晶硅太阳电池管式PECVD镀膜常见返工原因及解决措施研究

2014-09-26王宝磊孙涛吕歌翔

科技创新与应用 2014年29期

王宝磊孙涛吕歌翔

摘要：随着近几年行业发展和市场变化，特别是歐洲“双反”，导致市场对晶硅太阳电池性能和外观要求越来越高，而PECVD镀膜是影响晶硅太阳电池性能和外观的重要因素之一。文章归类分析了实际生产过程中，导致PECVD镀膜异常造成返工的常见原因，并探讨了对应的可行的解决方法，为节省电池片制造成本和提高质量提供了有力保障。

关键词：晶硅电池；管式；PECVD；镀膜

太阳能是一种无污染的绿色清洁能源，取之不尽。晶硅太阳电池能将太阳能转换为电能，造福人类。然而近年来随着市场的快速变化，对晶硅太阳电池质量要求越来越高。晶硅太阳电池的制造流程一般分为制绒、扩散、去PSG和刻蚀、PECVD、丝网印刷、分选六个制程，其中PECVD是影响晶硅太阳电池外观的重要因素之一，如何降低PECVD制程的返工率而实现提高产品良率、降低制造成本也变得愈加重要。

1 PECVD常见返工片的概况

对于晶硅太阳电池PECVD镀膜，主要是指在450℃，以石墨舟为载体，在真空状态下通过射频电源激发SiH4和NH3辉光放电产生等离子体，在硅片表面发生化学反应，生成Si3N4膜的过程。镀膜条件相对较多，过程比较复杂，因此产生返工片的原因也较多，根据实际出现的返工片的外观情况大致可分为：单边色差、边角色差、中心色差、斑点、水纹印，划痕、硅脱和异常放电片等。这里面的单边色差、斑点和水纹印产生的根本原因，已被证实在于前面制程异常，在此不再一一讨论。文章重点对PECVD镀膜产生的返工加以分析。

2 返工原因及解决措施

镀膜过程中的温度、石墨舟、射频功率和气体流量等因素，都是影响镀膜均匀性的重要原因，因而不同原因造成的返工片，对应的解决方法也是有区别的。

2.1 边角色差

硅片边角颜色异常，多与相对应位置的石墨舟片的间距有关，间距不同，导致电场变化，从而引起此处镀膜速率异常，颜色不同于其他位置，形成色差。常见原因一般有两种，一是石墨片之间的陶瓷隔块破损或缺失；二是对应位置的陶瓷杆松弛或断裂。

解决措施：检查对应位置的陶瓷隔块和陶瓷杆，更换或维修。且每次插片前，对陶瓷隔块和陶瓷杆逐一检查，可基本杜绝此类事情发生。

2.2 中心色差

硅片中心膜厚薄于周边，形成色差，一般有两种原因，一是工艺气体流量不足，导致镀膜时硅片中心位置产生的等离子体数量少，镀膜速率慢，形成色差；二是定位卡点不合适或磨损严重，影响硅片与石墨片的接触，导致硅片与硅片间的电场变弱，镀膜速率由硅片边缘至硅片中心逐渐变慢，形成色差，这种情况一般出现即会产生2片返工片。

解决措施：（1）检查、清理进气孔旁的碎硅片，防止堵塞；（2）检查、维修对应位置的定位卡点。常用的维修定位卡点的措施见表1。

表1 维修石墨舟定位卡点的常用措施

2.3 划痕

划痕多源自手动下片，一种原因为下片过程中将吸笔插入石墨舟贴住硅片后，仍有继续向下运动的动作，导致产生划痕或吸笔印；另一种是因定位卡点磨损严重或安装不合适，导致硅片被牢牢卡在与定位卡点接触的位置，用吸笔未能一次性将硅片取出，产生划痕。

解决措施：对于第一种情况，首先将吸笔吸力调至合适，其次，将下片动作分解成这样一个过程：将吸笔插入石墨舟至合适深度，用吸笔头贴住硅片，吸住硅片，向上提出吸笔。这样调整后，一般不会出现因这种情况导致的划痕。

对于第二种情况，检查、维修对应位置的石墨舟卡点即可。

2.4 硅脱

硅脱多是由于下片过程中硅片与石墨舟陶瓷隔块或定位卡点的碰撞导致。除去人为因素外，还有吸笔和定位卡点等因素。

解决措施：（1）清理吸笔头和吸笔垫，调整吸笔吸力；（2）检查、维修对应位置的石墨舟卡点。

2.5 异常放电

这里所说的异常放电是指相邻电极被硅片导通，在此附近形成强大电场，产生大量等离子体，从而在这部分区域形成彩虹片的过程。通常也有两种原因，一是镀膜过程中，舟内的碎硅片搭到相邻电极上；另一种是PECVD炉内底部碎硅片堆积多，在石墨舟被放入炉内后，炉内底部碎硅片导通了相邻的两片电极。

解决措施：（1）在将石墨舟送入PECVD设备前，先检查舟内，确保无碎片；（2）清理炉内碎硅片，定期维护。