刻蚀工序培训

3.2去除磷硅玻璃的目的： 1) 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。 2) 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。 3) 磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差。
去PSG原理方程式： SiO2+4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2[SiF6] 总： 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。
Rinse 1~3为水洗槽；水洗槽与槽之间相互联通。 Dryer 2为风刀；通过调节风刀的角度和吹风的压力 ，使硅片被迅速吹干。 滚轮分三段设定速度，其中converyor1≤converyor 2≤converyor 3，（传送带）否则前快后慢，易在设 备中因为叠片而造成碎片。滚轮速度（即制绒时间） 根据需要的腐蚀深度来进行设置，生产过程中可根据 测试结果来进行滚轮速度修正。一般滚轮速度慢，则 反应时间增加，腐蚀深度加深，反之亦然。
1 来料要求
• • 1.1来料硅片的方阻要求在55~60欧姆。 1.2来料硅片不能有黄点、污点等现象。
2 出片质量控制点
2.1 刻蚀线宽度 刻蚀线宽度的测试主要是目测，一般硅片流出来之后，观察 其刻蚀线宽及刻蚀线的均匀性，要求线宽≤2mm。
刻蚀线
一个微过刻的片子
2.2 减薄量 减薄量的大小会影响到方阻的大小，减薄量过大会导致硅片
刻蚀前
PSG
刻蚀后
n+ Si
刻蚀中容易产生的问题及检测方法： 1.刻蚀不足：边缘漏电，Rsh下降，严重可导致失效 检测方法：测绝缘电阻 2.过刻：正面金属栅线与P型硅接触，造成短路 检测方法：称重及目测 SPC控制：当硅片从设备中流转出来时，工艺需检查硅片表面状 态，绒面无明显斑迹，无药液残留。156多晶该工序产品要求腐蚀深 度控制在0.8～1.2μm范围之内,且硅片表面刻蚀宽度不超过2mm, 同时 需要保证刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。
HF bath
Rinse3
Dryer2
上 片
刻蚀槽 H2SO4/ HNO3/ HF
水 喷 淋
碱洗槽 NaOH
水 喷 淋
去PSG槽 HF
水 喷 淋
吹 干 风 刀
下 片
“一化一水”，硅片每经过一次化学品，都会经过一次水 喷淋清洗。 除刻蚀槽和第一道水喷淋之间,其它的槽和槽之间都有吹 液风刀 除刻蚀槽外，其它化学槽和水槽都是喷淋结构，去PSG氢 氟酸槽是喷淋结构，而且片子进入到溶液内部。 最后一道水喷淋（第三道水喷淋）由于要将所有化学品全 部洗掉，所以水压最大。相应的，最后的吹干风刀气压最 大。
HF酸槽的作用： 1.中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液； 2.去PSG
3.后清洗的原理
3.1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：
①4HNO3+3Si=3SiO2+4NO+2H2O
②SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
冷热探针法的检测原理 探针和N型半导体接触时，传导电流将流向温度较低的区域，使得热探 针处的电子缺少，因而其电势相对于同一材料上的室温触点而言是正的。同
样原理，P型半导体热探针触电相对于室温触点而言是负的。
万用表操作及判断 •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。
4.后清洗工序工艺要求
后清洗出来的片子，不允许用手摸片子的表面。收片员工只允许接触 片子的边缘进行装片。并且要勤换手套，避免PECVD后出现脏片！ 每批片子的腐蚀重量和绝缘电阻都要检测。 1.要求每批测量4片。 2.每次放测量片时，把握均衡原则。如第一批把测试片放1.3.5.7道， 下一批则放2.4.6.8道，便于监控设备稳定性和溶液的均匀性。 生产没有充足的片子时，工艺要求： 1.如果有1小时以上的停机，要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的 挥发。 2.停机后15分钟用水枪冲洗碱槽喷淋及风刀，防止酸碱形成的结晶盐 堵塞喷淋口及风刀。 3.停机1小时以上，要在开启机器生产前半小时用水枪冲洗风刀处的滚 轮，杜绝做出来的片子有滚轮印！
