1、SiNx:H減反射膜 和PECVD技術(shù),2,目錄,SiNx:H簡(jiǎn)介 SiNx:H在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用 PECVD原理 光學(xué)特性和鈍化技術(shù) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安全事項(xiàng),3,SiNx:H簡(jiǎn)介,正常的SiNx的Si/N之比為0.75，即Si3N4。但是PECVD沉積氮化硅的化學(xué)計(jì)量比會(huì)隨工藝不同而變化，Si/N變化的范圍在0.75-2左右。除了Si和N，PECVD的氮化硅一般還包含一定比例的氫原子，即SixNyHz或SiNx:H。,4,SiNx:H簡(jiǎn)介,物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)： 結(jié)構(gòu)致密，硬度大 能抵御堿金屬離子的侵蝕 介電強(qiáng)度高 耐濕性好 耐一般的酸堿，除HF和熱H3PO4,5,SiNx:H簡(jiǎn)介,Si/N比對(duì)S

2、iNx薄膜性質(zhì)的影響 電阻率隨x增加而降低 折射率n隨x增加而增加 腐蝕速率隨密度增加而降低,6,SiNx在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用,自從1981年（Hezel），SiNx開始應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池： * 減反射膜 * 鈍化薄膜（n+發(fā)射極）,7,SiNx在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用,SiNx的優(yōu)點(diǎn)： 優(yōu)良的表面鈍化效果 高效的光學(xué)減反射性能（厚度和折射率匹配） 低溫工藝（有效降低成本） 含氫SiNx:H可以對(duì)mc-Si提供體鈍化,8,SiNx在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用,9,PECVD,PECVD =Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積”，是一種

3、化學(xué)氣相沉積，其它的有HWCVD，LPCVD，MOCVD等。 PECVD是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。,10,PECVD 等離子體定義,地球上，物質(zhì)有三態(tài)，即：固，液，氣。 其共同點(diǎn)是由原子或分子組成，即基本單元是原子和分子，且為電中性。 等離子體：氣體在一定條件下受到高能激發(fā)，發(fā)生電離，部分外層電子脫離原子核，形成電子、正離子和中性粒子混合組成的一種形態(tài)，這種形態(tài)就稱為等離子態(tài)，即第四態(tài)。 等離子體從宏觀來(lái)說也是電中性，但是在局部可以為非電中性。,11,PECVD原理,PECVD技術(shù)原理是

4、利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電（或另加發(fā)熱體）使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜。PECVD方法區(qū)別于其它CVD方法的特點(diǎn)在于等離子體中含有大量高能量的電子，它們可以提供化學(xué)氣相沉積過程所需的激活能。電子與氣相分子的碰撞可以促進(jìn)氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離過程，生成活性很高的各種化學(xué)基團(tuán)，因而顯著降低CVD薄膜沉積的溫度范圍，使得原來(lái)需要在高溫下才能進(jìn)行的CVD過程得以在低溫下實(shí)現(xiàn)。,12,CVD各工藝條件的比較,其它方法的沉積溫度： APCVD常壓CVD，700-1000 L

5、PCVD低壓CVD， 750，0.1mbar 對(duì)比 PECVD 300-450 ，0.1mbar,13,PECVD的特點(diǎn),PECVD的一個(gè)基本特征是實(shí)現(xiàn)了薄膜沉積工藝的低溫化（450）。因此帶來(lái)的好處： 節(jié)省能源，降低成本 提高產(chǎn)能 減少了高溫導(dǎo)致的硅片中少子壽命衰減,14,PECVD種類,PECVD的種類： 直接式基片位于一個(gè)電極上，直接接觸等離子體（低頻放電10-500kHz或高頻13.56MHz） 間接式基片不接觸激發(fā)電極（如2.45GHz微波激發(fā)等離子）,15,PECVD種類,直接式的PECVD,16,PECVD種類,17,PECVD種類,間接式的PECVD,18,PECVD種類,間接

6、PECVD的特點(diǎn)： 在微波激發(fā)等離子的設(shè)備里，等離子產(chǎn)生在反應(yīng)腔之外，然后由石英管導(dǎo)入反應(yīng)腔中。在這種設(shè)備里微波只激發(fā)NH3，而SiH4直接進(jìn)入反應(yīng)腔。 間接PECVD的沉積速率比直接的要高很多，這對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)尤其重要。,19,光學(xué)參數(shù),20,光學(xué)參數(shù),厚度的均勻性(nominal 約70 nm) 同一硅片 +/- 5% 同一片盒內(nèi)的硅片 +/- 5% 不同片盒內(nèi)的硅片 +/- 5% 折射率 (nominal 約2.1) 同一硅片 +/- 0.5% 同一片盒內(nèi)的硅片 +/- 0.5% 不同片盒內(nèi)的硅片 +/- 0.5%,21,鈍化技術(shù),對(duì)于McSi，因存在較高的晶界、點(diǎn)缺陷（空位、填隙原子、金

7、屬雜質(zhì)、氧、氮及他們的復(fù)合物）對(duì)材料表面和體內(nèi)缺陷的鈍化尤為重要，除前面提到的吸雜技術(shù)外，鈍化工藝一般分表面氧鈍化和氫鈍化。 表面氧鈍化：通過熱氧化使硅懸掛鍵飽和是一種比較常用的方法，可使Si-SiO2界面的復(fù)合速度大大下降，其鈍化效果取決于發(fā)射區(qū)的表面濃度、界面態(tài)密度和電子、空穴的俘獲截面。在氫氣氛圍中退火可使鈍化效果更加明顯。,22,鈍化技術(shù),氫鈍化：鈍化硅體內(nèi)的懸掛鍵等缺陷。在晶體生長(zhǎng)中受應(yīng)力等影響造成缺陷越多的硅材料，氫鈍化的效果越好。氫鈍化可采用離子注入或等離子體處理。在多晶硅太陽(yáng)電池表面采用PECVD法鍍上一層氮化硅減反射膜，由于硅烷分解時(shí)產(chǎn)生氫離子，對(duì)多晶硅可產(chǎn)生氫鈍化的效果。 應(yīng)用PECVD Si3N4可使表面復(fù)合速度小于20cm/s。,23,二氧化硅膜和氮化硅膜的比較,熱氧化二氧化硅和PECVD氮化硅鈍化效果的比較,24,二氧化硅膜和氮化硅膜的比較,從比較圖中看出：二氧化硅膜的表面復(fù)合速率明顯高于氮化硅膜，也就是說氮化硅膜的鈍化效果比二氧化硅膜好。若表面氧鈍化采用在氫氣氛圍中退火，鈍化效果會(huì)有所改善。,25,鈍化技術(shù),26,鈍化技術(shù),27,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),28,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),爐體系統(tǒng)： 加熱系統(tǒng)、溫度測(cè)量系統(tǒng)、爐控系統(tǒng)、 爐冷卻系