የTOPCon የፀሐይ ሴል ማምረቻ ሂደት፡ ሙሉ ደረጃ በደረጃ መመሪያ

መግቢያ

ሞኖክሪስታላይን N-type TOPCon የፀሐይ ሴሎች በፎቶቮልታይክ ኢንዱስትሪ ውስጥ በጣም ተስፋ ሰጭ ከፍተኛ ብቃት ቴክኖሎጂዎች አንዱ ሆነዋል። ምርታቸው ቴክስቸሪንግ፣ ቦሮን ዲፉዥን፣ ሌዘር SE፣ አኒሊንግ፣ አልካላይን ፖሊሽንግ፣ PE-poly፣ አኒሊንግ፣ RCA ክሊኒንግ፣ ኮቲንግ፣ ሜታላይዜሽን እና የመጨረሻ ሙከራ እና መደርደርን ጨምሮ ረጅም በጥንቃቄ ቁጥጥር የሚደረግላቸው ደረጃዎችን ያካትታል። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ፣ እያንዳንዱን ዋና የሂደት ደረጃ እንመረምራለን እና ለምን አስፈላጊ እንደሆነ እናብራራለን።

1. ቴክስቸሪንግ (TEX)

የቴክስቸሪንግ ዓላማ

የቴክስቸሪንግ ዓላማ በዋፈሩ ላይ ያለውን የሜካኒካል ጉዳት ሽፋን ማስወገድ እና የብርሃን መሳብን የሚጨምር የፒራሚድ ቅርጽ ያለው ቴክስቸርድ ወለል መፍጠር ነው። የወለል ነጸብራቅን በመቀነስ የአጭር ዑደት ኤሌክትሪክ አምሳያ (Isc) ይሻሻላል፣ ይህም በመጨረሻ የሴሉን የፎቶኤሌክትሪክ ልወጣ ብቃት ያሳድጋል።

እርጥብ ኢቺንግ ዛሬ ዋነኛው የቴክስቸሪንግ ሂደት ነው። በዋፈሩ ላይ ያሉ የብረት አዮኖች፣ የጉዳት ሽፋኖች እና ሌሎች ብክለቶች እንደ ዳግም ውህደት ማዕከላት ይሠራሉ። የተለዩ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች በዋፈሩ ላይ ተጉዘው መሰብሰብ ስላለባቸው፣ እነዚህ ዳግም ውህደት ማዕከላት የአናሳ ተሸካሚ ዕድሜን ይቀንሳሉ፣ ይህም ተሸካሚዎች እንደ ውጫዊ ኤሌክትሪክ ከመውጣታቸው በፊት እንደገና እንዲዋሃዱ ያደርጋል። የወለል ኦክሳይድ ሽፋኖች እና ኦርጋኒክ ብክለቶች የAlOx እና SiNx ሽፋኖችን የማስቀመጥ እና የማስተላለፍ ጥራት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ፣ ስለዚህ ጥልቅ የወለል ጽዳት ወሳኝ ነው እና በቀጥታ በሴል ብቃት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል።

የምላሽ መርህ

ቴክስቸሪንግ በክሪስታላይን ሲሊከን አኒሶትሮፒክ ኢቺንግ ባህሪ ላይ የተመሰረተ ነው፣ ዝቅተኛ ክምችት ያለው አልካሊ እና ተጨማሪዎች የተለያዩ ክሪስታል አቅጣጫዎችን በተለያየ ፍጥነት ያሳጣሉ። በ(110) እና (100) አውሮፕላኖች ላይ ያለው የኢቺንግ ፍጥነት ከ(111) አውሮፕላን እጅግ ይበልጣል። የተወሰነ የኢቺንግ ጊዜ ካለፈ በኋላ፣ በሞኖክሪስታላይን ዌፈር ላይ ከ(111) አውሮፕላኖች የተውጣጡ አራት "ፒራሚድ" መዋቅሮች ይቀራሉ።

የአቶሚክ አቀማመጥ በክሪስታል አውሮፕላኖች መካከል ይለያያል፣ ይህም ወደ ተለያዩ የኢቺንግ ፍጥነቶች ይመራል፦

• (100) አውሮፕላን፡ በአንጻራዊ ሁኔታ ልቅ የሆነ የአቶሚክ አቀማመጥ ያለው ሲሆን ብዙ የተጋለጡ ኬሚካላዊ ትስስሮች ያሉት፣ በመሆኑም ፈጣኑ የኢቺንግ ፍጥነት አለው።

• (110) አውሮፕላን፡ የአቶሚክ ጥግግት በ(100) እና (111) መካከል ነው፣ ከ(100) በትንሹ ዝቅተኛ የሆነ ፈጣን የኢቺንግ ፍጥነት አለው።

• (111) አውሮፕላን፡ በጣም የታመቀ የአቶሚክ አቀማመጥ ያለው ሲሆን ኬሚካላዊ ትስስሮች ለማጥቃት አስቸጋሪ ናቸው፣ በመሆኑም ዝግተኛው የኢቺንግ ፍጥነት አለው።

የቴክስቸሪንግ ተጨማሪዎች ሚና

ተጨማሪዎች የሲሊኮን ወለል ውጥረትን ይቀንሳሉ፣ በምላሹ ወቅት የሚፈጠሩትን የሃይድሮጅን አረፋዎች መለቀቅን ያበረታታሉ፣ እና ፒራሚዶቹን የበለጠ ወጥ ያደርጋሉ። በዋፈሩ ወለል እና በምላሽ መፍትሄ መካከል ያለውን እርጥበት ያሻሽላሉ፣ የNaOH መፍትሄን የመበስበስ ጥንካሬን ያዳክማሉ፣ የኑክሌሽን ነጥቦችን እና የኑክሌሽን ጥግግት ይጨምራሉ፣ እና ብዙ ቁጥር ያላቸው ትናንሽ ፒራሚዶች እንዲፈጠሩ ያበረታታሉ። በአጠቃላይ፣ የተጨማሪው ባህሪያት በተሸፈነው ፒራሚድ ወለል ላይ በጣም ቀጥተኛ ተጽእኖ አላቸው።

