制绒、刻蚀和清洗培训-孟祥熙
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制绒、刻蚀和清洗培训-孟祥熙
基本解决方法
讨论话题！！
表面问题的解决 绒面问题的解决 不同厂家硅片（国内外）的工艺处理的解决 关键因素的控制
操作规程说明
酸洗和水洗的时间不能随便所短！防止硅片清 洗不净造成污染。
明白了原理，才能真正做到有的放矢，才能明 白规定各种操作规程的目的。
操作人员的主观能动性是必须具有的，主动的 发现问题，汇总问题，及时反应问题。这是每 一个组长必须具有的，也必须监督并培养每个 组员做到积极主动。
操作注意事项
插片务必确认扩散面的方向。 必须对花篮进行随时擦拭，更化氢氟酸必须同时对槽进
行彻底清洗。在配制和清洗时，一定要做好保护措施。 有氢氟酸和硅片接触的地方，禁止近距离使用照明。 硅片在两个槽中（悬挂在空中）的停留时间不得过长，
防止硅片被氧化。 烘干或甩干的时间不能随便缩短！防止干燥不彻底。 当硅片从1号槽氢氟酸中提起时，观察其表面是否脱水，
等离子刻蚀所用的气体主要为CF4、O2、N2，CF4主 要是提供一些游离的中性基团或离子如CF4、CF3、 CF2、CF、C、F或它们的混合气体，这些粒子在电 场的作用下轰击硅片刻蚀部位，并发生反应。
O2的作用主要是提高刻蚀的速度；N2的目的主要是 起到稀释CF4、调节反应压力、带走反应气体和尾气 的作用。 它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好 的物理形貌。
损伤层的去除方法
就目前线切割技术来说，一般硅片表面的损伤层厚度（双面）保持在 10um，通过硅片的减薄量来衡量。对于单晶硅片，通常采用粗抛或细抛的 方法来消除。但由于现在市场上的硅片普遍较薄，所以，粗泡的方法一般 不会采用。我们目前单晶制绒的工艺，制绒前的高温稀碱超声就是细抛。 对于多晶硅片，通常都会在制绒的同时已经对损伤层进行了去除，单晶有 时候也是采用这样的方法的。
清洗制绒生产
16
任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
（2）.湿法腐蚀制绒面
.各向异性腐蚀（碱腐蚀） 单晶硅电池的绒面通常是利用某些化学腐蚀剂对 硅片表面进行腐蚀而形成，常用腐蚀剂一般分为两类： 一类是有机腐蚀剂，包括EPW（乙二胺、邻苯二酸和 水）和联胺等；另一类是无机腐蚀剂，包括碱性腐蚀 液，如KOH、NaOH、LiOH、CsOH和NH4OH等。
6
任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
1.去除损伤层
多线切割的硅片机械损伤层大概有10um左右，光 伏企业一般采用NaOH溶液在80~90℃温度腐蚀数分 钟来除去晶体硅片表面的机械损伤层，如图3-1所 示。
7
任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
硅片
机械损伤层（10微米）
采用NaOH溶液腐蚀去除
图3-1 去除硅片损伤层示意图
22
清洗制绒生产
目录
任务1.认识硅片的清洗制绒 任务2.单晶硅清洗制绒流程 任务3.操作清洗制绒机 任务4.清洗制绒生产 任务5.操作甩干机 任务6.使用D8积分反射仪检测硅片
2
项目目标
1.知道硅片清洗制绒原理。 2.掌握清洗制绒的流程。
3.会操作清洗制绒生产设备。
3
项目描述
硅片清洗制绒的主要目的是去除硅片表面 的损伤层及在硅片表面制成绒面。本项目的 学习是让同学们掌握硅片清洗制绒的流程、 清洗制绒机的操作、甩干机的操作、金相显 微镜和D8积分反射仪和电子天平的操作。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
（2）.湿法腐蚀制绒面
.各向同性腐蚀（酸腐蚀） 多晶硅表面的晶向是随意分布的，因此碱溶液的 各向异性腐蚀现象对于多晶硅来说并不理想，而且由 于碱性腐蚀液对多晶硅表面不同晶粒之间的方向速度 不一样，会产生台阶和裂缝，不能形成均匀的绒面。 酸腐蚀法的工作原理也是利用某些化学腐蚀剂对 硅片表面进行腐蚀而形成绒面，常用一定比例的HF和 HNO3的酸混合液。这种腐蚀对硅的不同晶面有相同的 腐蚀速度，因此也称各向同性腐蚀法。
制绒工艺培训
Etch bath Rinse1 Alkaline Rinse
Rinse2
Acidic Rinse
Rinse3
Dryer2
主操作界面
详细说明
程序内 的日期 和时间 模式、与PLC的 连接情况及登陆 的用户名 灯塔状 态 机器名称 厂家名称
报警的详细信息
登陆按扭
详细说明
机器的三种报警:严重的问题、机器本 身的问题和一般的警报
初始配槽时HF和水的体积
RENISE3功能 功能
RENISE3功能 功能
