湿法工艺培训---12.15

晋能清洁能源科技有限公司2020/7/6湿法工艺培训晋能清洁能源科技有限公司22020/7/6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晋能清洁能源科技有限公司32020/7/6硅片扩散PECVD印刷、烧结、测试电池片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制绒刻蚀晋能清洁能源科技有限公司42020/7/6表面制绒硅片机械损伤层（10微米）损伤层的形成→←损伤层的去除-损伤层的去除晋能清洁能源科技有限公司52020/7/6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-降低反射率晋能清洁能源科技有限公司62020/7/6表面制绒制绒方式：•单晶（拉晶晶向100）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%晋能清洁能源科技有限公司72020/7/6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晋能清洁能源科技有限公司82020/7/6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：一化一水晋能清洁能源科技有限公司92020/7/6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+H2ONO2+H2O=HNO2+NOHNO2+SI=SIO2+NO+H2OHNO3+NO+H2O=HNO2HF+SIO2=SIF4+H2OSIF4+HF=H2SIF6晋能清洁能源科技有限公司102020/7/6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+H2OHNO3+KOH=KNO3+H2OSI+KOH=K2SIO3+H2O晋能清洁能源科技有限公司112020/7/6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SISIO2̶E.Dryer作用：•热风烘干•HF+SIO2=H2SIF6晋能清洁能源科技有限公司122020/7/6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药液浓度初始配比补液量挥发速率抽风量停机时间晋能清洁能源科技有限公司132020/7/6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晋能清洁能源科技有限公司142020/7/6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。晋能清洁能源科技有限公司152020/7/6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：一化一水晋能清洁能源科技有限公司162020/7/6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HNO3+SI=SIO2+NO2+NO+H2ONO2+H2O=HNO2HNO2+SI=SIO2+NO+H2OHNO3+NO+H2O=HNO2HF+SIO2=SIF4+H2OSIF4+HF=H2SIF6晋能清洁能源科技有限公司172020/7/6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①背面与药液充分接触；②毛细作用导致边缘沾湿；③背面与边缘得到腐蚀。晋能清洁能源科技有限公司182020/7/6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：•热风烘干晋能清洁能源科技有限公司192020/7/6边缘及背面刻蚀-去PSG̶E.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SISIO2晋能清洁能源科技有限公司202020/7/6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+Cl2–P2O5+Si→SiO2+P•POCl3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。晋能清洁能源科技有限公司212020/7/6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。晋能清洁能源科技有限公司222020/7/6影响刻蚀线的因素̶影响刻蚀线的因素：循环流量滚轮水平挡板高度排风其他硫酸水膜滚轮速度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。晋能清洁能源科技有限公司232020/7/6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。HNO3+SI=SIO2+NO2+NO+H2OHNO3+NO+H2O=HNO2NO2+H2O=HNO2+NOHNO2→NO+HNO3→NO+晋能清洁能源科技有限公司242020/7/6̶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晋能清洁能源科技有限公司252020/7/6湿法制程去重：0.33-0.41g电子天平衡量硅片前后表面被腐蚀的重量，以表征硅片的绒面情况反射率：19%-23%D8反射率测试仪衡量硅片正表面对光的吸收程度，以表征硅片的绒面情况减薄量：0.050g-0.070g电子天平衡量硅片背面被腐蚀的厚度，以衡量硅片背结去除情况绝缘电阻：1000Ω万用表？绝缘电阻测试仪衡量硅片边结去除情况晋能清洁能源科技有限公司262020/7/6湿法制程调整原则首先确认设备有无问题，确认是否工艺参数需要改动尚未超出OOC：以调整补液量为主，原则上少量多次，每次间隔半小时以上已经超出OOC：以手动补液为主为主，尽量在一两次内调整到CL附近，然后以上一条原则继续调节每次调节改动都需要如实记录，并在一个班的周期内持续关注晋能清洁能源科技有限公司272020/7/6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：1.硅片返工或报废；2.电池片外观异常或效率偏低。晋能清洁能源科技有限公司282020/7/6常见异常•刻蚀-异常类型：减薄量异常、叠片、流片、油污片、指印片、多孔硅残留、水印、白点、过刻、漏刻、阴阳片等等-可能的影响：1.硅片返工或报废；2.电池片外观异常或效率偏低、Trash偏高。晋能清洁能源科技有限公司292020/7/6值班工程师工作内容工作内容当班工作工艺参数点检接班开机前首检有超出点检正常范围需调查原因、标注并签名确认巡检保持当班spc正常巡查当班SOP执行情况、工艺卫生情况计划PM计划换水设备的保养、PM记录表的填写异常处理参照工序异常排查指南及时汇报、如实记录、提出预防措施交接班当班生产情况、异常情况、下个班需注意内容、实验交接当班工作汇总前面所有项目的记录并分析其他实验实验设计、追踪、数据收集、数据分析、报告撰写停复机按程序进行停复机操作过程中异常如实记录撰写停复机报告谢谢观看！THANKS!晋能清洁能源科技有限公司