等離子體刻蝕

1、等離子體刻蝕1工藝流程介紹硅片檢測(cè)制作絨面酸洗管式PECVD等離子刻蝕去PSG擴(kuò)散絲網(wǎng)印刷燒結(jié)檢測(cè)分選包裝2目錄等離子體的原理及應(yīng)用等離子刻蝕原理等離子刻蝕過(guò)程及工藝控制檢驗(yàn)方法及原理3什么是等離子體？隨著溫度的升高，一般物質(zhì)依次表現(xiàn)為固體、液體和氣體。它們統(tǒng)稱(chēng)為物質(zhì)的三態(tài)。如果溫度升高到10e4K甚至10e5K，分子間和原子間的運(yùn)動(dòng)十分劇烈，彼此間已難以束縛，原子中的電子因具有相當(dāng)大的動(dòng)能而擺脫原子核對(duì)它的束縛，成為自由電子，原子失去電子變成帶正電的離子。這樣，物質(zhì)就變成了一團(tuán)由電子和帶正電的的離子組成的混合物 。這種混合物叫等離子體。它可以稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。4等離子體的產(chǎn)生5等離子體刻蝕原

2、理等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)，使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴(kuò)散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。它的優(yōu)勢(shì)在于快速的刻蝕速率同時(shí)可獲得良好的物理形貌 。（這是各向同性反應(yīng)）這種腐蝕方法也叫做干法腐蝕。6等離子體刻蝕反應(yīng)7首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團(tuán)或離子。其次，這些活性粒子由于擴(kuò)散或者在電場(chǎng)作用下到達(dá)SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生產(chǎn)過(guò)程中，CF4中摻入O2，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率。8等離子體刻蝕工藝裝片在待刻蝕硅片的兩邊，分別放置一片與硅片同樣大小的玻璃夾板，疊放整

3、齊，用夾具夾緊，確保待刻蝕的硅片中間沒(méi)有大的縫隙。將夾具平穩(wěn)放入反應(yīng)室的支架上，關(guān)好反應(yīng)室的蓋子。9工藝參數(shù)設(shè)置負(fù)載容量（片）工作氣體流量（sccm）氣壓（Pa）輝光功率（W）反射功率（W）CF4O2N2200184162001206507500工作階段時(shí)間（分鐘）輝光顏色預(yù)抽主抽充氣輝光充氣腔體內(nèi)呈乳白色，腔壁處呈淡紫色0.20.42.54210142*可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際做相應(yīng)的調(diào)整10邊緣刻蝕控制 短路形成途徑 由于在擴(kuò)散過(guò)程中，即使采用背靠背擴(kuò)散，硅片的所有表面（包括邊緣）都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路。此短路通道等

4、效于降低并聯(lián)電阻。控制方法 對(duì)于不同規(guī)格的硅片，應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整輝光功率和刻蝕時(shí)間使達(dá)到完全去除短路通道的效果。11 在等離子體刻蝕工藝中，關(guān)鍵的工藝參數(shù)是射頻功率和刻蝕時(shí)間?？涛g不足：電池的并聯(lián)電阻會(huì)下降。射頻功率過(guò)高：等離子體中離子的能量較高會(huì)對(duì)硅片邊緣造成較大的轟擊損傷，導(dǎo)致邊緣區(qū)域的電性能變差從而使電池的性能下降。在結(jié)區(qū)（耗盡層）造成的損傷會(huì)使得結(jié)區(qū)復(fù)合增加。12刻蝕時(shí)間過(guò)長(zhǎng)：刻蝕時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)電池片的正反面造成損傷影響越大，時(shí)間長(zhǎng)到一定程度損傷不可避免會(huì)延伸到正面結(jié)區(qū)，從而導(dǎo)致?lián)p傷區(qū)域高復(fù)合。射頻功率太低：會(huì)使等離子體不穩(wěn)定和分布不均勻，從而使某些區(qū)域刻蝕過(guò)度而某些區(qū)域刻蝕不足，導(dǎo)致并聯(lián)電阻

