PECVD氮化硅薄膜工艺参数研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究氮化硅薄膜（PECVD）是一种在室温下生长的非晶硅薄膜，具有多种优良性质，如硬度高、抗腐蚀性好、导电性能低等。
这些性质使得氮化硅薄膜在微电子、光学器件、生物传感器等领域中有广泛应用。
本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究。
首先，PECVD氮化硅薄膜具有良好的机械性能。
该薄膜的硬度可达到10GPa，相对于其他常见的薄膜材料，如二氧化硅、氮化硅具有更高的硬度。
这使其在微机械系统中有较好的应用前景，如传感器和微机械器件中的表面保护层。
其次，PECVD氮化硅薄膜具有出色的耐腐蚀性。
与其他材料相比，这种薄膜展现出更好的抗化学腐蚀性能。
这种耐腐蚀性使得氮化硅薄膜在微电子行业中的设备制造过程中有广泛的应用，如平板显示器、太阳能电池等。
此外，PECVD氮化硅薄膜是一种特殊的绝缘材料，具有较低的导电性能。
这种特点使其成为一种理想的衬底材料，可用于制备电容器、晶体管等微电子器件。
它还可用于光学薄膜的辅助材料，如光学反射镜片等。
针对PECVD氮化硅薄膜的制备工艺，一般采用射频等离子体化学气相沉积（RFPECVD）技术。
该方法通过在气相中加入硅源、氨气和稀释剂，利用射频电场激活气体原子和离子，在衬底表面沉积出氮化硅薄膜。
制备过程中，关键的参数包括沉积温度、沉积气压、沉积物与气体流量比等。
沉积温度一般在250℃-400℃之间，气压一般在1-20Torr之间。
较高的沉积温度可提高薄膜质量，但也容易产生杂质。
而较高的气压可以提高沉积速率，但也有可能导致薄膜内部应力增大。
此外，对PECVD氮化硅薄膜进行表征，一般采用横截面和表面形貌的扫描电子显微镜（SEM）、厚度的椭圆仪、成分的能量散射光谱（EDS）等技术。
这些表征方法可以从多个角度对氮化硅薄膜的性质进行评估。
总结起来，PECVD氮化硅薄膜具有优异的硬度、耐腐蚀性和绝缘性能等优良性质，广泛应用于微电子、光学器件等领域。
沉积工艺中的温度、气压和气体流量比等参数对薄膜质量具有重要影响，需要合理选择和控制。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD氮化硅薄膜是一种由等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）方法制备的氮化硅薄膜。
该薄膜具有很多优良的性质，在微电子、光电子、传感器等领域有着广泛的应用。
PECVD氮化硅薄膜具有优良的绝缘性能。
由于氮化硅薄膜中的氮原子具有很高的电负性，能够有效地降低薄膜的导电性，使其成为一种优秀的绝缘层材料。
PECVD氮化硅薄膜的绝缘性能还受到沉积工艺参数的影响，例如沉积温度、沉积气体比例等。
通过调节沉积工艺参数，可以实现不同性能的氮化硅薄膜的制备。
PECVD氮化硅薄膜具有良好的化学稳定性。
氮化硅薄膜中的化学键比较稳定，能够抵抗氧化、水解等环境侵蚀，从而在高温、高湿等恶劣条件下保持良好的性能。
这种化学稳定性使得PECVD氮化硅薄膜成为一种优秀的保护层材料，能够保护器件结构和表面不受外界环境的影响。
PECVD氮化硅薄膜还具有优秀的机械性能。
氮化硅薄膜的硬度大，具有很好的耐磨损性，能够有效地保护器件结构和表面不受机械性损伤。
在特定的应用场合，还可以通过调节沉积工艺参数，实现不同的氮化硅薄膜的压力应力，从而进一步改善薄膜的机械性能。