የሂደት ፍሰት

የሸካራነት ቅደም ተከተል በተለምዶ የሚከተሉትን ያካትታል፡ ከNaOH እና H2O2 ጋር ቅድመ-ማጽዳት (በ60°C የአልትራሳውንድ ማጽዳት የታገዘ፣ ከዚያም በንጹህ ውሃ ማጠብ) ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮችን፣ የብረት ቆሻሻዎችን እና የመጋዝ ጉዳትን ለማስወገድ፤ በግምት 0.6% NaOH እና 0.4% ተጨማሪ በ82°C ለ420 ሰከንድ በመጠቀም የአልካላይን ሸካራነት የፒራሚድ ሸካራነት ለመፍጠር፤ የቀሩ ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮችን ለማስወገድ ድህረ-ማጽዳት፤ የቀረውን አልካላይን ለማጥፋት እና የኦክሳይድ ሽፋንን ለማስወገድ ዲሉት አሲድ (3.15% HCl + 7.1% HF) በመጠቀም የአሲድ ማጽዳት፤ የውሃ ፊልሙን በወለል ውጥረት ለማስወገድ ዘገምተኛ የመውጣት ቅድመ-ድርቀት፤ እና በመጨረሻም በ90°C ሙቅ አየር ማድረቅ።

2. ቦሮን ስርጭት (B Diff)

ዓላማ

በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የቦሮን አቶሞች ወደ N-አይነት ዋፈር ወለል ውስጥ በመሰራጨት የPN መጋጠሚያ ይፈጥራሉ። የPN መጋጠሚያው ውስጣዊ መስክ በብርሃን የተፈጠሩ ቻርጅ አጓጓዦችን ለይቶ ወደ ውጭ የኤሌክትሪክ ጅረት ያወጣል። P-አይነት ዋፈሮች ከፍተኛ የቀዳዳ ክምችት ያላቸው ሲሆን መጋጠሚያ ለመፍጠር ፎስፈረስ ዶፒንግ ይጠቀማሉ፤ N-አይነት ዋፈሮች ደግሞ ከፍተኛ የኤሌክትሮን ክምችት ያላቸው ሲሆን ቦሮን ዶፒንግ ይጠቀማሉ።

የሂደት መርህ

ቦሮን ትሪክሎራይድ (BCl3) በ800-900°C ሙቀት ውስጥ በኳርትዝ ቱቦ ውስጥ በማለፍ ከኦክስጅን ጋር በመተጋገዝ B2O3 ይፈጥራል፣ ይህም ከናይትሮጅን ተሸካሚ ጋዝ ጋር በዋፈሩ ወለል ላይ ተቀማጥቶ ከሲሊከን ጋር በመተጋገዝ የቦሮን አቶሞችን በማመንጨት የቦሮሲሊኬት ብርጭቆ (BSG) ንብርብር ይፈጥራል። ከዚያም የቦሮን አቶሞች ወደ ዋፈሩ ውስጥ በመሰራጨት የPN መጋጠሚያ ይፈጥራሉ። BCl3 ቀለም የሌለው ጭስ የሚሰጥ ፈሳሽ ወይም ጋዝ ሲሆን እፍጋቱ 1.35 ኪግ/ሜ³፣ የማቅለጫ ነጥቡ -107.3°C እና የመፍላት ነጥቡ 12.5°C ነው። ተቀጣጣይ ያልሆነ፣ የሚያበሳጭ እና ሹል ሽታ ያለው ሲሆን በውሃ ውስጥ በመበስበስ ሃይድሮጂን ክሎራይድ እና ቦሪክ አሲድ በከፍተኛ ሙቀት መለቀቅ ይፈጥራል። መካከለኛው ምርት B2O3 የማቅለጫ ነጥቡ 450°C እና የመፍላት ነጥቡ 1860°C ሲሆን በሂደቱ ውስጥ ሁልጊዜ ፈሳሽ ሆኖ የሚቆይ እና ለኳርትዝ ክፍሎች ጠንካራ ዝገት አለው።

የቦሮን ስርጭት ከፎስፈረስ ስርጭት የበለጠ አስቸጋሪ ነው፣ ስለዚህ የTOPCon መንገድ በመሳሪያዎች ላይ ከፍተኛ ፍላጎቶችን ያስቀምጣል፣ ይህም ከፍተኛ ወጥነት፣ ከፍተኛ የስርጭት ሙቀቶች (ብዙውን ጊዜ ከ1000°C በላይ) እና ረዘም ያለ የስርጭት ጊዜ (የፊልም ምስረታ ብዙውን ጊዜ እስከ 240 ደቂቃ ይወስዳል)፣ ይህም በመገናኛ ምስረታ ደረጃ ላይ የመሳሪያ እና የምርት ወጪን ይጨምራል።

የሂደት ፍሰት

ስርጭት በሁለት መንገዶች ይከናወናል። ቅድመ-ተቀማጭ ስርጭት (የBSG ተቀማጭ ደረጃ) ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ይጠቀማል እና ዋፈሩን በተሞላ ቆሻሻ ከባቢ አየር ውስጥ ያቆየዋል፣ ስለዚህ የገጽታ ቆሻሻ ትኩረት ቋሚ ሆኖ ይቆያል፤ ይህ ቋሚ የገጽታ ምንጭ ስርጭት በመባል ይታወቃል። የዳግም ማከፋፈያ ስርጭት ቦሮንን ከBSG ወደ ዋፈሩ ውስጥ በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በኦክስጅን የበለፀገ ከባቢ አየር ውስጥ ያስገባዋል ውጫዊ ቆሻሻዎች ሳይኖሩ፤ እዚህ የገጽታ ትኩረት ከጊዜ ወደ ጊዜ ይለወጣል፣ ይህ የተገደበ የገጽታ ምንጭ ስርጭት ተብሎ ይጠራል፣ ከጋውሲያን ቆሻሻ ስርጭት ጋር።

