二氧化硅薄膜及其钝化
PE SiO2和SiN双层膜简介
R 0
n 2 n0 n si 2 ( 2 ) n n0 n si
为了使反射损失减到最小，即希望上式 等于0，就应有：
n n0 n si
对于太阳光谱，取0＝0.6微米 ，如果电池直接暴露在真空或大
气中使用，最匹配的减反射膜折射率为n≈1.97。
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在实际应用中，为了提高电池的使用寿命和抗湿能力，大多采用 硅橡胶封装。所以，对于减反射膜来说，外界介质是硅橡胶，其折射率 约为1.4，在这种情况下，最匹配的减反射膜折射率应为:
4
从图上可以看出，应力随着温度升高增大；在膜厚3000— 6000nm时，应力无明显变化。
5
（2）PECVD SiO2
6
PECVD SiO2的应力为压应力，值约为1～3﹡108Pa。 从上图可以看出：应力随衬底温度的提高而降低；
应力随折射率的增大而增大；
当厚度较小时，应力随膜厚的增大而减小；当膜厚较 大时，应力不随膜厚变化；
一、钝化原理 硅材料中含有大量的杂质和缺陷，导致硅中少数载流子寿命和扩散
长度降低。为了提高硅太阳电池的效率，必须对硅材料中具有电活性的
杂质和缺陷进行钝化。 SiN：由于SiN膜具有很高的正电荷密度，场效应钝化效果较好， 内含丰富的H原子。但其沉积在硅片表面后，界面缺陷密度较高。 SiO2： SiO2膜折射率较低，场效应钝化效果不如SiN，但是生长完 SiO2硅片表面缺陷密度较低。 因此采用/SiN叠层膜结构可以有效综合两种膜的优点得到较好的钝 化效果。
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5、SiO2的优点：SiO2/Si界面的界面缺陷密度较低
SiO2在硅片表面的生长模型如上图所示，氧气在硅片表面反应生成
SiO2。由于在硅片表面处晶格不连续通过在硅片表面热生长一层SiO2，
LPD方法制作二氧化硅薄膜的研究及其表征
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表面钝化工艺
表面钝化工艺surface passivation technology在半导体器件表面覆盖保护介质膜，以防止表面污染的工艺。
1959年，美国人M.M.阿塔拉研究了硅器件表面暴露在大气中的不稳定性问题，提出热生长二氧化硅(SiO2)膜具有良好的表面钝化效果。
此后，二氧化硅膜得到广泛应用。
60年代中期，人们发现二氧化硅膜不能完全阻挡有害杂质(如钠离子)向硅(Si)表面的扩散，严重影响MOS器件的稳定性。
以后研究出多种表面钝化膜生长工艺，其中以磷硅玻璃(PSG)、低温淀积二氧化硅、化学汽相淀积氮化硅(Si3N4)、三氧化二铝(Al2O3)和聚酰亚胺等最为适用。
直接同半导体接触的介质膜通常称为第一钝化层。
常用介质是热生长的二氧化硅膜。
在形成金属化层以前，在第一钝化层上再生长第二钝化层，主要由磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅等构成，能吸收和阻挡钠离子向硅衬底扩散。
为使表面钝化保护作用更好并使金属化层不受机械擦伤，在金属化层上面再生长第三层钝化层。
这第三层介质膜可以是磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅、化学气相淀积氮化硅、三氧化二铝或聚酰亚胺。
这种多层结构钝化，是现代微电子技术中广泛采用的方式。
对于钝化层的基本要求是：能长期阻止有害杂质对器件表面的沾污；热膨胀系数与硅衬底匹配；膜的生长温度低；钝化膜的组份和厚度均匀性好；针孔密度较低以及光刻后易于得到缓变的台阶。
磷硅玻璃及其生长工艺1964年，发现硅在热氧化过程中通入少量三氯氧磷蒸汽后生成的二氧化硅膜具有磷硅玻璃特性，能捕获钠离子和稳定钠离子的污染作用，大大改善了器件的稳定性。
适当增加磷的浓度还能降低膜的针孔密度，防止微裂，减少快态密度和平缓光刻台阶。
磷硅玻璃已成为重要的第二层钝化膜。
其不足之处是磷浓度较高时有极化和吸潮特性，浓度太低则不易达到流动和平缓台阶的作用。
另一种常用的生长磷硅玻璃的方法是化学汽相淀积法,即把磷烷PH3加到硅烷SiH4和氧的反应过程中，反应温度为400～500℃。
二氧化硅膜制备
二氧化硅薄膜的制备及应用学号：************ **：**专业班级：应用物理指导老师：常启兵老师完成时间：2012-10-23 材料科学与工程学院摘要近年来，多孔Ｓｉ０２薄膜的制备及其性能表征的研究已成为材料相关领域的热点之一。
在众多的应用中，多孔Ｓｉ０２薄膜作为绝热材料的应用有着极其重要的意义，多孔Ｓｉ０２薄膜作为热绝缘材料层，用来阻隔硅基底中热电层上的热扩散。
