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一 引言
為(wei)了(le)降(jiang)低(di)晶(jing)體(ti)矽(gui)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)率(lv)，通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)減(jian)少(shao)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)正(zheng)表(biao)麵(mian)的(de)反(fan)射(she)，還(hai)需(xu)要(yao)對(dui)晶(jing)體(ti)矽(gui)表(biao)麵(mian)進(jin)行(xing)鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)，以(yi)降(jiang)低(di)表(biao)麵(mian)缺(que)陷(xian)對(dui)於(yu)少(shao)數(shu)載(zai)流(liu)子(zi)的(de)複(fu)合(he)作(zuo)用(yong)。
矽的折射率為3.8，如果直接將光滑的矽表麵放置在折射率為1.0的空氣中，其對光的反射率可達到30%左(zuo)右(you)。人(ren)們(men)使(shi)用(yong)表(biao)麵(mian)的(de)織(zhi)構(gou)化(hua)降(jiang)低(di)了(le)一(yi)部(bu)分(fen)反(fan)射(she)，但(dan)是(shi)還(hai)是(shi)很(hen)難(nan)將(jiang)反(fan)射(she)率(lv)降(jiang)得(de)很(hen)低(di)，尤(you)其(qi)是(shi)對(dui)多(duo)晶(jing)矽(gui)，使(shi)用(yong)各(ge)向(xiang)同(tong)性(xing)的(de)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)液(ye)，如(ru)果(guo)腐(fu)蝕(shi)過(guo)深(shen)，會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)PNjiedeloudianliu，yinciqiduibiaomianfanshejiangdidexiaoguobumingxian。yinci，kaolvzaiguibiaomianyukongqizhijianchayicengzheshelvshizhongdetouguangjiezhimo，yijiangdibiaomiandefanshe，zaigongyehuayingyongzhong，SiNx膜被選擇作為矽表麵的減反射膜，SiNx膜的折射率隨著x值的不同，可以從1.9變到2.3左右，這樣比較適合於在3.8的矽和1.0的空氣中進行可見光的減反射設計，是一種較為優良的減反射膜。
另一方麵，矽表麵有很多懸掛鍵，對於N 型(xing)發(fa)射(she)區(qu)的(de)非(fei)平(ping)衡(heng)載(zai)流(liu)子(zi)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)吸(xi)引(yin)力(li)，使(shi)得(de)少(shao)數(shu)載(zai)流(liu)子(zi)發(fa)生(sheng)複(fu)合(he)作(zuo)用(yong)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)電(dian)流(liu)。因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)一(yi)些(xie)原(yuan)子(zi)或(huo)分(fen)子(zi)將(jiang)這(zhe)些(xie)表(biao)麵(mian)的(de)懸(xuan)掛(gua)鍵(jian)飽(bao)和(he)。實(shi)驗(yan)發(fa)現(xian)，含(han)氫(qing)的(de)SiNx膜對於矽表麵具有很強的鈍化作用，減少了表麵不飽和的懸掛鍵，減少了表麵能級。
綜合來看，SiNx膜被製備在矽的表麵起到兩個最用，其一是減少表麵對可見光的反射；其二，表麵鈍化作用。
二 PECVD技術的分類
用來製備SiNx膜的方法有很多種，包括：化學氣相沉積法（CVD法）、等離子增強化學氣相沉積（PECVD法）、低壓化學氣相沉積法（LPCVD法）。在目前產業上常用的是PECVD法。
PECVD法按沉積腔室等離子源與樣品的關係上可以分成兩種類型：
直接法：樣品直接接觸等離子體，樣品或樣品的支撐體就是電極的一部分。
間接法：或稱離域法。待沉積的樣品在等離子區域之外，等離子體不直接打到樣品表麵，樣品或其支撐體也不是電極的一部分。
直接法又分成兩種：
（1）管式PECVD係統：即ji使shi用yong像xiang擴kuo散san爐lu管guan一yi樣yang的de石shi英ying管guan作zuo為wei沉chen積ji腔qiang室shi，使shi用yong電dian阻zu爐lu作zuo為wei加jia熱re體ti，將jiang一yi個ge可ke以yi放fang置zhi多duo片pian矽gui片pian的de石shi墨mo舟zhou插cha進jin石shi英ying管guan中zhong進jin行xing沉chen積ji。這zhe種zhong設she備bei的de主zhu要yao製zhi造zao商shang為wei德de國guo的deCentrotherm公司、中國的第四十八研究所、七星華創公司。
