PECVD颜色均匀性的研究
管式PECVD硅片色差多的分析与探讨
管式PECVD硅片色差多的分析与探讨作者：张小盼郭宝军来源：《城市建设理论研究》2013年第22期摘要：针对管式PECVD色差数量多，组件外观差等问题，从硅片薄厚、PECVD工艺技术和设备三个方面对问题进行了分析和探讨。
通过对色差硅片进行厚度的测量、氮化硅膜沉积工艺参数的调整以及对石墨舟的清洗、更换新的卡点等措施，跟踪并统计了相应的出现色差硅片的数量以及均匀性等的测量。
结果显示，同一硅片内随着硅片厚度的差异越大、色差越严重，且最红的区域出现在硅片厚度最薄的位置；另外管式PECVD生产用石墨舟卡点的磨损，以及卡点和舟片匹配不好等是引起管式PECVD色差大的一个主要原因。
关键词：管式PECVD；色差大、数量多；石墨舟中图分类号：TF533文献标识码： A 文章编号：一、引言SiNx薄膜具有良好的绝缘性、化学稳定性和致密性等特点，被广泛地用于半导体的绝缘介质层或钝化层。
等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备的SiNx膜具有沉积温度低，沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单易于工人操作等优点被大量应用于晶体硅太阳电池产业中[1-2]。
通过调整不同的SiH4和NH3流量，可以调节SiNx薄膜的Si和N的比例，控制薄膜的折射率（1.8-2.3），以获得更好的钝化效果和减反射效果[3-7]。
在管式PECVD生产过程中硅片作为产生等离子体的电极，因硅片本身的导电性能以及硅片相对两个石墨舟片距离的差异，导致沉积的氮化硅膜均匀性相对平板式PECVD要差一些。
如图1所示。
本文将从硅片、生产工艺和设备三个角度进行分析和探讨，找出其主要原因并进行解决。
图1 表面色差类型二、实验方法及结果硅片薄厚、生产工艺和设备对管式PECVD沉积氮化硅膜的均匀性有着重要的影响。
硅片的薄厚影响着硅片各处到石墨舟的距离，将会引起电场强度的不同进而影响硅片上的氮化硅膜的沉积速率；而生产工艺的气体流量、反应压强以及高频功率等对氮化硅膜的均匀性都有一定的影响；而设备本身生产用石墨舟的维护清洗、卡点的磨损以及放置、气体管路的设置等都将影响氮化硅膜的均匀性。
PECVD法制备氢化纳米晶硅薄膜及其晶化特性的研究.doc
PECVD法制备氢化纳米晶硅薄膜及其晶化特性的研究氢化纳米晶硅(hydrogenated nanocrystalline silicon, nc-Si:H)薄膜是硅的纳米晶粒镶嵌在氢化非晶硅(hydrogenated amorphous silicon, a-Si:H)网络里的一种硅纳米结构材料。
它具有高电导率、宽带隙、高吸收系数、光致发光等光电特性,已经引起了学术界的广泛关注和研究。
一方面,nc-Si:H薄膜材料具有量子限制效应,因此可以通过控制薄膜中的晶粒尺寸等来调节薄膜的带隙,以应用于对不同波段的光的吸收。
另一方面,nc-Si:H薄膜材料具有良好的光照稳定性,无明显的光致衰退效应,有望应用于薄膜太阳能电池工业化生产中。
然而,nc-Si:H薄膜材料的结构、电学等性质强烈地依赖于其所制备的工艺参数。
因此,本文利用等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)法系统地研究了工艺参数(射频功率、氢稀释比、沉积温度、磷或硼掺杂比)对本征及掺杂nc-Si:H薄膜晶化特性、电导率及生长速率的影响。
研究结果表明：(1)在一定范围内,随着射频功率的增加,本征和掺杂nc-Si:H薄膜的晶化率、晶粒大小、沉积速率及电导率都在提高,但是过高的射频功率会使得薄膜表面被大量的原子轰击,导电性下降；(2)提高氢稀释比是制备nc-Si:H薄膜最有效的方法。
随着氢稀释比的增加,薄膜逐渐由非晶转变为纳米晶,而且氢稀释比越大,晶化程度越高,但是会显著降低薄膜的沉积速率；(3)在一定范围内,提高沉积温度可以提高n型和本征nc-Si:H薄膜的晶化程度和导电性,但是对p型nc-Si:H薄膜刚好相反,主要是因为掺硼的nc-Si:H薄膜在高温下更容易脱氢所致；(4)随着磷或硼掺杂比的增加,薄膜晶化程度在降低,而沉积速率在增加。
在一定范围内,磷掺杂比越高,薄膜导电性越好。
PECVD镀膜技术简述
PECVD在反应过程中，利用辉光放电产生的等离子体对薄膜进行轰击， 有效降低了杂质和气体分子的沾污，提高了薄膜的纯净度。
03
薄膜附着力
由于PECVD技术中基材温度较低，避免了高温引起的基材变形和薄膜
附着力下降的问题，使得薄膜与基材之间具有更好的附着力。
生产效率
沉积速率
PECVD技术具有较高的沉积速率，能 够大幅缩短生产周期，提高生产效率。
自动化程度
批量生产能力
由于PECVD技术适用于大面积基材的 镀膜，因此在大规模生产中具有显著 的优势，能够满足大规模、高效的生 产需求。
