PECVD工艺原理及操作PPT课件
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PECVD工艺原理及操作
烘烤基片
将清洗后的基片进行烘烤 ，去除表面的水分和溶剂 ，使基片表面更加干燥和 清洁。
放置电极
在基片上放置电极，以便 在PECVD工艺中进行电场 驱动和监控。
薄膜制备工艺参数设置
真空度
温度
在一定范围内，提高真空度可以改善薄膜 质量，因为高真空度可以减少气体分子对 薄膜形成过程的干扰。
射频功率
温度对薄膜形成速度和质量有很大影响， 温度过低会导致薄膜不均匀，温度过高则 可能导致薄膜性能下降。
不稳定，影响薄膜质量；微波功率过低则会导致反应速度慢，影响生产
效率。因此，需要选择合适的微波功率。
设备改进方案及实施计划
升级反应室材料
目前使用的反应室材料存在一些问题，如耐高温性能不足、抗腐蚀性能差等。因此，建议 升级反应室材料，以提高其性能和稳定性。具体实施计划包括选择合适的材料、进行材料 加工和装配等。
增加冷却系统
为了降低设备运行温度和减少故障率，建议增加冷却系统。具体实施计划包括设计冷却系 统、选择合适的冷却液等。
改进进样系统
目前使用的进样系统存在一些问题，如进样速度慢、进样精度低等。因此，建议改进进样 系统，以提高其性能和稳定性。具体实施计划包括设计新的进样系统、进行设备调试等。
工艺材料改进方案及实施计划
控。
基片材质
基片材质对PECVD工艺中的化学 反应和薄膜附着力有重要影响。选 择合适的基片材质可以提高薄膜质 量和附着力。
工艺参数稳定性
工艺参数稳定性对薄膜质量有很大 影响。保持工艺参数稳定可以减少 薄膜缺陷和提高薄膜质量。
04
PECVD工艺优化及改进
工艺参数优化建议
01
优化反应温度
降低反应温度可以减少薄膜中的缺陷和杂质，提高薄膜质量。同时，适
PECVD工艺原理及操作 ppt课件
6
基本原理
➢PECVD种类:
间接式—基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）
7
基本原理
➢PECVD种类:
直接式—基片位于电极上，直接接触等离子体（低频放电10500kHz或高频13.56MHz）
8
基本原理
PECVD
直接法
管式PECVD系统 板式PECVD系统
Centrotherm 、 四 十 八 所、七星华创
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设备结构
加热系统：
1 CMS模块 2 热电偶
3 电源连接外罩 4 温度测量模块
27
设备结构
冷却系统：
28
设备结构
特气柜：MFC 气动阀 • MFC：气体流量计（NH3、 SiH4 、O2 、 N2）
• 气动阀：之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容易
1
产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。
5
基本原理
➢其它方法的沉积温度： APCVD —常压CVD，700-1000℃ LPCVD —低压CVD， 750℃，0.1mbar PECVD — 300-450 ℃，0.1mbar
➢PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化 （<450℃）。因此带来的好处： 节省能源，降低成本 提高产能 减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 ➢ 其他优点： 沉积速率快 成膜质量好 ➢ 缺点： 设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高 镀膜过程中产生的剧烈噪音、辐射、粉尘等对人体有害
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设备结构
➢设备结构__管P
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设备结构
设备结构
➢装载区 ➢炉体 ➢特气柜 ➢真空系统 ➢控制系统
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设备结构
➢ 设备结构：
基本原理
➢PECVD种类:
间接式—基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）
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基本原理
➢PECVD种类:
直接式—基片位于电极上，直接接触等离子体（低频放电10500kHz或高频13.56MHz）
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基本原理
PECVD
直接法
管式PECVD系统 板式PECVD系统
Centrotherm 、 四 十 八 所、七星华创
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设备结构
加热系统：
1 CMS模块 2 热电偶
3 电源连接外罩 4 温度测量模块
27
设备结构
冷却系统：
28
设备结构
特气柜：MFC 气动阀 • MFC：气体流量计（NH3、 SiH4 、O2 、 N2）
• 气动阀：之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容易
1
产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。
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基本原理
➢其它方法的沉积温度： APCVD —常压CVD，700-1000℃ LPCVD —低压CVD， 750℃，0.1mbar PECVD — 300-450 ℃，0.1mbar
➢PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化 （<450℃）。因此带来的好处： 节省能源，降低成本 提高产能 减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 ➢ 其他优点： 沉积速率快 成膜质量好 ➢ 缺点： 设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高 镀膜过程中产生的剧烈噪音、辐射、粉尘等对人体有害
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设备结构
➢设备结构__管P
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设备结构
设备结构
➢装载区 ➢炉体 ➢特气柜 ➢真空系统 ➢控制系统
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设备结构
➢ 设备结构：
PECVD工艺原理及操
总结词
氧化锌纳米结构具有独特的物理和化学性质 ，如宽禁带、高激子束缚能、高迁移率等， 因此在光电器件、传感器和催化等领域有广 泛的应用前景。PECVD技术可用于制备氧 化锌纳米结构。
详细描述
在氧化锌纳米结构制备中，常用的反应气体 为锌烷或锌甲胺等含锌化合物，通过
PECVD工艺在基材表面形成氧化锌纳米结 构。实验过程中需要控制反应温度、气体流 量和压力等参数，以获得高质量的氧化锌纳 米结构。氧化锌纳米结构在发光二极管、紫 外探测器、传感器和光催化等领域有广泛应
PECVD工艺原理及操作
目录
• PECVD工艺原理 • PECVD设备与材料 • PECVD工艺参数 • PECVD应用领域 • PECVD操作流程 • PECVD实验案例分析
