制絨原理及工藝

關于制絨原理及工藝第1頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三捕獲更多的光子消除表面污染去除損傷制絨的目的第2頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三原始硅片陽光吸收圖制絨后陽光吸收圖Safter=1.732*Sbefore

Rafter~13%(Rbefore~28%)增加光子吸收第3頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三硅片切割后清洗工藝中的有機物沾污；硅片表面的碳沾污；硅片切割時潤滑劑的粘污。如果潤滑劑過粘，會出現(xiàn)無法有效進入刀口的現(xiàn)象，如潤滑劑過稀則冷卻效果不好。這些潤滑劑在高溫下有可能碳化粘附在硅片表面。去除表面沾污第4頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三（一）硅錠的鑄造過程單晶硅多晶硅硅片表面的機械損傷層第5頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三（二）多線切割硅片表面的機械損傷層第6頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三（三）機械損傷層硅片機械損傷層（10微米）硅片表面的機械損傷層第7頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三有機溶劑腐蝕：TMAH（四甲基氫氧化氨）無機溶劑腐蝕：KOH/NaOH+IPA/乙醇溶液、酸溶液等新方法：腐蝕液＋超聲有利于獲得更均勻更小的金字塔等離子體刻蝕等離子體法刻蝕形貌圖制絨方法歸納第8頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容多晶單晶

制絨的目的去磷硅工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項第9頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三

左圖中藍色線為拋光后的Si的反射圖，經(jīng)過不同織構化處理之后的反射圖。右圖為在織構后再沉積SiNx:H薄膜的反射光譜圖。C.J.J.Tool,Presentedatthe20thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition,Barcelona,Spain,6-10June2005

很好的織構化可以加強減反射膜的效果好的織構化的效果第10頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三絨面產(chǎn)生的原理第11頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三1、水分子的屏蔽效應（screeningeffect）阻擋了硅原子與OH根離子的作用，而水分子的屏蔽效應又以原子排列密度越高越明顯。2、在{111}晶面族上，每個硅原子具有三個共價健與晶面內(nèi)部的原子健結及一個裸露于晶格外面的懸掛健，{100}晶面族每一個硅原子具有兩個共價健及兩個懸掛健，當刻蝕反應進行時，刻蝕液中的OH－會跟懸掛健健結而形成刻蝕，所以晶格上的單位面積懸掛健越多，會造成表面的化學反應自然增快。圖3懸掛健對反應的影響{111}{100}Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2

各向異性的原因第12頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三布滿整個硅片表面小而均勻怎樣是“好”的絨面第13頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容多晶單晶

制絨的目的去磷硅工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項第14頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三硅片清洗制絨擴散制結等離子刻蝕去磷硅玻璃減反射膜制備PECVD絲網(wǎng)印刷檢測分級燒結電池片生產(chǎn)流程第15頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三去除硅片表面的污染物；在硅片表面腐蝕出絨面；絡合硅片表面沾污的金屬離子。多晶制絨的目的第16頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三多晶制絨的效果第17頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三鏈式多晶制絨第18頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三多晶晶粒取向不一致，其表面的各向異性堿腐蝕并不能有效地降低光損失。同時由于堿和各晶面反應速度不一致，容易在晶粒之間形成臺階，不利于后續(xù)的印刷工藝。機械刻槽、反應離子刻蝕以及光刻技術等方法，成本較高，難以大規(guī)模量產(chǎn)。而同性酸腐蝕法成本低，工藝簡單，更適合工業(yè)化生產(chǎn)。為什么用酸腐蝕第19頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三

多晶硅片表面的孔狀絨面第20頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三刻蝕槽：HF-HNO3溶液，去除表面油污、切割損傷層以及制備絨面；大致的刻蝕機制是HNO3腐蝕，在硅片表面形成一層SiO2,然后這層SiO2在HF酸的作用下除去。酸與硅的反應可以看成是局部的電化學過程，在反應發(fā)生的地方形成了陰極和陽極，陽極是硅的溶解反應，陰極是HNO3的消耗反應。陽極：Si+2H2O+nh+=SiO2+4H++(4-n)e-陰極：SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O總反應式：3Si+4HNO3+18HF=H2SiF6+2H2O+