关于PECVD氮化硅薄膜的工艺研究，主要包括沉积参数的优化和沉积过程的机理研究。
沉积参数的优化是通过系统地调节沉积温度、沉积气体比例、沉积时间等工艺参数，实现氮化硅薄膜的优化性能。
通过提高沉积温度可以改善薄膜的致密性和绝缘性能；通过调节沉积气体比例可以改变薄膜的化学组成和机械性能等。
优化沉积参数需要通过实验和理论模拟相结合，以实现最佳的氮化硅薄膜性能。
沉积过程的机理研究主要包括等离子体化学反应、气相物种输运和表面成核生长等方面。
等离子体化学反应的研究可以揭示沉积过程中的化学反应路径和反应动力学规律，从而有利于优化沉积参数和控制薄膜的化学组成。
气相物种输运的研究可以揭示沉积气体在反应室中的输运规律和沉积速率分布，从而有助于实现薄膜的均匀沉积。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究1. 引言1.1 研究背景PECVD氮化硅薄膜是一种在微电子领域广泛应用的材料，具有优异的绝缘性能和稳定的化学性质。
随着微电子器件的不断发展，对PECVD氮化硅薄膜的性能要求也越来越高。
目前，人们对氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、表面形貌研究以及应用前景进行了深入探讨，但仍有许多问题有待解决。
传统的PECVD氮化硅薄膜的制备工艺存在着很多缺陷，如膜的致密性不足、氢气残留量较高等，限制了其在微电子器件中的应用。
研究优化PECVD氮化硅薄膜的制备工艺，提高膜的质量和稳定性，具有重要意义。
随着半导体器件尺寸的不断缩小，对氮化硅薄膜表面形貌的要求也越来越严格。
如何通过PECVD技术获得具有良好表面形貌的氮化硅薄膜，是当前研究的重点之一。
对PECVD氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、表面形貌研究以及应用前景进行深入探讨，对进一步推动微电子器件的发展具有重要意义。
1.2 研究意义通过深入研究PECVD氮化硅薄膜的制备工艺和性质分析，可以为提高氮化硅薄膜的质量和稳定性提供理论基础和实验依据。
探究PECVD氮化硅薄膜的表面形貌以及优化其工艺参数，有助于提高薄膜的光学、电学性能，从而拓展其在微电子领域的应用范围。
本研究将为氮化硅薄膜的生产和应用提供新的思路和方法，对于推动半导体器件技术的发展具有重要意义。
2. 正文2.1 PECVD氮化硅薄膜的制备工艺PECVD氮化硅薄膜的制备工艺是利用等离子体增强化学气相沉积技术，在特定的工艺条件下，将硅源气体（如二甲基硅醚、三甲基氯硅烷等）与氨气（NH3）反应生成氮化硅薄膜。
制备工艺中的关键参数包括沉积温度、沉积压力、沉积速率、氮源气体流量等。
在制备过程中，首先需要清洁基底表面，去除氧化层和杂质，以保证薄膜的质量和附着力。
在PECVD氮化硅薄膜制备过程中，通过控制沉积温度和压力，可以调节薄膜的致密性和结晶度，从而影响其机械性能和光学性能。
氮源气体的流量和比例也会影响氮化硅薄膜的成分和性质。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）氮化硅薄膜是一种广泛应用于半导体、光电子器件等领域的薄膜材料。
它具有较好的绝缘性能、高介电常数、低温沉积等特点，因此被广泛应用于电子器件的绝缘层、电阻层和介质层等。
氮化硅薄膜的性质主要取决于沉积工艺参数，如沉积温度、沉积气体组成、射频功率等。
下面将详细介绍PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺研究。
