為什么HoFCVD可以節省100%的NF3，99%的H2，90%的SiH4和特氣？

【概要描述】

分類：技術服務
作者：Haibin Huang
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發布時間：2025-03-17
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首先題目中所示數值為漢可公司的量產型HoFCVD實測數據與行業中通用PECVD的公開報道的數據綜合對比而來。數據可靠，而且隨著我們對HoFCVD的研究逐步深入，對設備的工藝和結構不斷優化，這一優勢還會進一步擴大。這些特種氣體的節省，不僅僅減少了特氣本身的成本，還會帶來廠務端的大量節省：減少了特氣站的存儲總量和特氣瓶的更換頻率，減少了尾氣處理裝置（Scrubber、噴淋洗滌塔）的配置和消耗。另外，特氣多是有毒、易燃易爆，如此大幅度的減少，大大提高了設備使用的安全性和整個工廠的安全程度。綠色環保，節能減排，意義重大！

HoFCVD和PECVD的反應原理完全不同，這導致其反應過程和對氣體的利用率產生了數量級的差異。下面就引起該現象的幾個相關的反應機理進行簡要分析。

1）為什么HoFCVD相比于PECVD可以節省100%的NF₃?

要理解這一問題，需先要理解：為什么PECVD必須要用到NF₃？在PECVD中，氣體分子在高頻交變電場作用下電離，形成帶電活性基團，濺到襯底上成膜。承載高頻交變電場的兩個電極為：一是饋入射頻源且起到進氣勻氣功能的shower head （噴淋頭），二是同時起到運送和加熱硅片作用的載板。這兩個電極之間形成了一個電磁波的“場”。在鍍膜過程中，由于氣壓較高（~100Pa），會生成很多的粉塵顆粒。當顆粒量累計到一定程度后，會造成落在硅片表面的顆粒量超標，從而造成電池性能明顯下降；另外，在鍍膜過程中噴淋頭和載板上也會不斷沉積薄膜，薄膜達到一定厚度后會影響兩個極板之間的放電反應，造成鍍膜性能的變化。所以PECVD工作一段時間后（~2-3天）必須將腔體、噴淋頭和載板上鍍的膜和粉塵刻蝕清理干凈。目前，最優的辦法是用NF₃氣體原位清洗，起輝后刻蝕掉所有的粉塵和鍍的膜層。所以，NF₃氣體是PECVD不可或缺的一種特氣，而且消耗量很大（因為要將所有鍍的膜層刻蝕干凈）。

在漢可的HoFCVD設備中，一是不會有粉塵的產生（可參考漢可出品的文章：為什么HoFCVD不產生粉塵）；二是載板不需要充當電極，不需要傳導電磁波，甚至不需要導電。在腔體中其他位置鍍上的膜層也是類似情況，鍍膜厚度的增加不會影響熱絲的反應進行，也不會導致膜層質量的變化。所以，HoFCVD是不需要NF₃進行原位清洗的。

2）為什么HoFCVD相比于PECVD可以節省99%的H₂，≥90%的SiH4和特氣?

眾所周知，在HJT生產中，PECVD的氣體利用率很低，尤其是在制備微晶硅薄膜的時候！將PECVD氣體利用率低的機理列表如下，與HoFCVD對比分析，應可一目了然為什么HoFCVD需要的氣體有2個數量級的節省。