PECVD简介及色差
PECVD工艺简介
● 表面钝化作用 SIN薄膜性质如下 薄膜性质如下： SIN薄膜性质如下： 1.结构致密 结构致密， 1.结构致密，硬度大 2.能抵御碱金属离子的侵蚀 2.能抵御碱金属离子的侵蚀 3.介电强度高 3.介电强度高 4.耐湿性好 4.耐湿性好 5.耐一般的酸碱 耐一般的酸碱， HF和热 和热H3PO4 5.耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4 所以SIN SIN薄膜可以用来保护半导体器件表面不受污染物 所以SIN薄膜可以用来保护半导体器件表面不受污染物 质的影响。 质的影响。
● PECVD优点 PECVD优点 对比：APCVD—常压CVD 700CVD， 对比：APCVD—常压CVD，700-1000℃ LPCVD—低压CVD CVD， 750℃， LPCVD—低压CVD， 750℃，0.1mbar PECVD—300℃， PECVD—300-450 ℃，0.1mbar 由上可知PECVD PECVD的优点是实现了薄膜沉积工艺的低温化 由上可知PECVD的优点是实现了薄膜沉积工艺的低温化 <450℃）。因此带来的好处： ）。因此带来的好处 （<450℃）。因此带来的好处： 1.节省能源 节省能源， 1.节省能源，降低成本 2.提高产能 2.提高产能 3.减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 3.减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 PECVD另一个优点是低压沉积 另一个优点是低压沉积， PECVD另一个优点是低压沉积，这样就显著提高了沉积 薄膜的均匀性！ 薄膜的均匀性！
● 体钝化作用 对于Mc Si，因存在较高的晶界、点缺陷（空位、 Mc— 对于Mc—Si，因存在较高的晶界、点缺陷（空位、填隙 原子、金属杂质、 氮及他们的复合物） 原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物）对材料表面和 体内缺陷的钝化尤为重要。 体内缺陷的钝化尤为重要。 在SiN减反射膜中存在大量的H，在烧结过程中会钝化晶 SiN减反射膜中存在大量的H 减反射膜中存在大量的 体内部悬挂键。应用PECVD Si3N4可使表面复合速度小于 体内部悬挂键。应用PECVD Si3N4可使表面复合速度小于 20cm/s。 20cm/s。
Pecvd简介
1
保密
概述
利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问 题的重要途径之一。目前，80%以上的太阳能电池 是由晶体硅材料制备而成的，制备高效率、低成 本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发 电有着十分重要的意义。镀膜(PECVD)是制备高效 晶体硅太阳能电池的重要步骤之一.
2
保密
PECVD 简介
12
二、有减反射膜时
如果在硅表面制备一层透明的介质膜，由于介 质膜的两个界面上的反射光互相干涉，可以在很 宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给 出：
R r1 r 2 2 r1 r 2 cos
2 2
1 r1 r 2 2 r1 r 2 cos
2 2
式中，r1、r2分别是外界介质-膜和膜-硅界面 上的菲涅尔反射系数；△为膜层厚度引起的相 位 角。
二氧化钛 ( n = 2. 4)更接近太阳电池所需的最佳折射率 1.96 ,是所有
已应用的介质膜中最符合太阳电池减反射层要求的 5.PECVD法制备的 SixNy薄膜同时为太阳电池提供较为理想的表面和体钝化 .