本论文介绍了目前制备多孔Ｓｉ０２薄膜的主要工艺技术，对各工艺技术进行比较，对实验工艺进行了探索。
采用溶胶一凝胶法在硅基片上制备有隔热效果的多孔Ｓｉ０２薄膜材料，以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为原料，乙醇、乙二醇乙醚、异丙醇、水等为溶剂，再添加一定的有机添加剂、在碱催化条件下制备Ｓｉ０２溶胶，陈化后的胶体提拉成膜。
二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上广泛关注的功能材料。
通过不同的实验条件制备出各种参数的薄膜，分析加水量的多少、溶胶配比、退火温度、陈化时间等因素对薄膜的影响。
凝胶在陈化过程发生的物理化学变化、对热处理工艺中对应力，毛细管力的处理方法、化学添加剂在干燥过程中的作用溶胶．凝胶法制备多孔Ｓｉ０２薄膜的最佳工艺进行了探讨。
经过实验分析讨论，得出正硅酸乙酯：Ｈ２０＝１：１．５时的加水量，采用混合溶剂的方法，用碱催化的方法，用真空干燥箱加速溶胶速度，采用分段方法进行加热，能够得到符合隔热要求的薄膜。
利用红外光谱分析、差热分析（ＤＴＡ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、椭圆偏振仪等测试手段对薄膜的成分、表面形貌进行了分析，用粘度计测试了溶胶粘度变化、不同催化方式下的凝胶时间，用自制的设备测试了最终得到薄膜的热导率。
红外光谱分析表明所得薄膜的主要成分是Ｓｉ０２：差热分析结果表明从室温到２５０℃之间有大量的放热峰，是热处理中去除水和．ＯＨ基团最关键的时段，将这段时间的升温速度控制为０．５”Ｃ／ｍｉｎ；椭圆偏振仪和扫描电镜（ＳＥＭ）分析表明所得薄膜表面形貌良好，薄膜厚度为７００－８００ｒｉｍ；扫描电镜（ＳＥＭ）分析表明薄膜由紧密排列的Ｓｉ０２颗粒组成，颗粒和孔径的大小为３０－５０ｎｍ；由通过椭圆偏振仪得到的折射率计算出薄膜的孔隙率为５０％以上。
试析N型太阳能电池Al2O3薄膜钝化性能
试析N型太阳能电池Al2O3薄膜钝化性能随着气候条件的不断恶化以及不可再生能源的不断开采，为了保证能源的持续利用，可再生能源受到青睐，尤其是太阳能不断被关注和利用。
但是由于其效率偏低且成本偏高，导致其利用率并未达到最大化。
为了进一步降低太阳能电池的生产成本并提高其转换效率，应用更薄的硅片成为太阳能行业的发展趋势。
随着硅片厚度的减薄，硅片的表面复合就越来越重要，因此需要开发更优异的表面钝化方法。
表面钝化的方法可以归纳为化学钝化和场效应钝化两类。
由于表面复合的速率直接与界面缺陷的密度相关，化学钝化是通过减少界面处的缺陷数量来达到减少表面复合速率的。
通常使用氢原子或一层薄的半导体膜来实现化学钝化作用，它们可以同未配位的原子（悬挂键）结合，从而减少界面缺陷密度。
场效应钝化是通过内建电场来减少硅片界面处电子或空穴的浓度从而达到表面钝化的作用。
由于复合过程需要同时有电子和空穴的存在，当两者在界面处的浓度在约同一个数量级（假定电子和空穴具有相同的捕获截面）时会达到最高的复合速率，其他情况下复合速率与界面处电子的浓度相关。
在场效应钝化中，硅片界面处的电子或空穴的浓度被界面处的内建电场屏蔽。
这种内建电场可以通过向界面下掺杂或是在界面处形成固定电荷来获得。
1 Al2O3薄膜的制备方法沉积Al2O3薄膜的方法有原子层沉积法（ALD）、等离子增益化学气相沉积法（PECVD）、溶胶凝胶法（Sol-gel）以及属于物理气相沉积的溅射法（sputtering）。
原子层沉积法分为热原子层沉积和等离子辅助原子层沉积，通常使用三甲基铝（TMA）为前驱体，使用水、臭氧或氧气作为氧化剂。
ALD工艺可以分为两个自限制的半反应。
每个半反应前驱原子通过精确地单个原子层的生长使表面达到饱和。
第一个半反应中TMA分子与吸附于表面的OH基团反应。
最后铝原子和甲基覆盖了表面，而沉积腔室中剩余的TMA分子将不再与表面反应。
用惰性气体或是氧气吹扫沉积腔室后，再进行第二个半反应，交替进行。
低温生长SiO2钝化膜及其在太阳电池上的应用
第
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摘要
经过 SiO2/SiNx 双层膜钝化的硅片在退火后有效少子寿命得到明显的提高。 而沉积有 SiO2/SiNx 双层膜的太阳电池相对单层 SiNx 膜太阳电池，短路电 流和开路电压分别提高了 0.2A 和 8mv，转换效率提高约 9%。
关键词：干氧氧化；钝化； 双层膜；ACT
上海交通大学 硕士学位论文 低温生长SiO<,2>钝化膜及其在太阳电池上的应用 姓名：胡宇 申请学位级别：硕士 专业：光学工程 指导教师：孟凡英 20090101
