1、清洗和制絨工藝培訓(xùn)清洗和制絨工藝培訓(xùn)2010年年6月月27日日主要內(nèi)容主要內(nèi)容多晶多晶單晶單晶制絨的目的制絨的目的去磷硅工藝去磷硅工藝制絨原理及工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項清洗工序注意事項捕獲更多的光子捕獲更多的光子消除表面污染消除表面污染去除損傷去除損傷制絨的目的制絨的目的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 % )增加光子吸收增加光子吸收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

2、劑在高溫下有可能碳化粘附在硅片表面。去除表面沾污去除表面沾污單晶硅多晶硅硅片表面的機械損傷層硅片表面的機械損傷層硅片表面的機械損傷層硅片表面的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硅片表面的機械損傷層有機溶劑腐蝕：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制絨方法歸納主要內(nèi)容主要內(nèi)容多晶多晶單晶單晶制絨的目的制絨的目的去磷硅工藝去磷硅工藝制絨原理及工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項清洗工序注意事項 左圖中藍色線為拋光后的Si的反射圖，經(jīng)過不同織構(gòu)

3、化處理之后的反射圖。 右圖為在織構(gòu)后再沉積SiNx:H薄膜的反射光譜圖。C.J.J. Tool , Presented at the 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Barcelona, Spain, 6-10 June 2005 很好的織構(gòu)化可以加強減反射膜的效果好的織構(gòu)化的效果好的織構(gòu)化的效果絨面產(chǎn)生的原理 1、水分子的屏蔽效應(yīng)（screening effect）阻擋了硅原子與OH根離子的作用，而水分子的屏蔽效應(yīng)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

4、晶面內(nèi)部的原子健結(jié)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(yīng)進行時，刻蝕液中的OH會跟懸掛健健結(jié)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(xué)反應(yīng)自然增快。圖3 懸掛健對反應(yīng)的影響111100Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 各向異性的原因布滿整個硅片表面小而均勻怎樣是“好”的絨面主要內(nèi)容主要內(nèi)容多晶多晶單晶單晶制絨的目的制絨的目的去磷硅工藝去磷硅工藝制絨原理及工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項清洗工序注意事項硅片清洗 制絨擴散制結(jié)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(jié)電池片生產(chǎn)流程 去除硅

5、片表面的污染物； 在硅片表面腐蝕出絨面； 絡(luò)合硅片表面沾污的金屬離子。多晶制絨的目的多晶制絨的效果多晶制絨的效果鏈式多晶制絨鏈式多晶制絨 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(yīng)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(yīng)離子刻蝕以及光刻技術(shù)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)。為什么用酸腐蝕為什么用酸腐蝕 多晶硅片表面的孔狀絨面多晶硅片表面的孔狀絨面刻蝕槽：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SiO

6、2,然后這層SiO2在HF酸的作用下除去。酸與硅的反應(yīng)可以看成是局部的電化學(xué)過程，在反應(yīng)發(fā)生的地方形成了陰極和陽極，陽極是硅的溶解反應(yīng)，陰極是HNO3的消耗反應(yīng)。陽極：Si+2H2O+nh+ = SiO2+4H+(4-n)e-陰極：SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O總反應(yīng)式：3Si+4HNO3+18HF=H2SiF6+2H2O+ 3(4-n) e-混酸槽腐蝕原理混酸槽腐蝕原理p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(xué)反應(yīng)： Si+2KOH+H2O =K2SiO3+2H2p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-

7、n節(jié)的形成和印刷電極。所以要用KOH除去這層多孔硅。KOH的作用的作用24其作用是通過氟離子與硅形成穩(wěn)定的絡(luò)離子來實現(xiàn)的。通常先由氫氟酸其作用是通過氟離子與硅形成穩(wěn)定的絡(luò)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(yīng)，生成可溶性的絡(luò)合物六氟硅酸氫氟酸反應(yīng)，生成可溶性的絡(luò)合物六氟硅酸H H2 2SiFSiF6 6 。生成物六氟硅酸可用去離子水沖除，由此達到生成物六氟硅酸可用去離子水沖除，由此達到去除去除SiOSiO2 2。及清洗雜質(zhì)沾及清洗雜質(zhì)沾污的目的。污的目的。從制絨槽出來的硅

8、片表面是親水性的，這種狀態(tài)下硅片非常容易吸收周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。在硅片表面造成表觀的不良。HFHF可以使得表面疏水。可以使得表面疏水。HFHF的作用的作用HCl去除硅表面金屬雜質(zhì)，鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金屬離子形成可溶于水的 絡(luò)合物。HCLHCL的作用的作用26金屬雜質(zhì)離子的影響金屬雜質(zhì)離子的影響槽位配比溫度自動補液

9、制絨HF: 50 LHNO3: 250 LDI Water: 50 L132HNO3:1.50.5L/籃HF:0.50.2L/籃DIWater: 0.05L/籃漂洗DI Water:80L常溫/堿洗KOH:5DI Water:125 L205KOH:0.5L/籃漂洗DI Water:60L常溫/酸洗HCl：16 LDI Water：120 L常溫HCl：0.50.2L/籃酸洗HF：7 LHCl：7 LDI Water：117 L常溫HF：0.50.2L/籃HCl：0.50.2L/籃漂洗DI Water: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

10、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)工藝參數(shù) 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(yīng)減少Jsc）和增加表面積（相應(yīng)的減少Uoc）關(guān)鍵因素關(guān)鍵因素主要內(nèi)容主要內(nèi)容多晶多晶單晶單晶制絨的目的制絨的目的去磷硅工藝去磷硅工藝制絨原理及工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項清洗工序注意事項 工藝參數(shù)不能隨便的修改。 各班班長應(yīng)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(yīng)詢問上個班的班長或技術(shù)員。工藝參數(shù)工藝參數(shù)硅片尺

11、寸檢查硅片尺寸檢查上片過程中如發(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。上料檢驗上料檢驗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。插片插片注意：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。配液配液注意安全：需按照工藝文件的要求配液，嚴禁私自配液。補液補液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(guān)機清潔擴散工序物料準備檢驗返工流程制絨工藝流程工藝流程 化學(xué)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(xué)品皮膚

12、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(xué)品誤服后應(yīng)立即催吐或洗胃，并送醫(yī)院急救。 補充：衣服上沾有化學(xué)藥水應(yīng)用清水沖洗，再及時吹干。 化學(xué)品的急救主要內(nèi)容主要內(nèi)容多晶多晶單晶單晶制絨的目的制絨的目的去磷硅工藝去磷硅工藝制絨原理及工藝制絨原理及工藝清洗工序注意事項清洗工序注意事項 在擴散過程中發(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，稱之為磷硅玻璃。252236ClO2P3O4PClPSiOSiOP4552252什么是磷硅玻璃？ 氫氟酸是無色透明的液體，

13、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(dǎo)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 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(yīng)生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸。 總反應(yīng)式為：O2HSiF4HFSiO242SiFH2HFSiF624O2HSiFH6HFSiO2622清洗液配制裝片開機投片清洗烘干去磷硅清洗工藝去磷硅清洗工藝 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。清洗液配制清洗液配制 在配制氫氟酸溶液時，要穿好防護服