（2）板式PECVD係統：jijiangduopianguipianfangzhizaiyigeshimohuotanxianweizhijiashang，fangruyigejinshudechenjiqiangshizhong，qiangshizhongyoupingbanxingdedianji，yuyangpinzhijiaxingchengyigefangdianhuilu，zaiqiangshizhongdegongyiqitizailianggejibanzhijiandejiaoliudianchangdezuoyongxiazaikongjianxingchengdengliziti，fenjieSiH4中的Si和H，以及NH3種的N形成SiNx沉積到矽表麵。這種沉積係統目前主要是日本島津公司在進行生產。
間接法又分成兩種：
（1）微波法：使用微波作為激發等離子體的頻段。微波源置於樣品區域之外，先將氨氣離化，再轟擊矽烷氣，產生SiNx分子沉積在樣品表麵。這種設備目前的主要製造商為德國的Roth&Rau公司。
（2）直流法：使用直流源激發等離子體，進一步離化氨氣和矽烷氣。樣品也不與等離子體接觸。這種設備由荷蘭的OTB公司生產。
目前，在中國微波法PECVD係統占據市場的主流，而管式PECVD係統也占據不少份額，而島津的板式係統隻有5~6條生產線在使用。直流法PECVD係統還沒有進入中國市場。
除了上述幾種模式的PECVD係統外，美國的Applied Material公司還開發了磁控濺射PECVD係統，該係統使用磁控濺射源轟擊高純矽靶，在氨氣的氣氛中反應濺射，形成SiNx分子沉積到樣品表麵。這種技術的優點是不使用易爆的矽烷氣，安全性提高很多，另外沉積速率很高。
如果按照PECVD係統所使用的頻率範圍，又可將其分成以下幾類：
■ 0 Hz：直流間接法――OTB公司
■ 40 KHz：Centrotherm公司管式直接法PECVD和Applied Material公司的磁控濺射係統
■ 250 kHz：島津公司的板式直接法係統
■ 440 kHz：Semco公司的板式直接法
■ 460 kHz：Centrotherm公司管式直接法
■ 13.6 MHz：Semco公司和MVSystem公司的板式直接法係統
■ 2450 MHz：Roth&Rau公司的板式間接法係統。
三 各種方法的優缺點比較
各種方法都有其有缺點：從大的方麵講，直接PECVD法(fa)對(dui)樣(yang)品(pin)表(biao)麵(mian)有(you)損(sun)傷(shang)，會(hui)增(zeng)加(jia)表(biao)麵(mian)少(shao)子(zi)的(de)複(fu)合(he)，但(dan)是(shi)也(ye)正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)其(qi)對(dui)表(biao)麵(mian)的(de)轟(hong)擊(ji)作(zuo)用(yong)，可(ke)以(yi)去(qu)除(chu)表(biao)麵(mian)的(de)一(yi)些(xie)自(zi)然(ran)氧(yang)化(hua)層(ceng)，使(shi)得(de)表(biao)麵(mian)的(de)雜(za)質(zhi)原(yuan)子(zi)得(de)到(dao)抑(yi)製(zhi)，另(ling)外(wai)直(zhi)接(jie)法(fa)可(ke)以(yi)使(shi)得(de)氫(qing)原(yuan)子(zi)或(huo)氫(qing)離(li)子(zi)更(geng)深(shen)入(ru)地(di)進(jin)入(ru)到(dao)多(duo)晶(jing)矽(gui)晶(jing)界(jie)中(zhong)，使(shi)得(de)晶(jing)界(jie)鈍(dun)化(hua)更(geng)充(chong)分(fen)。
使用不同頻率的PECVD係統，也各有一定的優缺點：
（1）頻率越高均勻麵積越小，越難於達到大麵積均勻性。
（2）頻率越低對矽片表麵的損傷越嚴重。
（3）頻率越低離子進入矽片越深，越有利於多晶矽晶界的鈍化。
我們將不同頻率的PECVD方法在電路控製難度的比較列於表1中。
表1 各種頻率的PECVD技術的電路控製難度
各種不同的技術的沉積特性的比較列於表2
表2 各種PECVD方法的沉積特性比較
沉積薄膜的均勻性是一項很重要的指標，目前市場上太陽電池標準訂的越來越高，盡管有些色差片的效率很高，也隻能按照B級片處理。各種設備的標稱均勻性列於表3。
表3 各種PECVD法的均勻性比較