摘要
低温生长 SiO2 钝化膜及其在太阳电池上的应用
摘 要
PECVD 沉积的 SiNx 膜具有优良的减反射作用和成本低等优点， 这使其 在太阳电池的大规模生产中得到了广泛的应用。 然而 SiNx/Si 界面性质和 SiNx 膜致密度比较差， 在烧结过程中会有大量的 H 溢出， 导致界面态密度 很高且有效少子寿命降低。由于热生长的 SiO2/Si 具有良好的界面性质， 所以本文在沉积 SiNx 膜前先在硅片表面热生长一层薄的 SiO2 膜。 本文主要分为两个部分：模拟部分和实验部分。在模拟部分中，为 优化 SiO2/SiNx 双层膜的减反射作用，本文首先采用 Matlab 程序计算 SiO2/SiNx 双层膜的反射谱， 从理论上获得最优的膜系组合。 然后通过 PC1D 的模拟，了解表面复合速率和体寿命对重要电性能参数的影响。本文实 验部分主要研究在晶体硅衬底上采用干氧氧化法生长 SiO2 薄膜，通过改 变非晶 SiO2 薄膜的生长温度、时间以及气体流量等参数优化工艺条件， 增强对硅片的钝化作用，提高光生少数载流子寿命。本文实验还比较了 SiO2 钝化、 SiNx 钝化及 SiO2/SiNx 双层膜钝化的稳定性。 最后， 将 SiO2/SiNx 双层膜应用于实际器件，并与单层 SiNx 膜太阳电池进行比较。 本文实验发现在 840℃下生长的非晶 SiO2 薄膜对硅片钝化效果最佳， 可将硅片少子寿命提高 90%左右。 热生长的 SiO2 薄膜稳定性明显优于 SiNx。
氧化硅薄膜材料制备技术
溶胶凝胶法(Sol—Gel)
火焰水解法
(Flame Hydrolysis Deposition)火焰水解法(FHD)是一种光纤制备工艺。它具有沉积速度快、容易实现掺杂等特点。火焰水解法的原理为，在H2和O2的燃烧气氛中，通过SiCl4的水解作用，生成的SiO2细微颗粒沉积在所基的表面上。经火焰水解沉积后，将Si片送入高温炉中进行烧结，这需要很高的温度，大约1100至1300 ℃ ，烧结后得到致密化的SiO2膜。
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Hale Waihona Puke 热氧化跟基体的界面不明显，几乎不用担心薄膜与基体之间的剥离问题，可以获得优质、致密、厚度可精密控制的绝缘薄膜。
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热生长氧化法，是指硅片与氧化剂(氧、水或其他含氧物质)在高温下进行反应而生长出一层二氧化硅膜的方法。
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热分解沉积氧化法，是利用含硅的化合物，经过热分解反应，在基片表面按沉积一层二氧化硅膜的方法。
为了防止硅烷自燃，通常使用氮气或氩气稀释硅烷。在这些条件下生长的薄膜，具有较高的绝缘强度和相当快的生长速度。
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这种方法的特点是设备简单，温度低，不生成气态有机原子团，生长速率快，膜厚容易控制；缺点是大面积均匀性差，结构较疏松，腐蚀速度较快，且气体管道中易出现硅烷氧化，形成白粉，因而沉积SiO2粉尘的污染在所难免。
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其他氧化法：真空蒸汽法，阴极反应溅射法，阳极氧化法等。
微电子领域：在微电子工艺中，二氧化硅薄膜因其优越的电绝缘住和工艺的可行住而被广泛采用。
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光学领域：硅基SiO2光波导无源和有源器件的研究取得了长足的发展，使这类器件不仅具有优良的传导特性，还将具备光放大、发光和电光调制等基本功能，在光学集成和光电集成器件方面很有应用前景，可作为波导膜、减反膜和增透膜。
硅基板 钝化 二氧化硅
硅基板钝化二氧化硅
硅基板是一种用于制造集成电路和其他半导体器件的基础材料，通常由单晶硅或多晶硅制成。
它具有优良的电学特性、热稳定性和机械强度。
钝化是指在硅基板表面形成一层二氧化硅（SiO2）薄层。
这种薄层可以用来保护硅基板免受外界环境的侵蚀，同时还可以提供辅助功能，如调节表面能、调整介电常数等。
通常，钝化层是通过在硅基板表面暴露于氧气或水蒸气中进行氧化反应形成的。
二氧化硅是一种无机化合物，化学式为SiO2。
它是一种常见的材料，拥有很高的硬度和热稳定性。
在半导体制造中，二氧化硅常用作钝化层、绝缘层或光掩膜材料。
它也是制备硅基板上的微电子元件和微纳米结构的重要材料。
制备钝化膜