የተለመዱት የሂደት ደረጃዎች፡- ዝቅተኛ ግፊት ለማግኘት ቫክዩም መሳብ፤ ወደ ስርጭት ሙቀት (800-900°ሴ) ማሞቅ፤ ግፊቱን የበለጠ እየቀነሰ ሙቀቱን መያዝ፤ በዝቅተኛ ግፊት ስር የፍሳሽ መፈተሽ፤ የሚቀጥለውን የስርጭት ደረጃ ለማዘግየት እና የቦሮን ስርጭትን የበለጠ ወጥ ለማድረግ የ1nm SiO2 ንብርብር ለመፍጠር ቅድመ-ኦክሳይድ፤ ንቁ ቅድመ-ማስቀመጥ እና ተገብሮ ድራይቭ-ኢን ለማድረግ የቦሮን ምንጭ በማስተዋወቅ ስርጭት/ማስቀመጥ፤ የስርጭት ፍጥነት እና ጥልቀት ለመጨመር ከ900°ሴ በላይ ተጨማሪ ማሞቅ፤ የቦሮን ይዘትን ለመቆጣጠር፣ መጋጠሚያውን ለማጥለቅ፣ የመከላከያ ንብርብር ለመፍጠር እና የንጥረ-ነገር ቆሻሻዎችን ለማስወገድ ከ100nm በላይ የሆነ የSiO2 ንብርብር ለመፍጠር ድህረ-ኦክሳይድ፤ ወደ ደህና የቱቦ መክፈቻ ሙቀት ማቀዝቀዝ፤ እና የከባቢ አየር ግፊት ለመመለስ ቫክዩሙን በN2 መስበር።

3. የBSG ማስወገድ እና የአልካላይን ኢቺንግ

የBSG ማስወገድ

ከቦሮን ስርጭት በኋላ፣ የዋፈሩ ጀርባ እና ጠርዞች ወፍራም የBSG ንብርብር (40-100nm ኦክሳይድ) ይሸከማሉ። ይህ የቦሮሲሊኬት ብርጭቆ ንብርብር በቀጣይ ሂደቶች ላይ አሉታዊ ተጽእኖ ያሳድራል እና የPN መጋጠሚያ ፍሳሽ ሊያስከትል ይችላል፣ ስለዚህ ከዶፒንግ በኋላ ኬሚካላዊ ኢቺንግ እና ማጽዳት ያስፈልጋል። ከአልካላይን ኢቺንግ በፊት፣ የመስመር ውስጥ ነጠላ-ጎን የኤችኤፍ ሂደት የጀርባ እና የጠርዝ BSG ያስወግዳል፣ የፊት BSG ደግሞ በአልካላይን ኢቺንግ ወቅት የፊት መዋቅርን ለመጠበቅ እንደ ጭምብል ሆኖ ይቆያል።

ዋፈሩ መጀመሪያ ወደ ኢንላይን ኤችኤፍ ማጽጃ መሳሪያ ውስጥ ይገባል፣ በዚህም በግምት 60% ኤችኤፍ የኋላውን ቢኤስጂ ወደ መፍትሄ ውስጥ ያሟሟል፣ የውሃ ፊልም ደግሞ የፊት ቢኤስጂን ይከላከላል፣ ከዚያም ለ0.5 ደቂቃ ያህል ንጹህ ውሃ ማጠብ ይከተላል። ቅደም ተከተሉ የሚከተሉትን ያካትታል፡ የፊት ቢኤስጂን ለመከላከል የSiO2 ሃይድሮፊሊቲ በመጠቀም የውሃ ፊልም መተግበር፤ የኋላ እና የጠርዝ ቢኤስጂን ኤችኤፍ መቅረጽ፤ ሊበከል የሚችለውን የውሃ ፊልም ለማደስ የውሃ ሽጉጥ ደረጃ፤ ቀሪ ኤችኤፍን ለማስወገድ የውሃ ማጠብ፤ ቀሪ ቆሻሻ ionዎችን ለማስወገድ አሲድ ማጽዳት፤ እና የፊት የውሃ ፊልም ማድረቅ።

አልካላይን ኢቺንግ

የአልካላይን ኢቺንግ ዓላማ ልቅ ፍሰትን ለመከላከል በኋላ እና ጠርዝ ላይ ያለውን ፒኤን መጋጠሚያ ማስወገድ እና ለኋላ ፓሲቬሽን ዝግጅት አንድ ወጥ እና ንጹህ የኋላ ሞርፎሎጂ መፍጠር ነው።