二氧化硅只有表面钝化作用 ,二氧化钛没有钝化作用
6.能有效地提高电池效率 ,对多晶硅电池等低效率电池作用尤其明显
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PECVD的减反射作用
一、无减反射膜时 右图为光在硅片上 的反射、折射和透 射．各字母表示的意思 如图所示；反射率用R 表示，透射率用T表 示．
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忽略光吸收，光垂直入射时
硅片表面的反射率:R 源自 n si n 0 n si n 0 )
2
式中，n0为外界介质的折射率，在真空或大气中 等于1，若表面有硅橡胶则取1.4；nsi为硅的折射率, 硅的折射率对于不通波长的光数值是不同的,一般取 600nm波长时的折射率3.9进行计算. 如果硅表面没有减反射膜，在真空或大气中有约 三分之一的光被反射，即使硅片表面已进行结构化 处理，由于入射光在金字塔绒面产生多次反射而增 加了吸收，也有约11%的反射损失。
PECVD认识
PECVD的原理及作用 的原理及作用
SiNx的优点： 的优点： 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） 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） 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 反应生成的 离子对硅片表面进行钝化
PECVD的原理及作用 的原理及作用
没有消耗净室空气 不同管间无热干涉 炉环境的温度没有被热空气所提升 空气运动（通风装置） 空气运动（通风装置）没有使房间污染 噪音水平低
冷却系统示意图
PECVD设备结C2F6 SiH4 O2 N2） ：气体流量计（ SiH4 1.8 slm NH3 10.8 slm C2F6 3.6 slm O2 3 slm N2 15 slm 气动阀： 气动阀：之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容 易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。 易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。
PECVD安全注意事项 安全注意事项
从手动切换到自动状态时，机械臂一定有在 从手动切换到自动状态时，机械臂一定有在Middle的 的 位置，否则机械臂有可能无法运行而报警。 位置，否则机械臂有可能无法运行而报警。 下料后，及时把小车推到冷却房， 下料后，及时把小车推到冷却房，小车解锁后严禁放 置设备中不移走。 置设备中不移走。 推小车时，不能脱离小车，要竖着推车， 推小车时，不能脱离小车，要竖着推车，如果周围有 人时应事先通知，待回应后方可继续推行。 人时应事先通知，待回应后方可继续推行。 进出舟时，待舟完全进入或者完全退出时， 进出舟时，待舟完全进入或者完全退出时，员工方可 离开。 离开。 小车被锁定后，严禁转动小车托盘。 小车被锁定后，严禁转动小车托盘。 拿放石墨舟进出柜时，必须两个人，一个人拿舟， 拿放石墨舟进出柜时，必须两个人，一个人拿舟，一 个人开柜。 个人开柜。 在无人的情况下， 在无人的情况下，小车托盘必须保持水平状态 。
PECVD
第二组这些参数主要是调整温度、压强和等离子体浓度的均匀性；
10.膜厚与折射率不匹配
原因：(1).工艺腔压强异常；
(2).总气流和气流比率超出界限；
平均功率为 = 361.1W
6.等离子体的沉积方向
插片时硅片载体被工艺点固定，在硅片和石墨舟片接触很紧密的情况下（即硅片本身不弯曲，插片不翘起），等离D膜的作用、简述膜的特性。
1、氮化硅膜的减反效果
减反膜是利用了光的干涉原理，两个振幅相同，波程相同的光波叠加，结果光波的振幅加强。如果有两个光波振幅相同，波程相差λ/2，则这两个光波叠加，结果相互抵消了。减反膜就是利用了这个原理。在硅片的表面镀上薄膜，使得在薄膜的前后两个表面产生的反射光相互干扰，从而抵消了反射光，达到减反射的效果。
从上面的数据中可以看出，这样的片子肯定是Jo片，所以这种片子也是一定要返工的；
6.异常色差，如下图所示：
原因：制绒槽的风刀堵住所致；
解决：更换风刀；
7.边缘色斑印，如下图所示，镀膜后该区域依然较明显：
原因：(1).清洗间出来的片子吹不干；
(2).石英舟不干净；
解决：(1).检查到底是什么原因导致，是酸洗不脱水还是风刀吹不干导致，视实际情况解决；
125单晶：1700 mTorr ，大约相当于226.65 Pa。
2.镀膜工艺温度
管式PECVD工艺时温度为430℃--450℃
3.镀膜工艺 气体流量比
156多晶： =5000sccm：600sccm (单位为每分钟标准立方厘米)
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
太阳能电池片PECVD教学文案
Jobs:机器的工作状态。 System:四根管子的工作状态，舟的状态以
