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1、实习总结,赵建东,前后清洗工艺,工艺原理影响因素设备相关操作细节,工艺原理,前清洗(酸式）,目的1.在硅片表面形成绒面，根据陷光原理，可减少反射，提高效率，最终可降低发电成本；2.去处切片时形成的机械损伤层，清洗油污及金属杂质。,后清洗(酸式）,目的1.利用HNO3和HF的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘；2.去除硅片表面的PSG。,Etch Bath反应式：HNO3+Si=SiO2+NOx+H2OSiO2+HF=SiF4+H2OSiF4+HF=H2SiF6在RENA机台中，循环利用HF/HNO3溶液浸泡刻蚀硅片，其影响因素包括滚轮速度，溶液浓度，溶液温
2、度！由于底面与溶液接触更充分，通常以底面为绒面。,Etch Bath利用HNO3，HF及H2SO4的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除边缘的N型硅，使得硅片的上下表面相互绝缘。与前清洗相比，溶液浓度低，刻蚀厚度低；只浸泡硅片的边缘，并不刻蚀扩散面。,Rinse 1用于清洗杂质，以及从Etch Bath中残存的酸。Alkaline Rinse反应式：Si+2KOH+H2O K2SiO3+2H2中和片子表面的酸，去除表面 生成多孔硅。Rinse 2用于清洗杂质，以及从碱槽 中残存的碱。,Rinse 1用于清洗杂质，以及从Etch Bath中残存的酸。Alkaline Rinse作用与前清洗相同，KO
3、H用于中和酸，去除多孔硅！Rinse 2用于清洗杂质，以及从碱槽 中残存的碱。,Acidic RinseHF去除硅片表面氧化层，形成疏水表面；HCL去除硅片表面金属杂质，中和表面残留的碱。SiO2+HF=SiF4+H2OSiF4+HF=H2SiF6Rinse 3用于清洗杂质，以及从酸槽 中残存的酸。Dryer 2用于风干硅片，两把风刀，上下吹风，并左右摆动。,HF BathHF去除硅片表面的PSG。PSG会吸湿，使功率降低；会使PECVD沉积的SixNy脱落，降低效率！Rinse 3用于清洗杂质，以及从酸槽 中残存的酸。Dryer 2用于风干硅片，两把风刀，上下吹风，并左右摆动。,检验参数1.
4、Etch Depth（前重后重)*8.82um/g每400片抽检4片，多晶控制在4-5um，单晶在4-4.8um。2.反射率控制在27以下3.外观要求无明显斑迹，无残留药液，无明显反光。,检验参数1.Etch Depth（前重后重)*17.64um/g腐蚀深度控制在0.51.5m范围之内2.边缘绝缘电阻大于1K欧姆3.外观要求绒面无明显斑迹，无药液残留,影响因素,1.滚轮速度代表硅片在制绒槽中的反应时间，调节速度可以影响腐蚀深度；2.溶液温度指制绒槽中反应温度，主要是通过chiller来调节温度，从而影响腐蚀深度;3.溶液溶度指制绒槽中溶液的浓度，主要是由初始浓度，程式中设定的自动补充药液的参
5、数情况，以及利用Replenish菜单人工补充药液情况决定！4.溶液均匀度指溶液是否均匀，会影响腐蚀的均匀程度，在换药后尤其重要！,附：碱式流程,前清洗,后清洗,粗抛,清洗,碱腐蚀,盐酸清洗,HF清洗,HF清洗,漂洗,喷淋,干燥,设备相关,RENA机台结构,HF,HNO3,TANK,ETCH BATH,DRAIN,Etch Bath：,DI WATER,Chiller,KOH,DRAIN,DI WATER,Alkaline：,注：酸槽与此类似！,Bath,RENA机台软体操作,模式切换,菜单区,Bath Status,滚轮状态,当前所用程式,F4-Proc.values当前程式的一些重要参数设
6、定，如Etch Bath的setpoint siliconentry for replenish,setpoint volume for replenish。F5-Trend 记录了Etch Bath，Alkaline的历史温度，包括Setpoint Temp,Etch Bath Temp,Incomming Temp,Prepping Temp,Alkaline Temp，以及对应的趋势图！,F6-Replenish向Etch Bath，Alkaline，Acidic中补充药液，DI WATER,用于调节溶液浓度，以处理一些异常！F7-Recipe当前使用程式的参数设定，包括滚轮转速，风刀功
7、率，以及生产过程中药液的自动补充；还可以载入，编辑程式！F8-Manual包括一些手动操作指令，包括清洗bath，换药！F9-Service此菜单是设备用于维护的！,操作细节,1.停机1小时以上，要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的挥发；2.停机15分钟以上要用水枪冲洗碱槽喷淋及风刀，以防酸碱形成的结晶盐堵塞喷淋口及风刀；3.停机1h以上，要跑假片，至少一批（400片）且要在生产前半小时用水枪冲洗风刀处的滚轮，杜绝制绒后的片子有滚轮印；4.最长不能超过4小时,时间过长硅片会污染氧化，到扩散污染炉管,从而影响后面的电性能及效率，后清洗也一样；5.换药后，要跑假片，直跑到药液均匀为止。,太阳能