PECVD设备通常采用自动化控制，能 够实现连续稳定生产，减少了人工干 预和操作时间。
适用材料
玻璃基材
PECVD技术适用于各种玻璃基材， 如浮法玻璃、导电玻璃、石英玻 璃等。
塑料基材
随着材料科学的发展，越来越多的 塑料材料被开发出来，而PECVD 技术也能够在一些特定的塑料基材 上进行镀膜。
其他材料
除了玻璃和塑料外，PECVD技术还 可以在陶瓷、金属等材料上进行镀 膜，具有广泛的适用性。
环保性
清洁生产
PECVD技术中使用的反应气体在反 应过程中被完全消耗，生成物为无害 的固体或气体，不会对环境造成污染 。
06
PECVD镀膜技术应用案 例
玻璃镀膜
总结词
利用PECVD技术在玻璃表面沉积功能膜 层，提高玻璃的物理和化学性能。
VS
详细描述
玻璃镀膜广泛应用于建筑、汽车、家电等 领域，通过PECVD技术，可以在玻璃表 面形成均匀、致密的膜层，提高玻璃的隔 热、防紫外线、防眩光等性能，同时还能 增强玻璃的耐候性和抗划伤性。
设备维护与清洁
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究1. 引言1.1 背景介绍PECVD氮化硅薄膜是一种重要的薄膜材料，广泛应用于半导体领域、光电子器件和微电子器件中。
氮化硅薄膜具有优异的光学、电学和机械性能，具有很高的化学稳定性和耐热性，因此在微电子工业中具有广泛的应用前景。
随着半导体器件尺寸的不断缩小和功能的不断提高，对PECVD氮化硅薄膜的性能和工艺要求也越来越高。
传统的PECVD氮化硅薄膜制备工艺通常采用硅烷和氨气作为前驱物质，在高温和低压条件下沉积在衬底表面上。
由于氨气具有毒性和爆炸性，并且在制备过程中易产生氢气等副产物，对环境和人员健康造成威胁。
研究人员开始探索其他替代性氮源气体，如氮气等，以提高PECVD氮化硅薄膜的制备效率和质量，并减少对环境的影响。
本文旨在探究PECVD氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、影响因素、优化工艺以及未来应用展望，以期为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
1.2 研究目的研究目的：本研究旨在深入探究PECVD氮化硅薄膜的性质及制备工艺，分析影响其性质的因素，为优化PECVD氮化硅薄膜的制备工艺提供理论依据。
通过对氮化硅薄膜在不同条件下的特性和性能进行研究，探讨其在光电子、微电子领域的潜在应用，为相关领域的科学研究和工程应用提供参考和指导。
通过本研究的开展，希望能够深化对PECVD氮化硅薄膜的认识，并为该材料的制备工艺和性能优化提供新思路和方法。
通过对未来应用展望的探讨，为相关领域的发展方向提供启示，促进氮化硅薄膜在光电子、微电子等领域的进一步研究和应用。
2. 正文2.1 PECVD氮化硅薄膜的制备工艺PECVD氮化硅薄膜的制备工艺是一项关键的研究内容，其制备过程必须严格控制以确保薄膜质量和性能。
通常，制备工艺包括以下几个步骤：首先是前处理步骤，包括基板清洗和表面处理。
基板清洗可以采用溶剂清洗、超声清洗等方法，以去除表面的杂质和污染物。
表面处理可以采用氧等离子体处理、氢气退火等方法，以改善基板表面的粗糙度和亲水性。
PECVD原理及设备结构
影响PECVD的工艺参量
影响PECVD的工艺参量
（2） 压力 等离子体产生的一个重要条件是：反应气体必须处于低真空下，而且其真空 度只允许在一个较窄的范围内变动。形成等离子体时，气体压力过大自由电 子的平均自由程很短，每次碰撞在高频电场中得到加速而获得的能量很小， 削弱了电子激活反应气体分子的能力，甚至根本不足以激发形成等离子体； 而真空度过高，电子密度太低同样也无法产生辉光放电。PECVD腔体压强大 约是0.12mbar，属于低真空状态（102—10-1Pa），此时每立方厘米内的 气体分子数为1016—1013个，气体分子密度与大气时有很大差别，气体中 的带电粒子在电场作用下，会产生气体导电现象。低压气体在外加电场下容 易形成辉光放电，电离反应气体，产生等离子体，激活反应气体基团，发生 化学气相反应。 工艺上：压强太低，生长薄膜的沉积速率较慢，薄膜的折射率也较低；压强 太高，生长薄膜的沉积速率较快，片之间的均匀性较差，容易有干涉条纹产 生。
Si3N4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75—80nm之间，表面呈现 的颜色是深蓝色，Si3N4膜的折射率在2.0— 2.5之间为最佳。 Si3N4的优点： 优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能 （厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本） 反应生成的H离子对硅片表面进行钝化.