Si/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增加而增加 3.腐蚀速率随密度增加而降低
第四页，共36页。
PECVD的钝化(dùn huà)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(dǎozhì)硅中少子寿 命及扩散长度降低从而影响电池的转换效率。第二 Nhomakorabea，共36页。
PECVD的目的(mùdì)
在太阳电池表面沉积深 蓝色减反膜-SiN膜。 减少(jiǎnshǎo)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
finger
"inverted" pyramids
+ p
n+ n
oxide
p+
psilicon p+
p+
rear contact
态
第十页，共36页。
第十一页，共36页。
等离子体(děnglízǐtǐ)产生图例
第十二页，共36页。
SixNyHz的形成(xíngchéng)过程
等离子体
3SiH 4
400℃
SiH3 SiH22 SiH 3 6H
等离子体
2 NH 3
400℃
NH2 NH2 3H
SiH 4
NH 3
400℃
PECVD
PECVD的工作原理
• 进入炉内首先是15分钟的预热温度在450度，先同氮气排 除杂质使炉内为真空状态。接着氨气 以6.5升每分进行通 入。之后开始镀膜这时要不断通入硅烷，以720毫升每分 钟。镀膜有两种工艺：一种是TIME工艺所用时间为760780秒，OLD工艺时间为930-940秒，镀膜完后通入大氮 （以10升每分）进行10左右秒钟的吹扫，一直通入大氮直 到炉内的压力可以打开炉门（在此过程中的氮气是一方面 有改变炉内气压的作用，一方面有排杂的作用）。之后放 在储存区进行冷却。冷却后的片子有机械手进行插片到承 载盒的同时在电脑上显示片子的颜色（即镀膜的厚度）和 破损情况。PECVD返工的片 面问题要退回清洗间重新制绒在流入扩散.PSG再到 PECVD.非绒面问题是先流入清洗酸洗再流入扩散，PSG 到PECVD。
PECVD
PECVD的工作原理
PECVD的全称是等离子增强化学气象沉积。 工作原理是系统是一组李勇平衡板镀膜舟和高 频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温 的情况下，等离子发生器直接在装在镀膜中间 的介质的中间发生反应。所有的活性气体为 SiH4和NH3.在真空下 3SiH4+4ZH3 Si3N4+12H2 生成Si3N4父在硅片的表面，在厚度为7377nm颜色为深蓝色。膜的问题有亮点色斑， 色差水纹印色斑。石墨舟的清洗当石墨舟运行 到一定的次数80次左右表面会沉积了很厚的氮 化硅，影响了舟壁与硅片的接触从而影响镀膜 的颜色，因此要进行石墨舟的清洗。PECVD 的过程是PSG间领料 上料 插片 进舟 卸片 测 方块电阻 流入丝网首先是核实PSG的片子数量 检查片子有无斜插。确认无误进行上料由机械 手将承载盒中的片子放到舟内。没四百片将被 送到存储区或炉内进行镀膜。
PECVD设备简介
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THANKS
监测温度
通过温度计监测设备内部 的温度，确保温度达到工 艺要求并保持稳定。
气体通入
打开气体通入阀
打开通入阀，开始通入反应气体。
控制气体流量
通过流量计控制反应气体的流量， 确保气体流量达到工艺要求。
监测气体浓度
通过气体分析仪监测反应气体浓度， 确保气体浓度达到工艺要求。
放电与反应
启动放电系统
启动放电系统，开始进行放电操作。
应用领域
光伏产业
用于制备太阳能电池的 光电材料薄膜，如硅薄
膜、氮化硅薄膜等。
半导体产业
用于制备集成电路、微 电子器件等所需的高质
量薄膜材料。
光学产业
用于制备光学薄膜、增 透膜、反射膜等。
表面处理领域
用于提高材料表面的耐 磨性、耐腐蚀性和附着
力等性能。
02 PECVD设备组成
反应室
01
02
03
04
应用领域拓展
新材料研发
利用PECVD设备制备新型薄膜材料，探索其在新能源、光电子、生 物医学等领域的应用。
柔性电子
将PECVD设备应用于柔性电子产品的制造，如柔性显示、柔性电池 等，满足市场对可穿戴设备和便携式电子产品的需求。
纳米科技
利用PECVD设备制备纳米级薄膜材料，探索其在纳米电子、纳米光子、 纳米生物等领域的应用。
05 PECVD设备发展趋势与展 望
技术创新与升级
1 2 3
高效能
通过改进反应气体供给系统和优化反应条件，提 高PECVD设备的沉积速率和均匀性，从而提高生 产效率和产品质量。
智能化
引入自动化控制系统和人工智能技术，实现设备 智能化操作和实时监控，提高设备运行稳定性和 可靠性。
PECVD简介及应用范围
PECVD
PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) 是指等离子体增强化学的气相沉积法。
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，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).
