《刻蚀间工艺培训》PPT课件.ppt
刻蚀工艺培训,热探针和N型半导体接触时，传导电子将流向温度较低的区域，使得热探针处电子缺少，因而其电势相对于同一材料上的室温触点而言将是正的。同样道理，P型半导体热探针触点相对于室温触点而言将是负的。此电势差可以用简单的微伏表测量。热探针的结构可以是将小的热线圈绕在一个探针的周围，也可以用小型的点烙铁。,检测,什么是湿法刻蚀,化学腐蚀 在半导体生产中，半导体材料或金属等材料与腐蚀液发生化学反应，从而去除材料表面的损伤层或在材料表面获得一定形状的图形过程。湿法刻蚀 湿法刻蚀其实是腐蚀的一种，是对硅片边缘的腐蚀，但不影响太阳电池的工艺结构。HF/HNO3体系，利用其各向同性腐蚀特性，使用RENA in-line式结构的设备，利用表面张力和毛细作用力的作用去除边缘和背面的N型。,简单设备结构与工艺说明图示,HF/HNO3体系腐蚀机理,硅在HON3+HF溶液中的腐蚀速率大，而在纯HNO3或纯HF溶液中的腐蚀速率很小。,图：硅在70%（重量）HNO3+49%（重量）HF混合液中的腐蚀速率与成分的关系,在低HNO3及高HF浓度区（图右角区）等腐蚀曲线平行于等HNO3浓度线。在低HF高HNO3浓度区（图左下角区）等腐蚀线平行于HF浓度线。,HF/HNO3体系腐蚀机理,根据这一特性，我们可以把常用的酸性腐蚀液（通常由不同比率的硝酸（HNO3）,氢氟酸（HF）及缓冲液等组成）的腐蚀机理分为两步：1.利用硝酸（HNO3）氧化硅片表面 Si+2HNO3SiO2+2HNO2 2HNO2NO+NO2+H2O 2.利用氢氟酸（HF）与氧化硅生成可溶于水的络合物 SiO2+6HFH2SiF6+2H2O,HF/HNO3体系腐蚀机理,大致的腐蚀机制是HNO3(一种氧化剂)腐蚀，在硅片表面形成了一层SiO2，然后这层SiO2在HF 酸的作用下去除。在低HNO3及高HF浓度区，生成SiO2的能力弱而去除SiO2的能力强，反应过程受HNO3氧化反应控制，所以腐蚀曲线平行于等HNO3浓度线。在低HF高HNO3浓度区，生成SiO2的能力强而去除SiO2的能力弱，反应过程受HF反应控制，所以腐蚀线平行于HF浓度线。,HF/HNO3体系腐蚀机理特点,大致的腐蚀机制是先氧化再去除，酸对硅的腐蚀速度与晶粒取向无关，因此酸腐蚀又称为各向同性腐蚀。在HF-HNO3溶液中的刻蚀速率是各向同性，（100）面的刻蚀速率和（111）面的腐蚀速率非常接近。而碱性腐蚀液为典型的各向异性腐蚀，（111）面的腐蚀速率远远大于（100）的腐蚀速率。刻蚀只腐蚀边缘，而不影响太阳电池的工艺结构，而碱性腐蚀液各向异性大，已经做好的绒面引起更大的差异，不利于后道的工序。,HF/HNO3体系两区域腐蚀机理特点,在低HNO3及高HF浓度区，由于该区有过量的HF可溶解反应产物SiO2，所以腐蚀速率受HNO3的浓度所控制，这中配方的腐蚀剂由于孕育期变化不定，腐蚀反应难以触发，并导致不稳定的硅表面，要过一段时间才会在表面上慢慢地生长一层SiO2。最后，腐蚀受氧化-还原反应速率的控制，因此有一定的取向性。在低HF高HNO3浓度区，这个区域里的HNO3过剩，腐蚀速率取决于SiO2形成后被HF除去的能力，鉴于刚腐蚀的表面上总是覆盖着相当厚的SiO2层（30-50），所以这类腐蚀剂是“自钝化”的。该区内，腐蚀速率主要受络和物扩散而被除去的速率所限制，所以对晶体的结晶学取向不敏感，是真正的抛光腐蚀。