化学工艺过程PPT

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一次清洗工艺
• 制绒面： ↑ Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2
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1面，从而造成绒面的不连续性，所以要在溶 液中加入异丙醇作为消泡剂以助氢气释放。 另外在绒面制备开始阶段，为了防止硅片腐蚀太 快，有可能引起点腐蚀，容易形成抛光腐蚀，所以要 8 在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对硅片的腐蚀。
一次清洗工艺
• HF酸去除SiO2层
在前序的清洗过程中硅片表面不可避免的形成 了一层很薄的SiO2层，用HF酸把这层SiO2去除 掉。 SiO2 + 6 HF = H2[SiF6] + 2 H2O
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一次清洗工艺
• HCl酸去除一些金属离子，盐酸具有酸和络合剂 的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、 Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的 络合物。
Si和SiO2在CF4等离子体中的刻蚀速率是很低的，因为在纯的CF4等离 子体中，这些过程的刻蚀速率受制于较低的F*浓度，因此刻蚀效率较低，如 果在其中加入O2，Si和SiO2的刻蚀速率会增加，加入O2之后，反应室中产 生了COF2，CO及CO2而消耗了CFx*自由基，于是减少了F*消耗量，结果F* 浓度增大，相应的刻蚀速率也增大。选择适当的CF4和O2的比例，会得到良 好的刻蚀效果。
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扩散过程中磷硅玻璃的形成
• 扩散过程中磷硅玻璃的形成： Si + O2＝ SiO2 5POCl3 ＝ 3 PCl5 + P2O5（600℃） 三氯氧磷分解时的副产物PCl5，是不容易分解的，对 硅片有腐蚀作用，但是在有氧气的条件下，可发生以下反 应： ４PCl5 + 5O2 ＝ 2 P2O5 + 10Cl2 ↑(高温条件下) 磷硅玻璃的主要组成：小部分P2O5，其他是２ SiO2· P2O5或SiO2· P2O5。这三种成分分散在二氧化硅中。 在较高温度的时候，P2O5作为磷源和Si反应生成磷， 反应如下： 2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P 在扩散工艺中，三氯乙烷用于炉管清洗，三氯乙烷的 燃烧（分解）的产物有：光气、一氧化碳、二氧化碳和氯 11 化氢等。
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常用基本化学方程式
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化学反应过程是参加反应各物质(反应物)的原子重 新组合生成新物质(生成物)的过程，化学方程式是 化学反应简明的表达形式。它从“质”和“量” 两个方面表达了化学反应的意义。
(1)“质”的含义 : 表示什么物质参加了反应，生成了什么物质以 及反应是在什么条件下进行的。 (2)“量”的含义 :从宏观看，表示了各反应物、生成物间的质量 比。如果反应物都是气体，还能表示它们在反应时的体积 比。 从微观看，如果各反应物、生成物都是由分子构成的， 那么化学方程式还表示各反应物、生成物间的分子个数比。 3
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一次清洗工艺
• 去除硅片损伤层：
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑
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计算：
对125*125的单晶硅片来说，假设硅片表面每边去除10um，两边共去除 20um，则每片去除的硅的重量为：△g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。 （硅的密度为2.33g/cm3） 设每片消耗的NaOH为X克，生成的硅酸钠和氢气分别为Y和Z克，根据化 学方程式有： 28 ：80 = 0.728 ：Ｘ Ｘ= 2.08g 28 ：122 = 0.728 ：Y Y=3.172g 28 ：4 = 0.728 ：Z Z= 0.104g
举例：
例如，化学方程式：
2H2+O2=2H2O
4 32 36 “质”的含义：经点燃，氢气跟氧气反应生成水。 “量”的含义：从宏观看，每4份质量的氢气跟32份质量的 氧气反应生成36份质量的水，即氢气跟氧气反应时的质量 比为1:8，从微观看，氢气、氧气和水都是由分子构成的， 因此，这个化学方程式还表示了每2个氢分子跟1个氧分子 反应生成了2个水分子。
本节主要内容
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一、常用基本化学方程式
二、电池片生产工艺中的主要化学方程式 三、半导体安全基本知识
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电池片生产工艺中的主要化学方 程式
存在于下列工序： 1 一次清洗工艺 1.1 去除硅片损伤层 1.2 制绒面 1.3 HF酸去除SiO2层 1.4 HCl酸去除金属离子 2 扩散过程中磷硅玻璃的形成 3 等离子刻蚀工艺 4 二次清洗工艺 5 PECVD工艺
等离子刻蚀工艺
• 所谓等离子体就是由带电的正、负电荷的粒子组成的气体，正 负电荷数相等，其净电荷相等。等离子刻蚀所用的等离子体，是辉光 放电形成的“电离态”气体，其中包括正离子、负离子、电子、中性 原子、分子及化学上活泼的自由基，这种“电离态”的气体是在向气 体系统中施加足以引起电离的高能电场条件下产生的。 在我们的工艺中，是用CF4来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如 下： CF4 CFx* + (4-x) F* (x≤3) Si + 4 F* SiF4 ↑ SiO2 + 4 F* SiF4 + O2↑
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二次清洗工艺
• 由于在扩散以后在硅片表面形成了一层磷硅玻璃，主 要成分还是二氧化硅。因此为了形成良好的欧姆接触， 减少光的反射，在沉积减反射膜后续工艺之前，必须 用HF酸把磷硅玻璃腐蚀掉。 SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O 由于这个反应太快，不便于控制，因此不能单独用氢 氟作为腐蚀剂。根据化学平衡原理，减小氢氟酸的浓 度和氢离子浓度，可以降低腐蚀速度。所以要在氢氟 酸的溶液中加入氟化铵溶液，以减少氢氟酸的浓度和 氢离子的浓度，从而减缓氢氟酸对SiO2的腐蚀速度。 其原因： 1. 氟化铵是一种弱酸和弱碱组成的盐，由于它在水中可 以电离为铵离子和氟离子，溶液中大量的氟离子的存 13 在使氢氟酸在溶液中的电离平衡HF = H+ + F –向左移
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常用基本化学方程式
化学方程式遵守质量守恒定律，主要包括以下三方 面： 化学反应前后各元素的原子个数守恒。 化学反应前后各元素的质量守恒。
化学反应前后各物质质量总和守恒
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书写化学方程式的三个步骤：
• （1）依据实验事实，把反应物的化学式写在左边， 生成物的化学式写在右边，反应物 与生成物之间用一条短线相连。 • （2）根据质量守恒定律，在反应物、生成物的 化学式前配上适当的系数，使式子左、右两边的 每一种元素的原子总数相等，这个过程叫做化学 方程式的配平。 • （3）要在化学方程式中注明反应发生的基本条 件，用“↓”表示生成物中的沉淀，用“↑”表示 生成物中的气体。