多晶管式PECVD镀膜均匀性的研究

多晶管式PECVD镀膜均匀性的研究

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

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，其它酸与它基本不起作用。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，与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

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