LPCVD进气装置的制作方法

lpcvd进气装置
技术领域
1.本实用新型涉及光伏技术领域，更具体地，涉及一种lpcvd进气装置。


背景技术：

2.光伏发电是利用太阳光能使半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。当前，人们通常所说太阳光发电就是太阳能光伏发电，亦称太阳能电池发电。从目前的太阳能电池损失分析中，我们可以了解到，其中金属与半导体接触区域造成的损失是电池损失来源的主要部分。目前主要采用在硅片上沉积poly-si(多晶硅)薄膜的方式改善金属接触区域的损失，通过这种技术既可以改善电池表面钝化又可以促进多数载流子传输，进而提升电池的开路电压和填充因子。
3.topcon电池(隧穿氧化层钝化接触的太阳能电池)制作poly-si膜层的方式一般有两种：lpcvd(低压化学气象沉积)与pecvd(等离子体化学气象沉积)，lpcvd(低压化学气象沉积)主要是通过硅烷(ch4)在高温下裂解来沉积多晶硅，多晶硅可以在界面形成一个电场，通过电场来降低界面自由电子或空穴的浓度，从而起到减少复合的作用，反应温度一般在600℃左右，现有硅烷进气管为19对进气孔均匀分布且每对孔间距均为10cm，在lpcvd利用热效应分解反应气体过程中，受限于热力学平衡，使用均匀孔间距的硅烷进气管，会使poly-si厚度均匀性变差。
4.因此，亟需提供一种lpcvd进气装置，能够改善多晶硅厚度片间均匀性，从而有效提升多晶硅厚度均匀性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种lpcvd进气装置，包括炉管，所述炉管具有炉口和炉尾，所述炉管内插接有沿第一方向延伸的进气管，所述第一方向为由炉口指向所述炉尾的方向，所述进气管沿所述第一方向依次设置有至少一个第一温区和至少一个第二温区；
6.所述第一温区上设置有至少一个第一出气孔，所述第一出气孔沿所述进气管周向以及所述第一方向间隔排布，所述第二温区上设置有至少一个第二出气孔，所述第二出气孔沿所述进气管周向以及所述第一方向间隔排布；
7.相邻所述第一出气孔沿所述第一方向之间的间距与相邻所述第二出气孔沿所述第一方向之间的间距不同，所述第一出气孔沿所述进气管周向分布的数量与所述第二出气孔沿所述进气管周向分布的数量不同。
8.可选地，所述第一温区包括沿所述第一方向依次设置的第一子温区、第二子温区和第三子温区，所述第一子温区、所述第二子温区和所述第三子温区上相邻所述第一出气孔沿所述第一方向之间的间距相等；
9.所述第二温区包括沿所述第一方向依次设置的第四子温区、第五子温区和第六子温区，所述第四子温区、所述第五子温区和所述第六子温区上相邻所述第二出气孔沿所述
第一方向之间的间距相等。
10.可选地，所述第二子温区和所述第三子温区中所述第一出气孔沿所述进气管周向分布的数量与所述第一子温区中所述第一出气孔沿所述进气管周向分布的数量不同。
11.可选地，所述第一子温区中所述第一出气孔沿所述进气管周向分布的数量为3个；所述第二子温区和所述第三子温区中所述第一出气孔沿所述进气管周向分布的数量为4个。
12.可选地，所述第四子温区、所述第五子温区和所述第六子温区中所述第二出气孔沿所述进气管周向分布的数量相同。
13.可选地，所述第四子温区、所述第五子温区和所述第六子温区中所述第二出气孔沿所述进气管周向分布的数量为2个。
14.可选地，所述第一子温区、所述第二子温区和所述第三子温区中相邻所述第一出气孔沿所述第一方向之间的间距为a，所述第四子温区、所述第五子温区和所述第六子温区中相邻所述第二出气孔沿所述第一方向之间的间距为b，a＜b。
15.可选地，所述第一子温区、所述第二子温区和所述第三子温区中相邻所述第一出气孔沿所述第一方向之间的间距范围为4cm-12cm，所述第四子温区、所述第五子温区和所述第六子温区中相邻所述第二出气孔沿所述第一方向之间的间距范围为20cm-30cm。
16.可选地，所述第一出气孔和所述第二出气孔的孔径相同。
17.可选地，所述第一出气孔和所述第二出气孔的孔径范围为1-2mm。
18.与现有技术相比，本实用新型提供的lpcvd进气装置，至少实现了如下的有益效果：
19.本实用新型提供的lpcvd进气装置，在相邻第一出气孔沿第一方向x之间的间距与相邻第二出气孔沿第一方向之间的间距不同，以及第一出气孔沿进气管周向分布的数量与第二出气孔沿进气管周向分布的数量不同，采用上述方案不仅能够改善多晶硅厚度片间均匀性，从而有效提升多晶硅厚度均匀性，进而达到提升效率增益的效果，而且可以降低沉积时间、沉积最高温度、以及沉积后硅烷流量。
20.当然，实施本实用新型的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
21.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
22.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
23.图1是本实用新型所提供的lpcvd进气装置的结构示意图；
24.图2是本实用新型所提供的第一子温区中周向排布第一出气孔的结构示意图；
25.图3是本实用新型所提供的第二子温区中周向排布第一出气孔的结构示意图；
