PECVD 原理 应用 与 设备

Cell领域 PECVD 設備製程與 Solar Cell领域
各种PECVD技术制备的薄膜质量表 各种PECVD技术制备的薄膜质量表 PECVD技术制备的薄膜质量
type类型的PECVD结构示意图 类型的PECVD Batch type类型的PECVD结构示意图
PECVD 設備類型
Cluster type
• 5世代以上的TFT-LCD 厂家几乎都采用这种结构的设 世代以上的TFT TFT这种设备的优点是采用单片成膜方式， 备。这种设备的优点是采用单片成膜方式，各成膜 腔室共用一个传输腔室，却又各自独立， 腔室共用一个传输腔室，却又各自独立，当任意一 个成膜腔室出现故障时，其他腔室不受影响。 个成膜腔室出现故障时，其他腔室不受影响。 • 成膜质量较好，但膜内容易残留particle，镀膜达 成膜质量较好，但膜内容易残留particle particle， 到一定数量后，需要应用RPSC RPSC（ 到一定数量后，需要应用RPSC（Remote Plasma Clean）对腔室进行清洗， Source Clean）对腔室进行清洗，以实现降低 particle的目的 这种结构的PECVD系统， 的目的。 PECVD系统 particle的目的。这种结构的PECVD系统，目前应用 最广泛。 最广泛。
PECVD装置示意图 PECVD装置示意图
Match box
Rpsc Gas in
13.56 MHz RF (Deposition only ) Shower head
Slit valve
PLASMA
Substrate Pin plate Adjustable To pump
2.PECVD 與各產業的運用. 2.PECVD 與各產業的運用.
Cell领域 PECVD 設備製程 與 Solar Cell领域
各种PECVD方法的沉积特性比较表 各种PECVD方法的沉积特性比较表 PECVD方法的沉积特性比较
Cell领域 PECVD 設備製程 與 Solar Cell领域
各种PECVD法的均匀性比较表 各种PECVD法的均匀性比较表 PECVD
Cell领域 PECVD 與 Solar Cell领域
• SiN 膜 在太阳电池工艺中的应用 一:减少 晶体硅 表面对可见光的反射 表面钝化作用。 二:晶体硅 表面钝化作用。
Cell運用說明一 運用說明一: SiN 在 Solar Cell運用說明一:
• 为了降低晶体硅太阳电池的效率，通常需要减少太阳电池 为了降低晶体硅太阳电池的效率， 正表面的反射，还需要对晶体硅表面进行钝化处理， 正表面的反射，还需要对晶体硅表面进行钝化处理，以降 低表面缺陷对于少数载流子的复合作用。 低表面缺陷对于少数载流子的复合作用。 • 硅的折射率为3.8 3.8， 硅的折射率为3.8，如果直接将光滑的硅表面放置在 折射率为1.0的空气中，其对光的反射率可达到30%左右。 1.0的空气中 30%左右 折射率为1.0的空气中，其对光的反射率可达到30%左右。 人们使用表面的织构化降低了一部分反射， 人们使用表面的织构化降低了一部分反射，但是还是很难 将反射率降得很低，尤其是对多晶硅， 将反射率降得很低，尤其是对多晶硅，使用各向同性的酸 腐蚀液，如果腐蚀过深，会影响到PN结的漏电流， PN结的漏电流 腐蚀液，如果腐蚀过深，会影响到PN结的漏电流，因此其 对表面反射降低的效果不明显。因此， 对表面反射降低的效果不明显。因此，考虑在硅表面与空 气之间插一层折射率适中的透光介质膜， 气之间插一层折射率适中的透光介质膜，以降低表面的反 在工业化应用中，SiNx膜被选择作为硅表面的减反射 射，在工业化应用中，SiNx膜被选择作为硅表面的减反射 SiNx膜的折射率随着 值的不同，可以从1.9变到2.3 膜的折射率随着x 1.9变到 膜，SiNx膜的折射率随着x值的不同，可以从1.9变到2.3 左右，这样比较适合于在3.8的硅和1.0 3.8的硅和1.0的空气中进行可见 左右，这样比较适合于在3.8的硅和1.0的空气中进行可见 光的减反射设计，是一种较为优良的减反射膜。 光的减反射设计，是一种较为优良的减反射膜。
PECVD 製程的主要運用
• 在射频电源(RF)产生的电磁场作用下，反应气体电离产 在射频电源(RF)产生的电磁场作用下， (RF)产生的电磁场作用下 生电子。经过多次碰撞，产生大量光子、电子、 生电子。经过多次碰撞，产生大量光子、电子、带电离 子或化学性质活泼的活性基团( SiO、SiH、NH等基 子或化学性质活泼的活性基团(如SiO、SiH、NH等基 形成高密度的等离子体。 团) ，形成高密度的等离子体。活性基团在样品表面发 生反应，形成薄膜。 生反应，形成薄膜。 • 主要有下述 2個化學式。 個化學式。
In-Line设备的机构示意图 ine设备的机构示意图
适于规模生产的Direct适于规模生产的Direct-PECVD Direct 装置原理示意图
பைடு நூலகம்
Shimadzu 的Direct PECVD 设备的外形图
PECVD 設備類型
Batch type
• Batch type的PECVD设备的优点是可同时对多片 type的PECVD设备的优点是可同时对多片 基板进行镀膜，产量大， 基板进行镀膜，产量大，但从镀膜的均匀性上 看不如单片式成膜设备。 看不如单片式成膜设备。
PECVD
原理 與 設備 ==== 發展方向
Alen Chang 2010/10/25
1.PECVD 技術的主要運用. 1.PECVD 技術的主要運用. 2.PECVD 與各產業的運用. 2.PECVD 與各產業的運用. 3.PECVD 設備類型的說明. 3.PECVD 設備類型的說明.
