《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RENAin 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 2HNO3 SiO2 2HNO22HNO2 NO NO2 H2O2 利用氢氟酸 HF 与氧化硅生成可溶于水的络合物 SiO2 6HF H2SiF6 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RENAin 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p n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 Rinse1 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rinse2溢流水 上水刀 下水刀 风刀 Alkalinerinse 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 Rinse2 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rinse3溢流水 上水刀 下水刀 风刀 HFbath 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 HFbath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 Rinse3 三号洗