ሁለት ዋና ዋና አቀራረቦች አሉ። ሁለተኛ ደረጃ ቴክስቸሪንግ ከመጀመሪያው ቴክስቸሪንግ ጋር በመርህ ደረጃ ተመሳሳይ ነው፣ ነገር ግን ተጨማሪው በ BSG እና አልካላይ መካከል ያለውን ምላሽ መጠን መቀነስ አለበት። አልካላይን ፖሊሽንግ ከፍተኛ ትኩረት ያለው አልካላይ እና ተጨማሪዎችን በመጠቀም የአልካላይ-ሲሊከን ምላሽን ያፋጥናል፣ የአኒሶትሮፒክ ኢቺንግ ባህሪን ያዳክማል እና ከፍተኛ አንጸባራቂ የሆነ የተወለወለ ሞርፎሎጂ ይፈጥራል። የአልካላይን ኢቺንግ ተጨማሪ የፊት BSG ይከላከላል፣ ከአልካላይ ጋር ያለውን ምላሽ መጠን ይቀንሳል ከፍተኛ ኢቺንግን ለማስቀረት፣ BSG ን ለቀጣይ ደረጃዎች እንደ ጭምብል ያቆያል፣ የወለል ውጥረትን ይቀንሳል የሃይድሮጅን አረፋዎችን ለመልቀቅ፣ እርጥበትን ያሻሽላል እና የኑክሊየሽን ጥግግት ይጨምራል።

4. ማስቀመጥ እና ሽፋን

ይህ ደረጃ የዋሻ ኦክሳይድ (TOX)፣ የፖሊ-ሲ ንብርብር እና ጭምብል ያስቀምጣል። ማስቀመጥ በዋናነት በቫኩም የእንፋሎት ደረጃ ውስጥ ይከናወናል እና በአካላዊ የእንፋሎት ማስቀመጥ (PVD)፣ ኬሚካላዊ የእንፋሎት ማስቀመጥ (CVD) እና አቶሚክ ንብርብር ማስቀመጥ (ALD) ሊከፋፈል ይችላል። PVD የቁሳቁስ ምንጭን ወደ አቶሞች፣ ሞለኪውሎች ወይም አዮኖች ያተነፍሳል እና በዝቅተኛ ግፊት ስር በንጥረ ነገሩ ላይ ያስቀምጣል፤ CVD በንጥረ ነገሩ ላይ በኬሚካላዊ ምላሾች አማካኝነት ተቀማጭ ያመነጫል፤ እና ALD ቁሳቁስን እንደ ነጠላ አቶሚክ ንብርብሮች በንብርብር ያስቀምጣል።

የዋሻ ኦክሳይድ ንብርብር (TOX)

የዋሻ ኦክሳይድ ንብርብር በኳንተም መተላለፊያ ውጤት ላይ የተመሰረተ ነው፣ እጅግ ቀጭን ኦክሳይድ (በተለምዶ 1-2nm) እንደ ማገጃ ይጠቀማል። በ n-አይነት ሲሊከን ንጣፍ እና በተቀላቀለ ፖሊ-ሲ ንብርብር መካከል፣ የኃላፊ መራጭ ትራንስፖርትን ያስችላል፡ ኤሌክትሮኖች (አብዛኞቹ ኃላፊዎች) በኦክሳይድ ውስጥ ወደ ፖሊ-ሲ ንብርብር ይተላለፋሉ፣ ቀዳዳዎች (አናሳ ኃላፊዎች) ደግሞ ከፍተኛ ማገጃ ቁመት (ወደ 4.5-4.8eV) ያጋጥማቸዋል እና ይታገዳሉ። እንዲሁም የባንድ መታጠፍ እና የመስክ-ውጤት ማለስለስን ይፈጥራል፣ በተቀላቀለ ፖሊ-ሲ እና ንጣፍ መካከል ያለው የስራ ተግባር ልዩነት የመገናኛ ኢነርጂ ባንዶችን ያጠፋል እና አብዛኞቹን ኃላፊዎች የሚጨምር እና አናሳ ኃላፊዎችን የሚገፋ ኤሌክትሮስታቲክ መስክ ይፈጥራል፣ ይህም የመገናኛ ዳግም ውህደትን የበለጠ ይቀንሳል።

ኦክሳይዱ በሙቀት ኦክሳይድ (ከLPCVD ጋር ተኳሃኝ) ወይም በPECVD፣ PEALD እና ሙቀት ኦክሳይድ (ከPECVD ጋር ተኳሃኝ) ሊዘጋጅ ይችላል። ከፊልም ጥግግት አንፃር፣ PEALD ምርጡን ፓሲቬሽን ይሰጣል ነገር ግን በከፍተኛ የመሳሪያ ዋጋ፣ ሙቀት ኦክሳይድ እና PECVD ደግሞ የተሻለ ኢኮኖሚ ያቀርባሉ። ALD በተለምዶ ወደ 0.7nm፣ ሙቀት ኦክሳይድ ወደ 1.3nm ይሰጣል፣ እና የመተላለፊያ ዘዴው በአጠቃላይ ከ1.6nm በታች በሆነ ውፍረት ይሳካል። LPCVD የበለጠ የበሰለ ነው፣ እንደ ቀላል ቁጥጥር እና ከፍተኛ የፊልም ጥራት ያሉ ጥቅሞች አሉት፣ ነገር ግን በፊት ጠርዝ ላይ የተጠቀለለ ዶፕ የተደረገ ፖሊ-ሲ ንብርብር ይፈጥራል መጸዳድ ያለበት፣ እና የፊልም ፍጥነቱ ቀርፋፋ ነው። PECVD ፖሊ-ሲ አዲስ ቴክኖሎጂ ነው ፈጣን ማስቀመጫ፣ በቦታው ዶፒንግ እና ዝቅተኛ መጠቅለያ ያለው፣ ነገር ግን ብስለቱ አሁንም መሻሻል ያስፈልገዋል እና በከፍተኛ ሙቀት አኒሊንግ ወቅት አቧራ፣ ከፍተኛ የሃይድሮጅን ይዘት እና አረፋ መፈጠር ሊሰቃይ ይችላል።

