光伏电池(镀膜)PECVD技术
PECVD培训资料
PECVD培训资料PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种采用等离子体增强的化学气相沉积技术，常用于薄膜的制备和硅基半导体器件的制造。
本文将介绍PECVD的原理、应用、工艺参数以及一些常见问题及其处理方法。
一、PECVD的原理PECVD利用等离子体的激活，通过控制反应气体和能量场，使其在基片表面产生化学反应，从而沉积出所需的薄膜。
等离子体激活可以在较低的温度下完成反应，避免了高温下的毁损和杂质污染，同时具有较高的沉积速率和较好的均匀性。
二、PECVD的应用PECVD广泛应用于微电子、光电子、平板显示、太阳能等领域。
其中，在微电子领域，PECVD可用于沉积氮化硅、二氧化硅等绝缘层材料以及氮化硅、氮化钛等导电膜；在光电子领域，PECVD可用于制备多层薄膜平板太阳能电池；在平板显示领域，PECVD用于制备液晶显示器等器件的基板和膜层材料。
三、PECVD的工艺参数1. 反应气体：反应气体的选择对PECVD的沉积膜材料和性能具有重要影响。
常用的反应气体包括硅源气体（如TEOS）、氮源气体（如NH3）、硼源气体（如B2H6）、磷源气体（如PH3）等。
2. 气体流量：气体流量的控制可以影响PECVD反应的速率和均匀性。
需根据不同材料的性质和要求进行调整。
3. 气体压力：气体压力的控制对PECVD反应的速率和均匀性同样非常重要。
过低的压力可能导致沉积速率不稳定或均匀性差，而过高的压力则可能产生非均匀的薄膜。
4. 功率和频率：PECVD通常使用射频功率和频率来激发等离子体。
功率和频率的选择对等离子体的密度、温度和电场分布有很大影响，需要进行优化调整。
四、常见问题及其处理方法1. 薄膜附着力不强：可能是由于基片表面残留杂质或表面处理不当导致的，需要进行表面清洗和处理。
2. 薄膜厚度不均匀：可能是由于气体流量分布不均匀或反应温度不稳定导致的，需要调整气体流量和反应温度。
pecvd镀膜要点总结
pecvd镀膜要点总结PECVD镀膜是一种常用的薄膜制备技术，它具有广泛的应用领域。
本文将从PECVD镀膜的原理、设备、工艺参数和应用等方面进行讨论，以便更好地理解PECVD镀膜技术。
一、PECVD镀膜的原理PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）镀膜技术是利用等离子体的作用，在较低的温度下将气相中的化学物质沉积到基底表面上，形成一层薄膜。
其原理是通过电离气体形成等离子体，然后将预先选择的气体通过等离子体激活，使其发生化学反应并沉积在基底表面上，最终形成所需的薄膜。
PECVD镀膜技术可以实现对不同材料的薄膜制备，如氮化硅、氧化硅、氮化硼等。
二、PECVD镀膜的设备PECVD镀膜设备主要由真空系统、气体供给系统、电源系统和控制系统等组成。
真空系统用于提供良好的真空环境，以保证反应的进行；气体供给系统用于将所需的气体输送到反应室中；电源系统则提供能量激活气体，产生等离子体；控制系统用于监控和调节各个参数，确保镀膜过程的稳定性和一致性。
三、PECVD镀膜的工艺参数PECVD镀膜的工艺参数包括沉积温度、沉积压力、气体流量、功率密度等。
沉积温度是指反应室内的温度，它会影响薄膜的结晶性、致密性和机械性能等。
沉积压力是指反应室内的气压，它对等离子体的形成和薄膜的成分有重要影响。
气体流量是指输入到反应室中的气体量，它决定了反应物的浓度和速率。
功率密度是指等离子体中的功率密度，它对等离子体的激活和反应速率有影响。
四、PECVD镀膜的应用PECVD镀膜技术在各个领域都有广泛的应用。
在微电子领域，PECVD镀膜被用于制备薄膜晶体管（TFT）和光学薄膜等。
在太阳能电池领域，PECVD镀膜技术可以用于制备硅薄膜太阳能电池。
在显示器和光学器件领域，PECVD镀膜技术可以制备透明导电膜和抗反射膜等。
此外，PECVD镀膜技术还广泛应用于防腐蚀涂层、功能涂层和生物医学领域等。
pecvd镀膜工作原理
pecvd镀膜工作原理
pecvd镀膜工作原理
PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）镀膜技术是一种温和的、低温的、无毒的、低成本的表面处理方法，它可以在室温下快速、有效地制备出高质量的薄膜材料，其中包括氧化物、硅氢化物和硅氮化物等。
