專(zhuān)利名稱(chēng)：Pecvd系統(tǒng)中的氣體混合裝置、方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PECVD生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置及方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，制造高效率、低成本的硅太陽(yáng)能電池是光伏能源領(lǐng)域的主要研究熱點(diǎn)，硅太陽(yáng)能電池的低表面復(fù)合是達(dá)到高效率的先決條件之一，而減少硅片厚度是一種降低硅太陽(yáng)能電池成本的有效途徑。無(wú)論是降低表面復(fù)合，還是減少硅片厚度，表面鈍化減反處理都是必不可少的。這是由于以下兩個(gè)原因第一，對(duì)硅太陽(yáng)能電池的表面進(jìn)行較好的鈍化可以去掉懸掛鍵和降低表面態(tài)，這是降低表面復(fù)合的一種重要方法；第二，為了使太陽(yáng)能電池獲得高效率，必須讓更多的太陽(yáng)光被電池片所吸收，因此要減少表面反射。硅太陽(yáng)能電池的表面鈍化減反技術(shù)經(jīng)歷了一段較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，包括噴涂法制作的二氧化鈦膜，用快速熱氧化法制備二氧化硅等。隨著等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)沉積氮化硅膜的問(wèn)世并用于生產(chǎn)線(xiàn)，使得太陽(yáng)能電池的性能有了顯著提高。隨著PECVD技術(shù)的發(fā)展，目前管式PECVD由于能耗少、產(chǎn)能高等優(yōu)點(diǎn)，已被普遍運(yùn)用于晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn)中。但現(xiàn)有的管式PECVD技術(shù)中，反應(yīng)氣體(例如，SiH4和 NH3)在進(jìn)入反應(yīng)腔前，沒(méi)有得到充分混合均勻，并且反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔內(nèi)的分布也不夠均勻，影響了膜厚度的均勻性，從而導(dǎo)致鍍膜很容易產(chǎn)生色差，不能滿(mǎn)足產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置及對(duì)應(yīng)的方法和系統(tǒng)以解決鍍膜產(chǎn)生的色差問(wèn)題，提高膜厚度的均勻性和光能轉(zhuǎn)換率。為了解決上述問(wèn)題，一方面，本發(fā)明提供了一種PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置，該裝置包括至少兩個(gè)進(jìn)氣管；混合管，該混合管的一端與所述至少兩個(gè)進(jìn)氣管相連并流體相通，該混合管的另一端與混合腔相連并與混合腔的內(nèi)腔流體相通；所述混合腔，該混合腔的殼體上具有至少一個(gè)出氣孔，所述混合腔的內(nèi)腔通過(guò)所述出氣孔與所述PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔流體相通。另一方面，本發(fā)明提供了一種PECVD系統(tǒng)中混合氣體的方法，該方法包括各原料氣體分別通過(guò)至少兩個(gè)進(jìn)氣管進(jìn)入混合管；所述各原料氣體在所述混合管內(nèi)進(jìn)行混合后，通過(guò)該混合管進(jìn)入混合腔的內(nèi)腔內(nèi)；所述進(jìn)入了混合腔的內(nèi)腔的混合氣體通過(guò)設(shè)置在該混合腔的殼體上的至少一個(gè)出氣孔進(jìn)入所述PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔內(nèi)。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種沉積氮化硅膜的管式PECVD系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了上述氣體混合裝置和PECVD系統(tǒng)中混合氣體的方法。本發(fā)明提供的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置及對(duì)應(yīng)的方法和系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)在于，能使PECVD系統(tǒng)中的反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔前就得到充分混合，并且使反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔內(nèi)能得到均勻分布，從而為沉積氮化硅膜制造了良好的反應(yīng)條件，提高了膜厚和折射率兩者的均勻性，解決了硅片的鍍膜色差問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的一種實(shí)施方式的立體圖；圖3是本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。