ፖሊ-ሲ ንብርብር

ፖሊክሪስታላይን ሲሊከን (ፖሊ) ስፍር ቁጥር የሌላቸው ጥቃቅን የሲሊከን እህሎች ያሉት ሲሆን፣ የእህል መጠኖች በተለምዶ ከአስር እስከ መቶ ናኖሜትር እና በመካከላቸው የእህል ድንበሮች አሉ። የፖሊ-ሲ ንብርብር በተለምዶ ፎስፈረስ ዶፕ ይደረግበታል ከፍተኛ ዶፕ የተደረገ n-አይነት ፖሊ-ሲ ለመፍጠር፣ ኮንዳክቲቪቲን ያሻሽላል፣ የኃይል መሙያ መራጭ ትራንስፖርትን ያስችላል እና ከንዑስ ክፍል ጋር ጥሩ ኦሚክ ንክኪ ይፈጥራል።

የፖሊ-ሲ ዝግጅት ሁለቱንም የማስቀመጥ እና የዶፒንግ ሂደቶችን ያካትታል። ማስቀመጥ በዋናነት LPCVD ወይም PECVD ን በመጠቀም ውፍረቱ ወደ 100-150nm ያህል ነው፤ አሞርፊክ ፊልሙ በማቃለል ጊዜ ክሪስታሊኒቲውን ይለውጣል፣ ከማይክሮክሪስታሊን-አሞርፊክ ድብልቅ ደረጃ ወደ ፖሊክሪስታሊን በመቀየር እና ፓሲቬሽንን ያንቀሳቅሳል። ለዶፒንግ፣ LPCVD ብዙውን ጊዜ መጀመሪያ ኢንትሪንሲክ ፖሊ-ሲ ሽፋን ያስቀምጣል ከዚያም በስርጭት እቶን ወይም በአዮን ኢምፕላንቴሽን (ex-situ doping) አማካኝነት ፎስፎረስ ዶፒንግ ያጠናቅቃል፣ ምክንያቱም በዝግታ LPCVD ማስቀመጥ ወቅት ዶፒንግ ማድረግ ሂደቱን የበለጠ ያዘገየዋል። PECVD ከፍተኛ የፊልም ብቃት ያለው ሲሆን በሽፋን ወቅት (in-situ doping) የፎስፎረስ ዶፒንግ ማጠናቀቅ ይችላል። LPCVD፣ ለፖሊ-ሲ ዋና ቴክኖሎጂ ሲሆን፣ ሲላን (SiH4) በሙቀት በመበስበስ ወደ ሲሊከን አቶሞች በመቀየር ፊልም ያስቀምጣል። ውፍረት ያለው ፖሊ-ሲ የበለጠ ከባድ የሆነ የFCA (ፓራሲቲክ) ኪሳራ እና የአጭር ዑደት ኤሌክትሪክ ኪሳራ እንደሚያስከትል ልብ ይበሉ፣ እና ከፍተኛ የፎስፎረስ ዶፒንግ የFCA መሳብ እና የኤሌክትሪክ ኪሳራ ይጨምራል።

ጭምብል ሽፋን

የማስክ ንብርብር በተለምዶ ከፖሊ-ሲ ክምችት በኋላ የሚበቅል ወደ 10nm ውፍረት ያለው የSiO2 ፊልም ሲሆን የኋላ መዋቅሩን ለመጠበቅ ያገለግላል፣ በዋናነት በሚቀጥሉት እርጥብ ሂደቶች የፖሊ-ሲ ንብርብር እንዳይቀረጽ ይከላከላል። የኋላ መዋቅሩ በታንክ ዓይነት እርጥብ መሳሪያዎች ውስጥ እንዳይጎዳ ለማረጋገጥ፣ ከፖሊ ሂደት በኋላ የSiOx ማስክ (ወደ 10nm) በሲላን እና ናይትረስ ኦክሳይድ በመጠቀም በኋለኛው ወለል ላይ ይበቅላል (ማስታወሻ፡ ሲላን እና ኦክስጅን በቫኩም ባልሆኑ አካባቢዎች የፍንዳታ አደጋ አላቸው)።

የሂደቱ ደረጃዎች፡- ዋፈሩን ወደሚፈለገው የሙቀት መጠን ለማምጣት የቫኩም ቅድመ-ማሞቂያ፤ የኢንትሪንሲክ ሲሊከን ምንጭ ቅድመ-ክምችት (ጋዝ ብቻ፣ አርኤፍ የለም፣ ቱቦውን በአንድ ወጥ ሁኔታ ለመሙላት እና ግፊቱን ለማረጋጋት)፤ የኢንትሪንሲክ ሲሊከን ምንጭ ክምችት (አርኤፍ በርቷል፣ ያልተቀላቀለ ፊልም ለማስቀመጥ የፎስፈረስን ከተቀላቀለ ፖሊ የሚያግድ እና ቋት የሚሆን)፤ የተቀላቀለ ሲሊከን ምንጭ ቅድመ-ክምችት (ጋዝ ብቻ)፤ የተቀላቀለ ሲሊከን ምንጭ ክምችት (አርኤፍ በርቷል፣ በፎስፈረስ የተቀላቀለ የፖሊ ፊልም ለማስቀመጥ)፤ በPECVD SiOx የኦክሳይድ ማስክ መፍጠር፤ እና N2/Ar ማጽዳት SiH4 እና N2O ከቱቦ ውስጥ ለማስወጣት የምድጃውን በር ሲከፍቱ ቃጠሎን ለመከላከል።

5. አኒሊንግ

የአኒሊንግ ዓላማ በPECVD የተተከለውን አሞርፎስ ሲሊከን ወደ ፖሊክሪስታላይን ሲሊከን መቀየር፣ ፎስፎረስ አቶሞችን ማግበር እና የመገናኛ ጥልቀትን ማሳደግ፣ እና ፒንሆሎችን መፍጠር ነው። ሂደቱ BN2 (ቦሮን ናይትራይድ) ያስተዋውቃል እና ቀስ ብሎ ወደ 890-920°C ያሞቃል፣ በዚህም BN2 በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ተገፍቶ በፖሊ ፊልም ውስጥ ያሉትን ፎስፎረስ አቶሞች በማግበር ውጤታማ ዶፒንግ ይፈጥራል።

