 處理順序 1 305A-1 3 05N、1306A- 1 306X、1 307A-1 307Z 沉積處理步驟 1 308A-1 308N、1 309A-1 309N 傳送步驟

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Claims (1)

1. 201003959 十、申請專利範圍： 1. 一種在一基板上形成一太陽能電池裝置的方法，包 含： 沉積二或多層在一第一基板上，其中沉積此二或多層的 步驟包括： 在一處理腔室内形成一本質層在該第一基板的一表 面上，及 形成一第一摻雜層於該形成在第一基板上之本質層 上， 在該二或多層被沉積在該第一基板上之後，鈍化 (passivating)設置在該處理腔室之一處理區中的一腔室組件 之一表面，其中鈍化該腔室組件表面的步驟包括沉積一包含 矽的鈍化層在該腔室組件的表面上， 沉積二或多層在一第二基板上，其中沉積此二或多層的 步驟包括： 形成一本質層在該處理腔室之第二基板的一表面 上；及 形成一第一摻雜層於該形成在第二基板上之本質層 上；及 在該二或多層被沉積在該第一和第二基板上之後，風乾 (seasoning)該腔室組件之一表面，其中風乾該腔室組件表面 的步驟包括： 以清潔氣體移除該腔室組件該表面上之一定量的材 39 201003959 料；及 沉積一包含有矽之風乾層在該腔室組件之該表面 上。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該摻雜層包 括一含有P-型矽的層或一含有η-型矽的層。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該鈍化層包 含一含有ρ -型或η-型非晶石夕的層。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含： 在沉積該本質層到該第一或第二基板上之前，在另一處 理腔室中沉積一第二摻雜層到該第一或第二基板上，其中該 第二摻雜層所包含的摻質原子與該第一摻雜層中的摻質原 子為相反類型；和 在沉積完該第二摻雜曾到該第一或第二基板上之後，將 另一處理腔室中一處理區内的一腔室組件之一表面加以風 乾，其中風乾該腔室組件之表面的步驟包含： 以清潔氣體移除另一處理腔室内該腔室組件表面 上一定量之材料；及 沉積一包含有矽的風乾層在該另一腔室内的該腔 室組件表面上。 40 201003959 一種在一基板上形成一 含： 太陽能電池裝置的方法， 在一第一處理腔室内處理多個 腔室中處理多個基板的步驟包括· 基板，其中在該第 一處 沉積多個第 上’其中當該多個第一 一個基板上時，該第一

