晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序

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1、晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序培训王大男光伏电池评测中心目录1刻蚀的作用及方法；2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品;3、主要检测项目及标准；4、常见问题及解决方法;5、未来工艺的发展方向;1刻蚀的作用及方法A太阳电池生产流程:北方微电子NORTH MlCROri FCTRONICS北方微电子NORTH MlCROri FCTRONICS硅片洗制绒朋扩散I.硅片生产线1ligB电池生产线ECV印刷烧结电池组件生产线北方微电子NORTH MlCROri FCTRONICS北方微电子NORTH MlCROri FCTRONICSA刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工 序，其主要作用是去除扩散后硅片

2、四 周的N型硅，防止漏电。A去PSG顾名思义，其作用是去掉扩 散前的磷硅玻璃。反应方程式如下:SQ2+6HF二H2SiF6+2H2O扩散后硅片P的分布1、刻蚀的作用及方法刻蚀制作方法：冃前，晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。1）干法刻蚀原理干法刻蚀是采用高频辉光放电 反应，使反应气体激活成活性粒子, 如原子或游离基，这些活性粒子扩 散到需刻蚀的部位，在那里与被刻 蚀材料进行反应，形成挥发性生成 物而被去除。它的优势在于快速的 刻蚀速率同时町获得良好的物理形 貌（这是各向同性反应）。射续电漁大致的腐蚀机制是HN03氧 化生成SiO2, HF再去除SiO2o 右面为化学反应方程式：水在

3、张力作用下吸附在硅片 表面。3Si+4HNO3 -3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF-SiF4+2H2OSiF4+2HF-H2SiF62）湿法刻蚀原理北方微电子NORTH MlCROri FCTRONICS2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品21干法刻蚀设备：A设备名称：MCP刻边机设备特点：1采用不锈钢材质做反应腔，解决了石 英体腔在使用过程屮，频繁更换腔体带 来的消耗。2电极内置，克服了射频泄露、产生臭 氧的危害。3射频辐射低丁国家职业辐射标准。A生产能力：一小时1200PCSA干法刻蚀工艺过程：首先，母体分子CF4在高能量的电子的 碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。CF

4、CFCE，CF,F,C以及它们的离子沁膜其次，这些活性粒子由于扩散或者在电 场作用下到达SQ2表面，并在表面上 发生化学反应（掺入02,提高刻蚀速 率）。北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品A干法刻蚀中影响因素:主要是CF4,02的流量，辉光 时间，辉光功率。右面表格为中 式线所用工艺。工作气体流量 （SCCM）气压 (pa)辉光功 率 （W）辉光颜色02CF4腔体内呈乳白色，） 淡紫色宦壁处呈20200100500工作阶段时间（S）抽气进

5、气辉光抽气清洗抽气充气6012060030205060北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品干法刻蚀生产流程:运行刻蚀工艺下片甩干I去psg清洗北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品A生产注意事项：禁止裸手接触硅片；插片时注意硅片扩散方向，禁止插反；刻蚀边缘在1mm左右；刻蚀清洗完硅片要尽快

6、镀膜，滞留时间不超过1h。北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品2.2湿法刻蚀设备主要结构说明：槽体根据功能不同分为入料段、湿法刻 蚀段、水洗段、碱洗段、水洗段、酸洗段、 溢流水洗段、吹干槽。所有槽体的功能控 制在操作电脑中完成。A产品特点：有效减少化学药品使用量高扩展性模块化制程线拥有完善的过程监控系统和可视化操作 界而优化流程，降低人员劳动强度通过高可靠进程降低碎片率 h动补充耗料实现稳定过程控制A产能： 125mm*125mm硅片：2180片/小时4C1 :HKUTTLER设备外观及软件操作界而 156mm*156m m 硅片：1

