晶体硅太阳能电池刻蚀工序工艺详解

晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序培训confidentialconfidential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；confidentialconfidential1、刻蚀的作用及方法太阳电池生产流程：清洗制绒扩散去PSG印刷刻蚀PECVD硅片烧结电池电池生产线硅片生产线组件生产线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四周的N型硅，防止漏电。扩散后硅片P的分布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：SiO2+6HF=H2SiF6+2H2Oconfidentialconfidential刻蚀制作方法：目前，晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。1、刻蚀的作用及方法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可获得良好的物理形貌（这是各向同性反应）。2）湿法刻蚀原理3Si+4HNO3→3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF→SiF4+2H2OSiF4+2HF→H2SiF6大致的腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。右面为化学反应方程式：水在张力作用下吸附在硅片表面。confidentialconfidential2.1干法刻蚀设备：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中，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.射频辐射低于国家职业辐射标准。生产能力：一小时1200PCS2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidential干法刻蚀中影响因素：主要是CF4，O2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O2CF4腔体内呈乳白色，腔壁处呈淡紫色20200100500工作阶段时间（S）抽气进气辉光抽气清洗抽气充气6012060030205060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。其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应（掺入O2，提高刻蚀速率）。干法刻蚀工艺过程：它们的离子以及CF,CF,,CF,CFCF23e42、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidential干法刻蚀生产流程：装片运行刻蚀工艺下片插片去psg清洗甩干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镀膜，滞留时间不超过1h。2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidentialKUTTLER设备外观及软件操作界面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。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面优化流程，降低人员劳动强度通过高可靠进程降低碎片率自动补充耗料实现稳定过程控制产能：125mm*125mm硅片：2180片/小时156mm*156mm硅片：1800片/小时2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidential槽体布局及工艺：操作方向，带速1.2m/min上片上料位去PSG槽刻蚀槽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、HNO3NaOHHF、HNO3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℃常温20℃常温常温常温湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽液内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidentialKUTLLER刻蚀设备特点：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。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1.避免使用有毒气体CF4。2.背面更平整，背面反射率优于干刻，能更有效的利用长波增加Isc。被场更均匀，减少了背面复合，从而提高太阳能电池的Voc。湿法刻蚀优点：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。2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidential上片去PSG刻蚀水洗碱洗水洗酸洗水洗吹干湿法刻蚀生产流程：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、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidentialCF4：无色无臭毒性气体。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：白色晶体，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。2.3刻蚀常用化学品：2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品confidentialconfidential3、主要检测项目及标准刻蚀主要检测硅片的减薄量、上升的方阻、硅片边缘的PN型。减薄量：减薄量标准：多晶0.05-0.1克所用仪器：电子天平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个以内冷热探针、三探针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型电子天平四探针测试仪confidentialconfidential3、主要检测项目及标准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，因而其电势相对于同一材料上的室温触电而言将是正的。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。利用探针与硅片表面形成整流接触（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。此法不适应于低阻的硅片，因为低阻硅片与探针形成的是欧姆接触。冷热探针检测原理：三探针检测原理：confidentialconfidential4、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面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confidentialconfidential5、未来工艺的发展方向1.刻蚀发展方向：去PSG工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。Thanks！