01
PECVD工艺原理
等离子体基本概念
等离子体
由带电粒子（电子和离子）和中性粒子（原子、分子或自由基） 组成的宏观上呈中性的物质状态。
微电子器件封装
PECVD工艺可以用于制备微电子 器件的封装材料，如氮化硅、碳 化硅等，具有高硬度、低介电常 数和良好的化学稳定性。
光学领域
光学薄膜
PECVD工艺可用于制备各种光学薄膜，如增透膜、反射膜、滤光片等，具有高反射、高透射和高稳定性等特点。
激光器谐振腔
PECVD工艺可以用于制备激光器谐振腔内的介质薄膜，如氧化硅、氮化硅等，具有高反射率和良好的热稳定性。
工艺参数
包括真空度、反应气体和载气流量、辉光放电功率和频率 等。
工艺特点
可在较低温度下实现化学气相沉积，适用于大面积基底处 理，可制备多种薄膜材料。
02
PECVD设备与材料
PECVD设备介绍
01
02
一PECVD原理及设备结构3
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一PECVD原理及设备结构3
PECVD的原理
•3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2↑
n 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。
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一PECVD原理及设备结构3
PECVD设备结构
炉体：石英管、加热系统、冷却系统
n 石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的 作业区域，耐高温、防反应。
n 加热系统：位于石英管外，有五个温区。
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一PECVD原理及设备结构3
PECVD设备结构
冷却系统： n 是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属
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一PECVD原理及设备结构3
PECVD的原理
n 物理性质和化学性质：
结构致密，硬度大 能抵御碱、金属离子的侵蚀 介电强度高 耐湿性好
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一PECVD原理及设备结构3
PECVD的原理
Si3N4膜的作用:
n 减少光的反射:良好的折射率和厚度可 以促进太阳光的吸收。
n 防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。
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一PECVD原理及设备结构3
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一PECVD原理及设备结构3
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一PECVD原理及设备结构3
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一PECVD原理及设备结构3
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一PECVD原理及设备结构3
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一PECVD原理及设备结构3
PECVD工艺培训-PPT课件
3.2.4下料 将空的Baccini花篮放在卸料台上，硅片镀膜之后，由上下料设备装入片盒 ，将片盒从下料台上取下，送到丝网印刷工序。 3.2.5设备PM事项 3.2.5.1设备PM或开腔体之后需将载板空跑一轮后方可生产，空运行期间由 工艺人员调整工艺。 3.2.5.2开始生产时，先做1板硅片进行跟踪，如果膜厚折射率异常，及时 通知工艺人员进行调整，异常消除后方可生产。
PE设备——ROTH&RAU
PECVD设备有三个腔体，分别是上料腔，工艺腔（包括预热、沉积和冷 却三部分）和下料腔。各腔体直接有闸门阀隔开。
பைடு நூலகம்gate 4
gate1
gate2
gate3
石墨载板
5*9=45
挂钩，支撑电池片 尺寸：158*158 载板外观图
3、PECVD原理及作用
PECVD： Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition（等离子增 强型化学气相沉积） 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 子脱落原子核，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。 原理： PECVD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。 反应方程式：3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2↑
3.3仪器/工具/材料 仪器：Roth&Rau 、椭偏仪 工具：Schmid花篮、Baccini花篮、石墨板。 材料：PSG后硅片 3.3注意事项 3.3.1注意去PSG后硅片方向，确保扩散面向下。 3.3.2生产之前必须在工艺启动状态下预热石墨板，至少预热一轮。 3.3.3保证抽检硅片位置与顺序准确。 3.3.4上料片盒每次设备PM时用无尘布+酒精擦拭一次。 3.3.5 任何人未经允许不得更改工艺参数。
最新PECVD工艺原理及操作PPT课件
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设备结构
➢设备结构__管P
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设备结构
设备结构
➢装载区 ➢炉体 ➢特气柜 ➢真空系统 ➢控制系统
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设备结构
➢ 设备结构：
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
15
镀膜工艺流程
16. fill tube with N2 充氮
17. move in paddle – lower position 桨在低位进入管内
18. SLS moving to upper position SLS移到高位
19. unloading boat 退舟
20. end of process 结束工艺
13
镀膜工艺流程
6. evacuate tube and pressure test 管内抽真空并作压力测试
7. plasma preclean and check with NH3 通过高频电源用氨气预清理和检查
8. purge cycle 1 清洗管路1
9. leak test 测漏
10. wait until all zones are on min temperature 恒温
6
基本原理
➢PECVD种类:
间接式—基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）
基本原理
➢PECVD种类:
直接式—基片位于电极上，直接接触等离子体（低频放电10500kHz或高频13.56MHz）
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基本原理
