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1、2019/1/18,1,SiNx:H减反射膜和PECVD技术,赵亮,2019/1/18,2,内容,1. SiNx:H简介 2. SiNx:H在太阳电池中的应用 3. PECVD介绍 4. SiNA系统 5. 安全规则,2019/1/18,3,1.SiNx简介,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:H。,2019/1/18,4,1.SiNx简介,物理性质和化学性质： 结构致密，硬度大 能抵御碱金属离子
2、的侵蚀 介电强度高 耐湿性好 耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4,2019/1/18,5,1.SiNx简介,Si/N比对SiNx薄膜性质的影响 电阻率岁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,2019/1/18,6,2. SiNx在太阳电池中的应用,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）,2019/1/18,7,2. SiNx在太阳电池中的应用,Why 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提供体钝化,2019/1
3、/18,8,2. SiNx在太阳电池中的应用,减反膜的作用,2019/1/18,9,2. SiNx在太阳电池中的应用,为什么需要钝化？,2019/1/18,10,2. SiNx在太阳电池中的应用,2019/1/18,11,2. SiNx在太阳电池中的应用,热氧化二氧化硅和PECVD氮化硅钝化效果的比较,2019/1/18,12,3. PECVD,PECVD =Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等离子增强的化学气相沉积”，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
4、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。,2019/1/18,13,3. PECVD,Whats Plasma? 什么是等离子体？ 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。,2019/1/18,14,3. PECVD,PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低
5、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过程得以在低温实现。,2019/1/18,15,3. PECVD,其它方法的沉积温度： APCVD常压CVD，700-1000 LPCVD低压CVD, 7
6、50, 0.1mbar 对比 PECVD 300-450 ，0.1mbar,2019/1/18,16,3. PECVD,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,2019/1/18,17,3. PECVD,PECVD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13.56MHz） 间接式基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）,2019/1/18,18,3. PECVD,直接式的PECVD,2019/1/18,19,3. PECV
7、D,间接式PECVD,2019/1/18,20,3. PECVD,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。,2019/1/18,21,3. PECVD,In-line PECVD示意图,2019/1/18,22,4. SiNA系统,SiNA 是德文Silizium（硅）-Nitrid（氮）-Anlage（处理系统）的缩写。它是专门利用PECVD过程来沉积氮化硅薄膜的系统，最初SINA系统只用于研究。SiNA系统是
8、一个模块化的在线生产系统，主要用于太阳电池减反膜的沉积 。 生产公司：Roth&Rau AG 等离子产生方式：微波（2.45GHz）,2019/1/18,23,4. SiNA系统,SiNA系统有三个腔体，分别是进料腔，反应腔（包括预热、沉积和冷却三部分）和出料腔。各腔体直接有闸门阀隔开。除了腔体，其它主要部分包括真空泵系统，真空监测系统（各种真空规），气体供应系统，等离子源(微波发生器），冷却水系统，硅片传送系统和衬底加热系统等。,2019/1/18,24,4. SiNA系统,2019/1/18,25,5. 安全规则,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： 本设备的工艺气体为
9、SiH4和NH3，二者均有毒，且SiH4易燃易爆； 本设备运行时产生微波辐射，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。,2019/1/18,26,5. 安全规则,操作SiNA系统前，应熟识下列标识，以防止发生人身伤害或设备损坏：,可能导致人身伤害或设备的损坏！,带电！（微波源的电压为4kv）,可能有微波辐射！（微波频率2.45GHz）,2019/1/18,27,5. 安全规则,设备有移动的部分，可能会造成人身伤害！（如盖板）,这个标记在传送系统附近，警告操作人员注意防止夹手。,加热的部分，注意防止烫伤。,操作时戴防护手套！,2019/1/18,28,5. 安全规则,操作时戴护目镜。,操作时戴防毒面具。,操作时穿防护服。,操作时穿防护靴。,2019/1/18,29,谢谢,