•3）用冷热探针接触硅片的一个边沿不相连的两点，电压表显示这两点间
的电压为正值，说明导电类型为P型，且大于30mv；如果数值为正值，但 数值小于30mv，则为刻蚀不合格。相同的方法检测另外三个边沿的导电类
型是否为P型以及数值的大小。
•4）如果经过检测，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片需要重新
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方阻过大，反之亦然。减薄量控制在0.045~0.068g 。减薄量用电子
天平进行测定。测定方法：每批取四片，分别测刻蚀前和刻蚀后的 重量并作记录。每次放测量片时，把握均衡原则。如第一批把测试
片放1.3.5.7道，下一批则放2.4.6.8道，便于监控设备稳定性和溶
液的均匀性。
减薄量检测步骤： 1)取样时确保手套是干净的，不干净的手套或不戴手套禁止触摸硅 片；确保天平已经校准好。 2)取好样以后用盒子盛装拿到称重处，对天平去皮。 3）对每片称重并记录在电脑，同时记录批号和时间。 4）称好4片后在RENA上料台放片，注意每隔一道放一片。硅片从 RENA机出来后，收齐硅片。 5）注意称重前后的每片硅片是相对应的，不要混淆。 6）去PSG工序要求的腐蚀厚度为0.045~0.068g之间，如果高于或低 于这个范围，电脑数据表会提供一个参考值。生产部组长或技术员 根据推荐值做修改，但技术员必须知道有这个异常。
装片，进行返工刻蚀。
2.4方阻变化量 刻蚀后方阻的的上升幅度小于3欧姆。测定方法为四探针法。
2.5 硅片5S控制
硅片表面保持干净，不允许有水珠，污点等现象。不允许手直接 接触硅片的表面。如果有水珠没有吹干，将会影响下道镀膜工序的外
观，镀膜后硅片表面有白点。或出现花纹、手纹印等。
后清洗到PECVD的产品时间最长不能超过4小时,时间过长硅片会污 染氧化，从而影响产品的电性能及效率.
后清洗到PECVD的产品时间最长不能超过4小时,时间过长硅片会污染 氧化，从 而影响产品的电性能及效率. 刻蚀槽液面的注意事项：
正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立 即通知工艺人员。
二、刻蚀工序质量培训
刻蚀工序质量控制点
刻蚀工序的质量控制主要分为来料质量控制和刻蚀后的质量 控制。
2.3边缘电阻 刻边后硅片各边的绝缘电阻＞1000欧姆。用万 用表测定硅片的边缘电阻。如果小于1000欧姆，
则可能边缘的P-N结没有刻断。边缘漏电，并联电
阻(Rsh)下降,严重可导致失效。 测定方法跟减薄量相同，要求每批测量4片，每次放测量片时，把握均 衡原则。便于监控设备稳定性和溶液的均匀性。取样如同减薄量测定。
后清洗机台的操作界面，基本的工艺要求，换药 规程等、基本都都同于前清洗设备，在此不再累述。 需要注意的是：后清洗刻蚀槽处的排风很重要
二、RENA设备常见报警信息
1 关于waferjam（叠片）报警 出现此类滚轮是报警时，工艺人请设备人员调整滚轮并取 出碎片。如果是滚轮原因造成上述报警，同时上级决定暂时 不能停机，可选择不在报警道投片，待工艺换药或设备PM时 要求设备人员进行相应调整。此外可要求生产人员可适当增 大放员需检查各段否正常工作，设备中是否出现卡片、碎片 。如果出现上述异常，需及时片间距，减少叠片的发生。 2 关于temperature（温度）报警 出现此类报警时，工艺人员需确认coolingunit在工作， 确认有循环流量，然后等待并观察温度是否降低。如果温度 没有下降趋势，通知设备人员进行检查。
后清洗的目的就去除背面及边缘的PN结和去除硅片表面的PSG （磷硅玻璃）。
2、后清洗的工艺步骤:
上片 刻蚀 清洗1 清洗2 碱洗
酸洗
清洗3 下片
吹干2