PECVD氮化硅薄膜具有较好的绝缘性能。
氮化硅是一种非晶态材料，其本身就具备良好的绝缘性能。
通过PECVD工艺可以在基片上沉积出均匀且密实的氮化硅薄膜，进一步提高了绝缘性能。
PECVD氮化硅薄膜的介电常数较高。
介电常数是评价绝缘材料电性能的重要指标之一，对于光电子器件的工作性能有重要影响。
由于含有较高比例的氮元素，PECVD氮化硅薄膜的介电常数可以在3.5到8之间调节，具有较大的设计空间。
PECVD氮化硅薄膜具有较低的沉积温度。
相对于其他沉积工艺，PECVD氮化硅薄膜可以在相对较低的温度下完成沉积。
这对于一些温度敏感的材料或器件封装过程中非常重要。
1. 沉积温度的控制：沉积温度对薄膜的性质有重要影响。
通过优化沉积温度，可以实现不同薄膜性质的调控。
2. 沉积气体组成的优化：沉积气体主要包括硅源和氮源。
不同的气体组成可以调节薄膜的化学成分，进一步调控薄膜性质。
3. 射频功率的优化：射频功率对等离子体的产生和能量传递有重要影响。
合理调控射频功率可以实现较高的沉积速率和优良的薄膜质量。
4. 薄膜的表征：通过扫描电镜、X射线衍射等手段对沉积薄膜进行表征，了解薄膜的形貌、结构和成分等，从而进一步优化工艺参数。
PECVD氮化硅薄膜具有较好的绝缘性能、高介电常数和低温沉积等特点。
通过优化工艺参数，可以调控薄膜的性质，满足不同应用领域的需求。
在实际应用中，还需要进一步研究工艺优化、薄膜性能表征等方面的问题，以提高薄膜的质量和工艺的可靠性。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究1. 引言1.1 背景介绍PECVD氮化硅薄膜是一种重要的薄膜材料，广泛应用于半导体领域、光电子器件和微电子器件中。
氮化硅薄膜具有优异的光学、电学和机械性能，具有很高的化学稳定性和耐热性，因此在微电子工业中具有广泛的应用前景。
随着半导体器件尺寸的不断缩小和功能的不断提高，对PECVD氮化硅薄膜的性能和工艺要求也越来越高。
传统的PECVD氮化硅薄膜制备工艺通常采用硅烷和氨气作为前驱物质，在高温和低压条件下沉积在衬底表面上。
由于氨气具有毒性和爆炸性，并且在制备过程中易产生氢气等副产物，对环境和人员健康造成威胁。
研究人员开始探索其他替代性氮源气体，如氮气等，以提高PECVD氮化硅薄膜的制备效率和质量，并减少对环境的影响。
本文旨在探究PECVD氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、影响因素、优化工艺以及未来应用展望，以期为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
1.2 研究目的研究目的：本研究旨在深入探究PECVD氮化硅薄膜的性质及制备工艺，分析影响其性质的因素，为优化PECVD氮化硅薄膜的制备工艺提供理论依据。
通过对氮化硅薄膜在不同条件下的特性和性能进行研究，探讨其在光电子、微电子领域的潜在应用，为相关领域的科学研究和工程应用提供参考和指导。
通过本研究的开展，希望能够深化对PECVD氮化硅薄膜的认识，并为该材料的制备工艺和性能优化提供新思路和方法。
通过对未来应用展望的探讨，为相关领域的发展方向提供启示，促进氮化硅薄膜在光电子、微电子等领域的进一步研究和应用。
2. 正文2.1 PECVD氮化硅薄膜的制备工艺PECVD氮化硅薄膜的制备工艺是一项关键的研究内容，其制备过程必须严格控制以确保薄膜质量和性能。