PECVD
设备结构
➢设备结构__管P
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设备结构
设备结构
➢装载区 ➢炉体 ➢特气柜 ➢真空系统 ➢控制系统
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设备结构
➢ 设备结构：
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
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镀膜工艺流程
16. fill tube with N2 充氮
17. move in paddle – lower position 桨在低位进入管内
18. SLS moving to upper position SLS移到高位
19. unloading boat 退舟
20. end of process 结束工艺
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镀膜工艺流程
6. evacuate tube and pressure test 管内抽真空并作压力测试
7. plasma preclean and check with NH3 通过高频电源用氨气预清理和检查
8. purge cycle 1 清洗管路1
9. leak test 测漏
10. wait until all zones are on min temperature 恒温
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基本原理
➢PECVD种类:
间接式—基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）
基本原理
➢PECVD种类:
直接式—基片位于电极上，直接接触等离子体（低频放电10500kHz或高频13.56MHz）
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基本原理
PECVD
《PECVD技术》PPT课件
➢ 等离子体从宏观来说也是电中性，但是在局部可以为 非电中性。
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3. PECVD
PECVD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。PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体 中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程 所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的 分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基 团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要 在高温下才能进行的CVD过程得以在低温实现。
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3. PECVD
What’s Plasma? 什么是等离子体？
➢ 地球上，物质有三态，即：固，液，气。
➢ 其共同点是由原子或分子组成，即基本单元是原子和 分子，且为电中性。
➢ 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 中性粒子混合组成的一种形态，这种形态就称为等离 子态，即第四态。
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3. PECVD
其它方法的沉积温度： APCVD—常压CVD，700-1000℃ LPCVD—低压CVD, ~750℃, ~0.1mbar
对比 PECVD — 300-450 ℃，~0.1mbar
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3. PECVD
特点： PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉
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3
1.SiNx简介
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3. PECVD
PECVD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。PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体 中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程 所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的 分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基 团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要 在高温下才能进行的CVD过程得以在低温实现。
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3. PECVD
What’s Plasma? 什么是等离子体？
➢ 地球上，物质有三态，即：固，液，气。
➢ 其共同点是由原子或分子组成，即基本单元是原子和 分子，且为电中性。
➢ 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 中性粒子混合组成的一种形态，这种形态就称为等离 子态，即第四态。
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3. PECVD
其它方法的沉积温度： APCVD—常压CVD，700-1000℃ LPCVD—低压CVD, ~750℃, ~0.1mbar
对比 PECVD — 300-450 ℃，~0.1mbar
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3. PECVD
特点： PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉
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3
1.SiNx简介
一PECVD原理及设备结构3.pptx
脑及CESAR 控制软件，此控制电脑独立于主电脑系统中。
控制界面
运行顺序控制
数据资料记录
温度
特气
真空
晶片装载
CESAR控制电脑示意图
判断PECVD 的产出硅片的质量
亮点 色斑
镀膜时 间太短
色斑
色差
水纹 印
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 11.1520.11.15Sunday, November 15, 2020
• SLS系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围 在2—3厘米
PECVD设备结构
炉体：石英管、加热系统、冷却系统
石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的 作业区域，耐高温、防反应。