8、电池原理工艺原理设备结构及软体程式设定影响因素,扩散工艺,太阳能电池的核心是一个PN结。PN结是不能简单地用两块不同类型（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的，必须是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触。,太阳能电池原理,N type,P type,正面电极,背面电极,SixNy,绒面,空间电荷区,太阳能电池片结构,PN结形成原理PN结的形成是由于在晶体中一部分区域是P型杂质占优势，而另一部分区域是N型杂质占优势，这样在交界处空穴就会从P型区域向N型区域扩散，自由电子从N型区域向P型区域扩散。相互扩散的结果就是形成电场方向由N型指向P型的空间电荷区，阻止相互扩散。当两者达到平衡时，空间电荷
9、区的宽度就稳定下来。,N type,P type,光电效应光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。太阳能电池所依据的就是光生伏打效应，即在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。,光生伏打效应光照射PN结时，若h电离能，使价带中的电子跃迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，电子偏向N区外侧，空穴偏向P区外侧，使P区带正电，N区带负电，形成光生电动势。太阳能电池即根据光生伏打效应工作的！,扩散的定义及作
10、用扩散是由于存在浓度差的原因，扩散物质从浓度高的区域向浓度低的区域运动！扩散的作用是用于形成PN结，所以扩散是电池片工艺流程中最核心的一道工序！扩散的方法扩散工序是在P型硅片的单面掺入磷，从而形成PN结。目前有三种方法，如下：三氯氧磷（POCl3）液态源扩散喷涂磷酸水溶液后链式扩散丝网印刷磷浆料后链式扩散目前公司采用第一种方法。,工艺原理,三氯氧磷（POCl3）液态源扩散反应式：生成的PCl5是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。所以通入O2，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）。工艺流程由N2作为携源气体，将POCL3带入石英炉管，并通入N2,O2反应生成P2O
11、5,P2O5与Si反应生P,并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。,检验参数1.方块电阻-平均值在5010/范围内每炉等间距抽检5片，每片检测5点，要求其平均值在5010/范围内。2.外观要求-表面无沾污,无色差,设备分为四大部分：控制部分推舟净化部分电阻加热炉部分气源部分 控制部分介绍见软体相关；推舟净化部分，电阻加热炉部分，气源部分见下页结构简图。,设备结构及软体,设备结构简图(Tempress System),O2-low,A3,A1（大N2),N2,BUBBLERTEMPPOCL320 DEGR,A7(小N2),1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,Spike,
12、Paddle,N2,A6,Exhaust,进气管,液封处理,炉门,推舟装置,N2控压,加热线圈,软体相关1.Certification/Temperature Controller Certification/Normal temperature Table:一些温度设定集合，包括各区温度设定，升温速率，卡值范围，以及控温模式！2.Process Recipe分为Normal和Abort两类，主要用于编辑程式！3.Tube Control主要用于选取程式，暂停/停止程式，消除报警等！4.Monitor主要是显示当前的各种信息！,以N2 156-50为例,程式设定,800,840,850,Sta
13、ndby,Boat in&Temp up,Deposition,Post purge,Cool down&Boat out,Standby,StandbySiC桨保持在起始位置，温度保持在800度；同时做N2 Purge，维持惰性环境。Boat in&Temp up将硅片送入炉管，温度升到840度；同时做N2 Purge，维持惰性环境。Deposition先通入O2，营造过氧环境；再通入各种反应气体，进行扩散。,Post purge将温度升到850度，同时通入氧气，消耗掉剩余的POCl3,以防止其分解生成PCL5,从而对硅片表面造成破坏。Cool down&Boat out将温度降到800度，