形成磷硅玻璃的方法很多，最常用的方法是将二氧化 硅层在850-900℃下，通三氯氧磷POCl3，使五氧化二磷 扩散到二氧化硅内，经过适当时间后在氧化层表面即形成 磷硅玻璃。 用三氯氧磷生长磷硅玻璃的反应式如下：
4POCl3 3O2 2P2O5 6Cl 2
也可用化学气相淀积的方法获得磷硅玻璃，以氯气携 带硅烷和三氯氧磷，通入气相淀积室，硅片放在加热到 450℃、并能旋转的底盘上，在氧气氛下，就可淀积出一 定厚度的磷硅玻璃钝化膜（PSG），反应式如下：
第五章 制备钝化膜
半导体器件工艺中，钝化膜的作用主要包括： 1）器件表面钝化保护膜； 2）掩蔽膜：选择区域掺杂或刻蚀； 3）器件之间的绝缘材料； 4）器件中的组成部分（MOS中的栅极，电容 器）。 二氧化硅、磷－硅玻璃、氮化硅、氧化铝等膜
§5-1 二氧化硅钝化膜
二氧化硅（SiO2）是硅工艺中基本的和重要的膜。 1、二氧化硅薄膜在器件中的作用 ( 1 ) 在一定的温度下，各种不同杂质在二氧化硅中的扩散系 数是不同的，二氧化硅对扩散系数大的杂质，如镓、铝等， 基本上没有掩蔽作用，因此，硅平面工艺一般不用镓、铝作 杂质扩散源。而硼、磷、砷、锑等杂质在二氧化硅中的扩散 系数远比硅中的小，它们在二氧化硅中的扩散速度比在硅中 的小得多，可以用二氧化硅膜作这些杂质选择扩散的掩蔽 膜，使杂质进行定域扩散。
( 2 ) 二氧化硅膜对于器件表面有保护和钝化作用，在硅片 表面生长一层二氧化硅膜，将硅片表面或PN结与外界隔 离，减少了环境状态对硅片表面状态的影响，从而能 提高器件的可靠性和稳定性。 ( 3 ) 二氧化硅具有较高的介电强度，击穿电压高。是一种 良好的绝缘体，热氧化生长的二氧化硅膜电阻率约为 1015～1016 欧姆· 厘米。因此，二氧化硅可作集成电路的隔 离介质、铝引线和各种元件之间的绝缘层、大规模集成电 路双层布线间的绝缘介质、电容器的介质以及MOS场效 应晶体管的绝缘栅等。
二氧化硅薄膜制备
二氧化硅薄膜的制备及应用班级:08 微电子一班姓名:袁峰学号:087305136摘要:二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上广泛关注的功能材料。
论述了有关二氧化硅薄膜的制备方法, 相应性质及其应用前景。
关键词：二氧化硅，薄膜，制备，应用，方法引言：二氧化硅具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质。
通过对各种制备方法、制备工艺的开发和不同组分配比对二氧化硅薄膜的影响研究,制备具有优良性能的透明二氧化硅薄膜的工作已经取得了很大进展。
薄膜在诸多领域得到了很好的应用,如用于电子器件和集成器件、光学薄膜器件等相关器件中。
利用纳米二氧化硅的多孔性质可应用于过滤薄膜、薄膜反应和相关的吸收剂以及分离技术、分子工程和生物工程等, 从而在光催化、微电子和透明绝热等领域具有很好的发展前景。
本文将对二氧化硅薄膜的制备、性能及其应用研究进行了综述。
1 二氧化硅( SiO2 )薄膜的制备针对不同的用途和要求,很多SiO2 薄膜的制备方法得到了发展与应用,主要有化学气相淀积，物理气相淀积，热氧化法，溶胶凝胶法和液相沉积法等。
1.1 化学气相淀积( CVD)1969 年，科莱特( Collett )首次利用光化学反应淀积了Si3N4 薄膜，从此开辟了光化学气相淀积法在微电子方面的应用。
化学气相淀积是利用化学反应的方式，在反应室内，将反应物(通常是气体)生成固态生成物，并淀积在硅片表面是的一种薄膜淀积技术。
因为它涉及化学反应，所以又称CVD (Chemical V apour Deposition )。
CVD 法又分为常压化学气相沉积(APCVD) 、低压化学气相沉积(LPCVD) 、等离子增强化学气相沉积(PECVD) 和光化学气相沉积等。
此外CVD 法制备SiO2 可用以下几种反应体系:SiH4-O2、SiH4-N2O、SiH2CI2-N2O、Si(OC2H5)4 等。
半导体工艺基础第九章续表面钝化
qW N2 型电荷对外电场的屏蔽作用使耗尽区达到最大值Wm不再变宽，MOS电容达到最小值。 2
S
A
Si
2、金属功函数、氧化硅中电荷对C-V特性的影响
§9.3 主要的钝化方法 一、集成电路钝化的一般步骤
典型集成电路制造过程中至少包含三个钝化工序步骤： 1、衬底氧化层（特别是MOS集成电路中的栅氧化层）生长过程中的钝化。 通常采用含氯氧化，或 HCl 处理氧化石英管。 2、衬底和金属化层之间或多层金属化层之间绝缘隔离氧化层的钝化工艺。 通常采用磷硅玻璃钝化工艺，为降低回流温度，有时采用硼磷硅玻璃钝化。 3、芯片的最终钝化层。 常采用SiO2+Si3N4(或Al2O3) 或磷硅玻璃。其中，SiO2 主要用作为Si3N4 应力缓解层。