通常，制备工艺包括以下几个步骤：首先是前处理步骤，包括基板清洗和表面处理。
基板清洗可以采用溶剂清洗、超声清洗等方法，以去除表面的杂质和污染物。
表面处理可以采用氧等离子体处理、氢气退火等方法，以改善基板表面的粗糙度和亲水性。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积）是一种常用于薄膜制备的技术。
在PECVD制备过程中，通过将化学气体在等离子体的作用下分解并沉积在基底表面上，形成一层薄膜。
氮化硅（SiNx）是一种重要的无机薄膜材料，具有许多优异的性质和广泛的应用。
氮化硅薄膜具有良好的化学惰性、优良的机械性能（高硬度、高弹性模量等）、良好的抗氧化性能和热稳定性。
氮化硅薄膜还具有较好的电绝缘性能和较低的介电常数，因此在微电子器件和光学元件的制备中得到了广泛的应用。
在PECVD制备氮化硅薄膜时，可以使用硅源气体（如SiH4或SiH2Cl2）和氮源气体（如NH3或N2）作为反应物料。
在等离子体的作用下，硅源气体和氮源气体发生化学反应生成氮化硅薄膜。
制备氮化硅薄膜的工艺参数包括气体流量、沉积温度、功率密度等，它们对薄膜的性质有着重要的影响。
氮化硅薄膜的性质主要包括化学成分、结晶性、光学性能和机械性能。
化学成分可以通过各种表征手段来确定，如X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。
结晶性可以通过X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）来表征，通常氮化硅薄膜为非晶态结构。
光学性能可以通过紫外-可见吸收光谱和椭偏仪来表征，可以获得氮化硅薄膜的光学常数（折射率和消光系数）。
机械性能可以通过纳米压痕仪等测试手段来表征，如硬度、弹性模量等。
在工业应用中，针对不同的应用要求，可以通过调节PECVD制备工艺参数来得到不同性质的氮化硅薄膜。
可以通过改变硅源气体和氮源气体的比例来调节氮化硅薄膜的化学成分；通过调节功率密度和沉积温度来调节氮化硅薄膜的光学性能和机械性能。
还可以通过掺杂氧、氮等元素来改善氮化硅薄膜的性能。
PECVD氮化硅薄膜具有优异的性质和广泛的应用，其制备工艺可以通过调节工艺参数来得到所需的薄膜性质。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD氮化硅薄膜是一种常用的薄膜材料，具有多种优异的性质，广泛应用于半导体、光电子等领域。
本文主要研究PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺。
PECVD氮化硅薄膜具有较高的耐热性和化学稳定性。
在高温下，氮化硅薄膜能够保持结构和性质的稳定，不易发生松散和脱附现象。
化学稳定性表现为氮化硅薄膜能够抵御多种酸、碱和溶剂的侵蚀，保持较好的化学性质。
PECVD氮化硅薄膜具有良好的电学性能。
氮化硅薄膜具有较高的比电容和低的介电常数，可用于制备高性能的电容器和绝缘层。
氮化硅薄膜还具有较高的击穿电压和较低的漏电流密度，有利于提高器件的可靠性和稳定性。
PECVD氮化硅薄膜可实现较好的光学性能。
氮化硅薄膜具有较高的折射率，可用于光波导和反射镜等光电子器件的制备。
氮化硅薄膜在可见光和红外光波段具有较高的透过率，可应用于透明导电膜和太阳能电池等领域。
氮化硅薄膜的工艺研究主要包括沉积温度、气体流量和沉积时间等方面。
沉积温度是影响氮化硅薄膜性质的重要参数。
较高的沉积温度有利于氮化硅薄膜的致密化和结晶化，但过高的温度会引起膜层应力和晶粒长大。