26.图4是本实用新型所提供的第四子温区中周向排布第一出气孔的结构示意图；
27.图5是本实用新型提供的lpcvd进气装置中各温区对应小舟的分布图。
300mtorr；c、检漏阶段，在本阶段中检漏时间范围为10-60s，检漏温度范围为570-610℃；升温时间范围为700-900s，升温温度范围为570-610℃；氧化时间范围为700-1000s，氧化温度范围为570-610℃，氧化压力范围为：70000-80000mtorr；抽真空时间范围为150-250s，抽真空温度范围为615-627℃，抽真空压力范围为0-300mtorr；升温时间范围为150-350s，升温温度范围为615-627℃；检漏时间范围为10-60s，检漏温度范围为615-627℃；d、沉积阶段，在本阶段中沉积时间1600-1900s，沉积温度范围为615-645℃，沉积压力范围为600-1000mtorr，沉积硅烷流量范围为1530-1700sccm；e、后清除阶段，在本阶段中清洗时间范围为10-120s，清洗温度范围为570-610℃，清洗压力范围为0-300mtorr，n2流量范围为1000-3000sccm；f、反压阶段，在本阶段中破真空时间范围为40-120s，破真空温度范围为570-610℃，破真空压力范围为70000mtorr-80000mtorr；g、晶舟卸载阶段，在本阶段中出舟时间范围为450-650s，出舟温度范围为520-570℃。
41.采用本实施例的进气管2制备多晶硅薄膜，能够降低沉积时间、沉积最高温度、以及沉积后硅烷流量，具体如下：
42.a晶舟装载阶段，本阶段中进舟时间范围为400-600s，进舟温度范围为520-570℃；
43.b、抽真空阶段，本阶段中抽真空时间范围为150-250s，抽真空温度范围为570-610℃，抽真空压力范围为0-300mtorr；
44.c、检漏阶段，本阶段中检漏时间范围为10-60s，检漏温度范围为570-610℃；升温时间范围为700-900s，升温温度范围为570-610℃；氧化时间范围为700-1000s，氧化温度范围为570-610℃，氧化压力范围为70000-80000mtorr；抽真空时间范围为150-250s，抽真空温度范围为615-627℃，抽真空压力范围为0-300mtorr；升温时间范围为150-350s，升温温度范围为615-627℃；再次检漏时间范围为10-60s，检漏温度范围为615-627℃；
45.d、沉积阶段，在本阶段中沉积时间范围为1400-1700s，沉积温度范围为615-627℃，沉积压力范围为600-1000mtorr，沉积硅烷流量范围为1400-1570sccm；
46.e、后清除阶段，本阶段中清洗时间范围为10-120s，清洗温度范围为570-610℃，清洗压力范围为0-300mtorr，n2流量范围为1000-3000sccm；
47.f、反压阶段，在本阶段中破真空时间范围为40-120s，破真空温度范围为570-610℃，破真空压力范围为70000mtorr-80000mtorr；
48.g、晶舟卸载阶段，在本阶段中出舟时间范围为450-650s，出舟温度范围为520-570℃。
49.综上所述，采用本实施例的进气管2与lpcvd硅烷均匀的进气管相比，采用本实施例的进气管2的沉积时间减少200s，沉积最高温度降低18℃，沉积后硅烷流量减小130sccm。
50.通过上述实施例可知，本实施例提供的lpcvd进气装置，至少实现了如下的有益效果：
51.本实施例提供的lpcvd进气装置，在相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距与相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距不同，以及第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量与第二出气孔24沿进气管2周向分布的数量不同，不仅能够改善多晶硅厚度片间均匀性，从而有效提升多晶硅厚度均匀性，进而达到提升效率增益的效果，而且可以降低沉积时间、沉积最高温度、以及沉积后硅烷流量。
52.在一种实施例中，继续参照图1所示，第一温区21包括沿第一方向x依次设置的第
一子温区211、第二子温区212和第三子温区213，第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213上相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距相等；
53.第二温区22包括沿第一方向x依次设置的第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223，第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223上相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距相等。