2、PSG膜存在的缺点 （1）PSG层的极化效应
PSG中的电偶极子在无外电场时是杂乱无章的。当器件加偏压时这些电偶极子沿外场形成整齐的排列，产生极化 效应，影响器件的稳定性。PSG中磷浓度愈高，极化效应愈严重。
（2）PSG的吸潮性 PSG的吸水性强。PSG中的磷易与水汽反应生成磷酸而腐蚀铝布线，加速器件的失效；膜的粘附性变坏，光刻易
CD
（1）当V < 0时，硅表面附近的能带上弯，表面空穴积累，在V << 0时，C = Cox ；
（2）当V = 0时，S = 0，能带平直，C = CFB（平带电容）；
（3）当V > 0时，能带下弯，表面空穴耗尽，势垒电容随栅压增加而下降，因而总电容C也随V下降。W是耗尽层宽度，
其与表面势的关系为：
（b）磷处理，形成PSG-SiO2以吸除、钝化SiO2中的Na+。 （c）采用掺氯氧化，以减小Na+ 沾污，并可起钝化Na+ 的作用。
芯片_二氧化硅_钝化的作用_解释说明以及概述
芯片二氧化硅钝化的作用解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在探讨芯片在制造过程中使用二氧化硅进行钝化的作用及其解释说明。
钝化是一种常见的表面处理技术，它可以提高芯片的稳定性、可靠性和性能。
而二氧化硅作为一种优秀的钝化材料，在芯片制造中扮演着重要角色。
通过深入了解钝化过程及其对芯片性能的影响，我们可以更好地实施芯片钝化，并评估其效果。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先，在引言部分，我们将介绍本文内容的概述、文章结构以及目的，以便读者明确文章主题和组织逻辑。
然后，在“芯片与二氧化硅”部分，我们将讨论芯片的定义和应用，以及二氧化硅在芯片制造中的角色。
接下来，在“钝化过程及作用”部分，我们将详细解释钝化的定义、原理以及钝化对芯片性能产生的影响，并对钝化方法和技术发展进行概述。
第四部分，“芯片钝化的实施与效果评估方法”，我们将简介肖特基二极管结构设计与制备流程，并探讨钝化剂选择与处理工艺优化研究示例。
最后，在“结论与展望”部分，我们将总结芯片钝化的作用，并对面临的挑战和未来发展方向进行探讨。
1.3 目的本文的目的是提供关于芯片钝化及其在芯片制造中应用的深入解读。
通过提供详细的说明和概述，我们希望读者能够全面了解钝化过程以及钝化对芯片性能可能产生的影响。
同时，我们还将介绍一些实施芯片钝化和评估效果的方法，以帮助读者更好地理解和应用相关技术。
最后，我们还将探讨当前芯片钝化领域所面临的挑战，并展望其未来发展方向。
以上就是“1. 引言”部分内容的详细清晰描述，请根据需要进行适当修改和调整。
2. 芯片与二氧化硅2.1 芯片的定义和应用芯片是一种集成电路，它将多个电子元件（如晶体管、电阻器、电容器等）集成在一块小型的半导体材料上。
芯片通常由二氧化硅基底加上金属导线制成，具有微小尺寸和大量功能。
芯片广泛应用于计算机、手机、电视以及其他各种电子设备中。
2.2 二氧化硅在芯片制造中的角色二氧化硅在芯片制造过程中扮演着重要角色。
pecvd表面钝化的方法
pecvd表面钝化的方法
在PECVD表面钝化方面，可以采用以下几种方法：
1. 等离子体辅助n2o氧化：以笑气、二氧化碳或氧气为反应气体，利用管式PECVD在硅片上沉积超薄氧化硅层，进而在超薄氧化硅层上沉积掺磷非晶硅薄膜，经晶化退火后，得到多晶硅钝化接触结构。
2. 干法氧化：使用高纯氮气和氧气作为反应气体，在一定温度下进行氧化反应，生成二氧化硅薄膜。
3. 湿法氧化：将硅片放入含有氧化剂的溶液中，通过控制温度和反应时间，使硅片表面形成二氧化硅薄膜。
4. 激光氧化：利用激光束照射硅片表面，使表面硅原子与氧原子结合形成二氧化硅薄膜。
这些方法都可以实现PECVD表面的钝化，选择哪种方法取决于具体的应用需求和工艺条件。
二氧化硅钝化层生产工艺流程
二氧化硅钝化层生产工艺流程二氧化硅钝化层的生产呢，这可有点意思哦。
一、原材料准备。
咱得先把原材料准备好。
就好像做菜得先把食材准备齐全一样。
生产二氧化硅钝化层，最主要的原材料当然就是硅啦。
这个硅可不是随随便便的硅哦，它得有一定的纯度要求呢。
一般来说，纯度越高越好，就像优秀的运动员一样，越厉害越能在赛场上发挥出好成绩。
除了硅，可能还需要一些其他的辅助材料，比如说一些特殊的气体之类的，这些材料就像是调料，虽然量可能不多，但是缺了它们可不行。
二、硅的处理。
有了原材料，就开始处理硅啦。
这个过程有点像给硅来个大变身。
要把硅弄得干干净净的，不能有杂质，要是有杂质就像漂亮的脸蛋上有了脏东西，多不好呀。
这时候可能会用到一些清洗的技术，把硅表面的脏东西都给洗得干干净净。
