PECVD減反膜技術(shù)PPT課件

1、1目錄v SiNx:H簡介v SiNx:H在太陽電池中的應(yīng)用v PECVD原理v光學(xué)特性和鈍化技術(shù)v系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安全事項第1頁/共30頁2SiNx:H簡介v 正常的SiNx的Si/N之比為，即Si3N4。但是PECVD沉積氮化硅的化學(xué)計量比會隨工藝不同而變化，Si/N變化的范圍在左右。除了Si和N，PECVD的氮化硅一般還包含一定比例的氫原子，即SixNyHz或SiNx:H。第2頁/共30頁3SiNx:H簡介v 物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密，硬度大能抵御堿金屬離子的侵蝕介電強度高耐濕性好耐一般的酸堿，除HF和熱H3PO4第3頁/共30頁4SiNx:H簡介v Si/N比對SiNx薄膜性質(zhì)的影響電阻

2、率隨x增加而降低折射率n隨x增加而增加腐蝕速率隨密度增加而降低第4頁/共30頁5SiNx在太陽電池中的應(yīng)用v 自從1981年（Hezel），SiNx開始應(yīng)用于晶體硅太陽電池： * 減反射膜 * 鈍化薄膜（n+發(fā)射極）第5頁/共30頁6SiNx在太陽電池中的應(yīng)用SiNx的優(yōu)點：優(yōu)良的表面鈍化效果高效的光學(xué)減反射性能（厚度和折射率匹配）低溫工藝（有效降低成本）含氫SiNx:H可以對mc-Si提供體鈍化 第6頁/共30頁7SiNx在太陽電池中的應(yīng)用第7頁/共30頁8PECVDvPECVD =Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等離子增強型化學(xué)氣相沉

3、積”，是一種化學(xué)氣相沉積，其它的有HWCVD，LPCVD，MOCVD等。 PECVD是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。第8頁/共30頁9PECVD 等離子體定義地球上，物質(zhì)有三態(tài)，即：固，液，氣。其共同點是由原子或分子組成，即基本單元是原子和分子，且為電中性。等離子體：氣體在一定條件下受到高能激發(fā)，發(fā)生電離，部分外層電子脫離原子核，形成電子、正離子和中性粒子混合組成的一種形態(tài)，這種形態(tài)就稱為等離子態(tài)，即第四態(tài)。等離子體從宏觀來說也是電中性，但是在局部可以為非電中性。第9頁/共30頁10PECVD

4、原理vPECVD技術(shù)原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電（或另加發(fā)熱體）使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜。PECVD方法區(qū)別于其它CVD方法的特點在于等離子體中含有大量高能量的電子，它們可以提供化學(xué)氣相沉積過程所需的激活能。電子與氣相分子的碰撞可以促進氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離過程，生成活性很高的各種化學(xué)基團，因而顯著降低CVD薄膜沉積的溫度范圍，使得原來需要在高溫下才能進行的CVD過程得以在低溫下實現(xiàn)。 第10頁/共30頁11CVD各工藝條件的比較v其它方法的沉積溫度：

5、APCVD常壓CVD，700-1000 LPCVD低壓CVD， 750，對比 PECVD 300-450 ，第11頁/共30頁12PECVD的特點 PECVD的一個基本特征是實現(xiàn)了薄膜沉積工藝的低溫化（450）。因此帶來的好處：節(jié)省能源，降低成本提高產(chǎn)能減少了高溫導(dǎo)致的硅片中少子壽命衰減第12頁/共30頁13PECVD種類vPECVD的種類： 直接式基片位于一個電極上，直接接觸等離子體（低頻放電10-500kHz或高頻） 間接式基片不接觸激發(fā)電極（如微波激發(fā)等離子）第13頁/共30頁14PECVD種類 直接式的PECVD第14頁/共30頁15PECVD種類第15頁/共30頁16PECVD種類間

6、接式的PECVD第16頁/共30頁17PECVD種類 間接PECVD的特點： 在微波激發(fā)等離子的設(shè)備里，等離子產(chǎn)生在反應(yīng)腔之外，然后由石英管導(dǎo)入反應(yīng)腔中。在這種設(shè)備里微波只激發(fā)NH3，而SiH4直接進入反應(yīng)腔。 間接PECVD的沉積速率比直接的要高很多，這對大規(guī)模生產(chǎn)尤其重要。第17頁/共30頁18光學(xué)參數(shù)第18頁/共30頁19光學(xué)參數(shù)v厚度的均勻性(nominal 約70 nm)n同一硅片 +/- 5%n同一片盒內(nèi)的硅片 +/- 5%n不同片盒內(nèi)的硅片 +/- 5%v折射率 (nominal 約2.1)n同一硅片 +/- 0.5%n同一片盒內(nèi)的硅片 +/- 0.5%n不同片盒內(nèi)的硅片 +/-

7、 0.5%第19頁/共30頁20鈍化技術(shù)v對于McSi，因存在較高的晶界、點缺陷（空位、填隙原子、金屬雜質(zhì)、氧、氮及他們的復(fù)合物）對材料表面和體內(nèi)缺陷的鈍化尤為重要，除前面提到的吸雜技術(shù)外，鈍化工藝一般分表面氧鈍化和氫鈍化。v表面氧鈍化：通過熱氧化使硅懸掛鍵飽和是一種比較常用的方法，可使Si-SiO2界面的復(fù)合速度大大下降，其鈍化效果取決于發(fā)射區(qū)的表面濃度、界面態(tài)密度和電子、空穴的俘獲截面。在氫氣氛圍中退火可使鈍化效果更加明顯。第20頁/共30頁21鈍化技術(shù)v氫鈍化：鈍化硅體內(nèi)的懸掛鍵等缺陷。在晶體生長中受應(yīng)力等影響造成缺陷越多的硅材料，氫鈍化的效果越好。氫鈍化可采用離子注入或等離子體處理。在

8、多晶硅太陽電池表面采用PECVD法鍍上一層氮化硅減反射膜，由于硅烷分解時產(chǎn)生氫離子，對多晶硅可產(chǎn)生氫鈍化的效果。 應(yīng)用PECVD Si3N4可使表面復(fù)合速度小于20cm/s。第21頁/共30頁22二氧化硅膜和氮化硅膜的比較v熱氧化二氧化硅和PECVD氮化硅鈍化效果的比較第22頁/共30頁23二氧化硅膜和氮化硅膜的比較v從比較圖中看出：二氧化硅膜的表面復(fù)合速率明顯高于氮化硅膜，也就是說氮化硅膜的鈍化效果比二氧化硅膜好。若表面氧鈍化采用在氫氣氛圍中退火，鈍化效果會有所改善。第23頁/共30頁24鈍化技術(shù)第24頁/共30頁25鈍化技術(shù)第25頁/共30頁26系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第26頁/共30頁27系統(tǒng)結(jié)構(gòu)爐體系統(tǒng)： 加熱系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、爐控系統(tǒng)、爐冷卻系統(tǒng)、安全系統(tǒng)。第27頁/共30頁28安全事項 使用和維護本設(shè)備時必須嚴格遵守操作規(guī)程和安全規(guī)則，因為：v本設(shè)備的工藝氣體為SiH4和NH3，二者均有毒，且SiH4易燃易爆。v本設(shè)備運行時會產(chǎn)生微波輻射，每次維護后和停機一段時間再開機前都要檢測微波是否泄漏。第28頁/共30頁29安