使用范围
主要用于沉积SiO×、SiN×、SiON×、a-Si，是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容易发生反应。
衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜，可以作为集成电路最后的钝化保护层，提高集成电路的可靠性。
PECVD制膜的优、缺点及注意事项
优点：
（1）均匀性和重复性好，可大面积成膜
（2）可在较低温度下成膜
（3）台阶覆盖优良
（4）薄膜成分和厚度易于控制
（5）适用范围广
缺点：
（1）设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；
（2）涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；
（3）对小孔孔径内表面难以涂层等；
（4）沉积之后产生的尾气不易处理。
注意事项：
（1）要求有较高的本底真空
（2）防止交叉污染
（3）原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性时，应采取必要的防护措施。
常见PECVD镀膜色差片分析
用椭偏仪检测发黄片子的膜厚：
1、如果在50nm左右可以直接放置在原先的管中运行至第5步，然后跳步至14步， 开始二次镀膜；
2、如果检测出来的膜厚超过50nm，譬如55nm，我们可以计算，原硅片的膜厚大 概在47nm左右，一次镀膜后膜厚在50nm左右，我们以50nm为准，那么根据我们 所要得到的膜厚85nm来计算，第二步镀膜我们需要的是镀上25nm，假如我们镀 第二层膜厚的时间是600s，600s/25nm=24s/nm，24s/nm*（85-55）nm=480s， 一般根据计算出来得到的膜厚都要稍微高一点，我们取470s开始二次镀膜，方法 一样，由第5步跳到14步。
3
a
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。
a
管P色ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ片分析
1
a
一、石墨舟片上有一面没有插片 现象：1、片子的背面外围一圈没有镀上膜，呈硅片原色，中间颜色不定，有蓝色
和彩色等； 2、片子的正面边缘色彩正常，为蓝色，膜厚正常，中间一般呈红色。
背面
正面
原因分析：石墨片上有一面未插硅片，就会造成两片返工片，一片为背面，一片为 正面，已经跟生产部强调过一定要插满石墨片，但这种现象仍然存在很多。 解决方法：要求生产人员石墨片上一定要插满硅片，若硅片不够，用假片代替。
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PECVD的工作原理
PECVD的工作原理PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种常用的薄膜沉积技术，通过在沉积过程中引入等离子体来提高反应速率和薄膜质量。
本文将介绍PECVD的工作原理，包括等离子体生成、沉积过程、薄膜生长、应用及优缺点。
一、等离子体生成1.1 等离子体是通过放电过程产生的，通常使用射频（RF）或微波（MW）等电磁场来激发气体分子。
1.2 电磁场会将气体分子激发至高能态，导致部分分子电离形成等离子体。
1.3 等离子体中的自由电子和离子会加速反应速率，促进薄膜的生长。
二、沉积过程2.1 沉积过程中需要将前驱体气体引入反应室，并在等离子体的作用下发生化学反应。
2.2 等离子体中的活性物种会与前驱体气体发生反应，生成沉积薄膜的组分。
2.3 沉积过程中控制反应条件（如温度、压力、功率等）可以调节薄膜的性质和厚度。
三、薄膜生长3.1 PECVD可以在较低的温度下生长多种材料的薄膜，包括氮化硅、氧化硅、氮化碳等。
3.2 薄膜的生长速率受到等离子体密度、功率密度、气体流量等因素的影响。
3.3 控制沉积速率和薄膜成分可以实现对薄膜性质的调控，满足不同应用的需求。
四、应用4.1 PECVD广泛应用于半导体、光伏、显示器件等领域，用于制备绝缘层、导电层、光学薄膜等。
4.2 PECVD薄膜具有较好的均匀性、致密性和化学稳定性，适用于复杂结构和高性能器件的制备。
4.3 PECVD还可以与其他沉积技术（如PECVD、ALD等）结合使用，实现多层膜的沉积和功能性薄膜的制备。
五、优缺点5.1 优点：PECVD可以在较低的温度下生长薄膜，具有较高的生长速率和较好的均匀性。
5.2 缺点：需要复杂的气体控制系统和等离子体发生器，设备成本较高；沉积过程中可能会产生杂质和缺陷。
5.3 随着技术的不断发展，PECVD在材料沉积和器件制备方面仍具有广阔的应用前景。
综上所述，PECVD作为一种重要的薄膜沉积技术，具有独特的工作原理和广泛的应用领域。
PECVD
PECVDPECVD（Plasma-enhanced chemical vapor deposition，离子增强化学气相沉积）技术是一种利用电离气体产生的等离子体来促进薄膜的形成的一种沉积技术。
该技术通常应用于太阳能光伏行业中的薄膜沉积过程中。
PECVD技术主要通过以下步骤实现薄膜的沉积。
首先，将需要沉积的衬底放置在反应室中，并对反应室进行抽真空处理，以确保环境中的杂质对沉积膜的质量没有干扰。
然后，通过导入合适的气体混合物进入反应室，以形成等离子体。
