论文多晶管式PECVD镀膜均匀性是适合镀膜论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关汽车镀膜价格开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
摘 要：文章针对管式PECVD镀氮化硅薄膜均匀性问题,从硅片厚度检测、制绒成品检测、PECVD工艺调整及石墨舟的使用四个方面对问题进行了分析.结果表明,硅片膜厚偏差在20 um范围内,制绒成品的折射率在17.5%-18.5%之内,使用合理的PECVD工艺配方,及对石墨舟进行监控维护,可以解决镀膜不均匀性问题.
关键词：管式PECVD；镀膜均匀性；石墨舟
中图分类号：TB43 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）35-0051-02
采用PECVD制备的氮化硅薄膜,具有卓越的抗氧化和绝缘性能,同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好,除氢氟酸能缓慢腐蚀外,其它酸和它基本不起作用.因此,PECVD制备的氮化硅薄膜在太阳能领域得到广泛应用.但是由于管式PECVD 设备本身的性能,导致沉积的氮化硅膜均匀性相对平板式PECVD 要差一些,故对硅片和沉积工艺要求较高.在整线工艺中,和镀膜均匀性相关的工艺主要有硅片检测、清洗制绒及镀减反射膜,故本文主要从以上三个工艺段进行研究.
1 实验方案
实验所用硅片为市售多晶P型硅片,面积为156×156 mm2,电阻率为1-3 ohm·cm,厚度为200 μm,使用Centrotherm制绒设备,Centrotherm管式PECVD设备及原厂配置石墨舟.
硅片的薄厚差异过大会引起镀膜电场强度的不同,进而影响氮化硅膜在硅片上的沉积速率；硅片制绒后绒面的均匀性影响氮化硅薄膜的均匀性；PECVD生产工艺的气体流量、反应压强以及高频功率等对氮化硅膜的均匀性都有一定的影响；作为镀膜载体的石墨舟的维护清洗、卡点的磨损以及放置等都将影响氮化硅膜的均匀性.本论文利用Semilab WMT-3膜厚测量设备对硅片厚度进行检测,利用反射率测试仪对制绒后的硅片进行表征,使用椭偏仪测量镀膜后硅片的膜厚.
2 实验结果及讨论
2.1 硅片厚度检测
对大量的色差片进行硅片厚度的测量,如表1所示是其中10片色差硅片的测量数据,
其中,TTV表示膜厚偏差,即最大测量膜厚值-最小测量膜厚值.结果表明,在同一硅片上,硅片厚度低于185 μm的区域,呈现红色或黄褐色,和正常颜色蓝色之间存在明显的色差.对大量的色差片厚度进行测量分析发现,在同一硅片上,厚度偏薄区域颜色偏深,厚度偏厚区域颜色偏浅,随着厚度差异越大,色差越严重,且颜色异常区域的位置和硅片在舟内的位置没有直接关系.同时,跟踪发现,并不是所有膜厚偏差大的硅片出现色差大现象,故硅片厚度不均不是引起色差的主要因素,这同文献的研究结果相同.
在硅片检测工艺段,将TTV控制在20 μm的范围内,对镀膜均匀性有一定的作用.
2.2 制绒成品检测
选取三组晶花分布一致的硅片,每组20片,使用不同配比的制绒配方获得不同的绒面,测试制绒后三组的反射率,三组制绒后硅片按后续工艺生产,经PECVD后利用椭偏仪测试膜厚,结果如表2所示：反射率越低,镀膜后电池片平均膜厚越低,随着反射率的增加,膜厚在增加.原因分析是反射率低对应制绒刻蚀坑多,导致有效表面积增大,相应镀膜面积增多,故膜厚较薄,颜色较深.同时在实验中发现,当平均反射率在18%,单片边缘反射率低于17%的比例大于8%时,镀膜后边缘会出现暗红色,且暗红色区域和硅片在石墨舟中的放置方向没有直接关系,如图1所示：
故在生产中,除了控制制绒后成品的刻蚀深度之外,将其反射率控制在17.5%～18.5%的范围内,可以减少PECVD镀膜后的色差片.
2.3 PECVD工艺调整
工艺参数对氮化硅膜的沉积速率有着重要的影响.PECVD工段的工艺参数主要有：反应压强,反应功率,脉冲频率开关比,气体流量比等,希望通过对这些参数的调整使石墨舟中的硅片在各位置的气流、反应沉积速率一致.表3列出对工艺参数的调整及其镀膜均匀性的效果：
经多次工艺配方试验,效果较为明显的是调节双层膜的气体流量比.说明上下两层膜的匹配影响镀膜的均匀性,故选择合适的N/Si流量比可以改善色差问题.
2.4 石墨舟的使用
石墨舟是承载硅片的载体,也是氮化硅膜沉积的载体,石墨舟的状态是否良好直接影响氮化硅膜的沉积均匀性.本文主要从以下两方面对其进行分析：
2.4.1 石墨舟的使用
在PECVD的某个工艺炉管中,跟踪两个石墨舟的一个使用周期,得出使用次数及膜厚的关系图,如图2所示,在前5次的使用中,膜厚偏厚,在后20次的使用中,膜厚偏薄,表4列出了在一个使用周期内,两个石墨舟的色差片出现数量,新舟较旧舟出现的色差片要少的多,主要原因是随着石墨舟的使用次数的增加,舟片不平或者卡点的磨损等导致硅片在镀膜的过程中不在同一水平面上,硅片在两极之间距离不等,产生的电场强度不等,从而影响了各处氮化硅膜在硅片上的沉积速率,最终导致表面色差较多.根据图表,对PECVD的工艺配方的沉积时间进行调整,即随着石墨舟使用次数的增加,工艺配方使用不同的沉积时间,在一定程度上能够缓解色差问题.同时选择合适的石墨舟使用次数及保养周期也对解决色差问题有效果.
2.4.2 卡点的磨损
将使用半年的旧石墨舟清洗后,将一半的卡点进行全部更换,另外一半的卡点保留,饱和后投入生产,跟踪3次,对称抽取3片进行均匀性测量,表5列出了新卡点区域和旧卡点区域的硅片均匀性测量数据,对比可得,旧卡点区域镀膜偏薄,标准偏差偏大,即均匀性差,故旧卡点磨损是导致色差的一个关键因素.根据石墨舟使用频率定期对卡点进行更换,可以解决镀膜均匀性问题.
3 结 论
通过对硅片厚度、制绒成品的检测、PECVD工艺的调整及石墨舟使用情况进行跟踪研究显示,影响管式PECVD镀膜均匀性的原因主要来自三个方面：其一,清洗制绒绒面的均匀性；其二,PECVD配方的选择,其三,石墨舟卡点的磨损.硅片的平整度影响镀膜均匀性,但不是引起色差的关键因素.
在太阳能电池大规模生产过程中,对来料的检测和生产工序工艺的严格控制是保证高质量产品的前提条件,同时生产设备的维护及易耗品的及时更换是生产高质量产品的重要保障,因此需高度重视和严格执行.
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