54.具体地，第一温区21包括3个子温区，3个子温区包括沿进气管2的轴向依次排布的第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213，沿第一方向x，每个第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213上相邻第一出气孔23之间的间距相等，也就是说，第一温区21中3个子温区上相邻第一出气孔23之间沿第一方向x的间距均相等，如第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213上相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距均为4cm、6cm、8cm、10cm或12cm；
55.第二温区22包括也3个子温区，3个子温区包括沿进气管2的轴向依次排布的第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223，沿第一方向x，每个第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223上相邻第二出气孔24之间的间距也相等，也就是说，第二温区22中3个子温区上相邻第二出气孔24之间沿第一方向x的间距均相等，如第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223上相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距均为20cm、22cm、24cm、26cm、28cm或30cm；
56.采用上述方案，在改善多晶硅厚度片间均匀性的基础上，还可以提升第三子温区213中片内均匀性。
57.实施效果1
[0058][0059]
图5是本实用新型提供的lpcvd进气装置中各温区对应小舟的分布图，参照图5所示，第一子温区211对应炉口11和部分第1舟，第二子温区212对应另一部分第1舟、第2舟以及部分第3舟，第三子温区213对应另一部分第3舟、第4舟以及第5舟，第四子温区221对应第6舟、第7舟以及部分第8舟、第五子温区222对应部分第8舟、第9舟以及部分第10舟，第六子温区223对应部分第10舟以及炉尾12；上述每个小舟里面各放置有100片硅片；通常片间均匀性是指各小舟间多晶硅厚度的均一性；计算方式如下：(1-10个小舟中的最大厚度max-其
中的最小厚度min)/(1-10个小舟中的最大厚度max+其中最小厚度min)；片内均匀性是指一片硅片测试几个(如5个)点的多晶硅厚度，然后再通过上述公式进行计算可以得到；从上述实施效果1中得到多晶硅厚度片间均匀性由5.56％改善2.40％，第三子温区213片内均匀性由4.55％改善为1.45％。
[0060]
实施效果2
[0061]
celltypetauociscrsrshff计数项本实施例进气管224.66％0.714313.73420.00087358383.022540硅烷均匀进气管224.63％0.713313.73920.00088227682.992420差值0.03％0.001-0.05
ꢀꢀ
0.03 [0062]
采用本实施例进气管2之后，转化效率eta增益0.03％，开路电压uoc增益1mv，短路电流isc负增益5ma，填充增益0.03％，从而使测试多晶硅的寿命提升300us，隐开路电压sun-implied-voc提升0.005v。
[0063]
在一种实施例中，继续参照图2和图3所示，第二子温区212和第三子温区213中第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量与第一子温区211中第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量不同，第二子温区212和第三子温区213中第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量相同，如在第一子温区211中第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量设计为3个，3个第一出气孔23可以将进气管2平分为3等份，在第二子温区212中第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量以及第三子温区213中第一出气孔23沿进气管2周向分布的数量均为4个，4个第一出气孔23沿进气管2周向两两相对设置，采用该方案，能够在低压环境中，让硅烷气体通过第一出气孔23均匀分布在石英管中，改善多晶硅厚度片内均匀性以及片间均匀性。
[0064]
需要说明的是：第三子温区213中周向排布第一出气孔23的结构示意图与第二子温区212中周向排布第一出气孔23的结构示意图相同，在此不再重复赘述。
[0065]
在一种实施例中，继续参照图1-图4所示，第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中第二出气孔24沿进气管2周向分布的数量相同，如第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中第二出气孔24沿进气管2周向分布的数量分别为2个，2个进气管2沿进气管2周向相对设置，采用该方案，能够保证第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中硅烷进气量相同，有效保证多晶硅厚度片间的均一性，采用该方案，能够在低压环境中，让硅烷气体通过第二出气孔24均匀分布在石英管中，改善多晶硅厚度片内均匀性以及片间均匀性。
