晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序

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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
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(单晶) � 156mm*156mm 硅片：1800 片/小时(多晶)
�三探针检测原理（测PN型）：
� 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。
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4、常见问题及解决方法
刻蚀方法 常见问题 刻蚀不足 过刻 方阻上升过大 原因 刻蚀时间过短、气量不足、射 频功率过低 刻蚀时间过长、射频功率过高 酸液串槽 3#槽酸性气体浓度过高 整体过刻、刻不通 液面高度过高或过低 气流不均匀 液面不水平 部分过刻或刻不通 滚轮不水平 气流不均匀 造成结果 局部短路，产生第并 阻和高的漏电电流 正面金属栅线与P型 硅接触,造成短路 解决办法 测绝缘电阻 称重 加水稀释、重新 配槽 检查、加大抽风 减小、增大泵浦 功率 增大或减小抽风 调整抽风 调换滚轮 调节抽风
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
2.1 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 1200PCS
� 湿法刻蚀优点： 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。
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
�湿法刻蚀生产流程：
�湿法刻蚀生产注意事项： � 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。
边缘PN型：显示P型
冷热探针、三探针
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电子天平
3、主要检测项目及标准
�冷热探针检测原理（测PN型）：
� 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。
干法刻蚀
湿法刻蚀
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5、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。(湿法好） 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。
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工作气体流量 （SCCM） O2 20 CF4 200 100
气压 （pa）
辉光功 率 （W） 500
辉光颜色 腔体内呈乳白色，腔壁处呈 淡紫色
工作阶段时间（S） 抽气 60 进气 120 辉光 600 抽气 30 清洗 20 抽气 50 充气 60
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
�干法刻蚀工艺过程： � 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。
CF � �� CF , CF , CF, F, C
e 4 3 2
它们的离子
� 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。
扩散后硅片P的分布
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1、刻蚀的作用及方法
� 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）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 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。 3Si+4HNO3 →3SiO2+4NO+2H2O SiO2+4HF→SiF4+2H2O SiF4 +2HF→H2SiF6
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
2.3刻蚀常用化学品：
CF4：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。
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刻蚀操作介绍：
� ①准备工作（严格佩戴劳保用品，活性炭口罩，PVC作业手套，检查个机器运 行情况是否正常，工艺参数是否正常）；②接片（将待扩散车间将片子放到传 送窗口并关上传递窗口的门后，刻蚀人员方可打开窗口门接片，检查传递过来 的片是否拧紧，确定拧紧后一手提片头提手，一手托片头底部，水平检出放于 桌上，认真检查是否有裂片和缺角片，如有发现即使与扩散车间沟通，检查完 后认真填写记录）；③刻蚀（将片头套上护板，一手拾起提手，一手托起片头 将片子防疫胸前小心将片子放于刻蚀机上，双手慢慢将反应室盖打开，小心将 片放于反应室底座上，一定不要让片碰到石英缸，左右轻轻晃动确定片是否放 正，然后将盖子 轻轻盖上。按下启动按钮带片子放入几台开始工作后要时刻观 察机台的运行情况，尤其是注意压力和功率辉光颜色等情况 ；④ 卸片（将扳手拿下把片夹的螺母拧下，小心将螺栓套筒及片夹上半部分拿开。 轻轻的将垫与硅片上面的聚四氟挡片拿起，双手大拇指推动硅片，将硅片与片 夹下半部分错开，再小心将其置于工作台边缘，一手按住片夹，一手向外轻拉 硅片将拉出的硅片轻轻放于纤维纸上）；⑤测PN型（将从片夹中卸出的片子放 于检测台上，使用PN 测试仪测量硅片是否刻蚀合格和硅片正反面每组片子侧 面由上到下分别均匀的测3点，表面则由上到下均匀测3片，每片自左向右测3 点，若合格则为P型，不合格通知工艺人员；⑥送片（待测得 PN型没问题时， 双手将片子连同纤维质一并拿起放于胸前宋玉装片处；⑦库存（一定要纤维质 将硅片包装完全，再将其放入氮气柜里）。
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KUTTLER设备外观及软件操作界面
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
� 槽体布局及工艺：
上片
操作方向，带速 1.2m/min
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 溶液 HF
2#槽
3#槽 HF、HNO3 刻蚀、背 面抛光 4℃
� 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。 � 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
� 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。
4#槽
5#槽 NaOH
6#槽
7#槽 HF、HNO3 去金属 杂质、使 硅片更易 脱水 常温
8#槽
作用
去PSG
去多孔硅Biblioteka 常温温度常温
常温
20℃
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。
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
�干法刻蚀生产流程：
�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。
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等离子刻蚀的作用：
�除去太阳电池周边的在扩散工艺中在硅片的 表面和周边都扩散了 N型结，如果不去除周 边N型结会导致电池片正负极被周边 N型结 连接起来时电池正负极相通起不到电池的作 用。如果硅片未刻蚀或刻蚀不净没及时发现 并下传印刷将产生低并组片。我们可以通过 红外热成像仪检测并判断低并组是否由刻蚀 原因产生的。