晶硅太陽電池管式PECVD鍍膜常見返工原因及解決措施研究

王寶磊 孫濤 呂歌翔

摘 要：隨著近幾年行業(yè)發(fā)展和市場變化，特別是歐洲“雙反”，導(dǎo)致市場對晶硅太陽電池性能和外觀要求越來越高，而PECVD鍍膜是影響晶硅太陽電池性能和外觀的重要因素之一。文章歸類分析了實際生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致PECVD鍍膜異常造成返工的常見原因，并探討了對應(yīng)的可行的解決方法，為節(jié)省電池片制造成本和提高質(zhì)量提供了有力保障。

關(guān)鍵詞：晶硅電池；管式；PECVD；鍍膜

太陽能是一種無污染的綠色清潔能源，取之不盡。晶硅太陽電池能將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，造福人類。然而近年來隨著市場的快速變化，對晶硅太陽電池質(zhì)量要求越來越高。晶硅太陽電池的制造流程一般分為制絨、擴散、去PSG和刻蝕、PECVD、絲網(wǎng)印刷、分選六個制程，其中PECVD是影響晶硅太陽電池外觀的重要因素之一，如何降低PECVD制程的返工率而實現(xiàn)提高產(chǎn)品良率、降低制造成本也變得愈加重要。

1 PECVD常見返工片的概況

對于晶硅太陽電池PECVD鍍膜，主要是指在450℃，以石墨舟為載體，在真空狀態(tài)下通過射頻電源激發(fā)SiH4和NH3輝光放電產(chǎn)生等離子體，在硅片表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成Si3N4膜的過程。鍍膜條件相對較多，過程比較復(fù)雜，因此產(chǎn)生返工片的原因也較多，根據(jù)實際出現(xiàn)的返工片的外觀情況大致可分為：單邊色差、邊角色差、中心色差、斑點、水紋印，劃痕、硅脫和異常放電片等。這里面的單邊色差、斑點和水紋印產(chǎn)生的根本原因，已被證實在于前面制程異常，在此不再一一討論。文章重點對PECVD鍍膜產(chǎn)生的返工加以分析。

2 返工原因及解決措施

鍍膜過程中的溫度、石墨舟、射頻功率和氣體流量等因素，都是影響鍍膜均勻性的重要原因，因而不同原因造成的返工片，對應(yīng)的解決方法也是有區(qū)別的。

2.1 邊角色差

硅片邊角顏色異常，多與相對應(yīng)位置的石墨舟片的間距有關(guān)，間距不同，導(dǎo)致電場變化，從而引起此處鍍膜速率異常，顏色不同于其他位置，形成色差。常見原因一般有兩種，一是石墨片之間的陶瓷隔塊破損或缺失；二是對應(yīng)位置的陶瓷桿松弛或斷裂。

解決措施：檢查對應(yīng)位置的陶瓷隔塊和陶瓷桿，更換或維修。且每次插片前，對陶瓷隔塊和陶瓷桿逐一檢查，可基本杜絕此類事情發(fā)生。

2.2 中心色差

硅片中心膜厚薄于周邊，形成色差，一般有兩種原因，一是工藝氣體流量不足，導(dǎo)致鍍膜時硅片中心位置產(chǎn)生的等離子體數(shù)量少，鍍膜速率慢，形成色差；二是定位卡點不合適或磨損嚴(yán)重，影響硅片與石墨片的接觸，導(dǎo)致硅片與硅片間的電場變?nèi)?，鍍膜速率由硅片邊緣至硅片中心逐漸變慢，形成色差，這種情況一般出現(xiàn)即會產(chǎn)生2片返工片。

解決措施：（1）檢查、清理進氣孔旁的碎硅片，防止堵塞；（2）檢查、維修對應(yīng)位置的定位卡點。常用的維修定位卡點的措施見表1。

表1 維修石墨舟定位卡點的常用措施

2.3 劃痕

劃痕多源自手動下片，一種原因為下片過程中將吸筆插入石墨舟貼住硅片后，仍有繼續(xù)向下運動的動作，導(dǎo)致產(chǎn)生劃痕或吸筆?。涣硪环N是因定位卡點磨損嚴(yán)重或安裝不合適，導(dǎo)致硅片被牢牢卡在與定位卡點接觸的位置，用吸筆未能一次性將硅片取出，產(chǎn)生劃痕。

解決措施：對于第一種情況，首先將吸筆吸力調(diào)至合適，其次，將下片動作分解成這樣一個過程：將吸筆插入石墨舟至合適深度，用吸筆頭貼住硅片，吸住硅片，向上提出吸筆。這樣調(diào)整后，一般不會出現(xiàn)因這種情況導(dǎo)致的劃痕。

對于第二種情況，檢查、維修對應(yīng)位置的石墨舟卡點即可。

2.4 硅脫

硅脫多是由于下片過程中硅片與石墨舟陶瓷隔塊或定位卡點的碰撞導(dǎo)致。除去人為因素外，還有吸筆和定位卡點等因素。

解決措施：（1）清理吸筆頭和吸筆墊，調(diào)整吸筆吸力；（2）檢查、維修對應(yīng)位置的石墨舟卡點。

2.5 異常放電

這里所說的異常放電是指相鄰電極被硅片導(dǎo)通，在此附近形成強大電場，產(chǎn)生大量等離子體，從而在這部分區(qū)域形成彩虹片的過程。通常也有兩種原因，一是鍍膜過程中，舟內(nèi)的碎硅片搭到相鄰電極上；另一種是PECVD爐內(nèi)底部碎硅片堆積多，在石墨舟被放入爐內(nèi)后，爐內(nèi)底部碎硅片導(dǎo)通了相鄰的兩片電極。

解決措施：（1）在將石墨舟送入PECVD設(shè)備前，先檢查舟內(nèi)，確保無碎片；（2）清理爐內(nèi)碎硅片，定期維護。

3 結(jié)束語

光伏發(fā)電是未來最有潛力的新能源之一，能夠緩解或解決日益嚴(yán)峻的能源危機問題。PECVD制程作為其中一個環(huán)節(jié)，降低其返工率，有助于節(jié)約電池片的制造成本和提高電池片的外觀質(zhì)量，從而增強企業(yè)的競爭力，為人類生存創(chuàng)造更有利的條件。

參考文獻

[1]杜中一.半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.