[0066]
需要说明的是：第五子温区222和第六子温区223中周向排布第二出气孔24的结构示意图与第四子温区221中周向排布第二出气孔24的结构示意图相同，在此不再重复赘述。
[0067]
在一种实施例中，继续参照图1所示，第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距为a，第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距为b，a＜b，也就是说，第一温区21中3个子温区的相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距小于第二温区22中3个子温区的相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距，能够降低第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中第二出气孔24的进气量，使沉积的多晶硅厚度与第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中第一出气孔23的进气量偏差较小，改善多晶硅厚度片间均匀性。
[0068]
在一种实施例中，继续参照图1所示，第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距范围为4cm-12cm，第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距范围为20cm-30cm。
[0069]
具体地，若第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距小于4cm、以及第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距小于20cm，则导致多晶硅沉积的量增加，从而会使多晶硅的厚度均匀性变差，若第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距大于12cm、以及第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距大于30cm，则导致多晶硅沉积的量减少，从而也会使多晶硅的厚度均匀性变差，因此，将第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距范围设计在4cm-12cm，第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距范围设计在20cm-30cm，能够避免多晶硅沉积的量增加或减少，从而有效改善多晶硅的厚度均匀性，具体而言，第一子温区211、第二子温区212和第三子温区213中相邻第一出气孔23沿第一方向x之间的间距可以为4cm、6cm、8cm、10cm或12cm，第四子温区221、第五子温区222和第六子温区223中相邻第二出气孔24沿第一方向x之间的间距可以为20cm、22cm、24cm、26cm、28cm或30cm。
[0070]
在一种实施例中，继续参照图1所示，第一出气孔23和第二出气孔24的孔径相同，采用此方案，可以使第一出气孔23和第二出气孔24的进气量一致，也可以改善多晶硅厚度均匀性。
[0071]
在一种实施例中，继续参照图1所示，第一出气孔23和第二出气孔24的孔径范围为1-2mm。
[0072]
具体地，若第一出气孔23和第二出气孔24的孔径小于1mm，则不仅会使第一出气孔23和第二出气孔24经常出现堵塞现象，需要时常清洗进气管2，从而缩短进气管2的寿命，而且还会造成多晶硅厚度沉积不均匀现象，若第一出气孔23和第二出气孔24的孔径大于2mm，则也导致多晶硅厚度沉积不均匀，因此，将第一出气孔23和第二出气孔24的孔径范围设计在1-2mm，不仅能够避免第一出气孔23和第二出气孔24时常出现堵塞现象，无需频繁清洗进气管2，从而延伸进气管2的使用寿命，而且可以改善多晶硅厚度沉积的均一性，具体而言，第一出气孔23和第二出气孔24的孔径可以为1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或2mm。
[0073]
通过上述实施例可知，本实用新型提供的lpcvd进气装置，至少实现了如下的有益效果：
[0074]
本实用新型提供的lpcvd进气装置，在相邻第一出气孔沿第一方向x之间的间距与相邻第二出气孔沿第一方向之间的间距不同，以及第一出气孔沿进气管周向分布的数量与第二出气孔沿进气管周向分布的数量不同，不仅能够改善多晶硅厚度片间均匀性，从而有效提升多晶硅厚度均匀性，进而达到提升效率增益的效果，而且可以降低沉积时间、沉积最高温度、以及沉积后硅烷流量。
[0075]
虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本
领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。