PECVD设备结构
晶片装载区 炉体 特气柜 真空系统 控制系统
PECVD设备结构示意图
PECVD设备结构
晶片装载区：桨、LIFT、抽风系统、SLS系统。
• • • • 桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等 性能。作用是将石墨舟放入或取出石英管。 LIFT：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小 车、桨、储存区之间互相移动。 抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石墨舟 和一定程度的过滤残余气体 SLS系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围 在2—3厘米
PECVD简介及色差
折射率 n1取2.0-2.2，膜厚取80nm~90nm。
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PECVD膜厚、折射率设计
双层膜介绍：
除了单层膜工艺，一般在利用Centrotherm管式PECVD制备SiN膜时，会使用双层膜工 艺，在双层膜方案中，将底层膜的折射率控制在2.3、膜厚10nm左右，第二层膜的折射率 控制在2.06，膜厚75nm左右。
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PECVD膜厚折射率影响因素
射频功率对薄膜的影响
射频功率 (w) 5600 5650 5700 NH3/SiH4
(sccm)
工艺腔压强 (mbar) 1500 1500 1500
镀膜时间 (s) 700 700 700
膜厚 (nm) 82.5 86.5 88.6
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PECVD原理 PECVD作用 PECVD膜厚、折射率设计 PECVD设备简介
PECVD膜厚、折射率影响因素
PECVD与色差
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PECVD作用
1、减反射 利用光的干涉原理，通过调整膜厚与折射率，使得R1和R2相消干涉， 达到减反射目的。要达到此目的，对膜厚与折射率的要求如下：
折射率
7000/730 7000/730 7000/730
2.0596 2.0645 2.0669
（其中气体流量的单位为sccm，1bar=1×105Pa，文中其它数据相同） 由上表数据可以看出，射频功率的大小可以决定薄膜的厚度，对折射率的 影响较小。当射频功率增加时，可以增加淀积速率，但是过高的淀积速率可 能造成薄膜生长不均匀，结构疏松，针孔密度增大。
如何利用制绒添加剂改善管式PECVD颜色均匀性
如何利用制绒添加剂改善管式PECVD颜色均匀性引言酸制绒技术成本较低且易于整合到当前太阳电池工序，是多晶硅太阳电池工业化生产中使用最广泛的制绒技术。
但在实际生产中，电池片的色差问题一直是比较难解决的技术问题。
且愈来愈多的客户对电池片的颜色均匀性要求越来越高。
由于硅片本身的线锯切割会造成硅片表面损伤层不一致，在制绒过程中损伤层的不同会导致制备出的绒面颗粒大小不均匀。
不均匀的绒面颗粒使得有效表面积不同，沉积面积不同，颗粒大的区域膜的厚度大，颗粒小的区域膜的厚度小，出现色差及跳色情况，主要表现在单边发红或硅片四角区域发红，在使用酸制绒过程中很难通过改变HF或HNO3的体积比例、反应温度、反应速度等来调节绒面的均匀性。
在引入制绒添加剂后，通过控制HF从溶液中扩散到硅片表面的速率，而不是依靠HNO3氧化硅片的速度[1]，所以能够最大程度的改善因硅片内损伤带来的绒面不均匀问题，进而改善氮化硅膜的均匀性，减少色差及跳色情况，并提高光生电流密度，光电转换效率[2]。
因此，本文在使用酸制绒技术中加入添加剂改善绒面的研究，对改善多晶硅电池氮化硅膜颜色均匀性方面具有重要意义。
1酸制绒原理分析酸对硅的腐蚀速度与晶粒取向无关[3-4]，因此酸腐蚀被称为各向同性腐蚀，将形成腐蚀坑大小不一的绒面，减少光反射，增强光的吸收，因此多晶硅酸腐蚀制绒被太阳能行业广泛应用[5-6]，目前广泛应用的是以HF/HNO3/H2O为基础的酸腐蚀溶液体系[7]。
