培训讲义—PECVD(修正版).docVIP

1 PECVD: (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 等离子增强的化学气相沉积 1.1工艺目的介绍： 在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜。其作用如下： *在电池片正表面镀一层减反增透膜，减少光的反射，增加电池对光线的吸收。 *对电池的正表面进行H钝化。 *对电池正表面进行保护，防止氧化。 除Si3N4膜外，TiO2，SiO2也可作为减反膜。 1.1.1减反射膜： 如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束光的光程差恰好为 π即振动方向相反，叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。适当选择膜层折射率，这时光学表面的反射光可以完全消除。 颜色 厚度（nm） 颜色 厚度（nm） 颜色 厚度（nm） 硅本色 0-20 很淡蓝色 100-110 蓝 色 210-230 褐 色 20-40 硅 本 色 110-120 蓝绿色 230-250 黄褐色 40-50 淡 黄 色 120-130 浅绿色 250-280 红 色 55-73 黄 色 130-150 橙黄色 280-300 深蓝色 73-77 橙 黄 色 150-180 红 色 300-330 蓝 色 77-93 红 色 180-190 淡蓝色 93-100 深 红 色 190-210 1.1.2氢钝化：钝化硅体内的悬挂键等缺陷。在晶体生长中受应力等影响造成缺陷越多的硅材料，氢钝化的效果越好。氢钝化可采用离子注入或等离子体处理，在多晶硅太阳电池表面采用PECVD法镀上一层氮化硅减反射膜，由于反应物分解时产生氢离子，对多晶硅可产生氢钝化的效果。 应用PECVD ，Si3N4可使表面复合速度小于20cm/s 1.1.2表面保护：SiN膜具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。 1.2 PECVD的原理： (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 等离子增强的化学气相沉积 1.2.1等离子体：气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态，这种形态就称为等离子态，即第四态。 1.2.2反应原理： PECVD 技术原理是利用强电场或者磁场使所需的气体源分子电离产生等离子体，等离子体中含有很多活性很高的化学基团，这些集团经一系列化学和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。 反应室所需温度为400oC，压强为0.1Mbar(1巴(bar)=100,000帕(Pa)=10牛顿/平方厘米=0.1MPa ) 1.013×105帕斯卡叫做1标准大气压。 华氏度( 5oF) 正常的SiNx的Si/N之比为0.75，即Si3N4。但是PECVD沉积氮化硅的化学计量比会随工艺不同而变化，Si/N变化的范围在0.75-2左右。除了Si和N，PECVD的氮化硅一般还包含一定比例的氢原子，即SixNyHz或SiNx:H Si/N比对SiNx薄膜性质的影响： 电阻率随x增加而降低 折射率N随x增加而增加 腐蚀速率随密度增加而降低 1.2.3相关化学物质的介绍： 氨气（NH3）：无水氨气是一种刺激性、无色、可燃的储存于钢瓶的液化压缩气体。其存储压力为其蒸汽压14psig(70℉)。氨气会严重灼伤眼、皮肤及呼吸道。当它在空气中的浓度超过15%时有立即造成火灾及爆炸的危险，因此进入这样的区域前必须排空。进入浓度超过暴露极限的区域要佩戴自给式呼吸器。大规模泄露时需要全身防护服，并应随时意识到潜在的火灾和爆炸危险。暴露在氨气中会对眼睛造成中度到重度的刺激。 硅烷 关于两种气体的比例：反应气体为高纯氨、高纯氮气和高纯硅烷，主要反应气体是高纯氨气和高纯硅烷，氮气主要用来调节系统的真空度和稀释尾气中的硅烷。PECVD工艺中使用的气体为高纯SiH4和高纯NH3，气体流量大约为多晶为550:1500，单晶540:1700。从氮化硅（Si3N4）分子式可知， / =（3×32）/（4×17）=1.4为理想的质量比，理想的流量比为3/4。而;在实际当中，硅烷的价格是较昂贵的，因此在生产过程中，廉价的氨气适当过量以达到硅烷的较大利用率，而以总体的成本最低，经济效益最高为目的。因此，流量比选择Si/N=1/3。在沉积过程中，如果硅烷的量比率过大，反应不完全，则尾气中的硅烷含