气体流量主要影响薄膜的化学组成和成分均匀性。
适当的气体流量可以实现理想的薄膜组成和均匀性，但过高或过低的流量都会导致薄膜性能的下降。
沉积时间则决定了薄膜的厚度和沉积速率，需要根据具体应用要求进行调节。
PECVD氮化硅薄膜具有多种优异的性质，包括耐热性、化学稳定性、电学性能和光学性能。
工艺研究可以通过调节沉积温度、气体流量和沉积时间等参数来实现理想的薄膜性质。
这些研究将为氮化硅薄膜在半导体、光电子等领域的应用提供重要的基础和支持。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）氮化硅薄膜是一种常用的薄膜沉积技术，广泛应用于微电子行业中。
本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究，并介绍其应用领域。
1. 化学性质：PECVD氮化硅薄膜的主要成分是硅和氮，其中硅的含量较高，常常超过50%。
氮化硅薄膜具有良好的化学稳定性，能够抵抗化学物质的侵蚀，具有较高的抗蚀性能。
2. 电学性质：PECVD氮化硅薄膜具有较高的绝缘性能，具有良好的电气绝缘性。
该薄膜的介电常数较低，一般在3-7之间，这使得氮化硅薄膜广泛应用于电子元件的绝缘层。
3. 机械性质：PECVD氮化硅薄膜具有较好的机械强度和硬度，可以在一定程度上提高基片的机械强度。
氮化硅薄膜还具有较高的抗剥离性，表面较为光滑。
4. 光学性质：PECVD氮化硅薄膜具有较高的光透过率，在可见光和近紫外光波段都具有较好的透过性。
氮化硅薄膜对紫外线的吸收较低，透明性较好，因此在光学元件中有广泛的应用。
PECVD氮化硅薄膜的制备工艺通常包括以下几个步骤：1. 基片处理：需要对基片进行清洗处理，以去除表面的杂质和有机物，使得基片表面干净、平整。
2. 薄膜沉积：在PECVD沉积装置中，以硅源气体（如SiH4）和氮源气体（如N2）为原料，通过高频电源激活气体产生等离子体。
然后将基片放置在等离子体上方，使得气体中的反应物与基片表面发生化学反应并沉积成薄膜。
3. 后处理：完成薄膜沉积后，对薄膜进行后处理，如退火、氧化等，以提高薄膜的化学性能和结构性能。
三、PECVD氮化硅薄膜的应用领域PECVD氮化硅薄膜由于其良好的绝缘和机械性能，以及较高的光透过性，因此在微电子行业中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 电子器件绝缘层：PECVD氮化硅薄膜可作为电子器件的绝缘层和封装层，用于提高器件的绝缘性能和机械强度。
在CMOS中，氮化硅薄膜可用作电阻层和高频电容器的绝缘层。
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第３１卷第５期２０１１年９月云南师范大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹｕｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔＶｏｌ．３１Ｎｏ．５Ｓｅｔ．２０１１ＰＥＣＶＤ氮化硅薄膜工艺参数研究＊张树明１，２， 廖华１＊， 何京鸿１， 尹云坤３， 胡俊涛３， 罗群２（１云南师范大学太阳能研究所，云南昆明６５００９２；２昆明医学院，云南昆明６５００３２；３云南天达光伏科技股份有限公司，云南昆明６５００９２）摘 要： 根据太阳电池组件的结构和封装材料特性，设计出硅太阳电池片减反射薄膜的最佳厚度和折射率，利用泰勒公式进行优化ＰＥＣＶＤ制备氮化硅薄膜的工艺参数。
