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1、等离子刻蚀工艺培训教程本讲稿第一页，共十一页1 1 概述概述2 2 等离子刻等离子刻蚀蚀基本原理基本原理3 3 等离子刻等离子刻蚀蚀基本工基本工艺艺4 4 刻蚀后硅片刻蚀后硅片检验检验目目 录录本讲稿第二页，共十一页1.1 1.1 太阳能太阳能电电池片生池片生产产工工艺艺流程流程分分选测试选测试PECVDPECVD一次清洗一次清洗二次清洗二次清洗烧结烧结印刷印刷电电极极等离子刻等离子刻蚀蚀检验检验入入库库扩扩散散概述概述本讲稿第三页，共十一页1.21.2 等离子刻等离子刻蚀蚀工工艺艺的目的的目的概述概述将将PN结结周周边边刻刻蚀蚀P P型型衬衬底底本讲稿第四页，共十一页2.1 2.1 等离子体
2、等离子体等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理等离子体等离子体（Plasma）的含）的含义义包含足包含足够够多的正多的正负电负电荷数目近于相等的荷数目近于相等的带电带电粒子的物粒子的物质质聚集状聚集状态态。由于物由于物质质分子分子热热运运动动加加剧剧，相互，相互间间的碰撞就会使气体分子的碰撞就会使气体分子产产生生电电离，离，这样这样物物质质就就变变成由自由运成由自由运动动并相互作用的正离子和并相互作用的正离子和电电子子组组成的混合物成的混合物(蜡蜡烛烛的火的火焰就焰就处处于于这这种状种状态态)。我。我们们把物把物质质的的这这种存在状种存在状态态称称为为物物质质的第四的第四态态，即等，即等离子体离
3、子体(plasmaplasma)。因。因为电为电离离过过程中正离子和程中正离子和电电子子总总是成是成对对出出现现，所以等离，所以等离子体中正离子和子体中正离子和电电子的子的总总数大致相等，数大致相等，总总体来看体来看为为准准电电中性。中性。液液态态固固态态气态气态等离子体等离子体本讲稿第五页，共十一页2.2 2.2 刻刻蚀蚀机构机构等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理射射频电频电源源辉辉光放光放电电辉辉光放光放电电是由大量中等能量（是由大量中等能量（15eV）的）的电电子激子激发发中性原子，中性原子，电电子返回基子返回基态态时释时释放的光放的光辐辐射。射。射射频电频电源源本讲稿第六页，共十一页
4、2.2 2.2 刻刻蚀蚀方程式方程式等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理为为何何处处在等离子体在等离子体环环境下境下进进行刻行刻蚀蚀在我们的工艺中，是用在我们的工艺中，是用CF4和和O2来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如下：来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如下：CF4=CFx*+(4-x)F*(x3)Si+4 F*=SiF4 SiO2+4 F*=SiF4+O2反应的实质，打破反应的实质，打破C-F、Si-Si键，形成挥发性的键，形成挥发性的Si-F硅卤化物。硅卤化物。CF+Si Si=Si-F+17kcal/mol反反应需要一个需要一个净正能量，正能量，CF4本身不会直接刻本身不会直接刻蚀硅。等离
5、子体高能量硅。等离子体高能量的的电子碰撞会使子碰撞会使CF4分子分裂生分子分裂生产自由的氟原子和分子自由的氟原子和分子团，使得形成，使得形成SiF是能量有利的。是能量有利的。本讲稿第七页，共十一页2.2 2.2 氧气的作用氧气的作用等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理在在CF4进气中加入少量氧气会提高硅和二气中加入少量氧气会提高硅和二氧化硅的刻氧化硅的刻蚀速率。人速率。人们认为氧气与碳原氧气与碳原子反子反应生成生成CO2，这样从等离子体中去掉从等离子体中去掉一些碳，从而增加一些碳，从而增加F的的浓度，度，这些成些成为富氟富氟等离子体。往等离子体。往CF4等离子体中每增加等离子体中每增加12%的
6、氧气，的氧气，F浓度会增加一个数量度会增加一个数量级，对硅的硅的刻刻蚀速率增加一个数量速率增加一个数量级。本讲稿第八页，共十一页等离子刻蚀的作用：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。本讲稿第九页，共十一页3.1 3.1 工工艺艺参数参数时间参数时间参数预抽120 Sec辉光540 Sec主抽180 Sec清洗60 Sec送气 150 Sec 充气30 Sec工艺参数工艺参数工艺压力15 Pa辉光功率600 W氧气流量50 SCCMCF4流量300 SCCM压力偏差设置压力偏差设置压力偏差20 Pa等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理本讲稿第十页，共十一页4.1 4.1 刻刻蚀蚀后硅片后硅片检验检验刻刻蚀蚀好的硅片周好的硅片周边应边应光滑光滑发发亮亮.到分到分选测试仪处选测试仪处，检查电检查电池片的池片的I-VI-V曲曲线线。若出若出现现如右如右侧侧所示的所示的I-VI-V曲曲线图线图，则说则说明硅片的等离子刻明硅片的等离子刻蚀蚀工工艺艺有有问题问题。本讲稿第十一页，共十一页