PECVD （Roth&Rau）工艺培训
一、PECVD工序的原理及作用
PECVD，即微波间接等离子增强化学气相沉积，
英文全称为 Microwave Remote Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition。
PECVD主要是在硅片表面（扩散面）沉积一层深蓝色的SiNx膜。而这层SiNx膜的作用是：
a）减少电池表面光的反射；
b）进行表面及体钝化，减少电池的反向漏电流；
c）具有良好的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、阻挡金属和水蒸汽扩散的能力。
为了改善太阳能电池片的功率，可以通过在多晶硅表面及内部的电子空穴对上沉积一层很薄的氮化硅来实现，又称为钝化。由于此氮化硅沉积层所具有高硬度，抗化学反应性，折射性强等优点使得它成为当之无愧的保护性抗反射层。通过微波激发的等离子体具有很高的载电荷浓度（其中离子和电子能量级可10eV），这样也正好满足薄膜淀积工艺中对于离子撞击所需的要求。
工艺腔中的NH3和SiH4分子在高频微波源的作用下热运动加剧，相互间碰撞使其分子电离，这些离子反应生成SiNx。
3SiH4?SiH3?SiH2?SiH3??6H?
350℃等离子体?2?2NH3?NH2?NH2??3H?
350℃等离子体?总反应式：3SiH4?4NH3?Si3N4?12H2?
350℃等离子体
在左图中示出了四分之一波长减反射膜的原理。从第二个界面返回到第一个界面的反射光与从第一个界面的反射光相位相差180度，所以前者在一定程度上抵消了后者。即n1d1=λ/4。
SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3。膜厚控制在77-93nm，硅片镀膜面颜色呈
0.700.600.50Reflectance(0-1)0.400.300.200.100.00300400500600700800900100011001200Wavelength(nm)ˉ?§???′?óoè1??·′?éê?á3y?SiN¤?óo?μ·′?éê?PECVD镀膜后的减反射效果明显。
二、设备简介
设备跟产品的质量联系最为密切，PECVD主要使用的设备分为板式跟管式。主要介绍Roth&Rau板式PECVD。
SiNA 是德文Silizium（硅）-Nitrid（氮）-Anlage（处理系统）的缩写。它是专门利用PECVD过程来沉积氮化硅薄膜的系统，最初SINA系统只用于研究。SiNA系统是一个模块化的在线生产系统，主要用于太阳电池减反膜的沉积 。
SiNA系统有三个腔体，分别是进料腔，反应腔（包括预热、沉积和冷却三部分）和出料腔。各腔体直接有闸门阀隔开。除了腔体，其它主要部分包括真空泵系统，真空监测系统（各种真空规），气体供应系统，等离子源(微波发生器），冷却水系统，硅片传送系统和衬底加热系统等。
板式PECVD用石墨框作为载体，上料时将硅片轻放于石墨框的挂钩上。进料腔抽到一定的真空度后打开2#门，石墨框进入工艺腔进行镀膜。镀膜完成后进入冷却腔冷却，最后经过出料腔到下料台。下料完成后经过自动返板线将空置的石墨框返回上料台。
镀膜反应主要在工艺腔内进行。工艺腔内有四组独立的镀膜系统，如下图。
板式PECVD沉积原理
喷淋系统构造
微波组件组成部分
Microwave Generator: 微波产生器， Carrier with hanging substrates: 挂有载片的载板， Quarz-tube with inner conductor: 带有内置铜导管的石英管，
Plasma: 等离子体
理论上讲，通过微波有四种不同的方法可以激发出大区域的等离子体
1.微波可通过喇叭型天线来激发等离子体 2.微波可通过电介质窗来激发等离子体
3.微波可通过一组λ/4的天线来激发等离子体
4.微波可通过一个同轴的石英管系统来激发等离子体
上面所引述的前三种通过微波激发等离子体的方法可以适用于在选定的位置激发等离子体，但对于整个区域而言等离子体的浓度并不是均匀的。要获得均匀的大区域等离子体只能在远离微波输入的范围才能观测得到。
而通过一个内置同轴的石英管与微波发射器相接后可在石英管上进行表面波放电，从而可以激发出高均匀度的微波等离子体，或称之为大区域的线性微波等离子体。
Quartz tube: 石英管，inner conductor: 内置铜导管，high density plasma area: 高密度等离子体区域，coaxial outer conductor: 同轴外导体，magnet system: 外加磁场系统，thin film deposition plasma: 薄膜敷层等离子体，deposition shield: 敷层防护槽，gas supply: 气体供应，substrates: 载片
对于LPS 1等离子体源和一般的“线性等离子体”源来讲，他们之间最大的区别是LPS 1中配备了附加的磁性组件。这样使得LPS 1具有以下两个优点：