HF-HNO3腐蚀系统是由HF、HNO3和H2O按一定比例混合而成，整个反应过程以电化学过程表示，h表示空穴，e表示电子[8]，如下：Si HNO3 6HF = H2SiF6 HNO2 H2O H2 (1)反应发生时，硅片表面的阳极反应为：Si 2H2O nh＋= SiO2 4h＋(4-n)e－(2)SiO2＋6HF＝H2SiF6＋2H2O (3)阴极反应为：HNO3＋3h＋＝NO＋2H2O＋3h＋(4)总反应为：3 Si＋HNO3＋18 HF＝3 H2SiF6＋4 NO＋8 H2O＋3(4－n)h＋＋3(4－n)e －(5)多晶硅酸制绒体系中影响因素比较多，包括酸混合液的体积配比、反应温度和反应时间，都会对硅片表面微观结构产生影响，很多文献对这方面的研究都有发表过，但上述的研究文献都不能很好的解释管式PECVD（等离子增强化学气相沉积）设备因边缘区域制绒均匀性不佳造成的色差及跳色问题。
PECVD的原理与分析
PECVD的原理与分析1.气体供给：将需要沉积的气体输入PECVD反应室中，如硅源气体（二甲基硅烷）和氨气（NH3）。
2.火花放电：在反应室中加入合适的工作气体，通常是稀释剂氩气（Ar），形成等离子体放电。
等离子体的形成可以通过射频功率或微波等电场激励进行控制。
3.过程气氛：等离子体激发气体中的原子、离子和自由基等激发粒子与气体反应，形成沉积物的前驱体。
这些前驱体可以在衬底表面发生化学反应，并在表面上沉积形成薄膜。
4.沉积薄膜：前驱体从气体中扩散到衬底表面，发生表面反应，形成薄膜。
1.化学分析：利用质谱仪、气相色谱仪等技术对气相反应物和产物进行分析，了解沉积过程中气体的浓度变化以及反应产物的形成情况。
2.表面形貌分析：使用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等技术对沉积薄膜的表面形貌进行观察和分析。
可以得到薄膜的厚度、表面粗糙度等信息。
3.结构分析：通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等技术对沉积薄膜的晶体结构、晶格常数、晶粒尺寸等进行分析，以了解沉积薄膜的结构特性。
4.化学成分分析：借助X射线光电子能谱（XPS）、能量色散X射线光谱（EDX）等技术对沉积薄膜的化学组成进行分析，了解所含元素及其浓度，以评估合成过程中的组成均匀性。
5.介电性质分析：利用频谱分析仪、法拉第效应仪等仪器对沉积薄膜的介电常数、电阻率、介质损耗等电学性质进行测量，探究沉积薄膜的电学特性。
总之，PECVD技术能够通过等离子体化学反应在衬底表面上沉积薄膜，其工作原理和分析方法的应用可帮助我们深入了解沉积过程，及时进行薄膜质量的评价和改善。
镀膜均匀性分析
真空查看
1.R&R本身自带的检漏测试，要求厂家设定开始压强5.0e-3mba，漏率不能超过 2.6e-3mba。这个要求还是非常高的，目前产线开始压强达不到，漏率几乎也都 不满足。
2.关腔不升温静态抽真空，目前工艺运行所需压强，一厂设置是4.0e-2mba，二 三厂设置真空度要高，很多时候产线没等降低到设定值就开始生产，初始的真空度 不高，腔体杂质含量要高，对开始生产还是有一定的影响。要是抽真空比较慢，一 般是漏气率比较高或泵的能力有问题。
O2进入腔体，造成折射率比较低。
杂质进入腔体，容易造成污染，效率会比较低。
漏气一般集中在腔体两侧，一般密封圈（包括腔门之间密封圈）、磁流体漏气。 如果进气管道缺损，也会造成漏气。
通过更换密封圈和打磨磁流体会有所改善。
密封圈
磁流 体
轻微漏气，一般是边缘漏气，膜厚相对要高一点，由于含有一层SIO2层。由 于多了一部分气体，腔体要保持压力，腔体气体抽的会多。如果大部分抽的是 SIH4，折射率会低，如果抽的大部分是NH3，折射率会变高，这要考虑到真 空气流分布和漏气的位置。一般工艺NH3处于过饱和状态，则折射率会低。
PECVD 均匀性分析
1. 情况分析 2.均匀性分析 3.预防
情况分析
目前PECVD均匀性是比较大的问题，会造成效率偏低、组件色差。 这里主要说明一下ROTH&RAU情况。 效率：均匀性比较差，会偏离工艺优化方向，效率会有降低。 组件：组件分为：122客户组件（对颜色要求比较高），常规组件，B类组件。 严重色差会降为B类组件。
微波源
微波源产生线性等离子体，结构如下：
目前存在问题主要是实际功率达不到设定值，反射功率过高。 一般会造成腔体两侧膜厚折射率不均匀。
管式PECVD设备镀膜均匀性研究
验证 实验 。如 ｆ ｆ，』 ：１１ｆ听 镀膜 后 墨 舟 内硅 片抽 样 片为 自左 向右 ㈠ ｆ … ｒ依 次进行 均匀抽 佯 ，每片测试 五个 点 ．使 Ｓｅｎｔｅｃｈ的 Ｆ４ｌ｝｛ｉａｄｖ制号膜 厚测试 仪 器 对膜 后进 行测 。