等离子体的产生可以通过高频电场或者微波辐射的方式实现。
接着，将待沉积的薄膜材料的前体物质，如有机物或金属有机化合物，通过气体通道导入到反应室中，并在等离子体的作用下发生化学反应。
随后，经过一定的沉积时间，沉积薄膜就会在衬底表面上形成。
最后，将反应室内余气排净，并将沉积好的薄膜和衬底取出。
PECVD技术的特点在于其非常适合于制备薄膜材料。
与其他沉积技术相比，PECVD技术具有较高的反应速率和较低的反应温度，能够在相对较低的温度下实现高质量的薄膜沉积。
此外，PECVD技术还能够通过调节反应室中的气体混合比例，实现对沉积薄膜物质的精确控制，从而制备出具有特定性质和组成的薄膜。
而且，PECVD技术还具有沉积速度快、沉积均匀性好等优点。
PECVD技术在光伏行业中的应用主要是制备光伏电池的薄膜层和阻挡层。
例如，在硅基薄膜太阳电池中，通过PECVD技术可以沉积出各种不同的材料层，如掺杂硅层、反射层、抗反射层等。
这些薄膜层的存在可以提高电池的光吸收能力、降低反射损失和提高光电转换效率。
此外，PECVD技术还可用于制备其他类型的光伏电池，如薄膜铜铟镓硒（CIGS）太阳电池和非晶硅（a-Si）太阳电池等。
然而，PECVD技术也存在一些挑战。
首先，该技术的设备较为昂贵，且对操作环境要求严格。
其次，由于PECVD沉积过程中产生的等离子体能够对衬底进行较强的碰撞和能量输运，因此容易引起衬底表面的损伤。
PECVD简介
PECVD简介太阳能电池的作用是实现光-电转换过程，限制这一过程转换效率的一个重要方面是光子利用率，提高光子利用率的即是降低光反射率，通过硅片表面制绒的方式可以使单晶和多晶的反射率降低至13%和23%以下，反射率仍然较高。
通过光学镀膜的方法可以有效的降低这一数值，增加光生载流子的数量；在镀膜的同时反应气体产生的H+可以有效的钝化硅片表面的悬挂键，使得表面陷阱减少，提高少数载流子的寿命。
1. PECVD的作用在太阳能电池中，PECVD工序主要有两方面的作用，一是制备减反膜，二是钝化作用。
1.1 减反射原理PECVD全称是等离子体增强化学气相沉积，其原理的在脉冲电压的作用下，气体辉光放电产生的低温等离子体增强反应物质的化学活性，促进了气体间的化学反应，从而使得反应在较低温度下得以进行，其反应式不再赘述，在基底上沉积的原子团主要是NSix：H，其折射率在1.9~2.5之间，在硅片（3.4）与空气（1.0）之间形成折射率梯度，根据光学反射公式，这一折射率梯度可以降低整体的反射率：当薄膜的厚度降低到光子波长数量级的时候，光子主要呈现波动性，在薄膜的上下表面反射的光子会产生光的干涉。
通过通俗的例子来说明这一现象在大学物理实验中，如果一束激光通过透镜扩束变为一束平行光，照射到一个倾斜角度很小的斜面上，在上表面会出现干涉条纹，这是由于厚度不同上下表面的光程差不同，因此其干涉效果也不同。
由于激光的相干长度很长，所以在相当大的厚度差内仍然能够观察到光的干涉。
在平时的观察中，水上的油膜或肥皂泡等在厚度很薄的时候呈现一定的色彩，这也是由于薄膜干涉造成的。
其色彩的成因我们解释如下：在薄膜上下表面进行干涉的时候，假设上表面振幅为A，下表面振幅为B，相位差为4πnd/λ，当厚度不同时，对于自然的复色光而言，不同波长的光在上下表面的相位差不同，因此会呈现相长或相消干涉，公式推导较为繁琐，通过图像说明如下，图1 图2 以上图1为不同厚度氮化硅的反射率曲线。
PECVD简介及色差
PECVD设备简介
Company Name Dept. Name
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
Company Name Dept. Name
PECVD膜厚折射率影响因素
温度对沉积速率的影响 如图所示，温度在较低温度时沉积速率变化率快，而沉积速率比高温的速率要低 （淀积速率随衬底温度的增加略有上升，但变化不显著）。
左右，但是随着折射率的增加，减反膜的消光系数也将升高，这 些光对Isc无益，而折射率太低又会导致反射率增加，因此在实际 工艺控制中，折射率的值一般控制在2.1左右；将λ和n1的值代入 n1d1=λ/4中，λ取700nm，可以得到厚度d1=83.3nm； 所以我们得到适用于组件系统的电池片单层膜厚的设计参数 ：
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
Company Name Dept. Name
PECVD原理
PECVD： Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition 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 离原子核，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。 PECVD等离子反应方程式：
AM1.5 太 阳 光 辐 照 强 度
Company Name Dept. Name
PECVD膜厚、折射率设计
组件中电池片的膜厚折射率设计：
但考虑到组件生产时电池片与空气之间还有封装材料（EVA/玻璃）的影响：又有： 玻璃/EVA 的折射率 n² =n0n1 (n0=1为空气折射率，n1 为氮化硅薄膜折射率)， 又： n1 ² =nn2 (n为玻璃/EVA的折射率，n2=3.85为本征硅折射率) 联合解得： 玻璃/EVA 的折射率 ：n=1.57 ，氮化硅薄膜折射率： n1 =2.46 实际玻璃生产中，玻璃的折射率在1.5左右，而EVA的折射率 为1.4-1.5，按照折射率计算公式，SiN膜的折射率应控制在2.35
