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湿法工艺培训 目录 晶体硅电池生产工艺表面制绒反射率边缘及背面刻蚀影响刻蚀线的因素药液的激活湿法制程常见异常值班工程师工作内容 晶体硅电池生产工艺 去除边缘PN结 背面抛光 去除正面PSG 去除损伤层 降低反射率 原始硅片 多晶制绒 单晶制绒 表面制绒 损伤层的形成 损伤层的去除 损伤层的去除 表面制绒 左图中蓝色线为抛光后的Si的反射图 经过不同织构化处理之后的反射图 右图为在织构后再沉积SiNx H薄膜的反射光谱图 很好的织构化可以加强减反射膜的效果 降低反射率 表面制绒 制绒方式 单晶 拉晶晶向 碱制绒 各向异性多晶 无固定晶向 酸制绒 各向同性其他 RIE 黑硅等等 4 5 20 21 表面制绒 碱制绒 原理 利用低浓度碱溶液的各向异性腐蚀方式 对晶体硅各个晶面腐蚀速率的不同 111 最慢 在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 角锥体四面全是由 111 面包围形成 反应过程 Si OH H2O SiO32 H2 表面制绒 多晶制绒 JJC机台简介 以下为JJC设备多晶制绒工艺流程及各槽主要参数范围 原则 一化一水 表面制绒 各槽介绍及制绒原理 A ProcessBath 化学品 HF HNO3 DI 作用 利用各向同性的腐蚀方式进行表面织构化机理 HNO3 SI SIO2 NO2 NO H2O NO2 H2O HNO2 NO HNO2 SI SIO2 NO H2O HNO3 NO H2O HNO2 HF SIO2 SIF4 H2O SIF4 HF H2SIF6 表面制绒 B Rinse1 Rinse2 Rinse3 C AlkalineBath 喷淋式 浸没式 化学品 主要为DIwater 作用 清洗出制绒槽硅片表面的残余化学品及残留杂质 作用机理 水压喷淋 物理清洗 化学品 KOH作用 中和制绒后表面残留的残酸 清洗多孔硅 作用机理 HF KOH KF H2O HNO3 KOH KNO3 H2O SI KOH K2SIO3 H2O 表面制绒 D AcidBath 化学品 HF HCL作用 HCL中和残留硅片表面残留的碱液 去除硅片在切割过程中引入的金属杂质 HF去除在前面过程中形成的SIO2层 以便于脱水 作用机理 酸碱中和反应金属氯化物易溶于水 疏水性SI SIO2 E Dryer 作用 热风烘干 HF SIO2 H2SIF6 表面制绒 影响反应的因素 主要为制绒槽 药液浓度高 药液温度高 滚轮速度慢 药液浓度低 药液温度低 滚轮速度快 各因素共同作用 去重高 去重低 表面制绒 对反射率的影响 主要为制绒槽 HF比例低 HF比例高 各因素共同作用 反射率高 反射率低 去重高 去重低 可能出现黑绒 反射率 反射 反射机理 陷光原理 多次反射 光照射到硅片斜面时 反射到另一斜面 反复反射 每次反射均产生一束反射光和一束折射光 如I0照射在A面时生成反射光I1和折射光I2 I1照在B面时生成反射光I3和折射光I4 每一次反射都增加一次吸收 边缘及背面刻蚀 A Niak机台简介 以下为Niak刻蚀机台工艺流程及主要工艺参数控制范围 原则 一化一水 边缘及背面刻蚀 各槽介绍及刻蚀原理 A ProcessBath 化学品 HF HNO3 DI 作用 背面及边缘刻蚀 背面抛光机理 与制绒类似的反应机理 水上漂 边缘及背面刻蚀 刻蚀机理 毛细作用及PSG浸润的双重作用导致药液爬升 形成表面刻蚀线 背面与药液充分接触 毛细作用导致边缘沾湿 背面与边缘得到腐蚀 边缘及背面刻蚀 B Rinse1 Rinse2 Rinse3 C AlkalineBath 喷淋式 浸没式 化学品 主要为DIwater 作用 清洗出制绒槽硅片表面的残余化学品及残留杂质 作用机理 水压喷淋 物理清洗 化学品 KOH作用 中和制绒后表面残留的残酸 作用机理 与制绒碱槽相同 Rinse同AlkalineBath与制绒相应槽体基本一致 功能略有不同 D Dryer 作用 热风烘干 边缘及背面刻蚀 去PSG E AcidBath 化学品 HF作用 中和残留硅片表面残留的碱液 去除表面的PSG 便于脱水及保证镀膜后颜色正常 作用机理 酸碱中和反应HF SIO2 H2SIF6验证 通过观察沾水程度确定PSG是否去除干净 疏水性SI SIO2 边缘及背面刻蚀 去PSG 什么是PSG 在扩散过程中发生如下反应 POCl3 O2 P2O5 Cl2P2O5 Si SiO2 PPOCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面 P2O5与Si反应生成SiO2和磷原子 这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2 称之为磷硅玻璃 边缘及背面刻蚀 影响反应的因素 主要为刻蚀槽 因反应机理基本一致 主要的影响因素也基本一致 因反应程度低于制绒 故排风对减薄量影响略小 因水上漂模式 滚轮水平度 挡板高度 循环流量大小对减薄量影响较大 影响刻蚀线的因素 影响刻蚀线的因素 循环流量影响背面的沾液效果 背面如沾液不良 则不能出现边缘爬升 导致边缘刻蚀不良 滚轮水平较差的情况下 低端一侧药液会爬升过度 正面刻蚀线偏宽 反之可能不沾液 导致不刻通 如滚轮之间水平差异过大 会导致硅片震荡 药液甩到正面 挡板高度影响药液流向 在与硅片移动方向相对面 药液爬升较多 反向爬升较少 后文对排风影响加以说明 硫酸不参与反应 仅仅是增加氢离子浓度 加快反应 增加溶液黏度 增大溶液与PSG薄层间的界面张力 和溶液密度 降低药液爬升高度 水膜稀释爬升到正面的药液 可保证正面PN结不被腐蚀 刻蚀线不明显 当硅片运动速度太大时 硅片前端由于对药液的推力较大 药液容易上翻 反之硅片运动速率太小 则硅片在溶液中滞留时间太长 则药液容易上吸反应到正面 循环管气泡 盖板水滴等 药液的激活 湿法工艺槽药液 HNO3 HF 的激活 工艺槽混酸药液在工艺进行时需要进行激活 HNO3氧化性强于HNO2 HNO2分解生成NO NO N为 3价 起主要氧化作用 反应需要一定量的Si 因此一般需要假片反复反应以积聚NO 反应稳定后NO 趋于平衡 NO 不足时 会出现减薄量低的现象 排风对刻蚀线的影响 影响刻蚀线的因素 重力 排风对液体的推力 毛细作用 硅片尾端 排风对液体表面有与其风向相同方向的推力 如果排风太小 则溶液不容易爬升到硅片前端正面 如果排风太大 溶液容易反应到正面 如果排风不稳定的话 排风对溶液的推力时有时无 则周期性的力的有无 会导致溶液的液面波动导致反应到正面 毛细作用 重力 排风对液体的推力 硅片前端 湿法制程 湿法制程 常见异常 制绒 异常类型 去重异常 反射率异常 叠片 流片 油污片 指印片 多孔硅残留 扩散后白斑等等可能的影响 硅片返工或报废 电池片