MODE MAN&MODE AUTO----自动运行时单个槽的 自动手动切换 FILLING DI----给槽内加纯水（RENISE2的水是 RENISE3槽的水溢流过来的） DRAINING----整个槽排液 START PROCESS----在手动模式下单个槽运行工艺 STOP----结束操作
RENA InOxSide设备构造
RENA InOxSide工艺步骤：边缘刻蚀 碱洗 →酸洗 吹干 工艺步骤： 酸洗→吹干 工艺步骤 边缘刻蚀→碱洗 酸洗 RENA InOxSide后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、 后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、 后清洗设备的主体分为以下七个槽 排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。 排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。
5 关于刻蚀槽flow（流量）报警 出现此类报警时，工艺人员需检查是否有碎片堵住药液入口。如 有碎片需取出后，将药液打入tank混匀溶液后重新将药液打入bath 中。如果流量不稳定报警，需要求设备人员检查相应传感器 6 关于overfilled（溶液过满）报警 出现此类报警时，工艺人员需要求设备检查液位传感器是否正常 工作。如果确实过满，则需要手动排掉部分药液，直到达到生产液 位要求。 7 关于 tank empty（储药罐空）报警 出现此类报警时，说明外围相应储药罐中的药品已空，需及时通 知外围人员添加药液。 8 关于 valve blocked（阀门被堵）报警 出现此类报警时，则有阀门被堵，必须立即通知设备人员处理。
Rinse2
Acidic Rinse
Rinse3
Dryer2
主操作界面
详细说明
程序内 的日期 和时间 模式、与PLC的 连接情况及登陆 的用户名 灯塔状 态 机器名称 厂家名称
报警的详细信息
登陆按扭
详细说明
机器的三种报警:严重的问题、机器本 身的问题和一般的警报
初始配槽时HF和水的体积
RENISE3功能 功能
RENISE3功能 功能
MODE MAN&MODE AUTO----自动运行时单个槽的 自动手动切换 FILLING DI----给槽内加纯水（RENISE2的水是 RENISE3槽的水溢流过来的） DRAINING----整个槽排液 START PROCESS----在手动模式下单个槽运行工艺 STOP----结束操作
RENA InOxSide设备构造
RENA InOxSide工艺步骤：边缘刻蚀 碱洗 →酸洗 吹干 工艺步骤： 酸洗→吹干 工艺步骤 边缘刻蚀→碱洗 酸洗 RENA InOxSide后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、 后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、 后清洗设备的主体分为以下七个槽 排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。 排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。
5 关于刻蚀槽flow（流量）报警 出现此类报警时，工艺人员需检查是否有碎片堵住药液入口。如 有碎片需取出后，将药液打入tank混匀溶液后重新将药液打入bath 中。如果流量不稳定报警，需要求设备人员检查相应传感器 6 关于overfilled（溶液过满）报警 出现此类报警时，工艺人员需要求设备检查液位传感器是否正常 工作。如果确实过满，则需要手动排掉部分药液，直到达到生产液 位要求。 7 关于 tank empty（储药罐空）报警 出现此类报警时，说明外围相应储药罐中的药品已空，需及时通 知外围人员添加药液。 8 关于 valve blocked（阀门被堵）报警 出现此类报警时，则有阀门被堵，必须立即通知设备人员处理。
晶体硅太阳能电池制绒工艺培训
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
主要用途：为单晶硅湿法腐蚀添加剂，通过改变单晶硅腐
蚀中各向异性因子和药液活性，能有效改善太阳能电池片制 程中单晶制绒的工艺效果。
具体效用如下： ➢ 制绒时间短，可提高生产效率； ➢ 绒面大小可调节，从而实现精准受控； ➢ 提高金字塔成核密度，降低反射率，从而提升转换效率； ➢ 金字塔尺寸细小均匀，可显著改善扩散方块电阻，大大减 少铝苞产生几率；
添加剂：降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，使金字塔
更加均匀一致。增加溶液的粘稠度，减弱NaOH溶液对硅片的 腐蚀力度，增强腐蚀的各向异性。
HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 HCL酸：去除金属离子
制绒工艺培训
单晶制绒过程中影响因素
1.碱液浓度 2.溶液的温度 3.制绒腐蚀时间的长短 4.无水乙醇的浓度 5.添加剂的浓度 6.制绒槽内硅酸钠的累积量 7.槽体密封程度、无水乙醇的挥发程度
制绒目的
因为光在非垂直入射至硅表面，会发生反射现象，为了 降低光反射，增强光吸收，需要在硅表面形成绒面，减少光 的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换 效率。
为什么降低反射会增加光的吸收？ 因为需要满足能量守恒定律： 光反射＋光吸收＋光透射＝光总能量
制绒工艺培训
陷光原理
陷光原理就是指使入射光进行二次或者多次反射，从而减 少反射率。
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
➢ 拓宽工艺窗口，制绒过程对NaOH和IPA的浓度敏感性降 低，工艺温度范围广，对制绒槽的温度均匀性要求降低，对 设备精度依赖性显著降低，75-80℃均可制出优良绒面； ➢ 显著减少制绒腐蚀量，可降低硅片翘曲度，减少碎片； ➢ 降低70%的化学品用量，降低了电池制造成本； ➢ 对原硅片要求降低，增大了硅片厂商的选择范围； ➢ 制绒过程稳定可靠，员工操作简便，更适合于自动化制绒 机操作； ➢ 溶液不会增加额外的污染，对人体无毒无害，与其它溶剂 可混合，无干扰作用。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
❖ 5）每班下班前要对制绒设备进行卫生清理。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
注意事项
❖ 1）停做滞留的硅片要用胶带封好箱，标签注明材料批 号、供应商和实际数目。
❖ 2）每批投片前要检查化学腐蚀槽中的液位，不合适的要 及时调整。
❖ 3）小花篮和承载框任何时候不能放在地上。 ❖ 4）严格控制标准检查绒面质量，绒面不合格的硅片要按
❖ 在实际工艺中，HF和HNO的3比例、添加剂、温度和时 间等因素，都对绒面结构产生影响。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
多晶硅生产
❖ 1．准备工作 ❖ 1）穿戴好工作衣帽、防护口罩和干净的橡胶手套； ❖ 2）操作员打开包装，查看规格、电阻率、厚度、
单多晶、厂家、编号是否符合要求； ❖ 3）操作员检查硅片是否有崩边、裂纹、针孔、缺
❖ 4）操作员在设备自动运行过程中，不能离开，需 时刻监视设备运行情况；
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
生产
❖ 5）收片
❖
收片员在小花篮下垫
海绵垫片，双手轻轻拿硅片
两端，将硅片轻轻插入小花
篮，如图所示。发现有硅片
发亮、未吹干、药液残留等 异常现象，及时报告工序长
、品管员、工艺员，共同解
决。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
照检验卡片和工序控制点操作，按照规定的程序进行处置。 ❖ 5）硅片在制绒槽时，绝不能拿出硅片检查绒面情况，要
进入漂洗槽后再查看绒面情况。 ❖ 6）操作化学药品时，一定要带好防护手套。 ❖ 7）制绒设备的窗户在不必要时不要打开，机器设备在
运行时，不得把头、手伸进机器内，以防造成伤害事故。 ❖ 8）制绒机卫生保养时，要防止电线浸水短路，擦洗槽
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
分析
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
注意事项
❖ 1）停做滞留的硅片要用胶带封好箱，标签注明材料批 号、供应商和实际数目。
❖ 2）每批投片前要检查化学腐蚀槽中的液位，不合适的要 及时调整。
❖ 3）小花篮和承载框任何时候不能放在地上。 ❖ 4）严格控制标准检查绒面质量，绒面不合格的硅片要按
❖ 在实际工艺中，HF和HNO的3比例、添加剂、温度和时 间等因素，都对绒面结构产生影响。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
多晶硅生产
❖ 1．准备工作 ❖ 1）穿戴好工作衣帽、防护口罩和干净的橡胶手套； ❖ 2）操作员打开包装，查看规格、电阻率、厚度、
单多晶、厂家、编号是否符合要求； ❖ 3）操作员检查硅片是否有崩边、裂纹、针孔、缺
❖ 4）操作员在设备自动运行过程中，不能离开，需 时刻监视设备运行情况；
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
生产
❖ 5）收片
❖
收片员在小花篮下垫
海绵垫片，双手轻轻拿硅片
两端，将硅片轻轻插入小花
