氮化硅薄膜制备技术及其在太阳能电池中的应用

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1、氮化硅薄膜----制备技术及其在太阳能电池中的应用介绍姓名：张小龙学号：2011156112指导教师：姜礼华氮化硅薄膜是一种重要的精细陶瓷薄膜材料，它既是优良的高温结构材料，具有良好的抗冲击、抗氧化和高强度等特点；又是新型的功能材料，在许多方面已获得广泛应用。氮化硅薄膜具有很多优良的性能，如硬度高、抗腐蚀、耐高温、化学惰性与绝缘性好、光电性能优良等特点，所以被广泛的应用于微电子领域、微机械制造、光电子工业、太阳能电池、陶瓷切削加工工具、材料表面改性以及航天航空等领域。氮化硅薄膜应用介绍1、氮化硅薄膜制备技术介

2、绍本文主要介绍了下面几种氮化硅薄膜制备方法a、等离子体化学气相沉积(PECVD)法；b、高温热化学气相沉积(HTCVD)法；c、常压热化学气相沉积（APCVD）法；d、低压热化学气相沉积（LPCVD）法；e、离子束增强体积（IBED）法。a、等离子体化学气相沉积(PECVD)法PECVD的介绍PECVD:PlasmaEnhanceChemicalVapourDeposition等离子增强化学气相沉积等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、

3、电子和中性粒子组成的混合物。PECVD的目的在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN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SiNx:HSiNx:H介绍正常的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:HSi/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

4、加而增加3.腐蚀速率随密度增加而降低PECVD法由于其灵活性、沉积温度低和重复性好而扩大了CVD法的应用范围，特别是提供了在不同基体上制备各种薄膜的可能性。由于它适应了当前大规模集成电路生产工艺向低温工艺方向发展的趋势，越来越引起学术界的重视，成为制备氮化硅薄膜最常用的方法。b、高温热化学气相沉积(HTCVD)法这种方法通过给反应气体加热，利用热分解或化合反应在基板表面形成固态膜层。由于以热量作为气体活化方式，因而设备简单。低压沉积过程一般不需要运载气体，可同时在大批基板上沉积，工作效率高，比较经济，制得的薄膜有

5、较好的重复性，厚度方向上分散性好。目前，低压沉积是半导体工业上的一种标准方法。c、常压化学气相沉积(APCVD)常压化学气相沉积就是在常压环境下，反应气体受热后被N2或Ar等惰性气体输运到加热的高温基片上，经化合反应或热分解生成固态薄膜。由于这种沉积是在常压下进行的，且仅仅依靠热量来激活反应气体实现薄膜的沉积，所以与其它CVD相比，其设备非常简单，操作方便，是早期制备氮化硅薄膜的主要方法。d、低压化学气相沉积(LPCVD)人们在APCVD的基础上研制出了LPCVD。LPCVD克服了APCVD沉积速率小、膜层污染严

6、重等缺点，因而所制备氮化硅薄膜的均匀性好，缺陷少，质量高，并可同时在大批量的基板上沉积薄膜，易于实现自动化，效率高，现已成为半导体工业中制备氮化硅薄膜的主要方法之一。e、离子束增强沉积（IBED）法BED法是在同一真空系统中以电子束蒸发或离子束溅射薄膜材料（Si靶）的同时，用一定能量的离子束（如氮离子束）进行轰击，在常温下合成薄膜的方法。此法具有以下优点：沉积过程在高真空中进行，氧化程度低；在界面区存在混合层，使得膜与基体的结合强度明显提高；薄膜组分分别来自不同的组分源，可以对其化学组成进行单独调控，易于沉积不同

7、类型的薄膜；沉积温度低。由于此法把离子轰击、离子注入和真空镀膜三者结合起来，为材料表面改性和优化提供了一条新途径，对它的研究也越来越多。2、氮化硅薄膜在太阳能电池上的作用氮化硅薄膜在太阳能电池上的作用有两种：a、减反射作用；b、钝化作用。a、减反射作用太阳电池的减反射膜（ARC，antireflectioncoating）的作用是，光照射在硅片表面时，因为反射会使光损失约三分之一。如果在硅表面有一层或多层合适的薄膜，利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少，电池的短路电流和输出就有很大增加，效率也有相当的提高。b

8、、钝化作用由于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。H的钝化机理:主要原因是:H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。钝化太阳电池的受光面薄膜的主要作用是保护半导体器件表面不受污染物质的影响，半导体表面钝化可降低半导体表面态密度。钝化太阳电池的体内在SiN减反射膜中存在大量的H，