晶硅太陽(yáng)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(chǎng)變化，特別是歐洲“雙反”，導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)晶硅太陽(yáng)電池性能和外觀要求越來(lái)越高，而PECVD鍍膜是影響晶硅太陽(yáng)電池性能和外觀的重要因素之一。文章歸類分析了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，導(dǎo)致PECVD鍍膜異常造成返工的常見原因，并探討了對(duì)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(yáng)能是一種無(wú)污染的綠色清潔能源，取之不盡。晶硅太陽(yáng)電池能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，造福人類。然而近年來(lái)隨著市場(chǎng)的快速變化，對(duì)晶硅太陽(yáng)電池質(zhì)量要求越來(lái)越高。晶硅太陽(yáng)電池的制造流程一般分為制絨、擴(kuò)散、去PSG和刻蝕、PECVD、絲網(wǎng)印刷、分選六個(gè)制程，其中PECVD是影響晶硅太陽(yáng)電池外觀的重要因素之一，如何降低PECVD制程的返工率而實(shí)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(duì)于晶硅太陽(yáng)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(guò)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(guò)程。鍍膜條件相對(duì)較多，過(guò)程比較復(fù)雜，因此產(chǎn)生返工片的原因也較多，根據(jù)實(shí)際出現(xiàn)的返工片的外觀情況大致可分為：?jiǎn)芜吷?、邊角色差、中心色差、斑點(diǎn)、水紋印，劃痕、硅脫和異常放電片等。這里面的單邊色差、斑點(diǎn)和水紋印產(chǎn)生的根本原因，已被證實(shí)在于前面制程異常，在此不再一一討論。文章重點(diǎn)對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)應(yīng)位置的石墨舟片的間距有關(guān)，間距不同，導(dǎo)致電場(chǎng)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(duì)應(yīng)位置的陶瓷桿松弛或斷裂。

解決措施：檢查對(duì)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(duì)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(shí)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(diǎn)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(chǎng)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(huì)產(chǎn)生2片返工片。

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

表1 維修石墨舟定位卡點(diǎn)的常用措施

2.3 劃痕

劃痕多源自手動(dòng)下片，一種原因?yàn)橄缕^(guò)程中將吸筆插入石墨舟貼住硅片后，仍有繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作，導(dǎo)致產(chǎn)生劃痕或吸筆印；另一種是因定位卡點(diǎn)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(diǎn)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(duì)于第一種情況，首先將吸筆吸力調(diào)至合適，其次，將下片動(dòng)作分解成這樣一個(gè)過(guò)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(huì)出現(xiàn)因這種情況導(dǎo)致的劃痕。

對(duì)于第二種情況，檢查、維修對(duì)應(yīng)位置的石墨舟卡點(diǎn)即可。

2.4 硅脫

硅脫多是由于下片過(guò)程中硅片與石墨舟陶瓷隔塊或定位卡點(diǎn)的碰撞導(dǎo)致。除去人為因素外，還有吸筆和定位卡點(diǎn)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(duì)應(yīng)位置的石墨舟卡點(diǎn)。

2.5 異常放電

這里所說(shuō)的異常放電是指相鄰電極被硅片導(dǎo)通，在此附近形成強(qiáng)大電場(chǎng)，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(guò)程。通常也有兩種原因，一是鍍膜過(guò)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(wú)碎片；（2）清理爐內(nèi)碎硅片，定期維護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

光伏發(fā)電是未來(lái)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(jī)問(wèn)題。PECVD制程作為其中一個(gè)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(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，為人類生存創(chuàng)造更有利的條件。

參考文獻(xiàn)

[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.