PECVD镀膜工作原理是，将溶剂、气体和其他化学物质放入PECVD装置中，并通过电极产生等离子体，使其热化，从而产生一种由离子、电子和分子组成的“混合态”分子云。
在这种混合态分子云中，分子和离子彼此碰撞，使原材料的分子结构发生变化，从而产生新的物质，即薄膜材料。
此外，PECVD还可以控制原料分子的尺寸和形状，并可以将薄膜放置在多种表面上，从而使表面具有抗腐蚀、抗磨损和耐热等功能。
由于PECVD技术的灵活性，已用于制备多种薄膜，包括氧化物、硅氢化物和硅氮化物等。
另外，PECVD还可以将多种材料融合在一起，从而实现多层膜的制备，并可以调节膜的厚度、抗磨损性、抗腐蚀性和绝缘性等性能。
总的来说，PECVD技术是一种高效、灵活的表面处理方法，可以快速、低成本地制备出高质量的薄膜材料，为工业应用和医学研究提供了广泛的应用。
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，广泛应用于半导体、光电子、显示器件等领域。
本文将详细介绍PECVD的工作原理。
1. PECVD的基本原理PECVD是在低压条件下，通过高频电场激发等离子体，使气体中的原子或者份子发生化学反应，从而在基底表面沉积出所需的薄膜。
其基本工作原理如下：1.1 等离子体的产生PECVD的关键是产生等离子体。
通常使用高频电源产生高频电场，将气体置于两个电极之间的反应室中。
当高频电场加在气体上时，气体份子会发生电离，产生正离子、电子和自由基等等离子体。
1.2 化学反应等离子体中的正离子、电子和自由基等活性粒子与气体中的前驱物份子发生碰撞，引起化学反应。
这些反应产生的中间产物在基底表面沉积形成薄膜。
1.3 沉积薄膜沉积薄膜的化学反应过程主要包括气相反应和表面反应。
气相反应是指等离子体中的活性粒子与气体中的前驱物份子发生碰撞生成中间产物。
而表面反应是指中间产物在基底表面沉积形成薄膜。
2. PECVD的工艺参数PECVD的工艺参数对薄膜的性质有着重要影响。
常见的工艺参数包括：2.1 气体流量气体流量是指在PECVD过程中，进入反应室的气体的体积流量。
不同的气体流量会影响沉积速率、薄膜质量等。
2.2 反应室压力反应室压力是指PECVD反应室内的气体压力。
压力的选择要根据具体的薄膜材料和设备要求来确定。
2.3 气体组分气体组分是指PECVD反应室内的气体成份。
不同的气体组分会影响薄膜的化学成份和性质。
2.4 RF功率RF功率是指高频电源供给的功率。
功率的大小会影响等离子体的强度和活性粒子的数量。
2.5 反应温度反应温度是指PECVD反应室内的温度。
温度的选择要根据具体的薄膜材料和设备要求来确定。
3. PECVD的应用PECVD广泛应用于半导体、光电子、显示器件等领域。
常见的应用包括：3.1 薄膜沉积PECVD可用于沉积多种功能性薄膜，如氮化硅膜、二氧化硅膜、氮化硅氧膜等。
PECVD工艺技术要求
PECVD工艺技术要求PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）工艺是一种利用等离子体来传递能量和激发化学反应的薄膜沉积技术。
这种技术在半导体、平板显示、光电子和太阳能等领域有着广泛应用。
PECVD工艺的技术要求主要包括以下几个方面：1. 清洁度和真空度要求：PECVD工艺需要在高真空环境下进行，所以清洁度和真空度要求非常高。
在进行PECVD之前，必须彻底清洁工作区域，确保表面没有任何杂质和污染物。
同时，需要保持稳定的真空度，以确保沉积过程中的稳定性和均匀性。
2. 材料选择和制备：PECVD工艺一般要求使用高纯度的材料来进行薄膜的沉积。
材料选择需要符合应用的要求，具有良好的热导性、机械性能和光学性能。
在制备过程中，需要通过适当的方法来净化材料，确保其质量和纯度满足要求。
3. 气体混合比例和流量控制：PECVD工艺涉及到多种气体的使用，这些气体需要按照严格的混合比例和流量进行控制。
混合比例的准确性和流量的稳定性直接影响到薄膜的质量和均匀性。
因此，需要使用精密流量控制器和气体分配系统来进行气体的混合和输送。
4. 等离子体参数的控制：PECVD工艺中的等离子体参数包括电场强度、等离子体密度和电子温度等。
