太阳电池PECVD工艺.docx

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1、管式PECVD工艺及设备培训内容nPECVD原理及作用n减反膜原理nCentrothermPECVD设备结构nCMI操作介绍nPECVD工艺流程n辅助设备及工艺n常见问题解决n安全注意事项2PECVD原理及作用PECVD：PlasmaEnhancedChemicalVapourDeposition(等离子增强化学气相沉积)等离子体：气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱落原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合物组成的一种形态，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

2、非电中性。-+--+-+-+++-+-----+++-++++--+-3PECVD工作原理---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，在硅片上沉积出所期望的薄膜。所用的活性气体为SiH4和NH3。这些气体经解离后反应，在硅片上长出氮化硅膜。可以根据改变硅烷对氨的比率，来得到不同的折射指数。在沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产生，使得晶片的氢钝化性十分良好。SiH®SiH++H++e-43SiH4®SiH*+3H®SiH+hnSiH+e-®SiH•

3、+H•43SiH4+H•®SiH3•+H2NH:NH3•,NH+,NH,H,...3xx理想的反应如下：RFSiNx:HySiH4•(gas)+NH3•(gas)®+H24PECVD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：Ø节省能源，降低成本Ø提高产能Ø减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减50.400.300.200.100.00Reflectance(0-1)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，S

4、i/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.0.700.600.50PECVD的作用-生成Si3N4减反膜和H钝化SiNx:H介绍:300400500600700800900100011001200Wavelength(nm)化学清洗后硅片反射率沉积SiN膜后的反射率6SiNx:H介绍v物理性质和化学性质：Ø结构致密，硬度大Ø具有卓越的抗氧化和绝缘性能，能抵御金属离子的侵蚀和水蒸气的扩散Ø介电强度高Ø耐湿性好Ø耐一般的酸碱，除HF和热H

5、3PO47SiNx减反射机理：设半导体、减反射膜、空气的折射率分别为n2、n1、n0，减反射膜厚度为d1，则反射率R为：R=(n0n2-n12)2(n0n2+n12)2当上式分子为0，即n0n2＝n12时，反射最小。对于电池片，n0=1，n2＝3.87，则n1＝1.97。对于组件,n0=1.14,n2＝3.87，则n1＝2.1。考虑到实际情况，一般选择薄膜的折射率在2.0~2.1之间。n地面光谱能量峰值在0.5um，太阳能电池响应峰值在0.8-0.9um，减反射最好效果在0.6um左右(0.5um~0.9um)。n当光

6、学厚度等于四分之一波长时，反射率接近于零，即：d1=1l'4n18SiNx减反射机理：9Si3N4膜的认识Si3N4膜的颜色随着它的厚度的变化而变化，其理想的厚度是73—77nm之间，表面呈现的颜色是深蓝色，Si3N4膜的折射率在1.9—2.1之间为最佳，与酒精的折射率相乎，通常用酒精来测其折射率。10Si3N4膜颜色和厚度对照表颜色厚度（nm）颜色厚度（nm）颜色厚度（nm）硅本色0-20很淡蓝色100-110蓝色210-230褐色20-40硅本色110-120蓝绿色230-250黄褐色40-50淡黄色120-130

7、浅绿色250-280红色55-73黄色130-150橙黄色280-300深蓝色73-77橙黄色150-180红色300-330蓝色77-93红色180-190淡蓝色93-100深红色190-21011氮化硅膜的优点Ø减少光的反射Ø良好的折射率和厚度可以促进太阳光的吸收。Ø防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。Ø低温工艺（有效降低成本）Ø优良的表面钝化效果反应生成的H离子对硅片表面钝化和体钝化12Si/N比对SiNx薄膜性质的影响Ø电阻率随x增加而降低Ø折射率n随x增加而增加Ø腐蚀速率随密度增加而降低13H钝化技术对于Mc—

8、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），因此对材料表面和体内缺陷进行钝化就显得特别重要。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