光伏异质结pecvd
光伏异质结pecvd是一种重要的光伏材料制备技术，它采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备光伏用薄膜，具有较高的光电转换效率、稳定性好、成本低等优点。
异质结（Heterostructure）是指不同半导体材料制成的半导体器件，它具有较高的光电转换效率，适合用于光伏发电领域。
在异质结光伏材料中，两种半导体材料之间的界面称为肖特基界面（Schottky Interface），它具有较低的界面态密度和较高的载流子注入效率，因此能够提高光伏材料的性能。
PECVD（Plasma-enhanced chemical vapor deposition）是一种重要的薄膜制备技术，它采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备薄膜。
在PECVD过程中，气体在电场作用下形成等离子体，该等离子体能产生强烈的电场和热效应，促进薄膜的生长。
与传统的热生长法相比，PECVD具有较低的温度和时间消耗，能够制备高质量的薄膜材料。
在异质结光伏材料中，PECVD通常用于制备半导体薄膜材料，如硅薄膜、氮化硅薄膜等。
这些薄膜材料的质量直接影响着光伏材料的性能和效率。
通过控制薄膜的厚度、平整度、杂质含量等因素，可以优化薄膜的光学性能和电学性能，从而提高光伏材料的性能。
异质结pecvd技术具有较高的光电转换效率、稳定性好、成本低等优点，因此在光伏领域得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步和成本的降低，异质结pecvd技术有望在未来光伏市场中发挥更加重要的作用。
同时，为了进一步提高光伏材料的性能和效率，还需要继续研究新的材料、技术和工艺，如有机无机复合薄膜、柔性薄膜等。
总之，光伏异质结pecvd是一种重要的薄膜制备技术，它可以用于制备高质量的半导体薄膜材料，具有较高的光电转换效率和成本低等优点。
未来随着技术的不断进步和成本的降低，这种技术将在光伏领域发挥更加重要的作用。
常见PECVD镀膜色差片分析
一、检查舟的使用次数，如果到了工艺规定的使用寿命，立即对其停用，对其清洗；
二、检验舟的插片情况，可能会存在新人作业，插片不到位导致色差，确认无误；
三、检查片子在舟里的出处，看是否为我们工艺造成的色差（这个需要重新用一个 好舟来验证），如果是，及时调整；
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四、片子部分发白 现象：片子的某一部分呈白色，有规则的、位置相同的，有不规则的位置不相同的。 不规则的，位置不相同的
清洗后
镀膜后
原因分析：此为前面扩散工序在扩散过程中偏磷酸滴落在片子上导致 解决方法：前段在交接此等片子的时候，一定要通知PE工艺，如果没有通知，发 现立即对此停做，片子返回前段工序，让其返工。
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。
四、也有可能为新洗舟没有洗干净导致，及时对其停用，重新清洗。
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七、整体发黄 现象：整体发黄
常见PECVD镀膜色差片分析课件
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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。
四、也有可能为新洗舟没有洗干净导致，及时对其停用，重新清洗。
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七、整体发黄 现象：整体发黄
1、硅片表面呈淡黄色； 2、硅片表面呈深黄色；
3、硅片表面黄色和其他颜色共存。
颜
色
共
存
原因分析：由于工艺运行中出现各种报警、流量计堵塞、导致射频停止，这样镀膜 不完全，会造成整舟出现发黄片。
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2、如果检测出来的膜厚超过50nm，譬如55nm，我们可以计算，原硅片的膜厚大 概在47nm左右，一次镀膜后膜厚在50nm左右，我们以50nm为准，那么根据我们所 要得到的膜厚85nm来计算，第二步镀膜我们需要的是镀上25nm，假如我们镀第二 层膜厚的时间是600s，600s/25nm=24s/nm，24s/nm*（85-55）nm=480s，一般根据 计算出来得到的膜厚都要稍微高一点，我们取470s开始二次镀膜，方法一样，由第 5步跳到14步。
PPT学习交流黄，主要是片子的边缘四周会出现发黄
原因分析：
1、由于插片时未到位或者在移动石墨舟过程中造成硅片与石墨片未完全接触，会 造成部分位置发黄；
2、石墨舟使用时间过长，舟的某些部位较脏，会出现一些色差片，会有此类片子 产生
PECVD设备介绍
PECVD设备介绍PECVD（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种利用等离子体增强的化学气相沉积方法，用于在固体表面上生长薄膜。