በአኒሊንግ እና TOX መካከል ግንኙነት አለ፡ የዋሻ ኦክሳይድ ሳይለወጥ ሲቀር፣ የአኒሊንግ ሙቀትን ማሳደግ ብዙ ፒንሆሎችን እና ውስጣዊ ስርጭትን ያስከትላል፣ የግንኙነት መቋቋምን ይቀንሳል እና FF ን ያሻሽላል፣ አሁንም የፓሲቬሽን መስፈርቶችን ያሟላል፤ በተመሳሳይ የአኒሊንግ ሙቀት፣ ወፍራም የዋሻ ኦክሳይድ ብዙ ፒንሆሎችን እና ውስጣዊ ስርጭትን እና ከፍተኛ የሙሌት ጅረት ያስከትላል።

6. PSG ማስወገድ እና RCA ማጽዳት

በPEALD የ n+-poly-Si ፊልም በሚተከልበት ጊዜ፣ በዋፈሩ ፊት ላይ የአካባቢ n+-poly ንብርብር ይፈጠራል፣ በቀጭን Mask (SiOx) ፊልም ተሸፍኗል። ነጠላ-ጎን HF SiOx ን ያስወግዳል፣ ከዚያም የአልካላይን መታጠቢያ የፊት n+-poly-Si ን ያስወግዳል። ዋፈሩ በቅደም ተከተል በማሳከክ ታንክ፣ የአልካላይን ታንክ እና የማጽዳት ታንክ ውስጥ በማለፍ ኬሚካላዊ ምላሾችን ያካሂዳል ከዚያም ይደርቃል።

የRCA ዓላማ የራፕ-አራውንድ ፕላቲንግ ማስወገድ እና የጠርዝ መፈልፈልን በማከናወን የጠርዝ ፍሳሽን ለመከላከል፣ እንዲሁም የፊት እና የኋላ BSG እና ጭምብሉን በማስወገድ ዋፈሩን ማጽዳት እና ለፊት እና ለኋላ ፓሲቬሽን ፊልሞች ዝግጅት ማድረቅ ነው። ፖሊ ፖሊክሪስታላይን ሲሊከን ስለሆነ፣ የራፕ-አራውንድ ማስወገጃ ከፍተኛ ትኩረት ያለው አልካላይ እና ተጨማሪዎችን በመጠቀም አልካላይ ፖሊሽንግ ይጠቀማል።

የRCA ተጨማሪዎች ኦርጋኒክ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮችን እና ቅሪቶችን በማጽዳት የገጽታ እርጥበትን ያሻሽላሉ፣ እንደ ምላሽ ማነቃቂያ ሆነው የOH- ከሲሊከን ጋር መተሳሰርን በማፋጠን የራፕ-አራውንድ እና የጠርዝ መፈልፈልን ያፋጥናሉ፣ እንዲሁም የሲሊከን ዳይኦክሳይድ አልካላይ መፈልፈል መጠንን በመቀነስ የፊት BSG እና የኋላ ጭምብል ከመጠን በላይ ከመፈልፈል ይከላከላሉ።

የሂደቱ ደረጃዎች፡- ከN2 አኒሊንግ በኋላ በፊት እና በጠርዝ ላይ የተፈጠረውን PSG ለማስወገድ ኢንላይን HF፣ የኋላውን PSG ግን የኋላ ፖሊውን ለመጠበቅ ይተዋል፤ ከመጠን በላይ የሆነውን የፊት እና የጠርዝ ፖሊ ለማስወገድ ከNaOH እና ተጨማሪ ጋር አልካላይ ፖሊሽንግ፤ ቀሪ ተጨማሪዎችን እና ቆሻሻዎችን ለማስወገድ አልካላይ መታጠብ፤ ቀሪ አልካላይን ለማስተካከል እና የብረት አዮኖችን ለማስወገድ አሲድ ማጽዳት፤ የውሃ ነጠብጣቦችን ለመከላከል በክፍል ሙቀት ዲአዮናይዝድ ውሃ በሮቦት ቀስ ብሎ ማውጣት፤ እና በዋፈሮች እና በማጓጓዣዎች ላይ ቀሪ ፈሳሽ እንዳይኖር በ90°C ማድረቅ።

7. ALD (Atomic Layer Deposition)

የአቶሚክ ንብርብር ማስቀመጫ ቁሳቁስን እንደ ነጠላ አቶሚክ ንብርብሮች በንጣፉ ላይ ያስቀምጣል እና በራሱ ውስንነት ተለይቶ ይታወቃል፣ ይህም የ ALD መሠረት ነው። በጊዜ ወይም በቦታ ክፍተቶች፣ ንጣፉ በተለዋዋጭ ለተለያዩ ቅድመ-ንጥረ ነገሮች ይጋለጣል። ንጣፉ በቅድመ-ንጥረ ነገር A ከባቢ አየር ውስጥ ሲሆን፣ A እስከ ሙሌት ድረስ በኬሚካል ወደ ላይ ይያዛል፣ ከዚያም ይቆማል፤ ለ B ሲጋለጥ፣ B ከተያዘው A ጋር ምላሽ ይሰጣል፣ የመጀመሪያው ቅድመ-ንጥረ ነገር ሙሉ በሙሉ እስኪፈጅ ድረስ ተረፈ ምርቶችን ያመርታል እና ምላሹ በራስ-ሰር ይቆማል፣ የሚፈለገውን አቶሚክ ንብርብር ይፈጥራል። ALD የሚፈለገውን ፊልም ለመገንባት ይህንን ምላሽ ይደግማል።

