PECVD工艺
（一） 在辉光放电条件下，由于硅烷等离子体中的电子具有几个ev 以
上的能量，因此H2和SiH4受电子的碰撞会发生分解，此类反应 属于初级反应。若不考虑分解时的中间激发态，可以得到如下 一些生成SiHm（m=0,1,2,3）与原子H 的离解反应：
PECVD工艺
e+SiH4→SiH2+H2+e (2.1) e+SiH4→SiH3+H+e (2.2) e+SiH4→Si+2H2+e (2.3) e+SiH4→SiH+H2+H+e (2.4) e+H2→2H+e (2.5) 按照基态分子的标准生产热计算，上述各离 解过程(2.1)~(2.5)所需的能量依次为2.1、4.1、4.4、 5.9eV 和4.5eV。
N-Si
空气或玻璃 n0=1 or 1.5；
硅 n2=3.87；
SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或
2.3；
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一般说来,采用PECVD 技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含以下三 个基本过程： （一）在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得 反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物； （二）各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发生各 反应物之间的次级反应； （三）到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表 面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出。
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➢ 钝化作用 PECVD沉积SiN膜时，反应产生的气体中含氢，因此沉积的薄膜中有较高的氢含 量，氢会从SiN薄膜中释放，扩散到界面和硅中，最终与悬挂键结合，起到钝化 作用。
PECVD沉积SiN薄膜会有一定程度的表面损伤，形成较多空位。空位能增强氢的 扩散，和氢形成氢－空位对{V、H}＋。使氢更容易与缺陷及晶界处的悬挂键结 合，从而减小界面态密度和复合中心。
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近代科学研究的结果表明，物质除了具有固态、液态和气态的这三种 早为人们熟悉形态之外，在一定的条件下，还可能具有更高能量的第四种 形态——等离子体状态。普通气体由电中性的分子或原子组成，而等离子 体则是带电粒子和中性粒子的集合体。等离子体和普通气体在性质上更是 存在本质的区别，首先，等离子体是一种导电流体，但是又能在与气体体 积相比拟的宏观尺度内维持电中性；其次，气体分子间不存在净电磁力， 而等离子体中的带电粒子之间存在库仑力；再者，作为一个带电粒子体系， 等离子体的运动行为会受到电磁场的影响和支配。因此，等离子体是完全 不同于普通气体的一种新的物质聚集态。
31 PECVD相关定义
➢ PECVD --等离子增强的化学气相沉积 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
➢ 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。
对于多晶硅和其它低质量的硅片（如硅带），因为体内具有大量的空位、缺陷 和晶界等，沉积SiN膜后能获得很好的表面和体内钝化效果。因此，SiN膜在低 质量硅片制作的电池上的钝化效果更为明显。
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钝化太阳电池的体内
在SiN减反射膜中存 在大量的H，在烧结 过程中会钝化晶体内 部悬挂键。
PECVD工艺
PECVD工艺
32 PECVD减反射膜的作用
为什么要做减反射膜
➢ 硅片经扩散到腐蚀周边工序后，已具备光电转换能力。但是，由于光在硅 表面的反射使光损失约1/3，即使经绒面处理的硅表面，损失仍约为11%。 为减少反射损失，根据薄膜干涉原理，在电池表面制作一层减反射膜，使 电池短路电流和输出增加。
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Reflectance(0-1)
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Wavelength(nm)
化学清洗后硅片反射率 沉积SiN膜后的反射率Biblioteka ECVD工艺SiN膜的作用
➢ 减反射作用
照射到硅片上的光有相当一部分会被反射掉。如果在硅表面制备一 层或多层薄膜，利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少，这 种膜称为太阳电池的减反射膜ARC(antireflection coating)。制备减反 射膜后，电池的短路电流会有很大增加，转换效率相应也有很大提 高。
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此外，随反应过程(2.1)~(2.5)生成的SiHm也会发生下列的次 级反应而电离，例如 ➢SiH+e→SiH++2e (2.10) ➢SiH2+e→SiH2++2e (2.11) ➢SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
3 PECVD的原理
硅基光伏电池有不 同的光谱响应灵敏度，能 够产生光伏效应的太阳辐 射波长范围一般在0.41.2um左右，从图中可以 看出硅基光伏电池光谱响 应最大灵敏度在0.80.95um之间。
硅基光伏电池的相对光谱响应曲线
一次反射R1
n0
n1
d1
ns
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二次反射R2 SiN
通过调整薄膜厚度及折射率，使得 两次反射产生相消干涉，反射光相 位相差180度即光程差为1/2波长。 薄膜的厚度应该是1/4波长的光程， 即光程差n1d1=λ/4。
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等离子体内的高能量电子还能够发生如下的电离反应： – e+SiH4→SiH2++H2+2e (2.6) – e+SiH4→SiH3++ H+2e (2.7) – e+SiH4→Si++2H2+2e (2.8) – e+SiH4→SiH++H2+H+2e (2.9)
• 以上各电离反应(2.6)~(2.9)需要的能量分别为11.9，12.3， 13.6和15.3eV，由于反应能量的差异，因此(2.1)~(2.9)各反应 发生的几率是极不均匀的。
晶硅太阳能电池加工工艺
1
硅片检测
6
丝网印刷
7
烧结
2
清洗制绒
5 PECVD
8
检测分选
3
磷扩散
4 洗磷刻蚀
晶硅电池生产工艺流程
目录
1
工艺原理
2
设备介绍
3
工艺控制
4
过程检验
PECVD工艺
1
工艺原理
12PECVD相关定义 2 PECVD减反射膜的作用 3 PECVD原理 4 减反射膜的种类及特点
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