薄膜沉积

氢对硅表面的钝化
氢对体内的钝化
安全
无水氨气是一种刺激性、无色、可燃的储存于钢瓶的液化压 缩气体。其存储压力为其蒸汽压14psig(70℉)。氨气会严重灼 伤眼、皮肤及呼吸道。当它在空气中的浓度超过15%时有立 即造成火灾及爆炸的危险，因此进入这样的区域前必须排空。 进入浓度超过暴露极限的区域要佩戴自给式呼吸器。大规模 泄露时需要全身防护服，并应随时意识到潜在的火灾和爆炸 危险。暴露在氨气中会对眼睛造成中度到重度的刺激。氨气 强烈地刺激鼻子、喉咙和肺。症状包括灼伤感、咳嗽、喘息 加重、气短、头痛及恶心。过度暴露会影响中枢神经系统并 会造成痉挛和失去知觉。上呼吸道易受伤害并导致气管炎。 声带在高浓度下特别容易受到腐蚀，下呼吸道伤害会造成水 肿和出血，暴露在5000ppm下5分钟会造成死亡。
PECVD的作用
0.70 0.60
0.50
Reflectance(0-1)
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Wavelength(nm)
¯ » § Ñ å Ç ´ Ï ó º è ¹ ¬ Æ · ´ ä É Ê Â
PECVD的作用
在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜。其还具有卓越的抗氧 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，除氢氟酸和热磷酸能缓慢 腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。
除SiN膜外，TiO2，SiO2也可作为减反膜
PECVD的作用
氮化硅颜色与厚度的对照表
参数 沉积腔压力 范围 0.05…0.1-0.2…0.5mbar 对SiN膜的作用 超过0.25mbar降低沉积率；低压增加H钝 化效果 沉积率随着总气体流量增加（在 1000sccm/PS时饱和），但在高流量时等 离子体分裂态少 较多的SiH4会导致较多的Si含量、更高 的折射率 高的硅含量（低 于1.2）开始在 SiN膜中产生光吸 收 备注
火灾扑救
切断气源灭火，用水雾减少空气中形成的燃烧产物，不要 用卤化物类灭火器。从最远的距离用水冷却暴露在火焰中的钢瓶。 从泄漏区疏散所有人，切断气源，根据燃烧的物质灭火。由于热 量的作用气瓶内压力会升高，如果泄压装置失灵会引起钢瓶爆炸。 泄漏的微波会损伤人体
安全
紧急救助
由于硅烷泄漏引起人员灼伤应由受过培训的人员进行 急救，并立即寻求医疗处理，眼睛接触：应立即用水冲洗至少 15分钟，水流不要太快，同时翻开眼睑，使受难者为“O”形眼， 立即寻求眼科处理；吸入：将患者尽快移到空气清新处，如有 必要由受过培训的人员进行输氧或人工呼吸。皮肤接触：用大 量的水清洗至少15分钟，脱掉已暴露在硅烷中被污染的衣服， 小心不要接触到眼睛，如果患者有持续的刺激感或其他进一步的 健康影响需立即进行医疗处理。
PECVD的原理
3SiH 4 NH Si N 12H
4 3 350℃ 3 4 2 等离子体
3SiH SiH SiH
4 350℃ 3 等离子体 350℃
等离子体
2 2
SiH 6H
3

2 NH NH NH 3H
2 3 2
PECVD的原理
PECVD工艺参数的调整
低温氧化物
LPCVD
高温氧化物 多晶硅 钨，硅化钨
PECVD
低温工艺 高沉积速率 层覆盖能力良好
化学污染 粒子污染
Biblioteka Baidu
低温绝缘体 钝化层
APCVD原理
APCVD结构示意图
PECVD原理
PECVD结构示意图
PECVD的工艺过程
SiH4分解产生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3 等 活性粒子在衬底表面的吸附和扩散 在衬底上被吸附的活性分子在表面上发生反 应生成Poly-Si层，并放出H2；
SiN膜对太阳电池参数的影响
参数 范围 SiN膜的作用 对最大的光 吸收为最佳 的减反膜参 数 对最大的光 吸收为最佳 的减反膜参 数 备注
膜的厚度
70…75…80 nm
在烧结后膜 的光学特性 有一些改变
在烧结后膜 的光学特性 有一些改变
折射率
1.9…2.0…2.1…2.2
膜的均匀性
+-1…+-3…+-5% 强烈依赖烧 结工艺 强烈依赖硅 片的体材料
紧急救助
眼睛接触：用大量的水冲洗，立即进行医疗处理。 吸入：将人员移到空气清新处，若呼吸困难，则输氧，并迅 速进行医务处理。 皮肤接触：用大量水冲洗，立即脱掉被污染的衣服，并立即 进行药物处理。
安全
火灾扑救
灭火剂：干粉、二氧化碳或水 从泄漏区疏散所有的人，切断氨气泄漏源，然后根据燃烧 的物质进行灭火。由于受热钢瓶内压力会升高，如果泄压装 置功能失灵，会引起钢瓶爆炸。 硅烷是一种无色、与空气反应并会引起窒息的气体。该气体 通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色无定型二氧化 硅烟雾。它对健康的首要危害是它自燃的火焰会引起严重的 热灼伤。如果严重甚至会致命。如果火焰或高温作用在硅烷 钢瓶的某一部分会使钢瓶在安全阀启动之前爆炸，如果泄放 硅烷时压力过高或速度过快，会引起滞后性的爆炸。泄漏的 硅烷如没有自燃会非常危险，不要靠近，不要试图在切断气 源之前灭火。 硅烷会刺激眼睛，硅烷分解产生的无定型二氧化硅颗粒会引 起眼睛刺激。吸入高浓度的硅烷会引起头痛、恶心、头晕并 刺激上呼吸道。硅烷会刺激呼吸系统及粘膜。过度吸入硅烷 会引起肺炎和肾病。硅烷会刺激皮肤、硅烷分解产生无定型 二氧化硅颗粒会引起皮肤刺激。