1.PECVD 技術的主要運用. 1.PECVD 技術的主要運用.
PECVD 設備製程 與 半导体
• PECVD技术是上世纪70年代初发展起来的新工艺，主 PECVD技术是上世纪70年代初发展起来的新工艺 技术是上世纪70年代初发展起来的新工艺， 要是为了适应现代半导体工业的发展， 要是为了适应现代半导体工业的发展，制取优质介质 膜。 • 现代科技对半导体器件的可靠性和稳定性要求越来越 为了防止器件制造过程中的表面玷污， 高，为了防止器件制造过程中的表面玷污，必须进行 表面钝化。 表面钝化。 • 用PECVD法制备的钝化膜的沉积实在低温下（200～ PECVD法制备的钝化膜的沉积实在低温下 200～ 法制备的钝化膜的沉积实在低温下（ 400℃）进行的，钝化效果好，失效时间长， 400℃）进行的，钝化效果好，失效时间长，具有良 好的热学和化学稳定性。 好的热学和化学稳定性。
TFTPECVD 設備製程 與 TFT-LCD
• 80年代末随着TFT-LCD产业的兴起。 80年代末随着TFT-LCD产业的兴起 年代末随着TFT 产业的兴起。 • PECVD技术在TFT-LCD领域应用最广的是RF-PECVD系统。 PECVD技术在TFT-LCD领域应用最广的是RF-PECVD系统 技术在TFT 领域应用最广的是RF 系统。 在低温，大面积镀膜方向上具备其他CVD CVD镀膜无可比拟 在低温，大面积镀膜方向上具备其他CVD镀膜无可比拟 的优势，进一步推进了平板显示业的发展，更新， 的优势，进一步推进了平板显示业的发展，更新，基板 尺寸更大的生产线被制造出来。 尺寸更大的生产线被制造出来。 • 从1世代的in-line生产线、batch-type生产线 世代的in line生产线 batch-type生产线 in生产线、 到目前已投入运营的8 Cluster生产线 生产线， 到目前已投入运营的8世代 Cluster生产线， 以及正在研制的更高世代的生产线
Cluster类型的PECVD設備照片 luster类型的PECVD設備照片 类型的PECVD
Cluster类型的生产线结构示意图 luster类型的生产线结构示意图
Cell领域 PECVD 設備製程 與 Solar Cell领域
各种频率的PECVD技术的电路控制难度表 各种频率的PECVD技术的电路控制难度表 PECVD
3.PECVD 設備類型的說明. 3.PECVD 設備類型的說明.
PECVD 設備類型
In-Line设备 ine设备
• In-Line设备是最早应用于TFT-LCD制造的生产线 ine设备是最早应用于TFT-LCD制造的生产线 设备是最早应用于TFT 类型，基板成膜时竖立在腔室内， 类型，基板成膜时竖立在腔室内，膜内不易产生 particle。 particle。 • 生产节拍较长，随着基板尺寸的不断增加， 生产节拍较长，随着基板尺寸的不断增加， ine设备渐渐被其他类型的设备所取代 设备渐渐被其他类型的设备所取代。 In-Line设备渐渐被其他类型的设备所取代。
Cell運用說明 SiN 在 Solar Cell運用說明 二:
• 另一方面，硅表面有很多悬挂键，对于N 型发射区的非平 另一方面，硅表面有很多悬挂键，对于N 衡载流子具有很强的吸引力， 衡载流子具有很强的吸引力，使得少数载流子发生复合作 从而减少电流。 用，从而减少电流。因此需要使用一些原子或分子将这些 表面的悬挂键饱和。实验发现，含氢的SiNx SiNx膜对于硅表面 表面的悬挂键饱和。实验发现，含氢的SiNx膜对于硅表面 具有很强的钝化作用，减少了表面不饱和的悬挂键， 具有很强的钝化作用，减少了表面不饱和的悬挂键，减少 了表面能级。 了表面能级。 • 综合来看，SiNx膜被制备在硅的表面起到两个最用 膜被制备在硅的表面起到两个最用， 综合来看，SiNx膜被制备在硅的表面起到两个最用， 其一是减少表面对可见光的反射；其二，表面钝化作用。 其一是减少表面对可见光的反射；其二，表面钝化作用。