１ ＰＥＣＶＤ镀 膜 原 理 介 绍
Ｃｅｎｔ ｒｏｔｈｅｒｍＥ２（１（）（ＪＨ Ｆ４１（）管 式 ＰＥＣＶＩ）镀 膜 设 备 。石 墨 舟常 规 ２４（）规 格 墨 舟 ．（）ｌｙｍｐｕｓ（）Ｉ Ｓ４（）（）【ｌ ３Ｄ显做 镜 ．ＳＥ４（）（）ａ（１、ｒ激 椭偏 仪 ．实 验 选 刚常 规单 品 Ｍ２硅 片 ．在镀 膜前 进 行 充 分分 片。一 半』｝ｊ常脱 Ｉ 艺， 一 半 采 用改 善 ｒ 参数 Ｉ 。其他 艺参 数 持不 变 。 每组实 验 变 验 ｌ１ 方式 与 卜＿述 一 致 ．仍 为单 变量 对 比
摘 要 ：文章 事 点 分 衍 了骨 式 ＰＥ（ ＼ Ｄ镀 腌 均 匀性 的 影 响 因 素 。 通 过 改 变 ＰＥＣＶＤ 镀 膜 过 程 中的 腔 体 压 力 、镀 膜 前 的 恒 温 时 间 及 仝 罕 塔 绒 面 均 匀性 、石墨 舟 清 洗 配 方 等 因素 进 行 实验 研 究 结 果 显 示 ．适 当 降 低 ＰＥＣＶＤ镀 膜 压 力 ．增 加 镀 膜 前 恒 时 间 、栏 斗披 膜 前硅 片绒 面 均 匀性 、降 低石 墨舟 表 面粗 糙 度 可 以提 升 ＰＥＣＶＤ 镀 膜 均 匀性
（１）技 术原理 ：是利 刚 低 温 等离 子 体 作 能 最 源 ．样 品置 于低 气压下 辉 光放 电的 擞 Ｌ－．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 人适 量 的 反应 体 ，气体 经一 系列 化学 反应 和Ｉ等离 子体 反应 ， 在样 品 表而 形成 同态 薄膜
管式PECVD 设备的温控系统调节对镀膜均匀性的影响分析
6
x
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图 1 管式 PECVD 设备镀膜的结构示意图 Fig. 1 Structural diagram of coating of tubular PECVD equipment
整体温度设置及舟片间距设置，观察不同设置下 该过程为放热过程，然后特气会被再次加热。这
镀膜的均匀性，即膜厚和折射率的变化情况。本 就导致在反应过程中石墨舟的舟头和舟尾的舟片
中图分类号：TK514
文献标志码：A
0 引言 氮化硅薄膜由于具有致密性强、耐腐蚀等优
良特性，在光伏行业中常被用作 PERC 太阳电 池的钝化减反射薄膜 [1]。管式 PECVD 设备沉 积的氮化硅薄膜具有良好的致密性、体钝化效 果，并且其在长波响应方面比板式 PECVD 设 备沉积的氮化硅薄膜优势明显；但是受镀膜方 式的影响，管式 PECVD 设备的镀膜均匀性略 差于板式 PECVD 设备的 [1]。目前，为提升产 业化管式 PECVD 设备的产能，炉管的内径不 断增大，镀膜效果呈现出从石墨舟外舟片到内 舟片膜厚逐渐降低的现象。因此，为了改善管 式 PECVD 设备镀膜的均匀性，本文研究了管 式 PECVD 设备的温控系统调节中温区的温度 设置、加热时间设置、整体温度设置，以及舟 片间距设置分别对管式 PECVD 设备镀膜均匀 性的影响，并重点针对不同镀膜均匀性偏差的 调试方式进行了研究。
位置的膜厚和折射率。
的温区温度对所镀氮化硅薄膜的膜厚和折射率的
均匀性的影响，以膜厚极差和折射率极差进行表
2 实验结果分析 2.1 温区温度设置对镀膜均匀性的影响
征，得到的对应的镀膜均匀性的情况如表 1 所示， 对应的镀膜均匀性的趋势图如图 2 所示。其中，
管式 PECVD 设备采用 5 个温区内部控温的 极差是指石墨舟 5 个位置的硅片所镀氮化硅薄膜
PECVD颜色均匀性研究
PECVD颜色均匀性研究摘要：根据多晶硅PECVD的制程原理，分别验证温度、流量、功率等工艺参数对镀膜质量的影响，寻求最佳参数，从而达到优化工艺，改善镀膜颜色质量，保证颜色均匀性的目的。
01引言太阳能电池工艺中，镀减反射膜是关键的工艺段。
减反射膜可以减少光的反射率，增加电池片的少子寿命，从而提高电池转换效率。
减反射膜的制作有多种方法，等离子体增强化学气相沉积法（PlasmaEnhancedChemicalVapourDeposition，简称PECVD）制备的氮化硅薄膜具有良好的绝缘性、致密性、稳定性，并能有效地阻止B、P、Na、As、Sb、Ge、A1、Zn等杂质的扩散［1］。
本文通过调节相关工艺设备参数，使氮化硅膜的均匀性得到有效控制，颜色的一致性大大改观，在实际生产中取得良好的效果。
02PECVD原理图1为管式PECVD的原理图。