በዋፈሩ ጀርባ ላይ፣ AlOx ማለፊያ የኋላ ንጣፍ የመገናኘት ፍጥነትን ይቀንሳል። የአሉሚኒየም ኦክሳይድ በአሉሚኒየም ኦክሳይድ እና በዋፈሩ ላይ ባለው የሲሊከን ኦክሳይድ መካከል ባለው በይነገጽ ላይ የሚገኙ ቋሚ አሉታዊ ክፍያዎችን ይይዛል፤ ይህ ከፍተኛ ጥግግት ያለው አሉታዊ ክፍያ ውጤታማ የመስክ ማለፊያን ያረጋግጣል። የአሉሚኒየም ኦክሳይድ እጅግ በጣም ጥሩ የኬሚካል ማለፊያን ይሰጣል፣ በክሪስታል ሲሊከን ላይ ያሉትን የተንጠለጠሉ ቦንዶችን ያረካል እና የበይነገጽ ሁኔታ ጥግግትን ይቀንሳል።

የሂደቱ ደረጃዎች፡- ቅድመ-ማስቀመጥ (ጋዝ ብቻ፣ RF የለም፣ ቱቦውን በአንድነት መሙላት እና ግፊቱን ማረጋጋት፣ የጋዝ ብክነት እና የደህንነት አደጋዎችን ለማስቀረት አጭር ሆኖ ይቆያል)፤ ማስቀመጥ (RF በርቷል፣ ከTMA ጋር ፕላዝማ በመፍጠር ከገጽታው ጋር ምላሽ በመስጠት AlOx ይፈጥራል፣ ከዚያም ኢነርት ጋዝ ማጽዳት፣ ለ40 ዑደቶች ይደገማል)፤ እና የአርጎን ማጽዳት TMA እና O2 ከቱቦው ውስጥ ለማውጣት የምድጃውን በር ሲከፍቱ የTMA ቃጠሎን ለመከላከል።

8. የፊት እና የኋላ ሲሊከን ናይትራይድ (SiNx)

የSiNx ሽፋን በርካታ ዓላማዎችን ያገለግላል። የሴሉን ገጽታ ይከላከላል፣ ምክንያቱም ሲሊከን ናይትራይድ እስከ 1200°C የሚቋቋም ከፍተኛ ጥንካሬ ያለው፣ ከሁሉም ኦርጋኒክ ያልሆኑ አሲዶች እና ከ30% በታች ከሆነ NaOH ጋር እጅግ በጣም ጥሩ የኬሚካል ዝገት መቋቋም የሚችል፣ እና ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የኤሌክትሪክ መከላከያ ነው። ፀረ-ነጸብራቅ ያቀርባል፣ በአየር ውስጥ በጣም ጥሩው ነጠላ-ንብርብር አንጸባራቂ ኢንዴክስ 1.96 ነው፤ የሲሊከን ይዘት መጨመር የገጽታ ማለፊያን ያጠናክራል፣ እና ጽሑፎቹ እንደሚያሳዩት የገጽታ ዳግም ውህደት ፍጥነት በ2.3 አንጸባራቂ ኢንዴክስ ከ20ሴሜ/ሰ በታች ይወርዳል፣ ከ2.1 እስከ 2.3 ባለው ክልል ውስጥ ደግሞ ምርጥ የጅምላ ማለፊያ ይኖራል። እንዲሁም ጥቅጥቅ ባለው መዋቅሩ ኦክሳይድን ይከላከላል። የTOPCon የፊት ኢሚተር ማለፊያ በዋናነት አሉሚኒየም ኦክሳይድ እና SiNx:H ፊልም ይጠቀማል፣ የኋላ ማለፊያ ደግሞ በዋናነት ፖሊ-ሲ ይጠቀማል።

የSiNx ማለፊያ ዘዴ በሁለት መንገዶች ይሰራል። ኬሚካላዊ ማለፊያ የተንጠለጠሉ ቦንዶችን በመቀነስ የበይነገጽ ጉድለት ጥግግትን ይቀንሳል፣ ይህም አቶሞች የተንጠለጠሉ ቦንዶችን ለማርካት በቂ ጊዜ እና ሃይል የሚሰጥ የወለል ንብርብር በማደግ ወይም በሃይድሮጅን የበለፀገ ዳይኤሌክትሪክ ፊልም በማስቀመጥ እና በሲንተሪንግ ወቅት ሃይድሮጅንን በመልቀቅ ከተንጠለጠሉ ቦንዶች ጋር እንዲገናኝ በማድረግ ነው። የመስክ-ውጤት ማለፊያ በወለሉ አቅራቢያ ተመሳሳይ ዋልታ ያላቸውን ተሸካሚዎች የሚገፋ ኤሌክትሪክ መስክ በማመንጨት ወደ ወለሉ የሚደርሱ አናሳ ተሸካሚዎችን ቁጥር ይቀንሳል፣ ይህም ከፍተኛ የወለል ዶፒንግ ክምችትን በመቀነስ ወይም ከፍተኛ ቋሚ ክፍያ ያለው ዳይኤሌክትሪክ ንብርብር በመጨመር ነው።

