pecvd培训教材

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1、1保密PECVD培训李锋2一.基本知识1.PECVD在太阳能电池中的地位2.PECVD工艺目的3.PECVD对电性能影响1.PECVD在太阳能电池中的地位太阳能电池是将太阳光转化为电能装置，其三大工艺因数为：1.太阳光的吸收;2.尽量激发出电子空穴对;3.尽可能多传出电子和空穴，使其相互分离（空间电荷区）。342.PECVD工艺目的SiNx:H外部形貌--减反射膜镀减反射膜可以有效降低光的反射内部机理--钝化薄膜（n+发射极）薄膜中的H能够进入硅晶体中,钝化硅中的缺陷,降低表面态密度,抑制电池表面复合，增加少子寿命，从而提高太阳电池Isc和Voc5正常的SiNx的Si/N

2、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1.电阻率随x增加而降低2.折射率n随x增加而增加3.腐蚀速率随密度增加而降低SiNx:H简介6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；介电强度高和耐湿性好；耐一般的酸碱腐蚀。SiNx优良的表面钝化效果；高效的光学减反性能（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

3、体钝化。基本性能太阳能电池中的性能利用7当减反膜的折射率和厚度的乘积等于四分之一入射波长，即n1d1=λ/4时，从第二个界面0回到第一个界面的反射光与从第一个界面的反射光相位相差180度，形成了相消干涉。若控制n1d1的乘积等于太阳光强度最强的蓝绿光波长的四分之一附近，则可有效的增加半导体对太阳光的吸收作用。产生相消干涉的条件硅的折射率是3.9（600nm波长时），大气的折射率约为1.根据光的反射率公式可以得出减反膜的最佳折射率是1.97，减反膜原理（1.1）（1.2）（1.3）（1.4）R是反射率，r1,r2为菲涅尔反射系数，△为膜层厚度引起的相位角。n0，n和nsi分

4、别为外界介质、膜层和硅的折射率；0是入射光的波长；d是膜层的实际厚度；nd为膜层的光学厚度。理想的状态下，反射率为0，即R=0，此时薄膜的光学厚度为入射光波长0的1/4。将r1,r2及△带入公式1.1，即可得到薄膜的理想折射率，（1.5）8如果减反薄膜直接暴露在大气中，因为光在大气中的折射率约为1，所以将电池直接暴露在空气中时，选在减反薄膜的最佳折射率应该是1.97正常情况下，为延长电池的使用寿命，坚减少风雨对电池的侵蚀，往往会在电池组装时在硅片的表面粘贴一种硅橡胶（折射率约为1.4）对电池进行保护，所以对于减反薄膜，硅橡胶即是外部介质，所以此时最佳的减反膜的折射率为

5、2.35（忽略硅橡胶的反射），即SiNx薄膜的折射率约为2.0，极其接近电池直接暴露在空气中时减反膜的最佳折射率；当有硅橡胶黏贴膜时，考虑到SiNx薄膜具有其他材料所不具备的良好稳定性，及对硅电池的表面和体钝化作用，所以其还是减反膜的首选材料。9减反射效果10减反射效果与光波长的关联可见光的波谱分布减反射效果11保护半导体器件表面不受污染物质的影响，表面钝化可降低半导体表面态密度。在SiN减反射膜中存在大量的H:a.氢能与硅中的缺陷或杂质进行反应,从而将禁带中的能带转入价带或者导带b.硅烷电离产生的H离子可以去除硅片中的悬挂键，从而起到钝化的作用钝化为什么要进行钝化?由于

6、太阳电池级硅材料中不可避免的含有大量的杂质和缺陷，导致硅中少子寿命及扩散长度降低从而影响电池的转换效率。PECVD的钝化作用钝化:制备SixNy膜后的少子寿命为6.6ms，显然SixNy膜表面钝化效果更好。:钝化效果检验—少子寿命钝化1213以下是5种多晶材料钝化前后体寿命变化:如上图所示,PECVD确实具备体钝化效果.钝化143.PECVD对电性能影响多晶硅电池镀膜前后的I-V曲线1.减反射膜提高了对太阳光的利用率，有助于提高光生电流密度，起到提高电流进而提高转换效率的作用。2.薄膜中的氢对电池的表面钝化降低了发射结的表面复合速率，减小了暗电流，提升了开路电压，从而提高

7、了光电转换效率；在烧穿工艺中的高温瞬时退火断裂了一些Si-H、N-H键，游离出来的H进一步加强了对电池的钝化。二.工艺体系151.工艺原理2.PECVD工艺影响因素3.PECVD的工艺调整原则4.检验标准5.常见异常处理6.工艺流程注意点PECVD（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition）---等离子增强型化学气相沉积工作原理----借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，化学活性很强的等离子很容易发生反应，在基片上形成所需要的薄膜。1.工艺原理1617通入的特气（硅烷和氨