7、800片 / 小时/槽体布局及工艺:上片操作方向，带速1.2m/min上料位去 PSG槽r水槽碱槽水槽酸槽水槽吹干下料位槽号2#槽3#槽4#槽5#槽6#槽7#槽8#槽溶液HFHF、 HN03NaOHHF、 HN03作用去PSG刻蚀、背 面抛光去多孔硅去金属 杂质、使 硅片更易 脱水温度常温4 C常温20C常温常温常温A湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽液内各药液浓度、夕卜围抽风、液面高度等。湿法刻蚀影响因素:带速、温度、槽体内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。检测工艺点：1. 方阻上升在范围之内2. 减重在范围之内3.3#槽药液浸入边缘在范围之内4片子是否吹干，表面状况是否良好 KUTLLER刻

8、蚀设备特点：先去PSG,后刻蚀。此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛细作用，导致 PECVD后出现白边。缺点是由于气相腐蚀的原因，在刻蚀后方阻会上升。湿法刻蚀优点：1 避免使用有毒气体CF4。2背而更平整，背面反射率优干刻，能更有效的利用长波增加Isc。被场更均匀，减 少了背而复合，从而提高太阳能电池的Voc。湿法刻蚀生产流程:上片去PSG刻蚀水洗碱洗J吹干水洗酸洗水洗A生产注意事项：禁止裸手接触硅片；上片时保持硅片间距40mm左右，扩散面朝上上片，禁止放反; 刻蚀边缘在1mm左右；下片时注意硅片表面是否吹干；刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜，滞留时间不超过1h。2.3刻蚀常用化学品:CF4：无色无臭毒性

9、气体。不燃，若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。吸入后可引 起头痛、恶心呕吐.快速窒息等。HF：无色透明至淡黄色冒烟的液体，有刺激性气味，具有弱酸性。腐蚀性强，对牙、骨损害较 严重，对皮肤有强烈的腐蚀性作用。HCL：无色透明液体，为一种强酸，具有挥发性。眼和皮肤接触可致灼伤，长期接触可引起鼻炎. 皮肤损害等。HNO3：无色透明液体，具有强氧化性、强腐蚀性，有窒息性刺激气味，在空气中冒烟，见光易 分解生成NO2而显棕色。NaOH： 口色晶体，有强烈的腐蚀性，有吸水性，可用作干燥剂，溶于水同时放出大量的热量。北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf3、主要检测项目及标准刻蚀

10、主要检测硅片的减薄量、上升的方阻、硅片边缘的PN型。A方阻上升：所用仪器：四探针测试仪方阻上升标准：方阻上升5个以内四探 针测 试仪A减薄量：所用仪器：电子天平减薄量标准：多晶0.05-0.1克硅片边缘的PN型：所用仪器：冷热探针、 三探针边缘PN型：显示P型加热.旦。开关PN类型 品示屛整頑法盂羞法冷燃探笔怎流弦接 a 连授口 ) 口电子天平冷热探针、三探针北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCf热针:O1冷甘1OVV1样品3、主要检测项目及标准冷热探针检测原理:热探针和N型半导体接触时，将传导电子流向温 度较低的区域，使得热探针处电子缺少，因而其 电势相对丁同一材料上的室温

11、触电而言将是正的。 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。A三探针检测原理：利用探针与硅片表而形成整 流接触（如右图），通入交 流电，通过毫安表的偏转方 向判断硅片的PN型。23此法不适应丁低阻的硅片， 因为低阻硅片与探针形成的 是欧姆接触。4、常见问题及解决方法刻蚀方法常见问题原因解决办法干法刻蚀刻蚀不足刻蚀时间过短、气量不足、射频功率过低相应调整刻蚀参数过刻刻蚀时间过长、射频功率过高相应调整刻蚀参数湿法刻蚀方阻上升过大酸液串槽加水稀释、重新配槽3#槽酸性气体浓度过高检查、加大抽风整体过刻、刻不通液面高度过高或过低减小、增大泵浦功率气流不均匀增大或减小抽风部分过刻或刻不通液而不水平调整抽风滚轮不水平调换滚轮气流不均匀调节抽风5、未来工艺的发展方向1 刻蚀发展方向：去PSGI序将与干法刻蚀合为一道工序，干法刻蚀将逐 步被湿法刻蚀所取代。2湿法刻蚀最新设备：结合rena和kuttler设备的优点，既能避免黑边、方 阻也不上升。北方微电子NORTH MICROCI FCTRONlCfThanks !