这些参数对薄膜的成核、生长和化学反应过程都有着重要的影响。
因此，需要合理选择工艺参数并进行精确的控制，以实现所需的薄膜特性。
5. 沉积速率的控制：PECVD工艺中的沉积速率需要根据应用的需求进行控制。
过高或过低的沉积速率都会对薄膜的性质产生负面影响。
因此，需要通过调节工艺参数和有效控制沉积时间来实现所需的沉积速率。
6. 薄膜质量和均匀性：PECVD工艺要求沉积的薄膜具有良好的质量和均匀性。
薄膜质量的好坏主要取决于工艺参数的选择和控制，而薄膜的均匀性则需要通过优化气体流动和反应室结构来实现。
同时，需要定期对工艺进行监测和调整，确保薄膜的质量和均匀性处于稳定状态。
PECVD工作工艺原理
PECVD工作工艺原理PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)，即等离子体增强化学气相沉积，是一种用于薄膜制备的工艺技术。
它通过产生等离子体和化学反应，将气体中的原子或分子沉积在基底表面上，形成具有所需性质的薄膜。
PECVD工艺在微电子、光电子、光伏等领域有广泛的应用。
一、工艺设备：PECVD工艺需要一个具有产生等离子体能力的等离子体反应腔体。
一般采用的反应腔体有平板状腔体、圆柱腔体和圆筒形腔体等。
其中，平板状腔体是最常见的设计，由两块平行的金属电极和绝缘材料构成。
电极上加上高频电压，产生等离子体区域，通过给气体供给能量，使其发生等离子体化，然后进一步与基底反应，形成薄膜。
二、材料选择：PECVD工艺所用的气体材料可以根据所需的薄膜类型和特性进行选择。
一般使用的气体有硅烷类气体、碳氢类气体、氧化物类气体等。
硅烷类气体如SiH4可以用于氢化非晶硅（a-Si:H）、多晶硅（μc-Si）、氮化硅（SiNx）等薄膜制备。
碳氢类气体如CH4用于制备含碳材料如石墨烯、钻石薄膜等。
氧化物类气体如N2O、O2用于制备氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）等薄膜。
1.等离子体产生：先在等离子体反应腔体内引入气体，然后加上高频电压，产生电磁场，激发电子，使其中的气体分子电离为正、负离子和自由电子。
这些离子和自由电子共同形成等离子体。
2.等离子体活化：等离子体中的电子具有高能量，可以激发气体分子内部的化学反应。
通过调节等离子体的参数，如功率、气压和流量等，可以控制等离子体激发和反应的效果。
3.气体沉积：等离子体中的活性物种在反应腔体的基底表面发生化学反应，产生薄膜物质。
这些活性物种可以是离子（正、负离子）、自由基或激发态分子。
薄膜的成分和性质可以通过改变气体的组成和工艺参数来控制。
4.薄膜沉积速率和性质调控：在PECVD过程中，可以通过调整工艺参数，如功率、气体流量、压力和基底温度等，来控制薄膜的沉积速率和性质。
PECVD的工作原理
PECVD的工作原理PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种常用于制备薄膜的技术，本文将详细介绍PECVD的工作原理。
一、概述PECVD是一种在低压等离子体条件下进行的化学气相沉积技术，通过在气氛中加入活性气体，使其在等离子体激发下发生化学反应，从而在基底表面沉积出所需的薄膜。
PECVD广泛应用于半导体、光电子、显示器件等领域。
二、工作原理1. 真空系统PECVD需要在高真空环境下进行，以确保沉积过程中的杂质和氧化物含量较低。
真空系统通常由抽气系统、气体供给系统和真空计组成。
2. 气体供给系统PECVD过程中需要供给多种气体，包括反应气体和稀释气体。
反应气体是实现沉积薄膜化学反应的关键，而稀释气体则用于稀释反应气体浓度，控制沉积速率和薄膜质量。
3. 等离子体产生PECVD中的等离子体是实现化学反应的关键。
等离子体可以通过射频（RF）电源产生，其作用是在气体中产生电子和离子。
电子与气体份子碰撞后激发气体份子，使其处于激发态或者电离态，从而增加反应速率。
4. 化学反应在等离子体激发下，反应气体中的粒子具有较高的活性，可以与基底表面发生化学反应。
反应气体中的前驱体份子在等离子体的作用下解离或者电离，生成活性物种，如自由基、离子等。
这些活性物种在基底表面发生化学反应，沉积出所需的薄膜。