የSiNx ሂደት ደረጃዎች፡- ቅድመ-ማስቀመጥ (ጋዝ ብቻ፣ RF የለም፣ ቱቦውን መሙላት እና ግፊቱን ማረጋጋት)፤ ማስቀመጥ 1-2-3 (RF በርቷል፣ SiH4 እና NH3 በማስተዋወቅ ቀስ በቀስ እየቀነሰ የሚሄድ የSi-N ሬሾ ያላቸው ሶስት የSiNx ንብርብሮች ይፈጠራሉ፣ ምክንያቱም ከፍተኛ የSi-N ሬሾ ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ይሰጣል)፤ ማስቀመጥ 4 (RF በርቷል፣ SiH4፣ O2 እና NH3 የSiONx ንብርብር ይፈጥራሉ)፤ ማስቀመጥ 5 (RF በርቷል፣ SiH4 እና O2 የSiO2 ንብርብር ይፈጥራሉ)፤ እና የN2 መታጠብ መስመሮቹን እና ቱቦውን ከምላሽ ጋዝ ለማጽዳት እና የምድጃውን በር ሲከፍቱ የSiH4 ፍንዳታን ለመከላከል።

9. የስክሪን ህትመት (ሜታላይዜሽን)

ከሸካራነት፣ ስርጭት እና ሽፋን በኋላ የPN መጋጠሚያ እና ፓሲቬሽን ሲጠናቀቅ፣ ሴሉ በብርሃን ስር ኤሌክትሪክ ማመንጨት ይችላል። ይህን ኤሌክትሪክ ለማውጣት እና ለመሰብሰብ፣ የፊት እና የኋላ ኤሌክትሮዶች በሴሉ ወለል ላይ ይታተማሉ፣ ብዙውን ጊዜ በስክሪን ህትመት፣ ማድረቅ እና ማጠንከሪያ አማካኝነት።

የስክሪን ህትመት ስርዓት አምስት አካላትን ያቀፈ ነው፡ ስኩዊጂ፣ ቀለም (ፔስት)፣ ስክሪን፣ ንጣፍ (ዋፈር) እና የህትመት መድረክ። ተስማሚ የፔስት ህትመት አፈጻጸም (ቪስኮሲቲ፣ ሸር-ቲኒንግ ችሎታ) ለትልቅ የጅምላ ህትመት ቅድመ ሁኔታ ነው፣ እና የስክሪን ሜሽ ቆጠራ፣ የሽቦ ዲያሜትር እና የተነደፈው የመስመር ስፋት የታተመውን ቅርጽ በእጅጉ ይወስናሉ። በስራ ላይ፣ ፔስት በተቀረጹት የሜሽ ክፍት ቦታዎች ውስጥ ያልፋል፣ እና ስኩዊጂ ግፊት በመጠቀም በስክሪኑ ላይ ይንቀሳቀሳል፣ ፔስቱን ከስርዓተ-ጥለት ክፍት ቦታዎች ወደ ዋፈሩ ይጭናል። የፔስቱ ቪስኮሲቲ በክልል ውስጥ እንዲጣበቅ ያደርገዋል፣ እና ስኩዊጂ ከስክሪኑ እና ከንጣፉ ጋር መስመራዊ ግንኙነትን ይጠብቃል፣ የግንኙነት መስመሩ ከስኩዊጂ ጋር እየተንቀሳቀሰ የህትመት ስትሮክን ያጠናቅቃል።

ፓስቱ ለብዙ ምርት እጅግ በጣም ጥሩ የህትመት ችሎታ፣ ዝቅተኛ የግንኙነት መቋቋም እና ከፍተኛ FF ለማግኘት ከኤሚተሩ ጋር ጥሩ ኦህሚክ ግንኙነት፣ በሜታላይዜሽን ምክንያት የሚከሰተውን የVoc ኪሳራ ለመገደብ በኤሚተሩ ላይ አነስተኛ ጉዳት፣ እና የአሁኑን ኪሳራ ለመቀነስ በተቻለ መጠን ዝቅተኛ የጅምላ መቋቋም ማቅረብ አለበት። የሂደቱ ደረጃዎች፡- በፓስቱ ውስጥ ያሉትን ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች ለማትነን ማድረቅ፤ የብርጭቆ ፍሪትን ለማቅለጥ፣ የብር ቅንጣቶችን ለማሟሟት እና የመከላከያ ሽፋኑን ለመክፈት ቅድመ-ሲንተሪንግ፤ ብረትን ወደ ብርጭቆው ውስጥ ለማሟሟት እና አንድ ላይ ለማጣመር ሲንተሪንግ፤ እና በብርጭቆው ውስጥ የተሟሟቀው ብረት በላዩ ላይ እንዲወርድ እና በብረት እና በሴሚኮንዳክተር መካከል ኦህሚክ ግንኙነት እንዲፈጠር ማቀዝቀዝ።

ማጠቃለያ

የTOPCon የማምረት ሂደት የቴክስቸሪንግ፣ ዶፒንግ፣ ፓሲቬሽን፣ ዲፖዚሽን፣ አኒሊንግ እና ሜታላይዜሽን ደረጃዎች ትክክለኛ ቅደም ተከተል ነው፣ እያንዳንዱም የከፍተኛ የመቀየሪያ ቅልጥፍናን ለማግኘት የኃይል መሙያ ተሸካሚ መራጭነትን ከፍ ለማድረግ እና ዳግም ውህደትን ለመቀነስ የተነደፈ ነው።

የooitech አመለካከት፡ ooitech የTOPCon ከፍተኛ ቅልጥፍና የሚመጣው ከቱነል ኦክሳይድ እና ፓሲቬትድ ኮንታክት ቴክኖሎጂ አብሮነት ነው ብሎ ያምናል፣ እያንዳንዱ የንጽህና፣ የዲፖዚሽን እና የአኒሊንግ ደረጃ የኃይል መሙያ ተሸካሚ መራጭነት እና የገጽታ ፓሲቬሽን ወሰን ለመግፋት አብረው ይሰራሉ።

ተዛማጅ ንባብ፡ የፎቶቮልታይክ ሞጁሎች የማምረት ሂደት እና ቴክኖሎጂ · የሶላር ፓነል ምርት መስመር እንዴት እንደሚሰራ