• ?LPCVD-繞鍍問題

① 繞鍍異常產(chǎn)生原因:
因?yàn)長PCVD沉積膜不具備方向性,因電池片立于石英舟之上,氧化層及本征多晶硅層也同樣會(huì)附著在電池片的側(cè)面及正面,形成包裹,即“繞鍍”現(xiàn)象。
LPCVD繞鍍石英管異常解決
② 繞鍍的影響:
多余的隧穿層、摻雜多晶硅層必須被去除,因此后續(xù)需要引入“去繞鍍”工藝,但LPCVD繞鍍成為痛點(diǎn)的根本原因在于去繞鍍較難控制,影響電池良率。
③ 清洗繞鍍產(chǎn)生的問題:
可能導(dǎo)致去除不完全、或者摻雜多晶硅層遭刻蝕,影響電池效率,LPCVD法制備隧穿氧化層及摻雜多晶硅層,一般在磷摻雜后,再進(jìn)行清洗繞鍍。
④ LPCVD去繞鍍典型工藝流程:
a. HF酸單面清洗,去除繞鍍區(qū)域內(nèi)的磷硅玻璃PSG(即正面、側(cè)面);
b. KOH堿液雙面清洗,去除繞鍍區(qū)域內(nèi)的摻雜多晶硅(即正面、側(cè)面)。背面PSG層起到保護(hù)隧穿氧化層及摻雜多晶硅層作用;
c. HF酸雙面清洗,去除繞鍍區(qū)域內(nèi)的SiO2(即正面、側(cè)面)、背面PSG;
⑤ 去繞鍍“難”的根本原因:
a. 在第2步中,KOH雙面清洗,去除繞鍍區(qū)域多晶硅。
b. 因KOH堿液刻蝕摻雜多晶硅速度604nm/min,大于刻蝕磷硅玻璃PSG的速度,后者為210nm/min。
c. 背面磷硅玻璃PSG能保護(hù)背面摻雜多晶硅層。
d. 但兩者反應(yīng)時(shí)間差很難有效控制,實(shí)際生產(chǎn)中可能導(dǎo)致:摻雜多晶硅層去除不完全,或背面起保護(hù)作用的磷硅玻璃被去除,導(dǎo)致背面摻雜多晶硅層被侵蝕,影響電池效率。
LPCVD繞鍍石英管異常解決
⑥ N 型電池濕法去繞鍍?cè)敿?xì)工藝
  • ?LPCVD原位摻雜困難

① LPCVD原位摻雜較難,主要問題在于:
a. 難以實(shí)現(xiàn)大于1020cm-3高活性的摻雜濃度(ND,act);
b. 摻雜層沉積速度慢,產(chǎn)量低;
c. 膜厚度不夠,且均勻性差;
② LPCVD原位摻雜中,摻雜濃度與膜的沉積速度是相制約的關(guān)系
a. 根據(jù)Kamins研究,多晶硅層中磷的活性摻雜濃度需達(dá)到1020cm-3,才能實(shí)現(xiàn)較低的復(fù)合電流密度J0、及較低的接觸電阻ρc。
b. 而磷的活性摻雜濃度ND,act與沉積速度成反向關(guān)系,即隨著反應(yīng)溫度升高,膜的沉積速度增大,而磷的活性摻雜濃度降低。
c. 根本原因在于,當(dāng)反應(yīng)溫度越高時(shí),硅烷SiH4分解速度越快,而PH3從膜表面的解析速度越快,兩者共同作用下,則生成的摻雜層中,磷的活性摻雜濃度ND,act越低。
③ LPCVD本征摻雜多晶硅工藝,膜均勻性差。
a. 根據(jù)研究,LPCVD制備摻雜多晶硅層均勻性在+/-40%,遠(yuǎn)不及制備本征非晶硅層的均勻性。
b. LPCVD制備摻雜多晶硅層時(shí),沉積過程不受晶片表面上化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的限制,而是受反應(yīng)物向表面?zhèn)鬏數(shù)南拗茣r(shí),導(dǎo)致膜層均勻性大大下降。
c. 硅片表面的反應(yīng)物濃度差異,導(dǎo)致膜層均勻性問題。
d. 根據(jù)WaqarAhmed,可以通過定制硅片的反應(yīng)艙室去制備摻雜多晶硅層,但該定制化方法完全不能適用于量產(chǎn)。
LPCVD繞鍍石英管異常解決
④ LPCVD一般采用先沉積本征多晶硅層,再通過磷擴(kuò)散或者離子注入的方式,進(jìn)行多晶硅層的磷摻雜。
a. 磷擴(kuò)散的方法是以POCl3為氣源,在700-850℃溫度下實(shí)現(xiàn)分解、形成PSG,再在850-900℃、N2環(huán)境下中,保持30分鐘,完成磷原子擴(kuò)散。
b. 多晶硅層在高溫?cái)U(kuò)散爐中,能同步實(shí)現(xiàn)多晶硅的晶化處理,形成原子的規(guī)則排列,不需要后續(xù)退火工步。
c. 離子注入技術(shù)指真空中一束離子束射向一塊固體材料,受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低,并最終停留在固體材料中的現(xiàn)象。
d. 實(shí)際運(yùn)用中,采用等離子輔助法,以PH3為氣源,經(jīng)過電離,實(shí)現(xiàn)P原子注入多晶硅層。
e. 需要加入退火的工藝,進(jìn)行多晶硅的晶化處理。
LPCVD繞鍍石英管異常解決
  • LPCVD 石英管損壞異常

① LPCVD石英管出現(xiàn)炸裂,需要每15天清洗維護(hù)一次的原因:
a. 因?yàn)樵诘矸e過程中石英管和石英舟都會(huì)淀積上一層薄膜。
b. 隨著工藝生產(chǎn)的增多,這些薄膜越來越厚,當(dāng)其達(dá)到一定厚度時(shí),便會(huì)出現(xiàn)硅裂現(xiàn)象,從而導(dǎo)致淀積薄膜中出現(xiàn)顆粒物,或使石英管某端出現(xiàn)一定程度的下沉,造成淀積的膜厚出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。
c. 因此,必須定期清洗石英管。通常用兩套石英管和石英舟輪換使用,以縮短維護(hù)時(shí)間。
② LPCVD石英管清洗方法:
把反應(yīng)管從設(shè)備上卸下來,采用HF酸或HF酸加HNO3腐蝕,還要用大量去離子水沖洗,然后烘干,過程復(fù)雜。
因?yàn)榉磻?yīng)爐管較長,一般都長達(dá)1.5-2.5米,在清洗或裝卸過程中稍不注意,就易損壞。

根據(jù)拉普拉斯數(shù)據(jù),石英舟清洗周期為15天,且石英管壽命4-12個(gè)月,現(xiàn)階段需要每年更換爐管2-3次,石英件成本在200萬/GW。

來源:光伏技術(shù)
END

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作者 li, meiyong

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