5. 薄膜沉积沉积薄膜的过程主要包括吸附、扩散和反应。
活性物种在基底表面吸附后，通过扩散在表面挪移，最终发生化学反应，形成薄膜。
沉积速率和薄膜性质可以通过控制反应气体浓度、沉积温度和等离子体功率等参数来调节。
6. 薄膜性质PECVD薄膜的性质受到多种因素的影响，包括沉积参数、反应气体组成、基底表面状态等。
通过调节这些参数，可以实现对薄膜厚度、成份、晶体结构和光学、电学等性质的控制。
三、应用领域PECVD广泛应用于半导体、光电子和显示器件等领域。
在半导体创造中，PECVD常用于沉积硅氧化物、氮化硅等绝缘层薄膜，用于隔离和保护电路。
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e SiH 4 SiH 2 H 2 e e SiH 4 SiH 2 H 2 2e
NH3 SiH4
（H含量占15%-20%）
通过对尾气的检测，等离 子中无SixNyHz化合物（rfPECVD也是如此），而与到 达Si基底表面的NH，SiH基 团密切相关，故反应成为固 相薄膜是在基底上发生。
nd
o
n
, d
2
,d
d 2
n 1.97 2.33
d 83 69
图3.1 镀膜前后电池片的反射率
630
Voc Isc
5.54 5.52 5.50
628
626
Voc/mV
5.48 5.46 5.44
624
622
5.42 5.40
620
2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25
图3.8 各种工艺阶段的少子寿命及J0
6
carries time J0
SiN:H+firing firing again
图3.7 各种工艺阶段多晶片的少子寿命
5
no passivation
SiN:H
10 S
3
2
1
0
10 A
4
-6
NH3 passivation
-11
复合率的减少有助于提高电池片的开压：
2.1真空度--沉积压强
不同真空度分子运动：
>102Pa 10-1Pa 10-6Pa 10-8Pa
分子以热运动为主 分子间碰撞与分子容器间碰撞近似相等 分子与容器壁碰撞为主，成膜粒子直线飞行 几乎无碰撞
真空度对薄膜的影响：
1.大气中杂质的引入 成键：如Si-O 类似与“掩埋” 2.影响成膜粒子的输运及成膜过程 碰撞中能量的传递 成膜粒子在基底上的迁移
17.5 17.4
Eff/
proir17.2%/%
100 80 60 40 20 0
Eff/%
17.3 17.2 17.1 17.0
2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20
2.25
n
图3.2 单晶电池在不同折射下率：
图2.2.1 线型微波等离子体发射源功率分布及调制
3000 2.10
3200
3400
3600
3800 2.10 2.08 2.06 2.04 2.02 2.00 86 84 82 80 78 76 74 72 70
refractive index thickness
2.08 2.06 2.04 2.02 2.00 86 84 82 80 78 76 74 72 70 3000 3200 3400 3600 3800
反射 光 学 损 耗 遮挡
转 换 效 率 的 损 耗
透射
欧姆损耗
体电阻 金半接触电阻
电 学 损 耗 复合损耗
发射极区横向电阻
表面复合
体复合
减反膜的应用
原理：相干光源发出的两束光，在 某处的光程差是光源λ/2奇数倍时， 产生干涉相消。
4 n 2 SiN no nSi
system
Air/SiN/Si glass/SiN/Si
22
refractive index
2.28 2.24 2.20 2.16 2.12
24
26
28
30
32
2.28 2.24 2.20 2.16 2.12
thickness/nm
82 80 78 76 74 72 22 24 26 28 30 32 deposition pressure/Pa
82 80 78 76 74 72
Power/W
图2.2.2：微波功率与n，d关系
2.3 温度：
350
2.12
reflective index
360
370
380
390