沉積的均勻性與電極和腔室的設計很有關係。管式PECVD係(xi)統(tong)由(you)於(yu)其(qi)石(shi)墨(mo)舟(zhou)中(zhong)間(jian)鏤(lou)空(kong)，因(yin)此(ci)利(li)用(yong)了(le)矽(gui)片(pian)作(zuo)為(wei)電(dian)極(ji)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，因(yin)此(ci)輝(hui)光(guang)放(fang)電(dian)的(de)特(te)性(xing)就(jiu)與(yu)矽(gui)片(pian)表(biao)麵(mian)的(de)特(te)性(xing)有(you)了(le)一(yi)定(ding)的(de)關(guan)係(xi)，比(bi)如(ru)矽(gui)片(pian)表(biao)麵(mian)織(zhi)構(gou)化(hua)所(suo)生(sheng)成(cheng)的(de)金(jin)子(zi)塔(ta)尖(jian)端(duan)的(de)狀(zhuang)態(tai)就(jiu)對(dui)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)放(fang)電(dian)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)，而(er)目(mu)前(qian)矽(gui)片(pian)的(de)電(dian)導(dao)率(lv)的(de)不(bu)同(tong)也(ye)影(ying)響(xiang)到(dao)等(deng)離(li)子(zi)場(chang)的(de)均(jun)勻(yun)性(xing)。另(ling)外(wai)管(guan)式(shi)PECVD的氣流是從石英管一端引入，這樣也會造成工藝氣體分布的不均勻。
板式PECVD係統使用了襯底板作為電極，而且采用勻氣的Shower係xi統tong，但dan是shi由you於yu襯chen底di板ban在zai長chang期qi加jia熱re後hou會hui有you稍shao微wei的de翹qiao曲qu，從cong而er造zao成cheng平ping行xing板ban電dian極ji間jian距ju的de不bu一yi致zhi，也ye會hui造zao成cheng片pian間jian不bu均jun勻yun。另ling外wai，等deng離li子zi體ti直zhi接jie法fa在zai大da麵mian積ji沉chen積ji時shi會hui造zao成cheng由you於yu高gao頻pin波bo長chang所suo帶dai來lai的de附fu加jia的de不bu均jun勻yun性xing。
各ge種zhong方fang法fa製zhi備bei的de薄bo膜mo的de質zhi量liang也ye略lve有you不bu同tong，原yuan則ze上shang講jiang，由you於yu直zhi接jie法fa中zhong的de等deng離li子zi體ti直zhi接jie作zuo用yong於yu矽gui片pian表biao麵mian，因yin此ci均jun勻yun性xing要yao好hao一yi些xie，而er間jian接jie法fa等deng離li子zi體ti是shi離li子zi離li化hua後hou形xing成chengSiNx擴kuo散san到dao矽gui片pian表biao麵mian的de，薄bo膜mo的de質zhi量liang較jiao為wei酥su鬆song，而er磁ci控kong濺jian射she由you於yu其qi工gong作zuo方fang式shi的de原yuan因yin，薄bo膜mo最zui為wei酥su鬆song。對dui於yu致zhi密mi的de薄bo膜mo，其qi鈍dun化hua特te性xing和he減jian反fan射she特te性xing都dou要yao優you越yue得de多duo。幾ji種zhongPECVD技術的薄膜質量的比較列於表4中。
表4 各種PECVD技術製備的薄膜質量
當然，這種比較也是在某些特定的沉積條件下的一般性的比較，改變沉積條件可以改變薄膜的特性。
四 結論
目前，產業化的SiNxdumojishuhaizaibuduandefazhan，meiyizhongjishudouyouqitexingdian，yedouyouqibuzu。taiyangdianchixiangzhexinxingtezhongjiegouhegongyidefangxiangfazhan，duidanhuaguimotichuleyixiexindeyaoqiu。
例li如ru，有you一yi種zhong新xin型xing太tai陽yang電dian池chi要yao求qiu雙shuang麵mian鍍du膜mo，正zheng麵mian鍍du氮dan化hua矽gui，背bei麵mian鍍du二er氧yang化hua矽gui和he氮dan化hua矽gui，這zhe種zhong情qing況kuang下xia，靈ling活huo的de微wei波bo間jian接jie法fa就jiu有you較jiao大da的de優you勢shi。另ling一yi些xie技ji術shu要yao求qiu在zai製zhi備bei出chu氮dan化hua矽gui薄bo膜mo後hou還hai進jin行xing濕shi法fa光guang化hua學xue金jin屬shu鍍du膜mo工gong藝yi，這zhe對dui氮dan化hua矽gui膜mo的de密mi度du和he質zhi量liang要yao求qiu高gao了le很hen多duo，因yin此ci，直zhi接jie法fa特te別bie是shi管guan式shi直zhi接jie法fa就jiu有you了le很hen大da的de優you勢shi。
總之，各種方法必須適應這些新的要求，才能更好的發展下去。
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