加热系统：位于石英管外，有五个温区。
PECVD设备结构
冷却系统： 是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属
外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流 量大小。 冷却系统的优点:
PECVD的原理
物理性质和化学性质：
结构致密，硬度大 能抵御碱、金属离子的侵蚀 介电强度高 耐湿性好
PECVD的原理
Si3N4膜的作用:
减少光的反射:良好的折射率和厚度可 以促进太阳光的吸收。
防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。
PECVD设备结构
晶片装载区 炉体 特气柜 真空系统 控制系统
PECVD的原理
工作原理：Centrotherm PECVD 系统是 一组利用平行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 发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的 活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。这些气体作 用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅 烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在 沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产 生，使得晶片的氢钝化性十分良好。
控制界面
运行顺序控制
数据资料记录
温度
特气
真空
晶片装载
CESAR控制电脑示意图
判断PECVD 的产出硅片的质量
亮点 色斑
镀膜时 间太短
色斑
色差
水纹 印
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 11.1520.11.15Sunday, November 15, 2020
• SLS系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围 在2—3厘米
PECVD设备结构
炉体：石英管、加热系统、冷却系统
石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的 作业区域，耐高温、防反应。
加热系统：位于石英管外，有五个温区。
PECVD设备结构
冷却系统： 是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属
外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流 量大小。 冷却系统的优点:
PECVD的原理
物理性质和化学性质：
结构致密，硬度大 能抵御碱、金属离子的侵蚀 介电强度高 耐湿性好
PECVD的原理
Si3N4膜的作用:
减少光的反射:良好的折射率和厚度可 以促进太阳光的吸收。
防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。
PECVD设备结构
晶片装载区 炉体 特气柜 真空系统 控制系统
PECVD的原理
工作原理：Centrotherm PECVD 系统是 一组利用平行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 发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的 活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。这些气体作 用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅 烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在 沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产 生，使得晶片的氢钝化性十分良好。
《PECVD技术》课件
《PECVD技术》PPT课件
目录 Contents
• PECVD技术概述 • PECVD设备与系统 • PECVD工艺参数 • PECVD技术的研究进展 • PECVD技术的应用案例
01
PECVD技术概述
PECVD技术的定义
PECVD是“等离子体增强化学气相沉积”的简称，是一种先进的薄膜制备技术。
反应压力参数
总结词
反应压力参数是控制PECVD工艺中气体 混合和流动，以及薄膜性质的重要因素 。
VS
详细描述
反应压力参数包括反应器的压力和气体的 分压。这些参数影响气体的混合和流动特 性，以及化学反应的速率和产物。在选择 反应压力参数时，需要考虑所需的薄膜性 质、工艺条件以及材料的兼容性等因素。
射频电源参数
PECVD技术的未来发展趋势
新型PECVD设备的研发
01
随着科技的不断进步，新型PECVD设备将不断涌现，提高制备
效率和降低成本。
智能化控制和自动化生产
02
未来PECVD技术将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品
质量。
跨学科交叉融合
03
未来PECVD技术将与更多领域进行交叉融合，拓展其应用范围
和领域。
05
PECVD技术的应用案例
PECVD技术在太阳能电池领域的应用
1 2 3
高效硅基太阳能电池
PECVD技术用于制备氮化硅和氮氧化硅薄膜，作 为减反射层和钝化层，提高硅基太阳能电池的光 电转换效率。
CIGS太阳能电池
PECVD技术用于制备铜锌锡硫薄膜，作为吸收层 和缓冲层，提高CIGS太阳能电池的光电转换效率 。
反应温度参数
总结词
反应温度参数是控制PECVD工艺中化学反应速率和薄膜性质的重要因素。
目录 Contents
• PECVD技术概述 • PECVD设备与系统 • PECVD工艺参数 • PECVD技术的研究进展 • PECVD技术的应用案例
01
PECVD技术概述
PECVD技术的定义
PECVD是“等离子体增强化学气相沉积”的简称，是一种先进的薄膜制备技术。
反应压力参数
总结词
反应压力参数是控制PECVD工艺中气体 混合和流动，以及薄膜性质的重要因素 。
VS
详细描述
反应压力参数包括反应器的压力和气体的 分压。这些参数影响气体的混合和流动特 性，以及化学反应的速率和产物。在选择 反应压力参数时，需要考虑所需的薄膜性 质、工艺条件以及材料的兼容性等因素。
射频电源参数
PECVD技术的未来发展趋势
新型PECVD设备的研发
01
随着科技的不断进步，新型PECVD设备将不断涌现，提高制备
效率和降低成本。
智能化控制和自动化生产
02
未来PECVD技术将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品
质量。
跨学科交叉融合
03
未来PECVD技术将与更多领域进行交叉融合，拓展其应用范围
和领域。
05
PECVD技术的应用案例
PECVD技术在太阳能电池领域的应用
1 2 3
高效硅基太阳能电池
PECVD技术用于制备氮化硅和氮氧化硅薄膜，作 为减反射层和钝化层，提高硅基太阳能电池的光 电转换效率。
CIGS太阳能电池
PECVD技术用于制备铜锌锡硫薄膜，作为吸收层 和缓冲层，提高CIGS太阳能电池的光电转换效率 。
反应温度参数
总结词
反应温度参数是控制PECVD工艺中化学反应速率和薄膜性质的重要因素。
PECVD(光伏 镀膜)演示幻灯片
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为什么左边偏薄调大右边微波功率?