,HF/HNO3体系腐蚀液的选择,湿法刻蚀的要求：1，腐蚀速率适当 2，抛光腐蚀，反应速率无取向性 3，只腐蚀边缘，而不影响太阳电池的工艺结构,根据碱性腐蚀，高HF和低HF的酸性腐蚀的各自特点，我们发现最佳的刻蚀液为低HF高HNO3的酸性腐蚀液。,湿法刻蚀特点,使用RENA in-line式结构，利用表面张力和毛细作用力的作用去除边缘和背面的N型。,用无掩膜的背腐蚀来代替等离子刻蚀分离pn结，背腐蚀使用HF-HNO3。溶液以及一些添加剂，避免了使用有毒性的CF4 气体，背腐蚀太阳电池的背面更平整，其背面反射率优于刻边，背腐蚀太阳电池能更有效地利用长波增加ISC。铝背场比刻边的更均匀，可以提高IQE，从而提高了太阳电池的VOC。,一、刻蚀槽,刻蚀槽生产multi156硅片图片,刻蚀槽液面,刻蚀槽硅片生产时正常液面,硅片间距5-7cm,刻蚀槽硅片流入吸附刻蚀液原理,此为生产mono125-150硅片时图片,硅片完全悬空,硅片尾部吸附刻蚀液,刻蚀槽硅片流入吸附刻蚀液原理,此为生产mono125-150硅片时图片,2052934橡胶圈较小,2051141橡胶圈正常,刻蚀液完全吸附,刻蚀槽前后硅片状态比较,此为生产mono125-150硅片时图片,硅片刚进入刻蚀槽,硅片刻蚀后，边缘水印为反应生成的水,刻蚀槽影响刻蚀效果的因素,一、抽风:抽风在很大程度上会影响到刻蚀槽液面波动，而刻蚀槽任何的液面波动，对在液面上运行的硅片都有很大影响；二、传动速度:传动速度决定硅片通过刻蚀槽的时间，也就是决定硅片刻蚀的反应时间；三、滚轴和内槽槽边高度（水平）:滚轴高度决定硅片通过刻蚀槽时的高度，而内槽槽边高度（水平）决定刻蚀槽液面的大致高度，两者的高度差距只有在合理范围内，硅片才能吸附到刻蚀液；四、滚轴水平：滚轴水平，5道轨道内运行的硅片才能与刻蚀液水平面平行，只有平行于水平面，硅片吸附刻蚀液才均匀，也即刻蚀均匀，无过刻或刻不通现象；五、硅片覆盖率：硅片覆盖率也就是硅片之间的间距，它决定硅片间液面形状。刻蚀槽是通过液体的张力将刻蚀液吸附于硅片上，但硅片间间隙过小，液体就会浸漫到硅片上面，破坏扩散面。同时，过高的覆盖率还会使刻蚀槽液面升高。,Rinse 1,一号洗槽采用循环水喷淋，上下各两道水刀冲洗硅片两面后，风刀吹去硅片上面残液（水源为rinse 2溢流水）。,上水刀,下水刀,风刀,Alkaline rinse,碱洗槽采用5%KOH溶液喷淋，上下各两道水刀冲洗硅片两面后，风刀吹去硅片上面残液。,上水刀,上水刀,风刀,碱槽溶液流向图（槽截面）,泵,过滤器,硅片运行平面,碱液流动方向,冷却水流动方向,槽壁,喷淋头,槽内液面,高于溢流口的溶液从溢流管排掉,Rinse 2,二号洗槽采用循环水喷淋，上下各两道水刀冲洗硅片两面后，风刀吹去硅片上面残液（水源为rinse 3溢流水）。,上水刀,下水刀,风刀,HF bath,氢氟酸槽采用5%HF溶液喷淋浸泡，上下各四道水刀冲洗硅片两面后，风刀吹去硅片上面残液,氢氟酸循环喷淋使反应充分,HF bath去PSG 硅片完全浸泡在溶液里,氢氟酸槽溶液流向图（槽截面）,过滤器,泵,硅片运行平面,氢氟酸液流动方向,内槽液面,外槽液面,喷淋头,Rinse 3,三号洗槽采用循环水喷淋（水源为纯水喷雾落进槽内水），上下各两道水刀冲洗硅片两面后，上下各一道纯水喷雾器清洗硅片两面（流量400lh）,循环水冲洗,DI-Water喷雾器最后冲洗，水落进槽底，重复利用。,Dryer 2,二号干燥槽采用压缩空气吹干，上下各两道风刀使用马达带动来回拉动，吹干硅片。,吹干风刀,