颜色 硅本色 褐 色 厚度（nm） 0-20 20-40 40-50 55-73 73-77 77-93 93-100 颜色 很淡蓝色 硅 本 色 淡 黄 色 黄 色 厚度（nm） 100-110 110-120 120-130 130-150 150-180 180-190 190-210 颜色 蓝 色 厚度（nm） 210-230 230-250 250-280 280-300 300-330
速度的调整用作对膜厚的最终调整 随着温度增加轻微减少沉积率
最佳值为 80cm/min
微波功率 （对一个微波源）
调整P-peak可改变等离子源的扩散长度， 沉积率随着P-mean轻微增加（通过Ton， Toff控制），如果不均匀通过左/右微波 功率调节左/右沉积率。
在每一个过程中 左右使用略微不 同的脉冲周期 （相差1-2ms）
SunTech-Power PECVD
PECVD的作用 PECVD的原理 PECVD工艺参数的调整 安全
定义
等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间 的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就 会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子 和中性粒子组成的混合物。
PECVD：Microwave Remote Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition 微波间接等离子增强化学气相沉积
薄膜沉积
工艺培训-梅晓东
什么是薄膜沉积？
在机械工业，电子工业或半导体工业领域， 为了队所使用的材料赋予某种特性在材料表 面以各种方法形成被膜（一种薄膜），而加 以使用，假如此被膜经由原子层的过程所形 成时，一般将此等薄膜沉积称为蒸镀处理， 采用蒸镀处理时，以原子或分子的层次控制 蒸镀粒子使其形成被膜，因此可以得到以热 平衡状态无法得到得具有特殊构造及功能的 被膜．
蓝绿色 浅绿色 橙黄色 红 色
黄褐色 红 色
深蓝色 蓝 色
橙 黄 色 红 色
淡蓝色
深 红 色
PECVD的作用
在左图中示出了四分之一波长减反射膜 的原理。从第二个界面返回到第一个界面的 反射光与从第一个界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。 即n1d1=λ/4
空气或玻璃 n0=1 or 1.5 SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3 硅 n2=3.87
Á ³ ý » SiN¤ Ä ó º Ä µ · ´ ä É Ê Â
PECVD的作用
PECVD的作用
钝化太阳电池的受光面 钝化膜(介质) 的主要作用是 保护半导体器 件表面不受污 染物质的影响， 半导体表面钝 化可降低半导 体表面态密度。
PECVD的作用
钝化太阳电池的体内
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。
CVD的反应过程
CVD的五个主要过程
导入反应物主气流 反应物内扩散 原子吸附 表面化学反应 生成物外扩散及移除
CVD的分类
工艺 优点 缺点 应用
APCVD
反应器结构简单 沉积速度快 低温工艺
高纯度 层覆盖能力极佳 可沉积大面积晶圆片
层覆盖能力差 粒子污染
高温工艺 低沉积速率
薄膜沉积的分类
依据沉积过程中，是否含有化学反应可区分 为： １物理气相沉积（Physical Vapor Deposition ） ２化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition ）
薄膜沉积原理
CVD的原理
CVD是将反应源以气体形式通入反应腔中， 经由氧化，还原或与基板反应的方式进行化 学反应，其生成物通过扩散作用而沉积在基 板表面上．
PECVD的优点
可以低温成膜(最常用的温度是300-350度),对基体 影响小,并可以避免高温成膜造成的膜层晶粒粗大以 及膜层和基体间生成脆性相等问题 PECVD在较低的压强下进行,由于反应物中的分子, 原子,等离子粒子团与电子之间的碰撞,散射,电离等 作用,提高膜厚及成分的均匀性,得到的薄膜针孔少, 组织致密,内应力小,不容易产生裂纹 扩大了化学气相沉积的应用范围,特别是提供了在不 同的基体上制取各种金属薄膜,非晶态无机薄膜,有 机聚合物薄膜的可能性 膜层对基体的附着力大于普通CVD
总气体流量
150…300…500 sccm/PS
工作气体比 （QNH3/QSiH4) 承载框传输速度 反应温度
1.5…2.0…4
15…20…30cm/min/PS 250…325…400℃ Ppeak=2500…3200…3600W Ton=3…8…12ms Toff=12…18…25ms Mean power=750…1000…1500W ton Pmean = Ppeak * ton toff