請(qǐng)參考圖1，圖1是本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該氣體混合裝置包括兩個(gè)進(jìn)氣管第一進(jìn)氣管1以及第二進(jìn)氣管2 (也可以包括更多進(jìn)氣管，用于更多種類(lèi)的原料氣體的輸入)、混合管3、混合腔4以及出氣孔41、出氣孔 42、出氣孔43、出氣孔44，其中，混合管3的一端與所述第一進(jìn)氣管1以及第二進(jìn)氣管2相連并流體相通，該混合管3的另一端與混合腔4相連并與混合腔的內(nèi)腔流體相通(如圖所示)；在本實(shí)施例中混合腔4是環(huán)形管，混合腔4的殼體上具有至少一個(gè)出氣孔，圖1 中示出了出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44，混合腔4的內(nèi)腔通過(guò)上述出氣孔 41/42/43/44與所述PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔(在圖1中未示出)流體相通。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，混合腔4的殼體上只有一個(gè)出氣孔，在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，混合腔4的殼體上可以有多個(gè)出氣孔，并且這些出氣孔均勻分布在混合腔4的殼體之上，或者本領(lǐng)域的技術(shù)人員按照實(shí)際的需要來(lái)具體布置所述出氣孔的排列方式。如圖1所示，混合腔殼體上有出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44，除此之外混合腔4的殼體上還有其他在圖1中未標(biāo)記出來(lái)的出氣孔。如圖1所示在本實(shí)施方式中，混合腔4是環(huán)形管結(jié)構(gòu)，而出氣孔42與出氣孔44以混合腔4的圓心形成中心對(duì)稱(chēng)布置。 出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44布置在所述環(huán)形管直徑較小一側(cè)的殼體上，并且上述出氣孔的開(kāi)口方向都朝向所述環(huán)形管的圓心。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以選擇將出氣孔布置在所述環(huán)形管直接較大的一側(cè)的殼體上，也可以在所述環(huán)形管的兩側(cè)都均勻布置出氣孔。如圖所示可知，出氣孔42與出氣孔44是中心對(duì)稱(chēng)布置，同樣可以在與出氣孔 41與出氣孔43中心對(duì)稱(chēng)的一側(cè)的殼體上也可以布置對(duì)應(yīng)的出氣孔。第一進(jìn)氣管1、第二進(jìn)氣管2、混合管3以及混合腔4的橫截面可以是矩形或者圓形，而這些管道的的管徑可以相同或者不同，所述管徑和橫截面形狀的設(shè)置取決于PECVD系統(tǒng)的具體的反應(yīng)要求。用于制造這些管道的材料可以相同或者不同，取決于具體的反應(yīng)要求。制造這些管道的合適的材料包括但不限于金屬、塑料或陶瓷。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)具體輸入的氣體很容易地選擇合適的材料來(lái)制造所述管道。出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44的形狀一般為容易加工得到的圓形、 矩形或正多邊形，上述出氣孔的孔徑可以根據(jù)具體的反應(yīng)要求來(lái)決定。在本具體實(shí)施方式
中，第一原料氣體SiH4沿著箭頭AlOl所指的方向進(jìn)入第一進(jìn)氣管1中，第二原料氣體NH3沿著箭頭A102所指的方向進(jìn)入第二進(jìn)氣管2中，由于第一進(jìn)氣管1、第二進(jìn)氣管2與混合管3流體相通，SiH4氣體和NH3氣體在混合管3內(nèi)初步混合后進(jìn)入混合腔4的內(nèi)腔，在混合腔4的內(nèi)腔中SiH4氣體和NH3氣體得到充分混合后通過(guò)出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44排出，在一個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例中，混合腔4置于反應(yīng)腔內(nèi)，所以SiH4氣體和NH3氣體的混合氣體可以同時(shí)通過(guò)不同的出氣孔進(jìn)入反應(yīng)腔中，實(shí)現(xiàn)了從多個(gè)位置進(jìn)入反應(yīng)腔，使得SiH4氣體和NH3氣體的混合氣體得以快速在反應(yīng)腔內(nèi)分布均勻。為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明提供的氣體混合裝置，請(qǐng)參考圖2，圖2是本發(fā)明的 PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的一種實(shí)施方式的立體圖，其中，該氣體混合裝置包括第一進(jìn)氣管1、第二進(jìn)氣管2、混合管3、混合腔4、出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44 (其中出氣孔44與出氣孔42中心對(duì)稱(chēng)，但是在本立體圖上不可見(jiàn))。在圖2示出的具體實(shí)施方式
中，對(duì)于第一進(jìn)氣管1、第二進(jìn)氣管2、混合管3、混合腔 4、出氣孔41、出氣孔42、出氣孔43和出氣孔44的說(shuō)明可以參考圖1所示出的具體實(shí)施方式
