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來(lái)源：光伏技術(shù)

單晶刻蝕工藝

1. 刻蝕的目的&原理

1.1 需要刻蝕的原因分析

1. 擴(kuò)散過(guò)程中，雖然采用背靠背擴(kuò)散，硅片的邊緣將不可避免地?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,此短路通道等效于降低并聯(lián)電阻。

2. 由于在擴(kuò)散過(guò)程中氧的通入，在硅片表面形成一層二氧化硅，在高溫下POCl3與O2形成的P2O5，部分P原子進(jìn)入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半導(dǎo)體，部分P原子則留在了SiO2中形成PSG(磷硅玻璃)【硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2,稱之為磷硅玻璃】

1.2 刻蝕目的

刻蝕掉硅片邊緣部分的N型硅和去除硅片表面PSG。

1.3 去除PSG（磷硅玻璃）目的

a. PSG的存在使得硅片在空氣中表面容易受潮，導(dǎo)致電流的降低和功率的衰減。

b. 死層的存在大大增加了發(fā)射區(qū)電子的復(fù)合，會(huì)導(dǎo)致少子壽命的降低，進(jìn)而降低了Voc和Isc。

c. 磷硅玻璃的存在使得PECVD后產(chǎn)生色差。

1.4 刻蝕原理

1. 利用HNO3和HF的混合液體對(duì)擴(kuò)散后硅片下表面和邊緣進(jìn)行腐蝕,去除邊緣的N型硅,使得硅片的上下表面相互絕緣；

2. 利用HF去除掉硅片表面的PSG。

2. 刻蝕主要槽體的化學(xué)反應(yīng)原理

2.1 刻蝕槽化學(xué)反應(yīng)

反應(yīng)需要一定量的Si，因此換液后開線需要跑一定數(shù)量的假片來(lái)激活藥液，否則會(huì)出現(xiàn)腐蝕量偏低的現(xiàn)象。這里HNO2的氧化性強(qiáng)于HNO3，HNO2 在反應(yīng)中起主要氧化作用。

刻蝕槽反應(yīng)步驟：

step 1 硝酸/亞硝酸（HNO2）將硅氧化成二氧化硅（主要是亞硝酸將硅氧化）；

step 2 二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)（快反應(yīng)），生成四氟化硅和水（快反應(yīng)），四氟化硅又和水化合成氟硅酸進(jìn)入溶液；

step 3 硫酸不參與反應(yīng)，僅僅是增加氫離子濃度，加快反應(yīng)，增加溶液黏度（增大溶液與PSG薄層間的界面張力）和溶液密度。

2.2 堿槽化學(xué)反應(yīng)

堿槽的作用

堿洗槽在刻蝕槽、第一道水噴淋之后。作用在于利用噴淋，中和并沖掉硅片背面（和刻蝕溶液接觸的那一面）和邊緣沾附的酸。

2.3 酸槽化學(xué)反應(yīng)

酸槽的作用

去除硅片表面殘留的堿；去除表面硅片表面SiO2, 氟原子與硅生成Si-F疏水鍵，易于脫水；去除擴(kuò)散后硅片表面形成的磷硅玻璃層(PSG)

3. 刻蝕機(jī)理

3.1 表面張力

3.2 毛細(xì)現(xiàn)象

3.3 硫酸對(duì)液位的影響

注意：受PSG影響，對(duì)于沒有去PSG的單晶片子，正面會(huì)有溶液鋪展。硫酸有時(shí)雖會(huì)減少鋪展，但它會(huì)減小氫氟酸、硝酸的揮發(fā)，增加反應(yīng)速率，有時(shí)甚至加深了正面刻蝕。

3.4 排風(fēng)&帶速對(duì)液位的影響

4. 刻蝕效果的影響因素

4.1 整體影響因素

4.2 滾輪水平的影響

硅片利用液體表面張力，通過(guò)滾輪的支撐漂浮在液面上的，所以滾輪的水平對(duì)刻蝕的效果有著至關(guān)重要的影響，滾輪不平會(huì)導(dǎo)致偏高的部位刻蝕不足，進(jìn)而造成邊緣漏電，偏低的部位則會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)刻嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致黑邊。

4.3 硝酸及氫氟酸濃度的影響

硝酸控制著硅片的橫向腐蝕，氫氟酸控制著硅片的縱向腐蝕，硝酸濃度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致硅片邊緣二氧化硅層更快形成，被氫氟酸腐蝕，易造成黑邊，氫氟酸濃度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致硅片的縱向腐蝕更容易發(fā)生，易造成局部的過(guò)刻。

4.4 硫酸的影響

硫酸密度較大，主要用來(lái)調(diào)整反應(yīng)液的粘稠渡和張力，合適的硫酸濃度能使硅片能夠很好地浮在反應(yīng)液上，過(guò)高的硫酸濃度會(huì)導(dǎo)致邊緣刻蝕線發(fā)黑。

4.5 刻蝕槽流量的影響

刻蝕循環(huán)流量對(duì)刻蝕的效果至關(guān)重要，流量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致液面波動(dòng)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致過(guò)刻，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致黑邊，流量過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致刻蝕不足。

4.6 溫度的影響

過(guò)高的溫度會(huì)促進(jìn)腐蝕反應(yīng)，過(guò)快反應(yīng)易造成局部過(guò)刻，過(guò)低的溫度又會(huì)抑制反應(yīng)，易造成刻蝕不足，一般刻蝕溫度維持7-9℃

4.7 排風(fēng)的影響

排風(fēng)通過(guò)影響硅片表面氣體流速影響邊緣沾液情況，單側(cè)的排風(fēng)過(guò)大或過(guò)小易造成鋸齒型過(guò)刻甚至黑邊。

5. 刻蝕各槽體的作用

槽體反應(yīng)順序

6. 刻蝕線

刻蝕線圖示

刻蝕線一般是淡淡的一條黑線，正常情況下刻蝕線到邊緣的距離控制在1.5mm以下，最寬不得超過(guò)2mm。而有時(shí)在邊緣會(huì)有很顯眼的很黑很黑的線或黑區(qū)，這些東西就不是刻蝕線了，而是沒有洗干凈的酸，此時(shí)需要在堿槽手動(dòng)補(bǔ)堿來(lái)解決。如果多次出現(xiàn)這種情況，需檢查堿洗槽是否堵堿。

7. 刻蝕問(wèn)題以及注意事項(xiàng)

刻蝕異常

1. 刻蝕不足：邊緣漏電，并聯(lián)電阻(Rsh)下降，嚴(yán)重可導(dǎo)致失效；

2. 過(guò)刻: 正面金屬柵線與P型硅接觸,造成短路。

3. 溶液顏色變成淡綠色和綠色：亞硝酸本身并不是特別穩(wěn)定，它會(huì)慢慢分解，在小批量生產(chǎn)時(shí)，溶液中的亞硝酸濃度的平衡點(diǎn)不會(huì)超過(guò)一定的限度，刻蝕溶液會(huì)一直保持無(wú)色。大批量生產(chǎn)時(shí)，亞硝酸濃度平衡點(diǎn)會(huì)有所上升，亞硝酸濃度的略微增加，會(huì)導(dǎo)致溶液變綠，只要刻蝕正常，溶液顏色變綠不會(huì)對(duì)片子效率產(chǎn)生任何影響?？涛g不合格片時(shí)可能將一些雜質(zhì)引入刻蝕溶液，污染刻蝕溶液，與變綠無(wú)關(guān)。

4. 硅片表面白點(diǎn)、花紋、手紋?。汗杵砻嬗信K污，未清洗干凈

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