《ECVD减反膜技术》PPT课件.ppt

SiNx:H减反射膜 和PECVD技术2目录v SiNx:H简介v SiNx:H在太阳电池中的应用v PECVD原理v光学特性和钝化技术v系统结构及安全事项3SiNx:H简介v正常的SiNx的Si/N之比为，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。4SiNx:H简介v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H3PO45SiNx:H简介vSi/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6SiNx在太阳电池中的应用v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）7SiNx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 8SiNx在太阳电池中的应用9PECVDvPECVD =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。10PECVD 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。11PECVD原理vPECVD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。12CVD各工艺条件的比较v其它方法的沉积温度：APCVD常压CVD，700-1000 LPCVD低压CVD，750，对比 PECVD 300-450，13PECVD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14PECVD种类vPECVD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）间接式基片不接触激发电极（如微波激发等离子）15PECVD种类 直接式的PECVD16PECVD种类17PECVD种类间接式的PECVD18PECVD种类n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v厚度的均匀性厚度的均匀性(nominal 约约70 nm)n同一硅片 +/-5%n同一片盒内的硅片 +/-5%n不同片盒内的硅片 +/-5%v折射率折射率(nominal 约约2.1)n同一硅片 +/-0.5%n同一片盒内的硅片 +/-0.5%n不同片盒内的硅片 +/-0.5%21钝化技术v对于McSi，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。v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-SiO2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v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 Si3N4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v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v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：v本设备的工艺气体为SiH4和NH3，二者均有毒，且SiH4易燃易爆。v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：v本设备的工艺气体为SiH4和NH3，二者均有毒，且SiH4易燃易爆。v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。