对于这个问题的第一种解释：左边的微波源有 问题，不能正常工作，只能通过调右边来补偿．可 这样做整体膜都应变厚，而实际是左边影响最大．
另一种解释是：微波源与膜厚是左边（右边）对 应左边（右边）关系，但实际使用的微波功率比较 大，当大到一定程度时，改变某一边的功率对该侧 膜厚影响较小，对对称的那一侧膜厚影响较大，并 且这种观点为多数人所认同．
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
n0 n0
n n
r2
n0 n0
nsi nsi
4
nd
0
其中，n0，n和nsi分别为外界介质、膜层和硅 的折射率；0是入射光的波长；d是膜层的实际厚 度；nd为膜层的光学厚度。
15
当波长为0的光垂直入射时，如果膜层光学厚
度为0的四分之一，即nd=0/4,则由上面的式子
可得:
R 0
n2 ( n2
n0nsi n0nsi
)2
为了使反射损失减到最小，即希望上式 等于0, 就应有：
n n0nsi
16
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。
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:
为什么左边偏薄调大右边微波功率?
对于这个问题的第一种解释：左边的微波源有 问题，不能正常工作，只能通过调右边来补偿．可 这样做整体膜都应变厚，而实际是左边影响最大．
另一种解释是：微波源与膜厚是左边（右边）对 应左边（右边）关系，但实际使用的微波功率比较 大，当大到一定程度时，改变某一边的功率对该侧 膜厚影响较小，对对称的那一侧膜厚影响较大，并 且这种观点为多数人所认同．
PECVD简介
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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
n0 n0
n n
r2
n0 n0
nsi nsi
4
nd
0
其中，n0，n和nsi分别为外界介质、膜层和硅 的折射率；0是入射光的波长；d是膜层的实际厚 度；nd为膜层的光学厚度。
15
当波长为0的光垂直入射时，如果膜层光学厚
度为0的四分之一，即nd=0/4,则由上面的式子
可得:
R 0
n2 ( n2
n0nsi n0nsi
)2
为了使反射损失减到最小，即希望上式 等于0, 就应有：
n n0nsi
16
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。
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:
PECVD段工艺培训(ppt 37页)
要达到此目的，对膜厚与折射率的 要求如下：
n n0 nsi
d n /4
2、钝化
Si材料中，存在较高的晶界、点缺陷（主要是指空位、填隙原 子、金属杂质、氧、氮以及它们的复合物等等），很容易在禁带中 形成深能级，成为复合中心。
而在镀膜过程中，表面在一段时间内处于富H的气氛，H离子与 杂质或是缺陷发生反应，将禁带中的能带转入价带或是导带，降低 复合，提高材料的少子寿命，起到钝化的作用。
清洗好的石墨舟在使用之前需进行预处理，即在舟内防止假片或不放硅片 ，运行镀膜程序，预处理时间在2-3小时左右。预处理的目的一方面是为了提 高舟表面的平整度，另一方面可缩小SiN在石墨与硅片表面沉积速度的差异， 提高镀膜的均匀性。
Roth&Rau
线型微波等离子体产生原理
Pm
ean Pp
对PECVD的简单介绍
1、PECVD在电池生产工艺中所处的位置：
来料检验
制绒
扩散
丝网印刷 烧结测试
PECVD
刻蚀
对PECVD的简单介绍
2、PECVD定义： PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
的简称，即等离子体增强化学气相沉积。 与其他成膜方式如PVD、LPCVD相比，其优点有：
板式PECVD： 膜厚：膜厚偏大时，可增加带速或是降低微波功率；膜厚偏小时，降 低带速或是增加微波功率。 折射率：折射率偏大，降低SiH4和NH3的比例；折射率偏小， 增加SiH4和NH3的比例。 镀膜过程中若出现报警，通常会造成膜厚与折射率异常。
报警的处理：
管式PECVD： 管式PECVD常见的报警主要有高频（HF）报警和设备报警。造成HF报警
n n0 nsi
d n /4
2、钝化
Si材料中，存在较高的晶界、点缺陷（主要是指空位、填隙原 子、金属杂质、氧、氮以及它们的复合物等等），很容易在禁带中 形成深能级，成为复合中心。
而在镀膜过程中，表面在一段时间内处于富H的气氛，H离子与 杂质或是缺陷发生反应，将禁带中的能带转入价带或是导带，降低 复合，提高材料的少子寿命，起到钝化的作用。
清洗好的石墨舟在使用之前需进行预处理，即在舟内防止假片或不放硅片 ，运行镀膜程序，预处理时间在2-3小时左右。预处理的目的一方面是为了提 高舟表面的平整度，另一方面可缩小SiN在石墨与硅片表面沉积速度的差异， 提高镀膜的均匀性。
Roth&Rau
线型微波等离子体产生原理
Pm
ean Pp
对PECVD的简单介绍
1、PECVD在电池生产工艺中所处的位置：
来料检验
制绒
扩散
丝网印刷 烧结测试
PECVD
刻蚀
对PECVD的简单介绍
2、PECVD定义： PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