14、以及将硅片运出炉管；同时做N2 Purge，维持管内的惰性气体！,反应温度反应温度越高，Si，P原子就越活跃，这样P原子就越容易向硅片中扩散，替换硅原子，从而使扩散深度，浓度都会变大！气体流量反应气体流量越大，生成的磷浓度就越大，这样浓度差就越大，扩散深度，浓度都会变大！,影响因素,硅片结构及掺杂浓度对于硅片的不同晶向，扩散的难易程度不一样；硅片本身是P型的，这样掺杂浓度也会影响晶体结构，从而影响扩散的难易；晶体本身中的缺陷状况也会影响扩散的难易！反应时间反应时间越长，扩散的浓度越大，深度也越大！,3-6 line机型：Centrotherm与Tempress相比，机型十分相似：反应原理相同，
15、三氯氧磷（POCl3）液态源扩散；也是4个Tube，5 Zone控温模式！1-2 line机型：48所与Tempress相比，机型比较相似：反应原理相同，三氯氧磷（POCl3）液态源扩散；是3个Tube，3 Zone控温模式！,附：另两种机型简介,PECVD工艺,PECVD原理工艺原理设备简介工艺控制,PECVD原理,PECVD定义PECVD英文全称为Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，即“等离子增强型化学气相沉积”，是一种化学气相沉积，其它的有HWCVD，LPCVD，MOCVD等。PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部
16、形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。等离子体定义等离子体：气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态，这种形态就称为等离子态。等离子体从宏观来说也是电中性，但是在局部可以为非电中性。,PECVD优点对比：APCVD常压CVD，700-1000 LPCVD低压CVD，750，0.1mbar PECVD300-450，0.1mbar由上可知PECVD的优点是实现了薄膜沉积工艺的低温化（450）。因此带来的好处：1.节省能源，降低成本2.提高产能3.减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减PECV
17、D另一个优点是低压沉积，这样就显著提高了沉积薄膜的均匀性！,工艺原理,PECVD目的PECVD在太阳能电池中的应用是在太阳能电池扩散面沉积深蓝色薄膜-SiN膜。SiN薄膜的作用如下：1.减反膜2.表面钝化作用3.体钝化作用,减反膜原理,在左图中示出了四分之一波长减反射膜的原理。从第二个界面返回到第一个界面的反射光与从第一个界面的反射光相位相差180度，所以前者在一定程度上抵消了后者。即n1d1=/4。空气或玻璃 n0=1 or 1.5，硅 n2=3.87，SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3。,表面钝化作用SIN薄膜性质如下：1.结构致密，硬度大2.能抵御碱金属离子的侵蚀3.介电强度
18、高4.耐湿性好5.耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4所以SIN薄膜可以用来保护半导体器件表面不受污染物质的影响。,体钝化作用对于McSi，因存在较高的晶界、点缺陷（空位、填隙原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物）对材料表面和体内缺陷的钝化尤为重要。在SiN减反射膜中存在大量的H，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。应用PECVD Si3N4可使表面复合速度小于20cm/s。,工艺流程,1.反应气体进入真空反应室，被电离成等离子体；2.硅片被加热到400度，进入真空反应室；3.气体相互反应，在硅片表面上沉积薄膜。,气体反应式,设备简介,PECVD设备外观,PECVD设备结构 1.进料腔 2.加热腔
19、 3.工艺腔 4.冷却腔 5.出料腔,1,2,3,4,5,工艺控制,PECVD检验参数1.看颜色是否合格（合格的颜色为深蓝、蓝色、淡蓝）2.色差和水印不超过整体面积的5%3.检验标准:折射率为2.0-2.20,膜厚在65-85nm,外观检查,表面发白,色差,白点,表面脏片,表面状况良好,氮化硅颜色与厚度的对照表,工艺参数调整,PECVD调整原则,丝网印刷工艺,工艺原理设备简介工艺控制故障处理,工艺原理,工艺流程,1印刷机（背电极）,烘箱,烘箱,3印刷机（正电极）,2印刷机（背电场）,烧结,测试分选,丝网印刷原理（非接触式印刷）带有掩模的丝网和待印的基片固定在印刷机上，在未印刷时，两者之间保持一