工艺气体通过流量控制器进入炉管，真空泵用来调节气压，化学气体在加热器及等离子体的作用下于硅片表面形成SIN层。
图2为等离子原理图。
等离子体发生器的两电极分别与石墨舟舟片相连，通过舟片给电池片通电，从而在硅片表面产生等离子体。
03实验方案沉积装置使用CT管式PECVD，样片使用制绒后p型多晶硅片，等离子体的频率为40kHz，化学气体为硅烷、氨气、氮气。
实验中保持第一层膜工艺参数不变，调节第二层膜气压、温度、等离子体功率等工艺参数，利用椭偏仪、GPsolar相机测试膜厚，衡量其镀膜的均匀性；调整PECVD装载端设备参数，观察调整后电池片边缘颜色情况。
04实验结果分析讨论3．1实验结果3．1．1工艺参数调整实验时选取国电硅片，分9组，每组400片，按正常工艺流程送至PECVD工艺段。
（1）保持NH3与SiH4比例不变的情况下，不同的气体总流量下，观察氮化硅膜的颜色均匀性，如表1、图3所示。
（2）保持NH3与SiH4比例与气体总流量不变的情况下，调高各温区温度，观察氮化硅膜的颜色均匀性，如表2、图4所示。
PECVD 制备光学氮化硅薄膜均匀性分析研究
PECVD 制备光学氮化硅薄膜均匀性分析研究刘昊轩;杭凌侠;薛俊【摘要】采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备的光学薄膜,其均匀性受到多种工艺参数的影响,在这些参数中,一类是沉积过程的工艺参数;另一类则是设备结构参数,设备结构参数决定着反应腔室内气流分布、以及电场分布等.通过改变沉积过程的工艺参数和一组正交试验,分析各个工艺参数对均匀性的影响,从而改善氮化硅薄膜均匀性.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】6页(P364-368,376)【关键词】PECVD;光学薄膜;均匀性【作者】刘昊轩;杭凌侠;薛俊【作者单位】西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西西安710032;西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西西安 710032;西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西西安 710032【正文语种】中文【中图分类】TN304随着真空镀膜技术的发展与广泛应用，对光学薄膜均匀性的要求也越来越高。
任何一种有实际应用价值的薄膜都对膜厚分布有特定的要求，除了少数特殊场合外，绝大多数情况下都要求薄膜厚度尽可能均匀一致。
薄膜均匀性的优劣直接影响到各个光学设备的稳定性和可靠性，同时也对产品的一致性以及器件的性能有着非常重要的影响。
薄膜均匀性是衡量薄膜质量和镀膜装置性能的一项重要指标，其在光学、光电等器件的加工工艺中起着重要作用[1-3］。
薄膜厚度的均匀性是指同基片单位面积上只能存在允许范围内的膜厚误差分布，以此保证膜系光学特性不会随表面位置而变化[4］。
研究膜厚均匀性对生产型的企业来说具有重要的实际应用价值，优良的膜厚均匀性意味着可以实现产品单批次产量最大化提高一次合格率，可以降低生产成本实现利润最大化，有利于公司的发展和提高公司在光学制造行业的竞争力[5］。
镀膜工序是光学产品生产加工的重要环节之一，因此致力于膜厚均匀性的研究和掌握膜厚分布理论并运用理论分析修正膜厚均匀性十分必要[6-8］。
多晶管式PECVD镀膜均匀性的研究
多晶管式PECVD镀膜均匀性的研究摘要：文章针对管式PECVD镀氮化硅薄膜均匀性问题，从硅片厚度检测、制绒成品检测、PECVD工艺调整及石墨舟的使用四个方面对问题进行了分析。
结果表明，硅片膜厚偏差在20 um范围内，制绒成品的折射率在17.5%-18.5%之内，使用合理的PECVD工艺配方，及对石墨舟进行监控维护，可以解决镀膜不均匀性问题。
关键词：管式PECVD；镀膜均匀性；石墨舟采用PECVD制备的氮化硅薄膜，具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。
因此，PECVD制备的氮化硅薄膜在太阳能领域得到广泛应用。
但是由于管式PECVD 设备本身的性能，导致沉积的氮化硅膜均匀性相对平板式PECVD 要差一些，故对硅片和沉积工艺要求较高。
在整线工艺中，和镀膜均匀性相关的工艺主要有硅片检测、清洗制绒及镀减反射膜，故本文主要从以上三个工艺段进行研究。