中有關(guān)部分的說(shuō)明，其功能和特征相同。圖2所示出的立體圖是為了更好地說(shuō)明本發(fā)明提供的氣體混合裝置的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，請(qǐng)參考圖3本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該氣體混合裝置包括第一進(jìn)氣管1、第二進(jìn)氣管2、混合管3、混合腔4、出氣孔 51以及出氣孔52，其中，混合腔4為圓柱體，在所述圓柱體的底面上，除了出氣孔51、出氣孔52還有其他若干根據(jù)一定規(guī)律排列的出氣孔，這些出氣孔在混合腔4的殼體上均勻分布 (在本具體實(shí)施方式
中是平行排列)。所述出氣孔的排列方式、排列間隔和孔徑大小可以根據(jù)具體的反應(yīng)要求而決定。在一個(gè)實(shí)施例中，混合腔4( 一般是置于反應(yīng)腔內(nèi))上有出氣孔的底面與PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔流體相通。向第一進(jìn)氣管通入SiH4氣體，向第二進(jìn)氣管通入NH3氣體，這兩種氣體通過(guò)混合管3進(jìn)行初步混合后，通入混合腔4的內(nèi)腔中，然后SiH4氣體和NH3氣體在混合腔4的內(nèi)腔中得到充分混合，再同時(shí)通過(guò)混合腔4的底面上的出氣孔(出氣孔51、出氣孔52 或其他出氣孔)進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)，由于上述出氣孔均勻分布，所以實(shí)現(xiàn)了 SiH4氣體和NH3氣體的混合氣體從多位置同時(shí)進(jìn)入所述反應(yīng)腔，從而在反應(yīng)腔中分布更加均勻。此外，請(qǐng)參考圖4，圖4本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該氣體混合裝置包括第一進(jìn)氣管1、第二進(jìn)氣管2、混合管3、混合腔4和輸氣管道6。在本具體實(shí)施方式
中，混合腔4置于PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔外部，并且混合腔通過(guò)輸氣管道6與反應(yīng)腔流體相通，輸氣管道6的進(jìn)氣端與混合腔4相連并與混合腔4的內(nèi)腔流體相通，而輸氣管道6的出氣端均勻布置在所述反應(yīng)腔內(nèi)并與所述反應(yīng)腔流體相通。由于
6輸氣管道6與混合腔4流體相通，實(shí)際上輸氣管道6與混合腔4殼體上的出氣孔(在圖中未示出)相連并流體相通?；旌锨?的內(nèi)腔中的混合氣體通過(guò)輸氣管道6進(jìn)入反應(yīng)腔中， 由于輸氣管道6存在多條(如圖所示)，所以實(shí)現(xiàn)了混合腔4內(nèi)的反應(yīng)氣體從多位置進(jìn)入所述反應(yīng)腔，使得混合氣體快速地在所述反應(yīng)腔內(nèi)分布均勻。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，向第一進(jìn)氣管1通入SiH4氣體，向第二進(jìn)氣管通入NH3氣體，SiH4氣體和NH3氣體分別通過(guò)第一進(jìn)氣管1和第二進(jìn)氣管2進(jìn)入混合管3中初步混合， 再進(jìn)入混合腔4中充分混合，然后通過(guò)輸氣管道6從多個(gè)位置(如圖所示)進(jìn)入反應(yīng)腔。上述圖1、圖2、圖3和圖4所示出的具體實(shí)施方式
中，所提及的管道的管徑、管道內(nèi)外徑形狀、出氣孔的孔徑、出氣孔分分布位置、管道的長(zhǎng)度、管道的材料均可以根據(jù)具體的反應(yīng)要求來(lái)決定，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易地根據(jù)當(dāng)前PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)要求確定上述技術(shù)參數(shù)從而加工制造得到合適的部件組裝成為本發(fā)明所提供的一種氣體混合裝置， 當(dāng)然，該氣體混合裝置也可以由設(shè)計(jì)好的的模具一次性加工成型。需要說(shuō)明的是，根據(jù)具體的反應(yīng)需要(例如需要加入起催化劑作用的氣體)，本發(fā)明所提供的氣體混合裝置還可以相應(yīng)地增加至少一條進(jìn)氣管(該進(jìn)氣管與混合管相連并流體相通)。由于在沉積氮化硅膜的管式PECVD系統(tǒng)中，氣體混合程序是很重要的一步，因此使用了本發(fā)明提供的氣體混合裝置或本發(fā)明提供的一種PECVD系統(tǒng)中混合氣體的方法的 PECVD系統(tǒng)也屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。實(shí)施上述具體實(shí)施方式
，使PECVD系統(tǒng)中的反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔前就得到充分混合，并且使反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔內(nèi)能得到均勻分布，從而為沉積氮化硅膜制造了良好的反應(yīng)條件，提高了膜厚和折射率兩者的均勻性，解決了硅片的鍍膜色差問(wèn)題。