然后呢，可能还需要对硅进行一些特殊的处理，让它能够更好地接受后续的操作。
比如说给它加热或者用一些特殊的光照之类的，这就像是给硅做个热身运动，让它准备好进入下一个环节。
三、氧化过程。
接下来就是氧化过程啦。
这个过程可重要啦。
要让硅和氧气发生反应，这样才能形成二氧化硅。
这就像是两个人相遇然后产生了奇妙的化学反应一样。
这个反应可不是随随便便就能发生得很好的哦。
得控制好温度、压力还有反应的时间。
温度就像是火候，要是温度不合适，就像炒菜火候不对，做出来的菜就不好吃，这里要是温度不合适，二氧化硅的质量就会受影响。
压力也很关键呢，就像给这个反应一个合适的环境，时间更是要把握好，时间短了反应不完全，时间长了可能又会出现其他的问题。
四、钝化层的形成与检测。
等氧化过程完成了，二氧化硅钝化层就初步形成啦。
但是这还不够哦，还得对这个钝化层进行检测。
检测就像是给这个钝化层做个体检一样。
看看它的厚度是不是合适，要是太薄了就像穿了一件太薄的衣服，起不到很好的保护作用；要是太厚了呢，又可能会有其他的问题。
还要检测它的均匀性，就像衣服要是有的地方厚有的地方薄，那也不好看呀。
而且还要检测它有没有一些缺陷之类的。
sio2钝化层
sio2钝化层二氧化硅（SiO2）钝化层是一种广泛应用的表面保护技术，主要用于保护半导体器件，如集成电路和微电子机械系统（MEMS），免受环境中的水和污染物的影响。
本文将介绍二氧化硅钝化层的原理、制备方法及其在微电子领域的应用。
一、二氧化硅钝化层的原理二氧化硅钝化层的主要作用是隔离半导体器件的表面与环境，防止水分子、氧气及其他有害物质与器件表面接触，从而降低表面态密度，提高器件的稳定性和可靠性。
此外，二氧化硅钝化层还可以起到减缓热应力、防止表面裂纹扩展等作用。
二、二氧化硅钝化层的制备方法制备二氧化硅钝化层的方法有多种，其中最常用的是热氧化法和化学气相沉积（CVD）法。
1. 热氧化法：热氧化法是在高温条件下，将硅片置于含氧气氛中，通过氧化反应生成二氧化硅层。
这种方法制备的二氧化硅层质量较高，但制备温度较高，容易对器件造成损伤。
2. CVD法：CVD法是在一定温度下，将含二氧化硅的原料气（如四氯化硅和氧气）通入反应腔体，通过化学反应生成二氧化硅层。
CVD法可以控制二氧化硅层的厚度和性质，但制备过程中可能引入杂质和缺陷。
三、二氧化硅钝化层在微电子领域的应用二氧化硅钝化层在微电子领域的应用非常广泛，主要用于以下几个方面：1. 表面保护：二氧化硅钝化层可以保护半导体器件的表面免受环境中的水和污染物侵蚀，提高器件的稳定性和可靠性。
2. 隔离：二氧化硅钝化层可以隔离不同器件之间的信号干扰和电流导通，保证电路的正常工作。
3. 钝化：二氧化硅钝化层可以钝化器件表面的锐利边缘和裂纹，降低表面态密度，提高器件的性能和可靠性。
4. 增强耐磨性：二氧化硅钝化层可以提高器件表面的硬度和耐磨性，延长器件的使用寿命。
5. 实现特定功能：通过调节二氧化硅钝化层的厚度、组分和性质，可以改变器件的电学、光学和机械性能，实现特定的功能需求。
四、结论二氧化硅钝化层作为一种重要的表面保护技术，在微电子领域的应用越来越广泛。
通过不断改进制备方法和控制二氧化硅层的性质，可以进一步提高器件的性能和可靠性，推动微电子技术的不断发展。
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结果与讨论-薄膜的性能研究
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WT2000测试的少子寿命是硅片的有效少子寿命，衡量的 是体少子复合和表面少子复合速度的综合值。为了提取出表面 少子复合信息，可以通过如下公式进行计算：
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目
录
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引言 实验过程
实验过程
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硅片表面预 处理 配置溶液
液相沉积二 氧化硅薄膜
实验过程
实验所用衬底面积为 125cm×125cm厚度为(20±10)µm、电阻率为 1～3Ω·cm的P型单晶硅片。 硅片表面预处理：将硅片在4％HF溶液中浸泡5min，然后去离子水 中浸泡1h，硅表面状态为Si-OH。 配置溶液：量取适量的分析纯氟硅酸（H4SiO4)溶液，其浓度为30
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实验过程-实验仪器