5、下降。13檢驗(yàn)方法冷熱探針?lè)ɡ錈崽结樂(lè)y(cè)導(dǎo)電型號(hào)14檢驗(yàn)原理熱探針和N型半導(dǎo)體接觸時(shí)，傳導(dǎo)電子將流向溫度較低的區(qū)域，使得熱探針處電子缺少，因而其電勢(shì)相對(duì)于同一材料上的室溫觸點(diǎn)而言將是正的。同樣道理，P型半導(dǎo)體熱探針觸點(diǎn)相對(duì)于室溫觸點(diǎn)而言將是負(fù)的。此電勢(shì)差可以用簡(jiǎn)單的微伏表測(cè)量。熱探針的結(jié)構(gòu)可以是將小的熱線圈繞在一個(gè)探針的周?chē)?，也可以用小型的電烙鐵。15檢驗(yàn)操作及判斷確認(rèn)萬(wàn)用表工作正常，量程置于200mV。冷探針連接電壓表的正電極，熱探針與電壓表的負(fù)極相連。用冷、熱探針接觸硅片一個(gè)邊沿不相連的兩個(gè)點(diǎn)，電壓表顯示這兩點(diǎn)間的電壓為正值，說(shuō)明導(dǎo)電類(lèi)型為P型，刻蝕合格。相同的方法檢測(cè)另外三個(gè)邊沿的導(dǎo)電類(lèi)

6、型是否為P型。如果經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，任何一個(gè)邊沿沒(méi)有刻蝕合格，則這一批硅片需要重新裝片，進(jìn)行刻蝕。1617去除磷硅玻璃18在擴(kuò)散過(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng)：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面， P2O5與Si反應(yīng)生成SiO2和磷原子：這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱(chēng)之為磷硅玻璃。什么是磷硅玻璃？19磷硅玻璃的去除氫氟酸是無(wú)色透明的液體，具有較弱的酸性、易揮發(fā)性和很強(qiáng)的腐蝕性。但氫氟酸具有一個(gè)很重要的特性是它能夠溶解二氧化硅，因此不能裝在玻璃瓶中。在半導(dǎo)體生產(chǎn)清洗和腐蝕工藝中，主要就利用氫氟酸的這一特性來(lái)去除硅片表面的二氧化硅層。20氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因?yàn)闅浞崮芘c二氧化硅作用生成

7、易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過(guò)量，反應(yīng)生成的四氟化硅會(huì)進(jìn)一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸?？偡磻?yīng)式為：21去除磷硅玻璃工藝清洗液配制裝片開(kāi)機(jī)投片清洗甩干22清洗液配制將各槽中破損硅片等雜質(zhì)清除，用去離子水將各槽壁沖洗干凈。1號(hào)槽中注入一半深度的去離子水，加入氫氟酸，再注入去離子水至溢流口下邊緣。向后面的槽中注滿(mǎn)去離子水。23裝片經(jīng)等離子刻蝕過(guò)的硅片，檢驗(yàn)合格后插入承片盒。注意，經(jīng)過(guò)磷擴(kuò)散處理的表面，刻蝕之后硅片在插入承片盒時(shí)也嚴(yán)格規(guī)定了放置方向。每盒25片，扣好壓條，投入清洗設(shè)備。24注意事項(xiàng)在配制氫氟酸溶液時(shí)，要穿好防護(hù)服，戴好防護(hù)手套和防毒面具。不得用手直接接觸硅片和承載盒。當(dāng)硅片在1號(hào)槽氫氟酸溶液中時(shí)，不得打開(kāi)設(shè)備照明，防止硅片被染色。硅片在兩個(gè)槽中的停留時(shí)間不得超過(guò)設(shè)定時(shí)間，防止硅片被氧化。25檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)硅片從1號(hào)槽氫氟酸中提起時(shí)，觀察其表面是否脫水，如果脫水，則表明磷硅玻璃已去除干凈；如果表面還沾有