为什么HoFCVD可以节省100%的NF3，99%的H2，90%的SiH4和特气？

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分类：技术服务
作者：Haibin Huang
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发布时间：2025-03-17
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首先题目中所示数值为汉可公司的量产型HoFCVD实测数据与行业中通用PECVD的公开报道的数据综合对比而来。数据可靠，而且随着我们对HoFCVD的研究逐步深入，对设备的工艺和结构不断优化，这一优势还会进一步扩大。这些特种气体的节省，不仅仅减少了特气本身的成本，还会带来厂务端的大量节省：减少了特气站的存储总量和特气瓶的更换频率，减少了尾气处理装置（Scrubber、喷淋洗涤塔）的配置和消耗。另外，特气多是有毒、易燃易爆，如此大幅度的减少，大大提高了设备使用的安全性和整个工厂的安全程度。绿色环保，节能减排，意义重大！

HoFCVD和PECVD的反应原理完全不同，这导致其反应过程和对气体的利用率产生了数量级的差异。下面就引起该现象的几个相关的反应机理进行简要分析。

1）为什么HoFCVD相比于PECVD可以节省100%的NF₃?

要理解这一问题，需先要理解：为什么PECVD必须要用到NF₃？在PECVD中，气体分子在高频交变电场作用下电离，形成带电活性基团，溅到衬底上成膜。承载高频交变电场的两个电极为：一是馈入射频源且起到进气匀气功能的shower head （喷淋头），二是同时起到运送和加热硅片作用的载板。这两个电极之间形成了一个电磁波的“场”。在镀膜过程中，由于气压较高（~100Pa），会生成很多的粉尘颗粒。当颗粒量累计到一定程度后，会造成落在硅片表面的颗粒量超标，从而造成电池性能明显下降；另外，在镀膜过程中喷淋头和载板上也会不断沉积薄膜，薄膜达到一定厚度后会影响两个极板之间的放电反应，造成镀膜性能的变化。所以PECVD工作一段时间后（~2-3天）必须将腔体、喷淋头和载板上镀的膜和粉尘刻蚀清理干净。目前，最优的办法是用NF₃气体原位清洗，起辉后刻蚀掉所有的粉尘和镀的膜层。所以，NF₃气体是PECVD不可或缺的一种特气，而且消耗量很大（因为要将所有镀的膜层刻蚀干净）。

在汉可的HoFCVD设备中，一是不会有粉尘的产生（可参考汉可出品的文章：为什么HoFCVD不产生粉尘）；二是载板不需要充当电极，不需要传导电磁波，甚至不需要导电。在腔体中其他位置镀上的膜层也是类似情况，镀膜厚度的增加不会影响热丝的反应进行，也不会导致膜层质量的变化。所以，HoFCVD是不需要NF₃进行原位清洗的。

2）为什么HoFCVD相比于PECVD可以节省99%的H₂，≥90%的SiH4和特气?

众所周知，在HJT生产中，PECVD的气体利用率很低，尤其是在制备微晶硅薄膜的时候！将PECVD气体利用率低的机理列表如下，与HoFCVD对比分析，应可一目了然为什么HoFCVD需要的气体有2个数量级的节省。