• WT-2000型µ -PCD仪原理：使用波长为904nm的激光激发硅片产生电 子-空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率 随时间指数衰减，这一趋势间接反映了少数载流子数量的衰减趋势。 通过微波（频率为10.225GHz）探测硅片电导率随时间的变化就可以 得到少数载流子的寿命。
目
录
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引言 实验过程 结果与讨论 结论
结论
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a. 利用液相沉积方法成功在硅基底上制备了二氧化硅薄膜，薄膜致密平
整，均匀覆盖在硅片表面，成分中含有少量的F元素。
b. 液相沉积二氧化硅薄膜后，硅在300～1100nm波段范围内的反射率由 28.87％降低至10.88％。
c. 研究了退火温度和退火时间对液相沉积二氧化硅薄膜钝化性能的影响
，300℃退火 660s，表面复合速度从6923cm/s降低至2830cm/s。
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图1 液相沉积SiO2薄膜的扫描电镜照片。（a）沉积态薄 膜表面；（b）沉积态薄膜界面；（c） 退火态薄膜表面。
结果与讨论-薄膜的成分结构
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图2为液相沉积SiO2薄膜的光电子能谱谱图，可以看到液 相沉积生长的薄膜中主要含有Si、O、F和C元素，其中C元素 为校正元素。
结果与讨论-薄膜的成分结构
其中τ eff代表有效少子寿命，τ bulk代表体少子寿命，Seff 是表面少子复合速度，W 是硅片厚度。为了更直接反映二氧 化硅的表面钝化效果，我们将通过此公式把有效少子寿命换算 成表面复合速度进行表征。
结果与讨论-薄膜的性能研究
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图6
退火温度与时间对表面 符合速率的影响
退火温度与退火时间对液相沉 积SiO2薄膜钝化性能的影响见图6。 随退火温度的升高，表面复合 速度下降，薄膜钝化效果变好。 高于300℃，继续升高退火温 度反而使钝化特性变差。 退火温度为300℃时，随着退 火时间的增加，表面复合速度先下 降，至退火时间为300s时达到最低， 随后随着退火时间的增加，表面复 合速度又呈增加趋势。与未沉积薄 膜的硅片相比，表面复合速度由 6923cm/s降低至2830cm/s。
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图3
Si2p和Ols的高分辨光电子能谱
图3中，Si2p的峰位于103.6eV结合能处，从99eV（Si)到 103.6 eV(SiO2)之间没有其它的峰位出现， 说明Si元素是以 SiO2的形式存在于薄膜之中，并且峰形单一平滑，表明利用液相 沉积法能在Si基底上制备质量良好的SiO2薄膜；Ols的峰位于 533.04eV结合能处，并且峰的形状非常对称，说明形成的氧化物 薄膜具有非常高的化学纯度。
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实验过程-实验仪器
• 傅立叶红外光谱仪(FTIR)原理：用一定频率的红外线聚焦照射被分析 的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生 共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子吸收的红外线的情 况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推 测化合物的类型和结构。
结果与讨论-薄膜的成分结构
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图4中，1103，815，463cm-1等处的峰值分别代表Si-O-Si的非对称振动 吸收峰、对称振动吸收峰、摇摆振动吸收峰，而且如此强的振动吸收峰说 明所生成的SiO2网络排布规则，具有很好的化学稳定性。位于938cm-1处的 Si-F振动吸收峰来源于在薄膜生长过程溶液中的部分F离子以Si-F-Si的形式 停留在薄膜中。对于622、746、1270cm-1所对应的Si-Si、Si-C、Si-CH3均来 源于硅衬底。 另外值得注意的是3330～3750cm-1处并没有观察到OH振动吸收峰，说 明液相沉积生长的薄膜中不含水分子，薄膜生长有序，质量较好。
