大管径PECVD设备加热时的总功率调控方法

针对大管径等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备炉管数量增多,以及炉管加热时设备功率增大,从而导致设备总功率超过车间最大允许功率限制的情况,以大管径6管PECVD设备为例,通过利用控制系统实时监测各炉管的工艺过程状态、加热功率输出需求等数据,根据每个炉管温度对该炉管工艺的影响程度,智能调控各炉管各温区的加热功率输出上限,确保了设备总功率保持在最大允许功率之内。实测结果显示:即使在6个炉管同时启动工艺的极端工况下,通过采用提出的加热时总功率调节方法,设备整体产能受到的影响也不会超过8%。所提调节方法有效解决了设备总功率需求和车间厂务供能指标之间的矛盾。

基于大产能的管式PECVD设备推舟机构的结构优化与仿真研究

对管式PECVD设备推舟机构的现有结构进行优化设计,利用ANSYS软件对优化后的结构进行仿真分析,从而获取大产能条件下各组成部件形变最小时的推舟机构结构。首先,对固定座组件结构进行优化;然后,在固定座组件优化后的基础上,对碳化硅杆结构进行优化;最后,在采用优化后的固定座组件及碳化硅杆结构基础上,通过对光轴直径、碳化硅杆的直径和壁厚进行仿真,得到整个推舟机构最佳的结构参数,可满足管式PECVD设备的大产能需求。

低频PECVD设备沉积的AlOx/SiNx钝化膜的性能研究

对低频PECVD设备沉积的应用于PERC太阳电池上的AlOx/SiNx钝化膜的性能进行了研究。通过少子寿命测试发现,低频PECVD设备直接沉积的AlOx/SiNx钝化膜的钝化性能较弱,载流子复合严重;利用傅里叶红外光谱(FTIR)对造成该现象的原因进行了分析,结果发现,一是因为Si-AlOx界面无足够的氧化层,二是因为AlOx膜层内的Al-O四面体结构占比偏小。通过在低频PECVD设备沉积AlOx膜后通入N2O/NH3气体进行等离子体表面处理工艺,抑制了表面的载流子复合,显著改善了AlOx/SiNx钝化膜的钝化性能,使小批量生产的PERC太阳电池的平均转换效率达到了22.48%。

单管卧式热壁型PECVD设备

介绍了一种用于氮化硅薄膜生长的等离子增强化学气相淀积设备,着重阐述了该设备的结构组成、工艺原理及控制。

板式PECVD设备维护后初期的生产品质提升方案

以板式PECVd设备维护后的初期在多晶硅片表面镀的氮化硅薄膜为研究对象,分析了其膜厚、折射率、腐蚀速率等数据,以及此种镀膜情况下制备的多晶硅太阳电池的电性能。结果表明:在设备维护后初期(约1h)镀制的氮化硅薄膜,随着时间的推移,氮化硅薄膜的膜厚不断下降,折射率随之上升,二者分别从第48 min和第56 min开始趋于稳定;将采用设备维护后64 min内制备的氮化硅薄膜的太阳电池的电性能与采用设备维护前64 min内制备的氮化硅薄膜的太阳电池的电性能进行对比后发现,前者的光电转换效率比后者的低0.05%,且设备维护后初期时制备的氮化硅薄膜的腐蚀速率偏高。通过监控角阀开度曲线,待角阀开度绝对值在中心值上下1%的范围内波动后再进行生产,可以避免设备维护后初期镀膜生产的太阳电池不良品的产生,对提高生产线良品率具有一定的指导意义。

微波板式PECVD设备多晶硅片表面镀膜均匀性影响因素的研究

由于多晶硅片表面在不同晶粒之间的晶格取向、绒面特性,反射率等方面都存在较大差别,因此在多晶硅片表面制备的SiNx膜的均匀性较差。研究微波板式PECVD设备相关配件对其在多晶硅片表面镀膜时膜层均匀性的影响。结果显示,石英管、耐高温胶带厂家的差异,气路的气孔个数差异,加热板、导波器的完好程度差异均会对微波板式PECVD设备在多晶硅片表面镀膜时的均匀性产生较大影响。

管式PECVD设备的温控系统调节对镀膜均匀性的影响分析

以管式PECVD设备的温控系统调节对镀膜均匀性的影响为研究对象,通过实验研究的方法,分别研究了温控系统调节中温区的温度设置、加热时间设置、整体温度设置,以及舟片间距设置对管式PECVD设备镀膜均匀性的影响。研究结果表明:将炉口到炉尾的温度设置为依次降低的趋势,或增加加热时间,或整体温度降低都可以缩小内、外舟片的温度差异,进而均可以明显改善管式PECVD设备的镀膜均匀性;另外,利用舟片间距不等的石墨舟可以解决由固定舟片位置产生的色差问题,外舟片间距由11 mm调整到12 mm可以明显改善由于外舟片受热程度高而带来的膜厚及折射率偏高的情况。

高产能微波等离子体平板式PECVD设备研制

介绍了该设备的工作原理及主要构成,详细阐述了大型等离子体处理腔室的真空系统设计,对真空泵的选型进行了探讨,得到了不同工艺条件下的真空泵抽气曲线,在此基础上,采用有限元分析软件对其腔室结构进行了优化分析,并给出了量产工艺数据。

DFC在PECVD设计开发中的应用研究

简述面向成本设计(Design for cost,DFC)的概念以及我国光伏设备行业的现状,并将DFC理论应用于PECVD设备设计开发过程,对概念设计阶段、详细设计阶段、制造组装阶段等进行指导,提高国产品牌PECVD设备的市场竞争力。