通过实验，找出适合中电４８所工业生产用管式ＰＥＣＶＤ制备氮化硅薄膜的工艺参数。
关键词： ＰＥＣＶＤ氮化硅减反射膜；工艺参数；优化中图分类号： ＴＫ５１３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００７－９７９３（２０１１）０５－００２８－０５１ 引 言效率更高、成本更低的太阳电池是光伏人永远追求的目标。
集减反射膜和钝化膜于一身的ＰＥＣＶＤ氮化硅薄膜相比传统工艺减少了工艺流程，在低温（４０００Ｃ以下）制备并易于大规模生产而引起光伏界广泛瞩目，ＰＥＣＶＤ设备也因此成为太阳电池生产线的核心设备之一。
由于ＰＥＣＶＤ沉积氮化硅薄膜对太阳电池组件吸收光谱具有较理想的折射率匹配，厚度容易控制，减反射效果非常明显，大大增加了太阳电池对太阳光谱的吸收利用；同时对太阳电池的表面态和体内缺陷有较好的钝化作用，提高了电池的开路电压和短路电流，对提高太阳电池的效率有非常明显的贡献；另外，氮化硅薄膜有非常好的热稳定性和化学稳定性，能有效阻挡可移动离子和水汽渗入［１，２，５］，对延长器件的使用寿命极为有利。
等离子体增强化学气相沉积，简称ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ），是一种射频辉光放电的物理过程和化学反应相结合的技术［３］，其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，然后通入适量的反应气体，气体在电场作用下离化，形成等离子体，经过一系列化学反应，在样品表面形成固态薄膜。
目前，有大量的文献报道了ＰＥＣＶＤ的进展状况，大多是对实验室的研究结果进行了报道，企业由于商业保密需要而不愿公开发表自己的真实数据，所以很难在文献上见到生产线上的研究结果。
本文对在国内占有一定市场份额的中电４８所管式ＰＥＣＶＤ镀膜设备进行镀膜实验，目的是研究、探索出一套适合工业生产的镀膜工艺参数。
２ 薄膜的光学设计减反射薄膜的光学性能主要是由它的厚度和折射率决定，在设计减反射膜时必须考虑组件的结构和封装材料的光学性质。
常规封装的太阳电池结构为：玻璃／ＥＶＡ／ＳｉＮＸ减反射膜／电池片／ＥＶＡ／ＴＰＴ，其太阳电池表面以上光学结构和等＊收稿日期：２０１１－０３－２３作者简介：张树明（１９６４－），男，陕西汉中人，硕士，讲师，主要从事光伏科学与工程方面研究．通讯作者：廖华，博士，研究员．效界面如图１所示。
图１ 太阳电池的光学结构及其等效图Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＳｏｌａｒＣｅｌｌ ａｎｄ Ｉｔ＇ｓ Ｓｋｅｔｃｈ三层薄膜组合光学系统的特征矩阵为：［］ＢＣ＝∏３ｊ＝１ｃｏｓδｊｉηｊｓｉｎδｊｉηｊｓｉｎδｊｃｏｓδ熿燀燄燅烅烄烆烍烌烎ｊ１ηｊ＋［］１其中ｊ＝１，２，３理想的单层增透薄膜厚度条件是其光学厚度具有四分之一波长的整数倍［４］。
如果玻璃、ＥＶＡ的封装厚度为λ０／４（λ０是中心波长）的奇数倍而ＳｉＮｘ薄膜的厚度为λ０／４时，该光学系统有最小反射率，其特征矩阵变为［］ＢＣ＝０ｉｎ１ｉｎ１熿燀燄燅００ｉｎ２ｉｎ２熿燀燄燅００ｉｎ３ｉｎ３熿燀燄燅０×１ｎ［］Ｓ＝－ｉｎ２ｎＳｎ１ｎ－ｉｎ１ｎ３ｎ熿燀燄燅２ 式中，ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎＳ分别是玻璃、ＥＶＡ、氮化硅膜、硅基电池片的折射率。
