PECVD减反膜技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SiNx:H,减反射膜 和,PECVD,技术,2,目录,SiNx:H,简介,SiNx:H,在太阳电池中的应用,PECVD,原理,光学特性和钝化技术,系统结构及安全事项,3,SiNx:H,简介,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,。,4,SiNx:H,简介,物理性质和化学性质：,结构致密，硬度大,能抵御碱金属离子的侵蚀,介电强度高,耐湿性好,耐一般的酸碱，除,HF,和热,H3PO4,5,SiNx:H,简介,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,6,SiNx,在太阳电池中的应用,自从,1981,年（,Hezel,），,SiNx,开始应用于晶体硅太阳电池：,* 减反射膜,* 钝化薄膜（,n+,发射极）,7,SiNx,在太阳电池中的应用,SiNx,的优点：,优良的表面钝化效果,高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）,低温工艺（有效降低成本）,含氢,SiNx:H,可以对,mc-Si,提供体钝化,8,SiNx,在太阳电池中的应用,9,PECVD,PECVD,=,Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,即,“,等离子增强型化学气相沉积,”,，是一种化学气相沉积，其它的有,HWCVD,，,LPCVD,，,MOCVD,等。,PECVD,是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成,等离子体,，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。,10,PECVD,等离子体定义,地球上，物质有三态，即：固，液，气。,其共同点是由原子或分子组成，即基本单元是原子和分子，且为电中性。,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。,等离子体从宏观来说也是电中性，但是在局部可以为非电中性。,11,PECVD,原理,PECVD,技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。,PECVD,方法区别于其它,CVD,方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低,CVD,薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的,CVD,过程得以在低温下实现。,12,CVD,各工艺条件的比较,其它方法的沉积温度：,APCVD,常压,CVD,，,700-1000,LPCVD,低压,CVD,，,750,，,0.1mbar,对比,PECVD,300-450 ,，,0.1mbar,13,PECVD,的特点,PECVD,的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化（,450,）。因此带来的好处：,节省能源，降低成本,提高产能,减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减,14,PECVD,种类,PECVD,的种类：,直接式,基片位于一个电极上，直接接触等离子体（低频放电,10-500kHz,或高频,13.56MHz,）,间接式,基片不接触激发电极（如,2.45GHz,微波激发等离子）,15,PECVD,种类,直接式的,PECVD,16,PECVD,种类,17,PECVD,种类,间接式的,PECVD,18,PECVD,种类,间接,PECVD,的特点：,在微波激发等离子的设备里，等离子产生在反应腔之外，然后由石英管导入反应腔中。在这种设备里微波只激发,NH3,，而,SiH4,直接进入反应腔。,间接,PECVD,的沉积速率比直接的要高很多，这对大规模生产尤其重要。,19,光学参数,20,光学参数,厚度的均匀性,(nominal,约,70 nm),同一硅片,+/- 5%,同一片盒内的硅片,+/- 5%,不同片盒内的硅片 +/- 5%,折射率,(nominal,约,2.1),同一硅片,+/- 0.5%,同一片盒内的硅片,+/- 0.5%,不同片盒内的硅片,+/- 0.5%,21,钝化技术,对于,Mc,Si,，因存在较高的晶界、点缺陷（空位、填隙原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物）对材料表面和体内缺陷的钝化尤为重要，除前面提到的吸杂技术外，钝化工艺一般分表面氧钝化和氢钝化。,表面氧钝化：通过热氧化使硅悬挂键饱和是一种比较常用的方法，可使,Si-SiO,2,界面的复合速度大大下降，其钝化效果取决于发射区的表面浓度、界面态密度和电子、空穴的俘获截面。在氢气氛围中退火可使钝化效果更加明显。,22,钝化技术,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，由于硅烷分解时产生氢离子，对多晶硅可产生氢钝化的效果。 应用,PECVD Si,3,N,4,可使表面复合速度小于,20cm/s,。,23,二氧化硅膜和氮化硅膜的比较,热氧化二氧化硅和,PECVD,氮化硅钝化效果的比较,24,二氧化硅膜和氮化硅膜的比较,从比较图中看出：二氧化硅膜的表面复合速率明显高于氮化硅膜，也就是说氮化硅膜的钝化效果比二氧化硅膜好。若表面氧钝化采用,在氢气氛围中退火，钝化效果会有所改善。,25,钝化技术,26,钝化技术,27,系统结构,28,系统结构,炉体系统：,加热系统、温度测量系统、炉控系统、,炉冷却系统、安全系统。,29,安全事项,使用和维护本设备时必须严格遵守操作规程和安全规则，因为：,本设备的工艺气体为,SiH4,和,NH3,，二者均有毒，且,SiH4,易燃易爆。,本设备运行时会产生微波辐射，每次维护后和停机一段时间再开机前都要检测微波是否泄漏。,30,安全事项,使用和维护本设备时必须严格遵守操作规程和安全规则，因为：,本设备的工艺气体为,SiH4,和,NH3,，二者均有毒，且,SiH4,易燃易爆。,本设备运行时会产生微波辐射，每次维护后和停机一段时间再开机前都要检测微波是否泄漏。,