以上所揭露的僅為本發(fā)明的一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置，其特征在于，該裝置包括 至少兩個(gè)進(jìn)氣管；混合管，該混合管的一端與所述至少兩個(gè)進(jìn)氣管相連并流體相通，該混合管的另一端與混合腔相連并與混合腔的內(nèi)腔流體相通；所述混合腔，該混合腔的殼體上具有至少一個(gè)出氣孔，所述混合腔的內(nèi)腔通過(guò)所述出氣孔與所述PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔流體相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體混合裝置，其特征在于 所述出氣孔至少為兩個(gè)，并在所述混合腔的殼體上均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體混合裝置，其特征在于 所述混合腔置于所述反應(yīng)腔內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體混合裝置，其特征在于 所述混合腔為環(huán)形管；所述至少兩個(gè)出氣孔在所述環(huán)形管的殼體上設(shè)置為兩兩中心對(duì)稱(chēng)的方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體混合裝置，其特征在于所述至少兩個(gè)出氣孔設(shè)置在所述環(huán)形管直徑較小一側(cè)的殼體上，并且所述出氣孔的開(kāi)口朝向正對(duì)所述環(huán)形管的圓心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體混合裝置，其特征在于 所述環(huán)形管的橫截面為圓形或矩形。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體混合裝置，其特征在于 所述混合腔為圓柱體；所述至少兩個(gè)出氣孔平行排列地設(shè)置在所述圓柱體的底面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體混合裝置，其特征在于 所述混合腔置于所述反應(yīng)腔外部；所述出氣孔通過(guò)一段管道與所述PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔流體相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體混合裝置，其特征在于所述管道的進(jìn)氣端與所述出氣孔相連并流體相通，該管道的出氣端均勻布置在所述反應(yīng)腔內(nèi)，并與所述反應(yīng)腔流體相通。
10.一種PECVD系統(tǒng)中混合氣體的方法，其特征在于，該方法包括 各原料氣體分別通過(guò)至少兩個(gè)進(jìn)氣管進(jìn)入混合管；所述各原料氣體在所述混合管內(nèi)進(jìn)行混合后，通過(guò)該混合管進(jìn)入混合腔的內(nèi)腔內(nèi)； 所述進(jìn)入了混合腔的內(nèi)腔的混合氣體通過(guò)設(shè)置在該混合腔的殼體上的至少一個(gè)出氣孔進(jìn)入所述PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于 所述混合腔置于所述反應(yīng)腔內(nèi)部；所述出氣孔至少為兩個(gè)，并均勻分布在所述混合腔的殼體上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述混合腔為環(huán)形管，所述出氣孔中心對(duì)稱(chēng)地布置在該環(huán)形管上；或所述混合腔為圓柱體，所述出氣孔平行排列地布置在該圓柱體的底面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述混合腔置于所述反應(yīng)腔外部；所述出氣孔至少為兩個(gè)，并且所述出氣孔通過(guò)一段管道與所述反應(yīng)腔流體相通，其中， 所述管道的進(jìn)氣端與所述出氣孔相連并流體相通，該管道的出氣端均勻布置在所述反應(yīng)腔內(nèi)，并與所述反應(yīng)腔流體相通。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述原料氣體是兩種氣體，第一原料氣體是SiH4，所述第二原料氣體是NH3。
15.一種沉積氮化硅膜的管式PECVD系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)使用了如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的氣體混合裝置；或該系統(tǒng)使用了如權(quán)利要求10至13任一項(xiàng)所述的PECVD系統(tǒng)中混合氣體的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種PECVD系統(tǒng)中的氣體混合裝置，該裝置包括至少兩個(gè)進(jìn)氣管、混合管、混合腔以及混合腔上的出氣孔。PECVD的反應(yīng)的原料氣體首先分別通過(guò)至少兩條進(jìn)氣管進(jìn)入混合管內(nèi)，在混合罐內(nèi)初步混合后，進(jìn)入混合腔的內(nèi)腔進(jìn)行混合，再通過(guò)混合腔殼體上的出氣孔進(jìn)入PECVD系統(tǒng)的反應(yīng)腔。本發(fā)明提供的技術(shù)方案使反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔前就得到充分混合，并且使反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔內(nèi)能得到均勻分布，從而為沉積氮化硅膜制造了良好的反應(yīng)條件，提高了膜厚和折射率兩者的均勻性，解決了硅片的鍍膜色差問(wèn)題。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102206813SQ20101025753
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者戎華, 段巍, 黃世東, 黃沖 申請(qǐng)人:浙江正泰太陽(yáng)能科技有限公司