PECVD 设备是用于执行这一过程的装置，它由若干重要组件组成。
下面将对PECVD设备的原理、构成和应用进行详细介绍。
PECVD设备的工作原理基于化学气相沉积（CVD）和等离子体技术的结合。
它通常包括一个真空室，用来确保反应环境中没有气体和杂质。
PECVD过程中，在真空室中供应一种或多种气体，通过设置一定的温度和压力条件，使其在受到等离子体激发的条件下，发生化学反应并沉积在底板上。
PECVD设备的核心部分是等离子体产生系统，它通常由高频电源、电极和等离子体构成。
高频电源产生高频电场，应用在电极上，形成电介质冷等离子体。
这个等离子体通过电极间的电场加速，进而与传递过来的气体发生碰撞，使气体电离并激发化学反应。
此外，PECVD设备还包括气体供应系统、真空泵、控制系统和监测系统等组件。
气体供应系统用于控制和提供所需的反应气体，通常通过气体质量流控制器来实现。
真空泵用于在沉积过程中创建和维持所需的真空环境。
控制系统用于控制和监测PECVD设备的各个参数，如温度、压力、频率等。
监测系统用于实时采集并分析过程中的关键参数，如等离子体密度和附着物质的化学成分。
PECVD设备在许多领域有广泛的应用。
在半导体行业中，PECVD用于沉积和改善硅氧化物（SiO2）和氮化硅（SiNx）等薄膜的性能。
在显示技术中，PECVD用于制备液晶显示器和有机发光二极管（OLED）等器件的透明导电氧化物薄膜。
在太阳能行业中，PECVD用于制备薄膜太阳电池的多层结构，如非晶硅和微晶硅薄膜。
此外，PECVD设备还广泛应用于光学镀膜、防反射涂层和生物医学领域等。
在使用PECVD设备进行表面涂层时，需要考虑反应气体的选择、流量和工艺参数的优化，以确保所需的沉积效果。
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PECVD设备简介
PECVD-间接法：
间接法—基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）
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PECVD设备简介
PECVD-间接法： Roth&Rau
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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。
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。
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原理
PECVD： Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition 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 离原子核，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。 PECVD等离子反应方程式：
n n0 nsi d n /4
相消干涉原理
不同波长在硅片及镀膜片的反射率
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PECVD作用
2.钝化 由于生成的氮化硅薄膜含有大量的氢,可以很好的钝化硅中的位错、表面悬挂键，从 而提高了硅片中载流子迁移率，一般要提高20%左右，同时由于SiN薄膜对单晶硅表面 有非常明显钝化作用。 面钝化的主要作用是保护半导体器件表面不受污染物质的影响，表面钝化可降低表 面态密度。 体钝化在SiN减反射膜中存在大量的H，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。 氢 键 钝 化 示 意 图
PECVD设备简介
PECVD分类：
管式PECVD （Centrotherm，四十八所、七 星华创） 直接法（Direct） 板式PECVD （Shimadzu日本岛津）
PECVD
微波法 （Roth&Rau，2.45GHz） 间接法（Remote） 直流法 （OTB）
PECVD根据基片是否接触电极即基片是否直接处于激发电场中，分为 直接法和间接法。
PECVD简介及色差
September 14, 2013
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目
PECVD原理 PECVD作用
录
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：
在这种结构中，底层膜折射率增加，SiN中Si含量提高，可以提高材料对光的吸收，另 一方面，两层膜的折射率差距拉大，可以减少反射，最终对电池Isc有提升作用;
镀膜方案 N6M216单膜 Isc 8.224 Uoc 0.616 Rs 2.26 Rsh 187.98 FF 78.26 Eta 16.297 IRev2 0.166
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PECVD设备简介
PECVD-直接法：
直接法—基片位于电极上，直接接触等离子体（低频放电10-500kHz或高频 13.56MHz）