的简称，即等离子体增强化学气相沉积。 与其他成膜方式如PVD、LPCVD相比，其优点有：
板式PECVD： 膜厚：膜厚偏大时，可增加带速或是降低微波功率；膜厚偏小时，降 低带速或是增加微波功率。 折射率：折射率偏大，降低SiH4和NH3的比例；折射率偏小， 增加SiH4和NH3的比例。 镀膜过程中若出现报警，通常会造成膜厚与折射率异常。
报警的处理：
管式PECVD： 管式PECVD常见的报警主要有高频（HF）报警和设备报警。造成HF报警
PECVD原理及设备结构ppt课件
19
PECVD设备结构
Setup: 舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限 的更改，LIFT位置的更改，CMS安区系统 （安装的感应 器将监控重要系统的运行情况，而一旦不受管的计算机的 控制，CMS将会发生作用，所有的错误信息也都会在CIM 上得以简洁的文本方式显示出来）的更改等。
Alarms：警报内容 Help:简要的说了一下解除警报以及其他方面的方法 CESAR:控制电脑，每一个系统都安装了CESAR控制电脑
及CESAR 控制软件，此控制电脑独立于主电脑系统中。
判断PECVD 的产出硅片的质量
亮点 色斑
镀膜时 间太短
色斑
20
色差
水纹 印
21
影响PECVD的工艺参量
（1） 工作频率、功率 PECVD工艺是利用微波产生等离子体实现氮化硅薄膜沉积。微波一般工作频率为 2.45GHz，功率范围为2600W—3200W。高频电磁场激励下，反应气体激活，电离产 生高能电子和正负离子，同时发生化学沉积反应。功率，频率是影响氮化硅薄膜生长 的重要因素，其功率和频率调整不好，会生长一些有干涉条纹的薄膜，片内薄膜的均 匀性非常差。 ①. 工作频率是影响薄膜应力的重要因素。薄膜在高频下沉积的薄膜具有张应力，而在 低频下具有压应力。绝大多数条件下，低频氮化硅薄膜的沉积速率低于高频率薄膜， 而密度明显高于高频薄膜。所有条件下沉积的氮化硅薄膜都具有较好的均匀性，相对 来说，高频薄膜的沉积均匀性优于低频氮化硅薄膜。 在低频下等离子体的离化度较高，离子轰击效应明显，因此有助于去除薄膜生长中的 一些结合较弱的原子团，在氮化硅薄膜沉积中，主要是一些含氢的原子团，因此，低 频氮化硅薄膜中的氢含量相对较低，薄膜的沉积速率也较低，同时，离子轰击使薄膜 致密化，使薄膜密度较大并表现出压应力。在高频下，由于离子轰击作用较弱，薄膜 表现为张应力。 近期的研究发现，氮化硅薄膜的腐蚀速率与应力有密切的关系，压应力对应于较低的 腐蚀速率，而张应力对应于较高的腐蚀速率。（消除应力的一种方法是采用两套频率 不同的功率源交替工作，使总的效果为压缩应力和舒张应力相互抵消，从而形成无应 力膜。但此方法局限性在于它受设备配置的限制，必须有两套功率源；另外应力的变 化跟两个频率功率源作用的比率的关系很敏感，压应力和张应力之间有一个突变，重 复性不易掌握，工艺条件难以控制）。 ②. 功率对薄膜沉积的影响为：一方面，在PECVD工艺中，由于高能粒子的轰击将使界 面态密度增加，引起基片特性发生变化或衰退，特别是在反应初期，故希望功率越小 越好。功率小，一方面可以减轻高能粒子对基片表面的损伤，另一方面可以降低淀积 速率，使得反应易于控制，制备的薄膜均匀，致密。另一方面，功率太低时不利于沉 积出高质量的薄膜，且由于功率太低，反应物离解不完全，容易造成反应物浪费。因 此，根据沉积条件，需要选择合适的功率范围。
PECVD原理及设备结构ppt
由于活性粒子在辉光放电和热解反应过程中 具有较高的能量，可制备出结晶度高、致密 性好、附着力强的薄膜。
03
PECVD设备结构
真空系统
作用
保证设备内部的高真空环境，从而提高PECVD薄膜的质量和稳定性。
组成
机械泵、扩散泵、罗茨泵、真空测量系统等。
电源系统
作用
提供高电压、大电流的电场，为反应气体提供足够的能量，促进气体离解和反应 。
组成
直流电源、射频电源等。
进样系统
作用
将反应气体引入设备，并控制气体流量和压力，保证薄膜成 分和厚度的稳定性。
组成
气体钢瓶、流量控制器、压力控制器等。
冷却系统
作用
控制设备温度，保证PECVD薄膜的结晶质量和稳定性。
组成
水冷系统、制冷机等。
控制系统
作用
控制设备的各个部件和工艺参数，保证设备的自动化和稳定性。
常见问题及解决
电源故障
当电源出现故障时，应检查电源线 是否接触良好，电源是否正常。
真空度不足
当炉内真空度不足时，应检查真空 泵是否正常工作，气密性是否良好 。
温度异常
当加热炉温度异常时，应检查加热 元件是否正常，炉内是否有异物影 响热传导。
气体泄漏
当气体发生泄漏时，应立即停机检 查气路阀门是否关闭严实，如泄漏 严重需联系维修人员协助处理。
环境工程
PECVD技术可用于处理环 境污染，如土壤修复、水 处理等。
光学领域
PECVD技术可用于制备光 学薄膜，提高光学元件的 性能。
THANKS
谢谢您的观看
05
应用案例分析
PECVD在太阳能电池中的应用
减反射膜
PECVD技术可制备减反射膜，提高太阳能电池的 光电转换效率。
PECVD工艺培训ppt
特点
高沉积速率：通过优化工艺参数，可实现高沉积速率。
应用广泛：适用于微电子、光电子、半导体等多个领域 。
PECVD工艺的应用领域
微电子领域
用于制造微电子器件和集成电路。
光电子领域
用于制造光电子器件，如LED、激 光器等。
半导体领域
用于制造半导体器件，如太阳能电 池等。
其他领域
如金属薄膜改性、生物医学等领域 也有应用。
工艺过程控制
在制程过程中，密切关注各项参数，如温度、压力、时间等，确保其符合要求。