3(4-n)e-混酸槽腐蝕原理第21頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三堿洗槽：KOH溶液，主要中和殘留在硅片表面的酸，也可能發(fā)生下列化學反應：Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2另外，酸腐蝕會在表面形成一層彩色均勻的多孔硅膜。這層硅膜具有極低的反射系數(shù)，但是它不利于p-n節(jié)的形成和印刷電極。所以要用KOH除去這層多孔硅。KOH的作用第22頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三其作用是通過氟離子與硅形成穩(wěn)定的絡離子來實現(xiàn)的。通常先由氫氟酸與二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體，然后四氟化硅再進一步與氫氟酸反應，生成可溶性的絡合物六氟硅酸H2[SiF6]。生成物六氟硅酸可用去離子水沖除，由此達到去除SiO2。及清洗雜質(zhì)沾污的目的。從制絨槽出來的硅片表面是親水性的，這種狀態(tài)下硅片非常容易吸收周圍的污染物，同時硅片表面附著的水層在干燥以后，水中的雜質(zhì)會沉積在硅片表面造成表觀的不良。HF可以使得表面疏水。HF的作用23第23頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三HCl去除硅表面金屬雜質(zhì)，鹽酸具有酸和絡合劑的雙重作用，氯離子能與Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金屬離子形成可溶于水的絡合物。HCL的作用第24頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三金屬雜質(zhì)離子的影響25第25頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三槽位配比溫度自動補液制絨HF:50LHNO3:250LDIWater:50L13±2℃HNO3:1.5±0.5L/籃HF:0.5±0.2L/籃DIWater:0.05L/籃漂洗DIWater:80L常溫/堿洗KOH:5DIWater:125L20±5℃KOH:0.5L/籃漂洗DIWater:60L常溫/酸洗HCl：16LDIWater：120L常溫HCl：0.5±0.2L/籃酸洗HF：7LHCl：7LDIWater：117L常溫HF：0.5±0.2L/籃HCl：0.5±0.2L/籃漂洗DIWater:60L常溫/滿提拉、烘干85℃/備注156多晶：制絨槽每30萬片換液一次；其它槽位每10萬片換一次。125多晶：制絨槽每45萬片換液一次；其它槽位每15萬片換一次。工藝參數(shù)第26頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三混酸腐蝕時間時間太短，那么切割造成的表面損傷就沒有完全除去，晶體缺陷就仍然存在，會降低開路電壓Uoc和短路電流Jsc。時間太長，凹陷尺寸就會變得很大，這樣就會增加反射系數(shù)（相應減少Jsc）和增加表面積（相應的減少Uoc）關鍵因素第27頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容多晶單晶

制絨的目的去磷硅工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項第28頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三工藝參數(shù)不能隨便的修改。各班班長應在交接班時檢查每個工藝參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)有修改，應詢問上個班的班長或技術員。工藝參數(shù)第29頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三硅片尺寸檢查第30頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三上片過程中如發(fā)現(xiàn)有油污片、發(fā)亮片、微晶片（片源有“微晶片”說明的除外）等異常情況，需挑出并告知工藝員。將缺角、隱裂等不合格硅片挑出，退庫。每放1500片時需更換手套，出入車間時需換手套。上料檢驗第31頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三先將硅片分成扇形狀，再一片片的取下插入小花籃中，注意輕拿輕放。插片第32頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三注意：安全補水量及槽內(nèi)的清潔需按照工藝文件配液，嚴禁私自配液。配液第33頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三注意安全：需按照工藝文件的要求配液，嚴禁私自配液。補液第34頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三水洗漂洗堿洗漂洗酸洗漂洗烘干上料開機機器準備配液下料關機清潔擴散工序物料準備檢驗返工流程制絨工藝流程第35頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三化學品濺入眼內(nèi),立即分開眼瞼,用大量清水作長時間沖洗，就醫(yī)。化學品皮膚接觸后立即用大量流水作長時間徹底沖洗,盡快地稀釋和沖去，就醫(yī)。（HF）化學品誤服后應立即催吐或洗胃，并送醫(yī)院急救。補充：衣服上沾有化學藥水應用清水沖洗，再及時吹干?；瘜W品的急救第36頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容多晶單晶

制絨的目的去磷硅工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項第37頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三在擴散過程中發(fā)生如下反應：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，

P2O5與Si反應生成SiO2和磷原子：這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。什么是磷硅玻璃？第38頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三氫氟酸是無色透明的液體，具有較弱的酸性、易揮發(fā)性和很強的腐蝕性。但氫氟酸具有一個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。在半導體生產(chǎn)的清洗和腐蝕工藝中，主要就利用氫氟酸的這一特性來除去硅片表面的二氧化硅層。磷硅玻璃的去除第39頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸能與二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。總反應式為：第40頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三清洗液配制裝片開機投片清洗烘干去磷硅清洗工藝第41頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三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2號槽中注滿去離子水。清洗液配制第42頁，講稿共45頁，2023年5月2日，星期三在配制氫氟酸溶液時，要穿好防護服，戴好防護手套和防毒面具。不得用手直接接觸硅片和承載盒。當硅片在1號槽氫氟酸溶液