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1、工艺部工艺部内容提要内容提要n 等离子刻蚀等离子刻蚀:等离子刻蚀原理等离子刻蚀原理 等离子体刻蚀机组成等离子体刻蚀机组成 等离子体刻蚀质量控制及检测等离子体刻蚀质量控制及检测 拟解决的问题拟解决的问题n PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜 PECVD PECVD镀膜技术镀膜技术 PECVD PECVD工作流程工作流程 SiN SiN薄膜质量异常薄膜质量异常 拟解决的问题拟解决的问题等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活等离子体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成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散
2、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。它的成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌良好的物理形貌 。（这是各向同性反应）。（这是各向同性反应）这种腐蚀方法也叫做这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀干法腐蚀。等离子刻蚀的基本原理等离子刻蚀的基本原理等离子刻蚀的基本原理等离子刻蚀的基本原理等离子刻蚀的基本原理等离子刻蚀的基本原理母体分子母体分子CFCF4 4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或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。离子。这些活性粒子
3、由于扩散或者在电场作用下到达这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiOSiO2 2表面，并在表表面，并在表面上发生化学反应。面上发生化学反应。生产过程中，生产过程中，CFCF4 4中掺入中掺入O O2 2，这样有利于提高，这样有利于提高SiSi和和SiOSiO2 2的刻蚀速率。的刻蚀速率。以及以及它们的离子它们的离子CF,CF,CF,CFCF23e46等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀机的组成：等离子刻蚀机的组成：1 1、反应室、反应室 2 2、真空系统、真空系统 3 3、送气系统、送气系统 4 4、高频电源、高频电源5 5、匹配器、匹配器7反应室：反应室：里面是石英缸，外面里
4、面是石英缸，外面是线圈，线圈在高频是线圈，线圈在高频电的激发下起辉，产电的激发下起辉，产生微波与石英缸内的生微波与石英缸内的特气反应，生成活性特气反应，生成活性离子基。离子基。等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀机的组成石英缸石英缸线圈线圈8真空系统：真空系统：采用机械泵采用机械泵抽真空抽真空(上海鑫磊上海鑫磊公司生产公司生产)。主要。主要是用泵对反应室是用泵对反应室抽真空，把一些抽真空，把一些反应生成物通过反应生成物通过真空系统抽到尾真空系统抽到尾气排放管道。气排放管道。等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀机的组成9送气系统：送气系统：刻蚀常用的工艺气体刻蚀常用的工艺气体CF4CF4和和O2O2，在车间外面
5、有，在车间外面有特气房，通过管道和刻蚀特气房，通过管道和刻蚀机的进气孔连接到一起，机的进气孔连接到一起，在车间内有阀门，用的时在车间内有阀门，用的时候打开阀门就可以使用了候打开阀门就可以使用了高频电源：高频电源：给线圈放高压电给线圈放高压电等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀机的组成高频电源高频电源10匹配器匹配器 使功率稳定在一个固定的位置，只能微调，主要还是调高频电使功率稳定在一个固定的位置，只能微调，主要还是调高频电源上的功率调节旋扭。源上的功率调节旋扭。等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀机的组成等离子刻蚀操作流程等离子刻蚀操作流程负载容量负载容量（片）（片）工作气体流量（工作气体流量（sccmscc
6、m）气压气压（mbar)mbar)辉光功率辉光功率（W W）反射功率反射功率（W W）CFCF4 4O O2 2N N2 228628621021021211001005005000 0工作阶段时间（工作阶段时间（s s）辉光颜色辉光颜色预抽预抽主抽主抽充气充气辉光辉光清洗清洗充气充气腔体内呈腔体内呈乳白色，乳白色，腔壁处呈腔壁处呈淡紫色淡紫色80806060150150100010006060180180等离子刻蚀质量控制等离子刻蚀质量控制工艺参数工艺参数工艺参数工艺参数*可根据生产实际做相应的调整可根据生产实际做相应的调整 短路形成途径短路形成途径 在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的
7、所有表面在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面（包括边缘）都将不可避免地扩散上磷。（包括边缘）都将不可避免地扩散上磷。PNPN结的正面所收集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到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PNPN结的背面，结的背面，而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。控制方法控制方法 对于不同规格的硅片，应适当的调整辉光功率和刻蚀时对于不同规格的硅片，应适当的调整辉光功率和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。间使达到完全去除短路通道的效果。边缘刻蚀质量控制及检测边缘刻蚀质量控制及检测-质量问题质量问题刻蚀
8、时间不足：刻蚀时间不足：电池的并联电阻下降。电池的并联电阻下降。射频功率过高射频功率过高：等离子体中离子的能量较高会对硅片边缘造成较大的轰等离子体中离子的能量较高会对硅片边缘造成较大的轰击损伤，导致边缘区域的电性能变差从而使电池的性能下击损伤，导致边缘区域的电性能变差从而使电池的性能下降。在结区（耗尽层）造成的损伤会使得结区复合增加。降。在结区（耗尽层）造成的损伤会使得结区复合增加。边缘刻蚀质量控制及检测边缘刻蚀质量控制及检测-质量问题质量问题 刻蚀时间过长：刻蚀时间过长：刻蚀时间越长对电池片的正反面造成损伤影响越大，时刻蚀时间越长对电池片的正反面造成损伤影响越大，时间长到一定程度损伤不可避免
