化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition 简称CVD) 是利用气态或蒸汽态的物质在硅片表面发生化学反应,生成固态沉积物的过程。TOPCon电池工艺流程中主要涉及LPCVD、PECVD和ALD三种薄膜沉积路线。
01
LPCVD
低压化学气相沉积(Low Pressure CVD)是将气体在反应器内的压力降低到大约133Pa进行沉积的反应。我们知道,在常压下,气体分子运动速率快于化学反应速率,成膜时会因为反应不完全形成孔洞,影响成膜质量。通过真空泵将炉腔内抽成低压,使得在适当温度下,分子的运动速率慢于化学反应速率,提高了成膜质量。LPCVD是目前TOPCon薄膜沉积的主要技术,工艺成熟度高,有规模量产经验。
优点:具备较佳的阶梯覆盖能力,成膜质量好,可以控制膜的组成成份和结构,气体用量小,依靠加热设备作为热源来维持反应的进行,降低了颗粒污染源。设备投资少,占地面积小。
缺点:有绕镀,原位掺杂难,通常需二次磷扩,能耗大,石英耗材成本较高,不同尺寸硅片兼容性差。
02
PECVD
等离子增强气相沉积(Plasma Enhancd CVD)在反应炉外加电场,依靠射频感应将目标材料源气体电离,产生等离子体,使反应物活性增加,将反应所需温度降低到450度以下。
优点:低温,节省能源,降低成本,提高产能,减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减,可原位掺杂。
缺点:成膜不稳定,有爆膜情况。
03
ALD
ALD(Atomic Layer Deposition)将物质以单原子层的形式一层一层沉积在基底表面,每镀膜一次/层为一个原子层,根据原子特性,镀膜 10 次/层约为 1nm。
优点:均匀性好(致密且无孔),原子级的厚度精确控制,可在室温—400℃低温进行,广泛适用于不同形状的基底,尤其适合不规则形状的均匀镀膜。
缺点:成膜速度较慢,产能小。