刻蚀槽：用于边缘刻蚀，去除背面及边缘的PN结。 所用溶液为 HF+HNO3+H2SO4，主要工艺参数： Firstfill volume:270.0L; Firstfill volume H2SO4 :80.0L; concentrations of chemical:HF(35g/L)&HNO3 (350g/L); Quality:120.0Kg; Setpoint recirculation flow:22.0L/min; Bath processtemperature:7± 2 ℃ 影响因素：温度、浓度比、时间（通过调节滚轮速度来控制） 注意扩散面须向上放置， H2SO4的作用主要是增大液体浮力，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）。 根据刻蚀情况，可对温度作适当的修正。越高的温度对应越快的反应 速度，故如果刻蚀不够则可适当提高反应温度，反之亦然。当药液寿 命（Quality）到后（150W片左右），需更换整槽药液。
碱洗槽的作用： 1.洗去硅片表面多孔硅； 2.中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。
HF酸槽 ： 所用溶液为HF，主要工艺参数： Firstfill concentration of chemical: HF(5%); Bath ifetime:250hours; Bath processtemperature:22± 4 ℃ 当药液寿命（ Bath lifetime ）到后，需更换整槽药液。 影响因素：浓度、时间
6、后清洗常见异常图片分析
7、后清洗常见异常处理流程
一、刻蚀设备构造
刻蚀工艺步骤： 边缘刻蚀→碱洗 →酸洗→吹干 RENA InOxSide后清洗设备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 Rinse2
Alkaline Rinse
RENA InOx刻蚀工序培训
刻蚀工序工艺培训 刻蚀工序质量培训 刻蚀工序设备培训
培训人：庞凤英 彭连文
一、刻蚀工序工艺培训
1.刻蚀的目的
扩散过程中，虽然采用背靠背扩散，硅片的边缘将不可避免地扩 散上磷。PN结的正面所收集到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。 同时，由于在扩散过程中氧的通入，在硅片表面形成一层二氧化 硅，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。
碱洗槽 ： 所用溶液为KOH，主要工艺参数： Firstfill concentration of chemical:5%; Bath lifetime:250hours; Bath processtemperature:22±4 ℃ 当药液寿命（ Bath lifetime ）到后，需更换整槽药液。 影响因素：浓度、时间
RENA清洗设备 注：前、后清洗设备外观相同，内部构造和作用原理稍有不同
Etch bath：刻蚀槽，用于边缘刻蚀。 所用溶液为 HF+HNO3+H2SO4， 作用：边缘刻蚀，除去边缘PN结，使电流朝同一方向流动。 注意扩散面须向上放置， H2SO4的作用主要是增大液体浮 力，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）。 Alkaline Rinse：碱洗槽 。 所用溶液为KOH， 作用：中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。 HF Bath：HF酸槽 。 所用溶液为HF， 作用：中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液；去 PSG
3 关于pump（泵）报警 出现此类报警时，工艺人员需确认报警槽的溶液 量是否达到液位要求，循环是否正常。如有异常，补加 药液并手动打开槽体循环。同时要求设备人员检查该槽 喷淋滤芯是否正常。 4 关于dry（风刀）报警 出现此类报警时，工艺人员需检查外围供气压力 是否正常，风刀有无被堵。并及时通知外围人员或设备 人员作出相应调整。 5 关于刻蚀槽flow（流量）报警 出现此类报警时，工艺人员需检查是否有碎片堵住药 液入口。如有碎片需取出后，将药液打入tank混匀溶液 后重新将药液打入bath中。如果流量不稳定报警，需要 求设备人员检查相应传感器