9、会延伸到正面结区，从而导致间长到一定程度损伤不可避免会延伸到正面结区，从而导致损伤区域高复合。损伤区域高复合。射频功率太低：射频功率太低：使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使某些区域刻蚀过使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使某些区域刻蚀过度而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下降。度而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下降。边缘刻蚀质量控制及检测边缘刻蚀质量控制及检测-质量问题质量问题边缘刻蚀质量控制及检测边缘刻蚀质量控制及检测-检测检测 冷热探针法冷热探针法冷热探针法测导电型号冷热探针法测导电型号检验操作及判断检验操作及判断边缘刻蚀质量控制及检测边缘刻蚀质量控制及检测-检测检测1.1.确认万用表工作
10、正常，量程置于确认万用表工作正常，量程置于200mV200mV。2.2.冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极连。冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极连。3.3.用冷、热探针接触硅片一个边沿不相连的两个点，电压表用冷、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，说明导电类型为显示这两点间的电压为正值，说明导电类型为P P型，刻蚀合格。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相同的方法检测另外三个边沿的导电类型是否为P P型。型。4.4.如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批
11、硅片需要重新装片，进行刻蚀。需要重新装片，进行刻蚀。等离子体刻蚀拟解决的问题等离子体刻蚀拟解决的问题刻蚀均匀性的控制刻蚀均匀性的控制刻蚀效果监测刻蚀效果监测 n0n2r1r2121减反膜对硅片反射率的影响减反膜对硅片反射率的影响PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-单层介质减反射膜单层介质减反射膜SiNxSiNx的优点：的优点：优良的表面钝化效果优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）低温工艺（有效降低成本）含氢含氢SiNx:HSiNx:H可以对可以对mc-Simc-Si提供体钝化提供体钝化
12、PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-SiNxSiNx的优点的优点PECVD(PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)“等离子增强型化学气相沉积等离子增强型化学气相沉积”，是一种化学气相沉积，是一种化学气相沉积 原理原理:借助借助微波微波使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出
13、所期望的薄膜。出所期望的薄膜。基本特征基本特征:实现了薄膜沉积工艺的低温化（实现了薄膜沉积工艺的低温化（450450）。）。1.1.节省能源，降低成本节省能源，降低成本 2.2.提高产能提高产能 3.3.减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-PECVDPECVD技术技术22微波系统的组成微波系统的组成PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-PECVDPECVD技术技术23PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-PECVDPECVD技术技术间接式间接式PECVD技术沉积技术
14、沉积SiNx:H24PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-PECVDPECVD设备设备PECVDPECVD镀镀SiNx:HSiNx:H薄膜薄膜-PECVDPECVD设备设备PECVD PECVD 设备示意图设备示意图26P E C V D的生产流程的生产流程由周转篮由周转篮倒入石墨筐倒入石墨筐领取刻蚀清领取刻蚀清洗好的硅片洗好的硅片放入设备放入设备Load chamberLoad chamberPreheating Preheating chamberchamberProcess Process chamberchamberCooling Cooling chamberch
15、amberUnloadUnload chamber chamber流出设备流出设备Unload tableUnload table倒入印刷载倒入印刷载片篮送印刷片篮送印刷薄膜质量控制主要参数：薄膜质量控制主要参数：反射率：折射率和厚度相关反射率：折射率和厚度相关(n=2.05,d=105nm,Ravg%=4.5%)均匀性：片内均匀性和片间均匀性均匀性：片内均匀性和片间均匀性工艺参数调节工艺参数调节(SINA-L)带速：带速：80cm/min80cm/min沉积温度：沉积温度：400400度度工作压力：工作压力：微波功率：微波功率：3100mw(left),3700mw(right)3100mw
16、(left),3700mw(right)气体流量比：气体流量比：SiH4:NH3SiH4:NH3550sccm:1950sccm550sccm:1950sccmP E C V D镀膜质量异常镀膜质量异常色色色色 差差差差 表面颜色不均匀一致，没有明显分表面颜色不均匀一致，没有明显分表面颜色不均匀一致，没有明显分表面颜色不均匀一致，没有明显分界线一边呈红色一边为蓝色或一边深界线一边呈红色一边为蓝色或一边深界线一边呈红色一边为蓝色或一边深界线一边呈红色一边为蓝色或一边深海蓝一边浅蓝色海蓝一边浅蓝色海蓝一边浅蓝色海蓝一边浅蓝色红色片红色片红色片红色片 由于由于由于由于PECVDPECVDPECVDP
17、ECVD设备原因使电池片表面呈设备原因使电池片表面呈设备原因使电池片表面呈设备原因使电池片表面呈红色或接近黑色红色或接近黑色红色或接近黑色红色或接近黑色水水水水 印印印印 刻蚀清洗后片子表面没有完全干燥，刻蚀清洗后片子表面没有完全干燥，刻蚀清洗后片子表面没有完全干燥，刻蚀清洗后片子表面没有完全干燥，镀膜后硅片表面有水珠的地方的颜色镀膜后硅片表面有水珠的地方的颜色镀膜后硅片表面有水珠的地方的颜色镀膜后硅片表面有水珠的地方的颜色与其它表面颜色不一致，呈金黄色或与其它表面颜色不一致，呈金黄色或与其它表面颜色不一致，呈金黄色或与其它表面颜色不一致，呈金黄色或其它颜色，形状为半圆形或半椭圆形其它颜色，形状为半圆形或半椭圆形其它颜色，形状为半圆形或半椭圆形其它颜色，形状为半圆形或半椭圆形位于电池片边沿或在电池片表面呈圆位于电池片边沿或在电池片表面呈圆位于电池片边沿或在电池片表面呈圆位于电池片边沿或在电池片表面呈圆形或椭圆形。形或椭圆形。形或椭圆形。形或椭圆形。P E C V D镀膜质量异常镀膜质量异常P E C V D镀镀膜拟解决的问题膜拟解决的问题 镀膜均匀性的控制及进一步提高镀膜均匀性的控制及进一步提高 工艺运行的稳定性工艺运行的稳定性 产能提高产能提高