400 2.22 2.20 2.18 2.16 2.14 82 80 78 76 74
350
360
370
380
390
400
2.22
2.12
2.20
2.10 2.08 2.06 2.04 2.10
微波PECVD技术
技术中心：胡俊涛 2010.9
1.PECVD物理基础
等离子-电离 微波-微波与物质作用 PECVD反应过程
2.工艺参数
真空度 激励源 温度 气流（比）
3.减反射与钝化
1.PECVD物理基础
1.1等离子-电离
Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
图3.9：多晶压强与Isc，Uoc, Eff
图3.10
Si-N键密度对应的Voc
图3.11 图3.8中电池片最终电压
小结：
单晶电池片关注光学匹配，主要反映在电参数 的Isc。 多晶电池片的体钝化对Uoc影响尤为重要，工 艺中先关注电压，再匹配电流。
后期工作：
1 B台稳定性，减小A台SiH4耗气量；
表面钝化:
表面钝化：SiN薄膜中的H原子占据Si基底表面中的悬挂键，从而降低 表面态密度，以达到减少表面能级，从而减少表面复合。
H
Si Si
Si
Si
图3.4 Fz-Si 不同沉积温度下的有效少子寿命
图3.3：Si原子悬挂键示意图
体钝化
图3.6 烧结+镀膜与镀膜+烧结，电池片的IQE
图3.5 PECVD钝化前后晶界处的IQE [4]
Roth&Rau设备，等离子激 励在工艺腔外，通过石英管 传导，被激励物质与样品接 触[1]，故等离子源与样品独立， 属于间接PECVD，样品表面 不会发生离子轰击。
图1.3 镀膜腔实物及剖面图
2. PECVD工艺
2.1.真空度--沉积压强 2.2.激励源--微波功率 2.3. 基底温度 2.4.气流(比)
2.18
2.08
2.16
2.06 2.04
2.14 82 80 78 76 74 350 360 370 380
O
82 80
thickness
82 80 78 76 74 72 350 360 370 380
o
78 76 74 72 390 400
deposition tem/ C
390
400
deposition temp/ C
NH3(=1900):SiH4
NH3:SiH4(450sccm)
图2.4.1：气流比与n，d关系
n
2.055
小结：
1，减压强，增功率，增加NH3流量，只要能增强NH3反应， 薄膜的折射率就会减小。
2，在较宽的温度范围内，随着基底温度的升高，薄膜中 含H量会减少，N/Si比减小，折射率增大。
3. 减反射及钝化：
图2.1.1：沉积压强与n，d关系
富Si ，n大，富N，n小，富H，薄膜疏松。
图2.1.2 （a）不同压强下Si-H,N-H键密度 （b）不同压强及N/Si比下薄膜的Si-N键密度 在微波PECVD系统中，随着压强的增大，Si-N键密度减小，高的压 强会限制NH3与等离子源的紧密接触，到达基底表面的含N类物质会 减少，薄膜富Si，折射率变大.[2]
4.10 80.8
4.15
4.20
4.25
4.30
4.35
4.40 2.065
80.0
2.060
79.2
d
d
78.5 78.0 2.050 77.5
n
78.4 2.050 77.6 2.045
77.0 2.045 76.5
76.8
76.0
3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8
2.040 4.10 4.15 4.20 4.25 4.30 4.35 4.40
1.2 微波-微波与物质作用
1mm - 1m (300MHz 300GHz) （ ）,
举例：无线电波, FM100MHz
c 3.0 * 10 8 m / s 3m 6 v 100 * 10 Hz
微波与物质的作用：微波加热中
介质材料由极性分子和非极性分子组成， 极性分子在高频电磁场下，分子取向按 交变电磁的频率不断变化，这一过程造 成分子的运动和相互摩擦从而产生热量。 H H N
2 表面钝化及体钝化的实验； 3 等离子刻蚀工艺的改进（功率，刻蚀时间）。
参考文献：
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