   位在該第一處理腔室之該處理區中 一層在—第一腔室組件及多個基 層中的一層是沉積在該多個基板中 腔室紐件和該多個基板中之一基板 且 自該多個基板已被處理後，風乾位在該第一處理腔室 :處理區内的該第一腔室組件之一表面，λ中風乾該第一 室組件表面的步驟包括： 以清潔氣體（cleaning gas)移除__定量之至少一 刀之夕個第一層材料（其係沉積在該第一腔室組件上），及 沉積一包含有矽之第二層在該第一腔室組件之 表面上，及 υ 少 —第二處理腔室内處理該多個基板，其中該在第二 理腔室内處理該多個基板的步驟包含： 沉積一或多第三層在一第二腔室組件（其位於該 一處理腔室之—處理區中）上及形成在該多個基板之一上 一第—層上，及 當完成該一或多第三層的沉積後，鈍化位在該處 區内之該第二腔室組件之一表面’其中鈍化該第二腔室組 之表面的步驟包括沉積一包含有矽之第四層在該第二腔 包 理 板 之 是 之 腔 部 該 處 第 的 理 件 室 41 201003959 組件之該表面上。 6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該一或多第 三層包含一内含本質梦的層。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一層包 含資内含P-型矽的層，且該一或多第三層更包含一内含n-型矽的層。 8. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中在該第一處 理腔室内處理的該多個基板約在10個至約50個基板間。 9. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中風乾該第一 腔使組件之一表面的步驟更包含：在移除至少一部分該第一 層中的多個層之後，及沉積該第二層之前，使用一清洗氣體 來清洗該第一處理腔室内的該處理區。 10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該清洗該 處理區的步驟包含在該處理區中形成一内含氳得電漿。 11. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中沉積在該 第一處理腔室或該第二處理腔室之該風乾層包含依内含非 晶矽的層。 42 201003959 12. 一種形成一太陽能電池的大、t ^ ^ J万法，包含： 移除一腔室組件之一表面上一定具& ^ ,, 疋量的沉積材料（該腔室 組件位於一第一處理腔室之一處理區中）， 以一清洗氣體（purging gas)清洗兮 此这苐一處理腔室之該處 理區， 該風乾層 沉積一風乾層在該腔室組件之—* 表面上，其中 包含矽， 待該風乾層被沉積在該腔室故杜 、仟上之後，將一基板放置 在該處理區的一基板支撐件上。及 在該基板之一表面上沉積一武欠 &多層，以形成一部分太陽 能電池裝置。 13.如申請專利範圍第12項所、+ — 項所述之方法，更包含在 積該風乾層之前，移除該腔室組 表面上的材料，其 利用將該表面暴露在一反應性氣 、 產生電漿下來 成，其中該反應性氣體包含-種含氟氣體。 如申請專利範圍第12項所述之方法， 處理區的步驟包含在該處理 、^先^ 鬥形成一含氫電漿。 15. 如申請專利範圍® ί < 月靶固第14項所述之方法， 氣體包含氫和氬。 、中該清沒 43 201003959 16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該風乾 層包含一内含非晶矽的層。 17. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該一多 層包S —内含本質石夕的層、及—内含型梦的層或一内含P_ 型矽的層。 18·如申請專利範圍第12項所述之方法，更包含： 放置一假基板在該第一處理腔窒之該處理區内的該基 板支撐件上；及 沉積一風乾層在該假基板之一表面上，同時沉積該風乾 層在該腔室組件之該表面上。 19.如申請專利範圍第12項所述之方法，更包含： 從一第二處理腔室之一處理區中的—腔室組件之—比 面上’移除一定量的沉積材料； 以清洗氣體清洗該第二處理腔室之該處理區； 沉積一風乾層到該腔室組件之一表面上，其中該風乾層 包含矽； 待沉積完該風乾層到該腔室組件上之後，將該基板放置 在該處理區内的一基板支撐件上；及 况積一或多層（其用來形成一太陽能電池裝置之一部分） 44 201003959 在該第二處理腔室内該基板之一表面上。 20. 一種在一或多基板上形成一太陽能電池的方法，包 含： 設置至少一第一處理腔室在一群集工具的一傳送腔室 上； 設置至少四個第二處理腔室在該傳送腔室上，其中每一 該至少一第一處理腔室和每一該至少四個第二處理腔室係 與該傳送腔室内的一機器臂之間為可傳送聯通，且每一該至 少一第一處理腔室適以沉積一 P-型層在一基板上且每一該 至少四個第二處理腔室適以沉積一本質層和一 η-型層在該 基板上； 形成一 Ρ-型層在一基板之一表面上，該基板位於該至少 一第一處理腔室之一腔室中； 形成一本質層和一 η-型層在該基板之該表面上，該基板 位於該至少四個第二處理腔室之一腔室中；及 待該基板已在該至少四個第二處理腔室之一腔室中被 處理完畢後，將設置在至少四個第二處理腔室之一腔室中的 一處理區内的一第二腔室組件之一表面加以鈍化，其中鈍化 該第二腔室組件之該表面的步驟包含沉積一包含有矽的鈍 化層在該第二腔室組件之該表面上。 21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，更包含形成 45 201003959 一 p-i-n結構在該基板上的該p -型層、本質層和該η -型層上， 其中形成該p-i-n結構的步驟包含： 形成一第二P-型層在於該第一處理腔室中形成的 該P-型層上，以及在於該第二處理腔室中形成的該本質層和 該η-型層上，其中該第二η-型層上是在一第三處理腔室中形 成·

   在一第四處理腔室中，形成一本質層和一 η-型層在 該第二ρ-型層之該表面上。 22.如申請專利範圍第20項所述之方法，其中在該第 一處理腔室中之一第一腔室組件之一表面上執行一風乾處 理之前，在多個基板上執行形成該Ρ-型層之步驟，其中該風 乾處理包含： 以清潔氣體移除形成在該第一腔室組件之該表面 上的該些ρ -型層之一層的至少一部分； 沉積一包含有矽的層在該第一腔室組件之該表面 上。 23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該些基 板等於約10至50個基板。 24. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該風乾 處理更包含： 46 201003959 待移除該些P-型層之一層中至少一部分之後，以及沉積 該層之前，以一清洗氣體清洗該第一處理腔室中的該處理 區。 25.如申請專利範圍第20項所述之方法，其中清洗該 該處理區的步驟包含在該處理區中形成含氫電漿。

   26.如申請專利範圍第22項所述之方法，其中沉積在 該第一處理腔室或該第二處理腔室的該風乾層包含一内含 非晶矽的層。

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