薄膜质量监测
在制程中及制程后，采用仪器或目视等方法对薄膜质量进行监测，如薄膜厚度、表面平整度等。
制程后处理及注意事项
清洁和保养设备
01
制程结束后，对使用过的设备进行清洁和保养，确保其良好运
行。
记录和归档
02
记录制程数据和结果，并将其归档保存，以便后续分析和改进
02
总结经验教训
针对已解决的问题，总结经验教训， 防止类似问题再次发生。
03
持续改进
将改进措施纳入标准操作程序，长期 执行，持续提高PECVD工艺水平。
05
PECVD工艺未来发展趋势
技术创新方向与趋势
增强薄膜性能
通过材料和工艺创新，提高 PECVD工艺制备的薄膜质量、耐 久性和性能。
开发新型设备
薄膜质量不达标
PECVD工艺中，由于反应气体、压强、温度等因 素不稳定，导致生成的薄膜质量不达标。
基底损伤
过高的能量或过量的反应气体导致基底损伤，影 响薄膜附着力和均匀性。
设备故障
由于设备部件磨损、堵塞等原因，导致设备不能 正常运行，影响生产效率和薄膜质量。
针对问题的解决措施及实施方案
CVD工艺原理及设备介绍(共23张PPT)
14Ohms(12~16),Shelf内部为铜,在外表面镀Ni
➢ Body为不锈钢
Copyright BOE Technology Group
PECVD设备 4、Process Chamber Process Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过 程的所有工序
Copyright BOE Technology Group
低(1)隙a态-S密i:H度、深能级g杂-质S少i、N高x迁:移L率、暗5态0电0阻±率高10%Å
护和绝缘的作用
Atm 机器手: ATM 机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X轴是通过
a-Si:L 半导体:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等;
500±15%Å
SiH4+H2 在TFT器件中起到开关
Light CPurVtaiXn(红外线):防p止-设Si备N自x动进行时2有5人0接0近±Sta1g0e %Å SiH4+NH3+N2 对S/D信号线进行保护
辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。
4、Process Chamber
Copyright BOE Technology Group
PECVD基本原理及功能
ii.作为钝化层，密度较高，针孔少
高，固定
(3) n+ a-Si
Copyright BOE
Technology 具Gro有up较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，
形成微晶薄膜。
三、PECVD设备
Copyright BOE Technology Group
PECVD设备
1. Loadlock Chamber
Backing Pla➢te 温度
四、PROCESS CHAMBER内备件 温度也能部分反映出susceptor是否需要被更换
➢ Body为不锈钢
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PECVD设备 4、Process Chamber Process Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过 程的所有工序
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低(1)隙a态-S密i:H度、深能级g杂-质S少i、N高x迁:移L率、暗5态0电0阻±率高10%Å
护和绝缘的作用
Atm 机器手: ATM 机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X轴是通过
a-Si:L 半导体:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等;
500±15%Å
SiH4+H2 在TFT器件中起到开关
Light CPurVtaiXn(红外线):防p止-设Si备N自x动进行时2有5人0接0近±Sta1g0e %Å SiH4+NH3+N2 对S/D信号线进行保护
辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。
4、Process Chamber
Copyright BOE Technology Group
PECVD基本原理及功能
ii.作为钝化层，密度较高，针孔少
高，固定
(3) n+ a-Si
Copyright BOE
Technology 具Gro有up较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，
形成微晶薄膜。
三、PECVD设备
Copyright BOE Technology Group
PECVD设备
1. Loadlock Chamber
Backing Pla➢te 温度
四、PROCESS CHAMBER内备件 温度也能部分反映出susceptor是否需要被更换
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时间 日期 账号 工艺名称 运行状态
22
设备结构
➢设备结构__管P
.