系统的组合光学导纳Ｙ＝ＣＢ＝ｎ２１ｎ２３ｎ２２ｎＳ系统的反射率为Ｒ＝ｎ０－Ｙｎ０＋（）Ｙ２＝ｎ０ｎ２２ｎＳ－ｎ２１ｎ２３ｎ０ｎ２２ｎＳ＋ｎ２１ｎ（）２３２常规的封装材料，ｎ１＝１．３８，ｎ２＝１．４９，ｎＳ＝３．８。
设ｎ３＝ｎ，则 Ｒ（ｎ）＝８．４３６ ３８－１．９０４ ４ｎ２８．４３６ ３８＋１．９０４ ４ｎ（）２２由于Ｒ（ｎ）存在最小值，求得减反射薄膜的理想折射率为ｎ＝８．４３６ ３８１．槡９０４ ４≈２．１此时，薄膜的光学厚度为中心波长的１／４，若取中心波长λ０＝６３５ｎｍ，求得薄膜的厚度ｄ＝７６ｎｍ．即薄膜的折射率为２．１、厚度为７６ｎｍ时，对波长为６３５ｎｍ的光获得理想的减反射效果。
３ 工艺参数优化方法氮化硅薄膜在太阳电池上的作用是减反射和钝化，因此薄膜的品质可以这样定义：Ｇ＝ｄ＋ｎ＋τ式中，Ｇ表示薄膜的品质，ｄ为薄膜的厚度，ｎ为折射率，τ为少子寿命。
影响成膜的主要因素有反应气体流量比、衬底温度、反应室气压、淀积时间、射频频率及功率六个因素。
但由于设备的功率源频率设定在１３．５６ＭＨｚ，电源又极为昂贵，功率源已设定为８５０Ｗ，为避免在调节电源功率的过程中造成损坏，本研究仅对ＮＨ３／ＳｉＨ４流量比（ｒ，ｓｃｃｍ）、衬底温度（Ｔ，０Ｃ）、反应室气压（ｐ，Ｐａ）、淀积时间（ｔ，ｓ）四个参数进行研究。
因此，薄膜的品质可以表示成这四个参数的函数，即Ｇ＝Ｇ（ｒ，Ｔ，ｐ，ｔ）＝ｄ（ｒ，Ｔ，ｐ，ｔ）＋ｎ（ｒ，Ｔ，ｐ，ｔ）＋τ（ｒ，Ｔ，ｐ，ｔ）用泰勒公式近似表示为：Ｇ（ｒ，Ｔ，ｐ，ｔ）＝Ｇ（ｒ０，Ｔ０，ｐ０，ｔ０）＋ Ｇ（ｒ０，Ｔ０，ｐ０，ｔ０） ｒ（ｒ－ｒ０）＋ Ｇ（ｒ０，Ｔ０，ｐ０，ｔ０） Ｔ（Ｔ－Ｔ０）＋ Ｇ（ｒ０，Ｔ０，ｐ０，ｔ０） ｐ（ｐ－ｐ０）＋ Ｇ（ｒ０，Ｔ０，ｐ０，ｔ０）ｔ（ｔ－ｔ０）分别找出影响薄膜品质的ｄ、ｎ、τ的主要因素，就可对本设备的工艺参数进行优化。
４ 实 验实验采用１２５ｍｍ×１２５ｍｍ Ｐ型＜１００＞Ｃｚ硅片，实验前用５％稀释氢氟酸浸泡１０ｍｉｎ以去除氧化层，利用氢氧化钠溶液进行绒面制备，清洗烘干后用作基底材料。
高纯ＳｉＨ４和ＮＨ３作反应气源，工业Ｎ２用作清洗气路和稀释尾气。
沉积设备为中电４８所生产的管式ＰＥＣＶＤ的生产线专·９２· 第５期 张树明，等： ＰＥＣＶＤ氮化硅薄膜工艺参数研究用设备，射频频率１３．５６ＭＨｚ，功率源功率为８５０Ｗ。
本研究设计了四个方案对反应气体流量比、衬底温度、反应压力、沉积时间进行优化：（１）ＮＨ３／ＳｉＨ４＝３、３．５、４、４．５，衬底温度、反应气压、沉积时间分别固定在３１５０Ｃ、１１０Ｐａ、１２０ｓ；（２）衬底温度分别为２５５０Ｃ、２８５０Ｃ、３１５０Ｃ、３４５０Ｃ，气体流量比、反应气压、沉积时间分别固定在４．５、１１０Ｐａ、１０５ｓ；（３）改变反应气体压力９０Ｐａ、１１０Ｐａ、１３０Ｐａ、１５０Ｐａ，气体流量比、衬底温度、沉积时间分别固定在４．５、３１５０Ｃ、１０５ｓ；（４）改变沉积时间９０ｓ、１０５ｓ、１２０ｓ、１３５ｓ，气体流量比、衬底温度、反应气压分别固定在４．５、３１５０Ｃ、１１０Ｐａ．用日产Ｓｅｎｔｅｃｈ－４００ａｗｄ多角度激光椭偏仪测量薄膜的厚度和折射率；用Ｓｉｎｔｏｎ ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ公司生产的ＷＣＴ－１００型寿命测试仪测量少子的寿命；用进口Ｃａｒｙ—５ ０００分光光度计测量波长在４００ｎｍ—１ １００ｎｍ范围内的反射率，通过Ｅｘｃｅｌ工作表格将这些数据绘制成散点图，得到样品的减反射薄膜特性曲线。