本征氢化非晶硅薄膜厚度对其钝化性能和HIT太阳电池电性能的影响

以异质结(HIT)太阳电池的本征氢化非晶硅薄膜为研究对象,该HIT太阳电池采用n型硅片作为晶硅衬底,其n型电子传输层(下文简称为“n面”)为入光侧,p型空穴传输层(下文简称为“p面”)为背光侧。首先研究了n面和p面本征氢化非晶硅薄膜的厚度对膜层钝化性能和光透过率的影响,然后进一步研究了n面和p面本征氢化非晶硅薄膜不同厚度匹配设计对HIT太阳电池电性能的影响,并选出了最优厚度匹配方案。研究结果表明:1)n面本征氢化非晶硅薄膜的厚度越薄,n面非晶硅膜层的光透过率越高,但钝化效果会变差;当厚度达到5 nm时,硅片的少子寿命趋于稳定。2)在n面本征氢化非晶硅薄膜厚度一定的情况下,随着p面本征氢化非晶硅薄膜的厚度变厚,硅片的少子寿命先快速增加,当厚度达到9 nm时,硅片的少子寿命趋于稳定;当厚度大于9 nm时,制备的HIT太阳电池的短路电流和填充因子均下降,表明其串联电阻增大,导致光电转换效率降低。3)当n面和p面本征氢化非晶硅薄膜的厚度分别为5、9 nm时,n面的钝化效果和光透过率匹配较好,p面的钝化效果和电阻率匹配最优,即为最优厚度匹配方案;此方案制备得到的HIT太阳电池的光电转换效率达到最高,为24.59%。

石墨舟卡点处硅片及单晶硅太阳电池品质异常的研究

在太阳电池制备过程中,采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺对硅片背面镀膜是其重要工序之一,但石墨舟卡点处的硅片在镀膜后常出现瑕疵,且制备的太阳电池进行电致发光(EL)测试时石墨舟卡点处存在EL发黑的情况,严重影响太阳电池的品质。基于此,以利用二合一管式PECVD设备进行硅片背面镀膜时出现的石墨舟卡点处硅片瑕疵及单晶硅太阳电池EL发黑的异常现象为研究对象,分析了此种PECVD设备镀膜时,射频电流、石墨舟卡点形状及石墨舟清洗液配方对石墨舟卡点处硅片和单晶硅太阳电池品质异常的影响,并提出了解决方案。结果表明:利用二合一管式PECVD设备进行硅片背面镀膜时,采用低射频电流、石墨舟采用与硅片接触面积大的卡点形状、石墨舟清洗液配方选择单纯的氢氟酸溶液,能有效解决石墨舟卡点处硅片和单晶硅太阳电池品质异常的情况,显著提升硅片使用该PECVD设备镀膜时的品质及太阳电池良品率。

线形同轴耦合微波等离子体系统仿真研究

微波等离子体增强化学气相沉积(MW-PECVD)法产生的等离子体密度高,成膜质量好,是制备高效太阳能电池背面钝化膜的重要方法。基于自主研制的平板式PECVD设备,对其核心部分——线形同轴微波等离子体系统进行了仿真分析,获得了该系统等离子体源的空间分布规律,为设备设计的进一步优化提供技术指导。

非晶碳薄膜在芯片制程中作为硬掩模应用的特性研究

因其化学和物理性能与其他材料的差异,非晶碳薄膜作为硬掩模来实现高深宽比结构已广泛应用于高端半导体芯片制造工艺中。三维存储器3D-NAND的复杂工艺制程和器件性能对非晶碳硬掩模的沉积速率、厚度均匀性、薄膜透明度和蚀刻速率都提出了特殊的要求。随着国内集成电路技术快速发展,对高端制造装备和配套工艺都呈现出明显的需求,因此开发先进设备和研究新型的工艺材料已势在必行。本文研究了用拓荆科技生产的高端12寸等离子体化学气相沉积(PECVD)设备在晶圆上沉积非晶碳薄膜材料,研究了非晶碳薄膜在300、350和400℃不同沉积温度下的工艺表现,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱表征,并结合理论分析了多种非晶碳薄膜的沉积条件对其材料微观结构、化学和物理性能的影响,以及作为硬掩模刻蚀特性之间的关系。研究发现:随着沉积温度升高,非晶碳薄膜沉积速率下降,薄膜厚度均匀性和抗蚀刻速性能得到提高,同时非晶碳薄膜消光系数略有增加,薄膜透光性能下降。本文中机理分析、试验方法和主要结论对于在IC实际制程中开发非晶碳薄膜工艺提供指导,也在硬掩模应用中进一步提升非晶碳薄膜性能和工艺表现给出了方向。

背表面氮化硅薄膜与氧化铝薄膜制备工艺对单晶硅双面太阳电池EL的影响

以原子层沉积(ALD)设备及管式PECVD设备制备单晶硅双面太阳电池背表面钝化膜的工艺为研究对象,通过实验讨论了管式PECVD设备采用不同的退火温度或退火时间,以及管式PECVD设备采用相同退火工艺但氧化铝薄膜厚度不同时分别对单晶硅双面太阳电池电致发光(EL)的影响。研究结果表明,在ALD设备镀制氧化铝薄膜的厚度保持不变的情况下,当管式PECVD设备的退火温度或退火时间过低会导致单晶硅双面太阳电池的EL图像出现发黑的情况,因此,氧化铝薄膜的厚度在一定范围内时,对管式PECVD设备的退火工艺的要求也基本一致。即当采用ALD设备与管式PECVD设备制备单晶硅双面太阳电池背表面钝化膜时,保持氧化铝薄膜的厚度在一定范围内,制定合理的管式PECVD设备的退火温度和退火时间范围,可以有效避免单晶硅双面太阳电池EL图像发黑的产生。