23
设备结构
设备结构
➢装载区 ➢炉体 ➢特气柜 ➢真空系统 ➢控制系统
.
24
设备结构
➢ 设备结构：
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
.
3
基本原理
真空 蒸发
电阻加热 感应加热 电子束加热 激光加热
➢ 物理气相沉积 （PVD）
溅射 沉积
直流溅射 射频溅射 磁控溅射 离子束溅射
离子镀
直流二极型离子镀 射频放电离子镀 等离子体离子镀
.
4
基本原理
➢工作原理 3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2↑
利用低温等离子体作能量源，利用一定方式使硅片升温到 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，在硅片表面形成固态薄膜。PECVD方法区 别于其它CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电 子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气 相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过 程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉 积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得 以在低温下实现。
结束工艺
.
16
设备结构
管式PECVD系统
.
板式PECVD系统
17
设备结构
➢设备结构__板P
.
18
设备结构
➢设备结构__板P
.
19
设备结构
➢设备结构__板P
.
20
设备结构
➢设备结构__板P
压力
压力
传送带1
压力 传送带速度
上载
预热
反应
.
冷却
下载
21
设备结构
➢设备结构__板P
冷却水 温度
压力
.
.
13
镀膜工艺流程
6. evacuate tube and pressure test 管内抽真空并作压力测试
7. plasma preclean and check with NH3 通过高频电源用氨气预清理和检查
8. purge cycle 1 清洗管路1
9. leak test 测漏
10. wait until all zones are o源自 min temperature 恒温
.
12
镀膜工艺流程
1. processing started 工艺开始
2. fill tube with N2 充氮
3. loading boat (paddle in upper position) 进舟（桨在高位）
4. paddle moves downwards 桨降至低位
5. move out (paddle in lower position ) 桨在低位移出管外
PECVD工艺原理及操作
毛振乐 2010.3.20
.
1
目录
一．基本原理 二．工艺流程 三．设备结构 四．基本操作 五．异常处理
.
2
基本原理
➢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。
日本岛津
间接法
微波法 直流法
Roth&Rau OTB
.
9
基本原理
➢ PECVD 的作用
在硅片表面沉积一层氮化硅减反射膜，以增加入射在硅片上 的光的透射，减少反射。
氢原子搀杂在氮化硅中附加了氢的钝化作用。
.
10
基本原理
➢ 工作原理__板P
SiNA 系统采用的是一种间接微波等离子体增强化学气
相沉积的方法沉积硅太阳能电池的氮化硅（SiN）减反射
.
15
镀膜工艺流程
16. fill tube with N2 充氮
17. move in paddle – lower position
桨在低位进入管内
18. SLS moving to upper position
SLS移到高位
19. unloading boat
退舟
20. end of process
.
6
基本原理
➢PECVD种类:
间接式—基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）
.
7
基本原理
➢PECVD种类:
直接式—基片位于电极上，直接接触等离子体（低频放电10500kHz或高频13.56MHz）
.
8
基本原理
PECVD
直接法
管式PECVD系统 板式PECVD系统
Centrotherm 、 四 十 八 所、七星华创
阳能电池的效率。
.
11
基本原理
➢工作原理__管P Centrotherm PECVD 系统是一组利用平行板镀膜舟和低频
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板中间的介质中间发生反应。所用的活 性气体为硅烷SiH4和氨气NH3。可以改变硅烷对氨的比率，来 得到不同的折射率。在沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离 子的产生，使得硅片的氢钝化性十分良好。
.
14
镀膜工艺流程
11. ammonia plasma preclean
通过高频电源用氨气清理
12. deposition
镀膜
13. end of deposition
结束镀膜
14. evacuate tube and pressure test
抽真空及测试压力
15. purge cycle 1
清洗管路1
.
5
基本原理
➢ 其它方法的沉积温度： APCVD —常压CVD，700-1000℃ LPCVD —低压CVD， 750℃，0.1mbar PECVD — 300-450 ℃，0.1mbar
➢ PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化 （<450℃）。因此带来的好处：
节省能源，降低成本 提高产能 减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 ➢ 其他优点： 沉积速率快 成膜质量好 ➢ 缺点： 设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高 镀膜过程中产生的剧烈噪音、辐射、粉尘等对人体有害
膜。它具有非常好的薄膜均匀性，而且具有大规模生产的
能力。在PECVD工序中，等离子体中的H（氢）对硅表面
的钝化和在烧结工序中SiN中的氢原子向硅内扩散，使H
（氢）钝化了硅表面和体内的晶界，悬挂键等缺陷，使它
们不再起复合中心的作用，减少了少数载流子的复合，提
高了少数载流子的寿命，从而改善了硅片质量，提高了太