５ 实验结果和讨论５．１ 沉积时间对薄膜厚度的影响图２ 沉积时间对薄膜厚度的影响Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ ＴｉｍｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ Ｆｉｌｍ对（４）号方案的实验结果研究发现，改变沉积时间对氮化硅薄膜厚度的影响非常显著，如图２所示。
各工作点对应的薄膜厚度随时间变化几乎均匀分布在一条直线的两侧，厚度随沉积时间的增加而增加，近似为线性关系。
各次实验的沉积速率和少子寿命的变化范围非常窄：沉积速率在０．７－０．７８ｎｍ／ｓ之间，折射率在１．９０３—１．９１５之间。
由此可以得到：在射频频率和功率一定时，固定其它工艺参数，即薄膜的沉积条件不变，薄膜的厚度可以用沉积时间控制。
５．２ 其他沉积条件对薄膜折射率的影响气体的流量比、衬底温度、沉积压力对薄膜的折射率影响如图３、图４、图５所示。
在图３中可以看出，若固定其它工艺参数，折射率几乎随ＮＨ３／ＳｉＨ４的变化成线性关系，随着反应气体流量比的增加，折射率减小；图４反映了温度对折射率的影响，折射率随温度的增加而增大。
其中在（４．５，１１０Ｐａ，１０５ｓ，３１５０Ｃ）条件下，薄膜折射率偏小，这有可能与薄膜沉积过程中硅烷气路不稳有关，其它三点近似线性；图５反映了折射率随沉积压力变化的趋势，图中曲线表明：薄膜的折射率随气体压力的增大而减小，较低的沉积压力可以获得较高的折射率。
图３ ＮＨ３／ＳｉＨ４的变化对折射率的影响Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＮＨ３／ＳｉＮ４Ｆｌｏｗ Ｒａｔｉｏ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｉｎｄｅｘ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ图４ 温度对折射率的影响Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ图５ 沉积压力对折射率的影响Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ＰｒｅｓｓｕｒｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ综合考虑气体流量比、沉积温度和沉积压力·０３·云南师范大学学报（自然科学版） 第３１卷三个因素对折射率的影响，较佳的沉积工艺条件为：ＮＨ３／ＳｉＨ４＝３～４范围内、温度在２８００Ｃ～３４５０Ｃ范围内、反应气压在９０Ｐａ～１３０Ｐａ范围内。
５．３ 沉积条件对硅材料少数载流子寿命的影响少子寿命反映了氮化硅薄膜对硅片的钝化效果，对太阳电池的效率具有极为重要的影响。
为了消除由于硅片表面性质差异对钝化效果的影响，本研究对少子寿命实验数据进行了处理，采用相对少子寿命的变化反映钝化效果。
所谓相对少子寿命变化就是镀膜后与镀膜前的少子寿命之差除以镀膜前的少子寿命，即Δτ／τ０．实验结果表明，ＮＨ３／ＳｉＨ４的流量比、沉积温度和沉积压力对少子寿命的影响非常明显，如图６、图７、图８所示。
从图６看出，流量比在３．０—３．５范围，相对少子寿命的变化不明显，而在３．５—４．５之间随流量比的增大，相对少子寿命增大很快，表明气体流量比在这个范围内具有较好的钝化效果。
图７反映了相对少子寿命随温度的变化趋势，沉积温度对薄膜的相对少子寿命变化具有明显的影响，高的沉积温度会降低材料的少子寿命。