1 实验方案实验所用硅片为市售多晶P型硅片，面积为156×156 mm2，电阻率为1-3 ohm·cm，厚度为200 μm，使用Centrotherm制绒设备，Centrotherm管式PECVD 设备及原厂配置石墨舟。
硅片的薄厚差异过大会引起镀膜电场强度的不同，进而影响氮化硅膜在硅片上的沉积速率；硅片制绒后绒面的均匀性影响氮化硅薄膜的均匀性；PECVD生产工艺的气体流量、反应压强以及高频功率等对氮化硅膜的均匀性都有一定的影响；作为镀膜载体的石墨舟的维护清洗、卡点的磨损以及放置等都将影响氮化硅膜的均匀性。
本论文利用Semilab WMT-3膜厚测量设备对硅片厚度进行检测，利用反射率测试仪对制绒后的硅片进行表征，使用椭偏仪测量镀膜后硅片的膜厚。
2 实验结果及讨论2.1 硅片厚度检测对大量的色差片进行硅片厚度的测量，如表1所示是其中10片色差硅片的测量数据，其中，TTV表示膜厚偏差，即最大测量膜厚值-最小测量膜厚值。
管式PECVD设备镀膜均匀性研究
管式PECVD设备镀膜均匀性研究代同光;李拴;郭永刚;宋志成【摘要】文章重点分析了管式PECVD镀膜均匀性的影响因素.通过改变PECVD 镀膜过程中的腔体压力、镀膜前的恒温时间及金字塔绒面均匀性、石墨舟清洗配方等因素进行实验研究.结果显示,适当降低PECVD镀膜压力,增加镀膜前恒温时间、提升镀膜前硅片绒面均匀性、降低石墨舟表面粗糙度可以提升PECVD镀膜均匀性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)009【总页数】3页(P107-109)【关键词】均匀性;镀膜;改善【作者】代同光;李拴;郭永刚;宋志成【作者单位】西安太阳能电力有限公司,陕西西安710061;西安太阳能电力有限公司,陕西西安710061;西安太阳能电力有限公司,陕西西安710061;西安太阳能电力有限公司,陕西西安710061【正文语种】中文0 引言随着晶硅太阳能单晶电池质量要求越来越高，对于过程质量控制要求越来越精细。
提升过程镀膜均匀性，颜色外观一致性变得尤为重要。
通过优化过程细节，可进一步改善镀膜均匀性，提升镀膜外观质量。
1 PECVD镀膜原理介绍（1）技术原理：是利用低温等离子体作能量源，样品置于低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。
（2）化学方程式：3SiH4＋4NH3→Si3N4＋12H2↑2 实验设计2.1 实验内容本文主要通过对管式PECVD设备工艺配方中反应压力、镀膜前预热的恒温时间、及制绒绒面的均匀性及石墨舟表面粗糙度等方面分别进行实验对比验证，并对综合优化后的因素进行综合对比。
2.2 实验设备、材料、实验方式、方法CentrothermE2000HT410管式PECVD镀膜设备。
石墨舟常规240规格石墨舟，Olympus OLS4000 3D显微镜，SE400adv激光椭偏仪，实验选用常规单晶M2硅片，在镀膜前进行充分分片。
常见PECVD镀膜色差片分析
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二、镀膜过程中硅片滑落或者碎裂 现象：1、片子表面一部分已经镀上膜，还有一部分为硅片本色； 2、片子上部分镀膜均匀，部分呈彩虹色彩，颜色较多。
滑落
碎片
原因分析：由于上舟过程中的机械臂抖动造成硅片部分滑落或者碎片，这样在镀 膜过程中会造成如上图的现象。 解决办法：在产线员工插片前首先清除石墨舟里的碎片，插好片时要对石墨舟轻 轻拍打，看是否存在片子没有卡到的现象，如有，及时调整，插片过程中，如有 碎片，要及时清理出，同时在上舟时要尽量保持舟和机械臂、浆的平稳性。
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解决方法： 1、出现因短路造成没镀上膜的的片子（整舟出现）（需要工艺人员确认），石 墨舟退出后，待石墨舟冷却后再进入炉管重新镀膜； 2、当机器出现报警时，工艺要做的就是把握片子在炉管的时间，要及时和设备 沟通，如果需要维修时间较长，可以将工艺关闭，让设备手动取出舟，然后再让 其维修； 3、当发现去PSG没有洗干净时，立即将所有从去PSG留下的片子取回重新清洗， 在清洗前要检查酸槽的浓度是否正常，如果不正常，建议重新换酸后再清洗； 4、折射率偏低的片子， 4-1、先要检查气体流量是否被更改； 4-2、要及时检查机器气体流量是否异常存不存在在工艺时气体流量被关闭的现 象，如有，及时和设备沟通，维修机器； 4-3、如果气体流量正常，可以请设备检查气体单向阀和流量计是否异常。