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PECVD设备简介
PECVD-直接法：Centrotherm
左右，但是随着折射率的增加，减反膜的消光系数也将升高，这 些光对Isc无益，而折射率太低又会导致反射率增加，因此在实际 工艺控制中，折射率的值一般控制在2.1左右；将λ和n1的值代入 n1d1=λ/4中，λ取700nm，可以得到厚度d1=83.3nm； 所以我们得到适用于组件系统的电池片单层膜厚的设计参数 ：
AM1.5 太 阳 光 辐 照 强 度
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PECVD膜厚、折射率设计
组件中电池片的膜厚折射率设计：
但考虑到组件生产时电池片与空气之间还有封装材料（EVA/玻璃）的影响：又有： 玻璃/EVA 的折射率 n² =n0n1 (n0=1为空气折射率，n1 为氮化硅薄膜折射率)， 又： n1 ² =nn2 (n为玻璃/EVA的折射率，n2=3.85为本征硅折射率) 联合解得： 玻璃/EVA 的折射率 ：n=1.57 ，氮化硅薄膜折射率： n1 =2.46 实际玻璃生产中，玻璃的折射率在1.5左右，而EVA的折射率 为1.4-1.5，按照折射率计算公式，SiN膜的折射率应控制在2.35
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PECVD膜厚折射率影响因素
镀膜时间对薄膜的影响
镀膜时间 （s） 675 700 725 NH3/SiH4
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PECVD膜厚折射率影响因素
NH3/SiH4流量比对薄膜的影响
NH3/SiH4
(sccm)
射频功率 (w)
工艺腔压强 (mbar)
镀膜时间 (s)
膜厚 (nm)
折射率
7000/680 7000/730 7000/780
5650 5650 5650
如右图所示，随着温度的升高膜厚增加，但是温度要控制在一个相对理想的状况 下，如果温度偏大，沉积速率太快，薄膜来不及排列就成膜，导致薄膜针孔多， 钝化性能差；再者由于应力作用，薄膜生长不均匀，容易使薄膜发生龟裂。从工
艺上说，温度低可避免由于水蒸气造成的针孔，温度太低，沉积的薄膜质量无保
证。因此在实际的生长过程中可综合考虑上述两个因素，选择合适的生长温度， 使薄膜的结晶程度达到最佳。本工艺中基片温度大约在350-400℃
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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膜厚、折射率设计
下图显示了四分之一波长减反射膜的原理。从薄膜下表面返回到薄膜上表面的反 射光与从上表面的反射光相位相差180度，所以前者在一定程度上抵消了后者。这样 就减少了光能的反射部分能量而更多的能量则进入到半导体中。假设光线垂直入射， 分析如下： 由于反射存在半波损失， 所以上、下表面的反射光光程差为： =(2n1d1+λ/2) - λ/2=2n1d1
两光干涉相消时： =2n1d1=(2k+1)λ/2 (k=0,1,2……) 取k=0时，全反射对定值λ有最薄的d1， n1d1=λ/4 相消干涉与全反射
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PECVD膜厚、折射率设计
电池片的膜厚折射率设计：
下图中太阳光约在波长λ=500nm处能量最强，但硅电池的相对相应峰值波长在800900nm左右，综合考虑这两点，一般要求减反膜对500-900nm之间的光有最佳 减反射效果。 根据公式：n12=n0n2 (n0=1为空气折射率，n2=3.85为本征硅折射率)， 解得氮化硅薄膜折射率n1=1.98； 将λ和n1的值代入n1d1=λ/4中，λ取700nm，可以得到厚度d1=88.38nm；
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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膜厚折射率影响因素
温度对沉积速率的影响 如图所示，温度在较低温度时沉积速率变化率快，而沉积速率比高温的速率要低 （淀积速率随衬底温度的增加略有上升，但变化不显著）。
PECVD: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，在基片上沉积出所期 望的薄膜。
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PECVD原理
PECVD工艺过程 PECVD: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，在基片上沉积出所期望的薄膜。
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PECVD膜厚折射率影响因素
工艺腔压强对薄膜的影响
工艺腔压强 (mbar) 1400 1500 1600 NH3/SiH4
(sccm)
射频功率 (w) 5650 5650 5650
镀膜时间 (s) 700 700 700