刻蚀工艺培训

二、湿法刻蚀及去PSG原理
2.1 湿法刻蚀原理：利用HNO3和HF的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐 蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘。
边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2↑ + 8H2O
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2.2 去PSG原理：
的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路
，此短路通道等效于降低并联电阻。������

经过刻蚀工序，硅片边缘带有的磷将会被去除干净，避免PN结短路造成并
联电阻降低。
1.2 去PSG目的

由于在扩散过程中氧的通入，在硅片表面形成一层SiO2，在高温
下POCl3与O2形成的P2O5，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子
形成n型半导体，部分则留在了SiO2中形成PSG。
磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低 和功率的衰减。
死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低 ，进而降低了Voc和Isc。
磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差,在PECVD工序将使镀的 SIxNy容易发生脱落，降低电池的转换效率
循环流量：调节循环流量，观察刻蚀效果，一般情况下，循环 流量增加刻蚀线宽增加，反之。
4.2、刻蚀线：可能出现过刻或刻蚀不足的情况，一般不超过 2mm，通过肉眼观察，也可通过冷热探针测量边缘电压来判 断是否刻通。
刻蚀不足：一般首先通过调节参数保证腐蚀深度在工艺 控制范围内即可。
检验方法
冷热探针法
冷热探针法测导电型号
检验原理
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 以用小型的电烙铁。
检验操作及判断
1. 确认万用表工作正常，量程置于200mV。 2. 冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相连。
液，去除硅片表面的磷硅玻璃，主要发生下列化学反应：

HF+SiO2→ H2SiF6 + H2O
四、工艺常见问题以及解决方法
4.1、腐蚀深度：工艺控制在1.2±0.2μ m

检测仪器：电子称

腐蚀深度是表征片子刻通与否的一个重要参数，通过
测量刻蚀前后片子减薄量，可以计算出腐蚀深度，根据具
体测量情况可以改变工艺参数:
刻蚀及去PSG工艺培训
工艺部
主要内容
刻蚀及去PSG目的 刻蚀及去PSG原理 RENA工艺流程 工艺常见问题以及解决方法 刻蚀工艺岗位职责 注意事项
一、刻蚀及去PSG目的
������ 1.1 刻蚀目的

由于在扩散过程中，即使采用背靠背的单面扩散方式，硅片的所
有表面（包括边缘）都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到
滚轴速度 原则上带速控制在1.0-1.5m/min，调整梯度式0.1-0.2 m/min，速 度越快，腐蚀深度越小，反之。
自动补液 调整自动补液的周期以及自动补液量（HF HNO3），补液周期补液 可以手动添加化学品（HF HNO3 DI水），一般 在腐蚀深度偏差较大时进行手动补液，一般在换液初期和 槽体寿命快到时。
3.2 碱洗槽
KOH喷淋中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液，去 除硅片表面的多孔硅及其杂质，去除扩散形成的染色， KOH溶液依靠冷却水降温保持在20℃左右，主要发生下列 化学反应：

Si+2KOH+H2O = K2SiO3+2H2↑
3.3 酸洗槽

HF循环冲刷喷淋中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6]
SiO2+ 6HF=H2[SiF6]+2H2O
去PSG工序检验方法：
当硅片从HF槽出来时，观察其表面是否脱水，如果脱水，则表明磷 硅玻璃已去除干净；如果表面还沾有水珠，则表明磷硅玻璃未被去除 干净，可在HF槽中适当补些HF。
三、RENA InOxSide 工艺流程
槽体温度 原则上温度控制在8度，一般上下浮动1-2度，调整梯度为0.5-1度 ，温度升高腐蚀深度增加，反之。温度可以作为刻蚀速率的调节手段，但是这 是最后的手段。由于温度较高的情况下，刻蚀溶液在刻蚀槽时会不稳定，所以 一般不宜长时间超过10度，当前我们的补液能保证刻蚀速率不下降，所以我们 无需调高刻蚀溶液的温度。
Rinse2
HF bath
Rinse3
Dryer2
3.1 刻蚀槽

所用溶液为HF+HNO3+H2SO4，边缘刻蚀，除去边缘PN结，使电流朝同一方
向流动，发生下列化学反应：
3Si + 18HF + 4HNO3 → 3H2SiF6 + 8H2O + 4NO↑
注意：扩散面须向上放置， H2SO4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 ，使硅片很好的浮于反应液上（仅上边缘2mm左右和下表面与液体接触）。
3. 用冷、热探针接触硅片一个边沿不相连的两个点，电压表显示这两点间的电 压为正值，说明导电类型为P型，刻蚀合格。相同的方法检测另外三个边沿 的导电类型是否为P型。
4. 如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片需要重新进行刻 蚀。
过刻以及刻蚀线不齐解决方法：
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，抽风 对刻蚀线宽影响很大，调节以前首先要观察好时片子哪条边刻 蚀线宽异常再进行相应处理，一般不建议调整。
扩散后接收
上片 Rena inOxside
下片 传递过程
制绒槽 水洗槽 碱洗槽 水洗槽 酸洗槽 水洗槽 吹干槽
刻蚀设备

RENA InOxSide的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、
排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等
。
Etch bath
Rinse1
Alkaline Rinse