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三、片子整体发白 现象：片子整体发白
原因分析： 1、由于在上一舟由于短路未镀上膜，立即进入炉管这样因为温度偏高，导致膜 厚偏大（一般整舟出现）； 2、还有可能是在运行过程出现各种报警，导致石墨舟在炉管里时间过长，也会 造成温度异常，而造成膜厚偏厚； 3、在区PSG的时候片子没有洗干净，在后面会出现膜厚偏高，片子发白； 4、镀膜出来的片子膜厚正常，但是片子发白，用椭偏仪检测后发现折射率偏高。
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PECVD颜色均匀性的研究
摘要：根据多晶硅PECVD的制程原理，分别验证温度、流量、功率等工艺参数对镀膜质量的影响，寻求最佳参数，从而达到优化工艺，改善镀膜颜色质量，保证颜色均匀性的目的。
01引言太阳能电池工艺中，镀减反射膜是关键的工艺段。
减反射膜可以减少光的反射率，增加电池片的少子寿命，从而提高电池转换效率。
减反射膜的制作有多种方法，等离子体增强化学气相沉积法（PlasmaEnhancedChemicalVapourDeposition，简称PECVD）制备的氮化硅薄膜具有良好的绝缘性、致密性、稳定性，并能有效地阻止B、P、Na、As、Sb、Ge、A1、Zn等杂质的扩散［1］。
本文通过调节相关工艺设备参数，使氮化硅膜的均匀性得到有效控制，颜色的一致性大大改观，在实际生产中取得良好的效果。
02PECVD原理图1为管式PECVD 的原理图。
工艺气体通过流量控制器进入炉管，真空泵用来调节气压，化学气体在加热器及等离子体的作用下于硅片表面形成SIN层。
图2为等离子原理图。
等离子体发生器的两电极分别与石墨舟舟片相连，通过舟片给电池片通电，从而在硅片表面产生等离子体。
03实验方案沉积装置使用CT管式PECVD，样片使用制绒后p型多晶硅片，等离子体的频率为40kHz，化学气体为硅烷、氨气、氮气。
实验中保持第一层膜工艺参数不变，调节第二层膜气压、温度、等离子体功率等工艺参数，利用椭偏仪、GPsolar相机测试膜厚，衡量其镀膜的均匀性；调整PECVD装载端设备参数，观察调整后电池片边缘颜色情况。
04实验结果分析讨论3．1实验结果3．1．1工艺参数调整实验时选取国电硅片，分9组，每组400片，按正常工艺流程送至PECVD工艺段。
（1）保持NH3与SiH4比例不变的情况下，不同的气体总流量下，观察氮化硅膜的颜色均匀性，如表1、图3所示。
（2）保持NH3与SiH4比例与气体总流量不变的情况下，调高各温区温度，观察氮化硅膜的颜色均匀性，如表2、图4所示。
（3）保持NH3与SiH4比例与气体总流量、温度不变的情况下，调高等离子体功率，观察氮化硅膜的颜色均匀性，如图5所示。
3．1．2设备参数调整实验时选取国电硅片，分4组，每组400片，按正常工艺流程送至PECVD工艺段。
（1）更换石墨舟卡点，由原来间距0．35cm调整为0．25cm，跟踪查看调整前后颜色均匀性的变化，如表3所示。
（2）修改加载端机械手位置，使硅片位置更贴近卡点
处，如表4所示。
3．2实验分析与讨论由图2、图3可以看出，颜色偏差随温度、流量的升高而降低，颜色均匀性得到改善。
温度升高、流量增大，气体分子的扩散速度增大，炉管内各处气体的浓度一致性变好，有利于整舟颜色均匀性，同时衬底温度的升高，提高了原子的活性，硅片表面原子的迁移率增大，有利于单片镀膜的均匀性。
由图5可以看出，功率增大，颜色的均匀性变好，功率变大，舟片之间的电场随之变强，等离子体的运动速率增大，硅片表面的离子、中性分子、原子相互撞击频率变大，有利于镀膜的均匀性。
由表3看出，卡点直径的调整能够在很大程度上减少边缘色差，其主要原因为卡点直径变小后，硅片与舟之间的贴合更紧，不会影响舟边缘的导电性；机械手位置的调整对颜色影响不大，可能机械手位置调整范围有限，无法达到理想效果。
05结论通过以上实验分析，可以看出，气体流量、温度、等离子功率都对颜色均匀性有影响，但是在实际生产中，参数之间存在相互影响，综合优化各个参数，可以使电池片性能达到最好。
参考文献：［1］赵慧，徐征．氮化硅薄膜的性能研究以及在多晶硅太阳电池上的应用［J］．太阳能学报，2004，25（2）：142－143．［2］李中华．晶硅太阳电池双层减反膜的研究［D］．北京：北京交通大学，2011：14－15．·贾彦科，杨飞飞山西潞安太阳能科技有限责任公司通信电源技术
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