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引言 实验过程 结果与讨论
结果与讨论-薄膜的微观组织
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沉积后薄膜的微观形貌如图1所示，可以看到液相沉积获 得的二氧化硅薄膜比较致密平整，均匀地覆盖在硅表面。 300℃温度下快速热退火5min后薄膜的表面形貌见图1(c)， 经过退火处理后二氧化硅薄膜表面变得更平整、更致密。
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引言
悬挂键：一般晶体因晶格在表面处突然终止，在表面的 最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未 饱和的键，这个键称为悬挂键。
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引言
少子寿命：太阳能电池光电流是光激发产生非平衡载流 子，并在pn结作用下流动产生的。载流子的复合会使光 电流减少，少子寿命越小光电流越小。同时少子寿命减
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小，增加漏电流从而使开路电压减小。总之，少子寿命
结果与讨论-薄膜的性能研究
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图5 多晶硅制绒和液相沉积二氧化硅薄膜后的反射光谱
图5是多晶硅制绒和液相沉积二氧化硅薄膜后的反射光谱， 可以看到，在可见光波段，液相沉积二氧化硅薄膜后的硅片 的反射率大大降低。
结果与讨论-薄膜的性能研究
液相沉积二氧化硅的减反射效果可用加权平均反射率Ra 表示：
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％～40％，然后加入高纯硅酸（H4SiO4)粉末(>99.99％)至溶液饱和
，判断溶液饱和的标志是往里加入过氧化氢时，溶液会显示橙黄色。 将上述溶液磁力搅拌20min，溶液温度调节为40℃，把预处理好的
硅片放入溶液中进行液相沉积二氧化硅薄膜。
实验过程-实验仪器
利用场发射扫描电镜(JEOL JSM-7001F)对薄膜的微观 形貌进行观察。 采用德国BRUKER公司的Ver-tex 70V型傅立叶红外光 谱仪(FTIR)测定SiO2薄膜的官能团结构。 利用Thermo Scientific公司的ESCALab250型X射线光 电子能谱仪对薄膜成分进行分析，激发源为单色化Al Kα X射线，功率为150W，分析时的基础真空度约为 6.5×10-8Pa，结合能用烷基碳或污染碳的Cls峰 (284.8eV)校正。 少数载流子寿命由微波光电导衰减(µ-PCD)测试，利 用Semilab公司生产的WT-2000型µ-PCD仪对样品进行少子 寿命测量，测量时采用波长为904nm、脉冲宽度200ns的激 光激发光生载流子，每个脉冲产生的载流子数为 120×1011。
越小，电池效率越低。 由于非平衡少子起着很重要的作用，通常所说的非 平衡载流子是指非平衡少数载流子。
引言
• 但是硅片中体少子寿命对高温工艺的敏感性非常高，尤其是对于 多晶硅片，900℃以上的热氧化工艺通常可导致体少子寿命的明显衰 退。 • 等离子体增强化学气相沉积（PECVD)生长SiNx薄膜,具有低温、 低成本等优点，因此 SiNx钝化成为晶硅电池表面的主要钝化工艺， 但是SiNx/Si界面晶格失配严重，其钝化性能不如SiO2/Si。 • 液相沉积具有沉积温度低（30～50℃)、选择性生长、沉积速率 快、无需真空环境、设备简单、薄膜质量好等优点。
材料制备方法-功能薄膜
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液相法沉积法制备的二氧化硅薄
膜及其钝化性能
报告人：王志刚 学号： 14722075 2014-10-21
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引言 实验过程 结果与讨论 结论
引言
晶体硅太阳能电池目前是居主导地位的光伏器 件，在生产和应用总量中占首位，并将向效率更高 、成本更低的方向发展。 晶体硅材料表面的质量对太阳能电池的转化效 率起着至关重要的作用，这是因为晶硅材料的表面 缺陷密度很高，存在大量的悬挂键、杂质和断键等 ，成为载流子的复合中心，导致硅片表面的少子寿 命大大降低，因此需要对硅片进行表面钝化，以减 少载流子复合。一般而言，通过采用热氧化SiO2生 长工艺（≧900℃）可以对晶体硅表面进行有效钝 化，抑制载流子在表面的复合。