20、定的距离。印刷时，将适量的浆料倒在丝网上。由于浆料具有一定的黏度，因此它不会自行漏过丝网。印刷刮板沿丝网移动时，把浆料压入网孔中，同时刮板对浆料产生剪切作用，而浆料因具有触变性，在刮板切应力作用下，黏度迅速降低。刮板压下丝网与基片相接触的瞬间，网孔中的浆料也与基片相接触，当刮板刚一掠过之后，丝网即依靠弹力迅速复位而基片脱离接触。此时网孔中的浆料一方面受到向下的基片粘附力和重力作用，另一方面又受到丝网粘附力的作用。但由于此时浆料的黏度很低，丝网对其作用力比向下的力小得多。因此，在丝网弹回的过程中，网孔中的浆料就被转印到基片上。此后，由于作用于浆料的切应力已消除，因此浆料黏度迅速增大，从而保证了浆
21、料在基片上不致过流；其极低的流动性仅能使浆料上的丝网印痕流平、而不会影响印刷图案的清晰度。,背电极作用（1）第一道印刷银铝浆是由银粉，铝粉，无机添加物和有机载体组成的，使用前先用搅拌机搅拌约45分钟，浆料搅拌均匀后方可使用。作用：具有良好的欧姆接触特性和焊接性能，长期附着性能很好。,背电场作用（2#)第二道印刷铝浆是由铝粉，无机添加物和有机载体组成的，使用前先搅拌约15分钟，浆料搅拌均匀后方可使用。铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发并形成完好的铝硅合金和铝层，作用是用于收集载流子。,正电极作用（3#）第三道印刷银浆是由银粉，无机添加物和有机载体组成的，使用前先用搅拌机搅拌约45分钟，浆料
22、搅拌均匀后方可使用。作用：收集电流。,烧结的定义粉状物料在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整个的过程。烧结推动力粉体颗料尺寸很小，比表面积大，具有较高的表面能，即使在加压成型体中，颗料间接面积也很小，总表面积很大而处于较高能量状态。根据最低能量原理，它将自发地向最低能量状态变化，使系统的表面能减少。表面张力能使凹、凸表面处的蒸气压P分别低于和高于平面表面处的蒸气压Po。表面凹凸不平的固体颗粒，其凸处呈正压，凹处呈负压，故存在着使物质自凸处向凹处迁移。,烧结目的干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片
23、形成良好的欧姆接触。烧结分为烘干区，烧结区，冷却区！烧结参数,设备简介,设备外貌,印刷机,烘箱,工艺控制,丝网印刷参数调整原则,故障处理,第一道:1.上料台Feed C/V2经常会有承载盒不到位引起的报警，可以分为两种：一种是Magazine 处在Down的位置，只要把盒子推到位就可以了；另一种是Magazine 处在Up 的位置，那时你推盒子是推不动的，因为被卡死了，只要让Magazine 处在Down 位置再把盒子推到位就行了。2.Wafer transfer 经常会吸住承载盒内的拖盘而报警，原因是盒子上端开口比较大，拖盘挡住了感应器而造成，只要将拖盘放正，把Wafer transfer移
24、到另一个位置就行了，把盒子整一下。3.Wafer transfer 有吸两片的现象,方法有a.调节风刀的大小和风刀吹风的位置;b.调节四个吸嘴的高低;c.调慢气缸的上升速度;d,风刀吹风的时间。4.Alignment 因为硅片碎掉，摄想头定位出现报警而造成的机械手不动作，方法有a.放好片子上重新照点定位就可以;b.如果a 不行，只有甩源关掉，用手将Alignment 推离Standby P1的位置，然后重新启动电源，让Alignment 有一个复位的过程旧可以了。5.印刷台面有压板的现象，原因有：网板下面胶带粘的太多太厚，员工在装片时没有注意硅片与硅片之间是否有小碎片或灰尘，印刷台面没有调平或
25、是刚带打毛，硅片本身有受过伤或裂痕。,第二道：1.背电场有铝包或是铝珠：a.印刷太薄，b.绒面过大而且不均匀，c.网版折痕严重2.背电场造成弯曲的原因:铝背场印刷太厚,影响印刷厚薄有几个参数:(1)丝网间距;(2)刮刀高度;(3)印刷速度;(4)气动压力。四个参数中如果有三个参数不变,那么丝网间距抬高,背电场印厚,刮刀高度越低背电场约厚,印刷速度越快,背电场越厚,但速度超过一定量时,背电场又会变薄,气动压力越小背电场变厚。3.背电场粘板的问题 原因:a.丝网间距过底,刮刀高度过小,使网板内还留有铝浆,而将硅片粘起;b.真空吸孔堵塞或是真空发生器有问题;c.台免平整速度有问题,使硅片没有平铺在台
26、面上而造成漏真空。,第三道：1.翻转台面因硅片碎掉使感应器出现报警,解决的方法,点到Flipper控制面板,将Lifter(long)和Lefter(short)点到down 位置就可以了。2.栅线印刷虚线多,可以将刮刀高度调上一点,让栅线印粗一点来解决。印刷不良的原因：a.刮刀高度过高，b.丝网间距过大，c.气动压力过小3.片在印刷台下面走歪,原因是台面下面的真空吸孔堵住了,真空度不够。4.下料机械不动作,是因为传送过程中硅片走歪,机械手捉取不到位而不动作,只要将机械开,放正硅片就OK了。5.碎片的主要原因：a.印刷台面高低不平 b.印刷的各个参数不协调 c.钢带有毛边，走歪 d.下料吸嘴不平,THANK YOU!,
