管式PECVD镀膜均匀性的研究

杨飞飞 张雁东 崔龙辉

【摘 要】 本文主要研究管式PECVD后期使用中的镀膜均匀性问题，通过对镀膜沉积的工艺条件、石墨舟饱和工艺参数的分析研究，找出最优的沉积条件与参数，经过改善后，电池片镀膜整体质量有很大提升，片内与片间镀膜颜色的一致性得到保障。

【关键词】 PECVD;电池片;镀膜;石墨舟

【中图分类号】 TD32 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）04-0100-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1引言

目前晶硅电池的镀膜方式主要使用PECVD原理，分为管式与板式，板式PECVD由于电极板与载板平行，并且不存在卡点，因此片内及片间均匀性都较好。管式PECVD则不同，卡点、温度及舟饱和都会影响其镀膜的均匀性，导致舟内电池片颜色波动较大，尤其在设备使用后期，不同温区或炉管之间颜色跳动较大。本文主要针对以上问题，一一提出解决办法，保证设备后期镀膜质量的稳定性。

2实验结果分析

2.1片间均匀性改善

2.1.1问题分析

目前存在的问题是管内炉口与炉尾存在镀膜差异性，炉口镀膜偏薄，炉尾偏厚，现对影响管内均匀性的镀膜沉积压力、温度分别进行不同位置测试，具体数据如下表：

经测试管内不同位置压力、温度发现，压力位置一致性较好，温度位置差异性较大，且误差超出允许的1.5%的范围，已构成镀膜质量差异的主要反应条件。经分析造成此现象的主要原因为各个炉管加热丝长时间使用存在老化问题，个别温区温度无法达到设定值。

2.1.2具体措施

针对上述问题，根本解决需要更换加热丝，考虑到更换加热丝成本高，且更换较复杂，如何能够保证镀膜质量的情况下，找到相对容易实现的方法，既能做到设定温度与实际温度吻合，同时又能保證温度设置的差异性补偿，是目前面临的困难。为此选取典型炉管，跟踪其运行记录文件，掌握其每个温区与设定值的差值大小，并与在线检测相机所测膜厚作关联分析，找出相应调整的方向及幅度，如下：

从上表中看出达不到设定值主要集中在炉口的前两个区，对应检测光学膜厚值也相应偏低，依据其他正常区域温度与膜厚关系，经过多次测试，初步得出温度变化幅度与光学膜厚的关系如下图：

由上图通过线性拟合得出线性因子为0.64，即温度变化1℃，光学膜厚变化0.64。依据上述参数，调整相应温区的温度补偿，此处调整思路为炉口温度，设定值为实际能够达到的上限温度，同时降低炉尾各温区温度设定值，保证不同位置温度的一致性，同时调整整体沉积时间，保证膜厚在正常范围内。

按照以上配方参数，实验结果显示修正后膜厚趋于平整，不同温区差异性变小。

2.2片内均匀性改善

2.2.1问题分析

目前镀膜工艺片内均匀性主要涉及两类，一种舟使用初期电池片边缘容易发红，一种舟使用后期边缘容易发白。影响边缘镀膜的因素有卡点、舟的清洗和饱和，卡点与舟的清洗产线容易把控，不存在较大问题，因此最大问题主要集中在舟的饱和工艺，因各厂家舟的材质差异性，以及舟寿命的关系，饱和工艺需要根据实际优化出最优的饱和参数。

为找出饱和方式对边缘镀膜影响的具体因素，通过假片饱和与空镀饱和结合的方式，测试边缘镀膜情况，具体结果如下表：

通过上表数据看出假片饱和180min与120min边缘最小值无差异，目测镀膜电池片边缘存在发红现象;假片饱和叠加空镀饱和时间越长，边缘光学膜厚值越大，同时与单纯空镀饱和舟的边缘情况作对比分析得出，边缘发红、发白与石墨舟被电池片遮挡区域镀膜厚度有关系。

2.2.2具体措施

由上述问题的分析可知饱和方式对边缘镀膜质量的重要性，为找出最佳的饱和方式，以舟寿命为纵线，测试不同饱和方式对边缘镀膜质量的影响，具体数据如下：

由表5与图2看出，假片+空镀饱和40分钟的效果与空镀饱和80分钟效果接近，整个舟寿命周期边缘与中间膜厚差异可以控制在3%以内，空镀120分钟的舟寿命超出60次以后，边缘与中间膜厚差异达到7%，未达标准。因此综合考虑成本及产能，最佳的饱和方式为空镀120分钟。

3结论

通过上述两类不同实验的分析论证，可以看出镀膜工艺条件会影响片间的镀膜均匀性，而石墨舟的饱和方式对片内的均匀性影响更大一些，本文通过对两类影响镀膜质量的不同因素进行分析研究，找出最优的工艺参数，保证片间和片内膜厚差异误差在3%以内，提高产品的质量。

【参考文献】

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