篮，如图所示。发现有硅片
发亮、未吹干、药液残留等 异常现象，及时报告工序长
、品管员、工艺员，共同解
决。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
照检验卡片和工序控制点操作，按照规定的程序进行处置。 ❖ 5）硅片在制绒槽时，绝不能拿出硅片检查绒面情况，要
进入漂洗槽后再查看绒面情况。 ❖ 6）操作化学药品时，一定要带好防护手套。 ❖ 7）制绒设备的窗户在不必要时不要打开，机器设备在
运行时，不得把头、手伸进机器内，以防造成伤害事故。 ❖ 8）制绒机卫生保养时，要防止电线浸水短路，擦洗槽
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
分析
清洗工艺培训
清洗工艺培训清洗分为一次清洗和二次清洗，一次清洗是指扩散前清洗，二次清洗是指扩散后清洗。
一、一次清洗：1.目的：a)去除硅片表面可能污染的杂质，杂质大致可归纳为三类：1、油脂、松香、蜡等有机物质。
2、金属、金属离子及各种无机化合物。
3、尘埃以及其它可溶性物质，这些污染物需要通过一些化学清洗剂清洗达到去污的目的。
b)去除硅片表面损伤层，这是由于机械切片后，在硅片表面留下的平均为3～5 m厚的损伤层，这层损伤层可以通过酸性和碱性两种腐蚀液进行去除。
c)在硅片表面制备绒面，绒面相对光面可以减少光在其表面的反射损失，充分利用太阳光，目前比较常用的有应用在单晶绒面制备的碱性制绒液（绒面如图1）和用在多晶绒面制备的酸性制绒液（绒面如图2）。
图1碱制绒制作的金字塔绒面图2酸制绒制作的气泡形腐蚀坑2.质控点：a)减重（亦称减薄）:硅片经过化学试剂的去污、去损及制绒后重量的减少称为减重，通过减重的监控可以间接反映腐蚀过程的变化，减重的稳定有利于后道工艺稳定及我们最终产品的质量提升。
b)反射率：因为一次清洗一个重要的目的是通过制绒，降低硅片表面反射率，反射率的大小会最终影响到电池对光的吸收从而影响效率。
一般原硅片反射率28%左右，经过一次清洗制绒单晶反射率可以达到13%左右，多晶在25%左右。
3.设备简介：a)SC单晶制绒机：系捷佳创槽式自动清洗机，每200片为1个批次，共12个槽位，1-4槽为前清洗，起到去污及去损伤的作用，5-8为制绒槽，制绒的关键槽，9-12为制绒后清洗，主要是用来去除制绒时硅片表面附着的生成物和残留液。
b)SC单晶酸洗机：同样为捷佳创槽式自动清洗机，每200片1个批次，共6个槽位，该设备放置扩散间，1、3槽为酸槽，其余槽分别为漂洗和喷淋。
c)甩干机：目前有无锡瑞能、四十五所、奥曼特三种甩干机，采用离心法进行硅片脱水，每次甩干150片。
d)RENA-intex：德国RENA在线式酸制绒设备，与槽式不同的地方就是连续滚动上片，单多晶兼容，设备外观如图1，整体工位布局平面图如图2，图1，设备外观图2，整体工位布局平面图工艺流程图分三段，流程图如下图，第一段制绒、吹干、漂洗，主要是起到去除损伤层制备绒面的作用；第二段碱洗漂洗，主要是起到去除多孔硅的作用；第三段酸洗、漂洗、吹干，主要是起到络合重金属离子的作用。
清洗制绒操作规程
前清洗&制绒作业指导书前清洗&制绒作业指导书1.目的硅片表面制绒。
2 原理在低浓度NaOH水溶液中，硅片表面发生各向异性腐蚀，产生密集的金字塔型角锥体结构。
化学反应方程式：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
3.职责3.1 生产准备3.1.1 穿上工作服，戴上PVC/乳胶手套，加药操作人员需要戴上安全眼镜、防护面具、防酸碱围裙、长袖防酸手套。
3.1.2 确保手套没有粘有油脂性物质,在插片过程中请使用真空吸笔,如有其他取片需要,严禁直接接触硅片的表面，只允许接触硅片的两侧.手套若接触过皮肤、头发或者是带有油脂的物品，请更换手套。
3.1.3 在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、硅片类型，电阻率和投入数。
3.1.4 检查抽风是否正常，检查DI水的电阻率，实际观察值需＞2MΩ·cm,上班前并做好相应记录，低于规定数值，立即通知工艺人员。
3.2 生产操作过程A：制绒槽的操作过程3.2.1 把DI水装入制绒槽中，使水位到达预定的刻度，盖上槽盖，开启加热。
3.2.2 当屏幕显示制绒槽温度达到，先按工艺规定的配液比例加入 NaOH, 盖上盖子，无篮循环，鼓泡数分钟，使溶液混合均匀。
3.2.3 制绒槽持续加热溶液，直到控制屏幕实际显示温度达到工艺规定要求。
3.2.4 按工艺配液比例要求加入IPA、添加剂,盖上盖子。
3.2.5 当温度稳定后，开始投料生产，改为有篮鼓泡。
3.2.6 正式生产时，当硅片从制绒槽中提出后，在漂洗槽检查硅片质量（外观与重量检查，标准见质量检查一项）。
3.2.7在每个槽中做完一批后，需要定量补料，补料范围为：根据实际生产出片制绒效果结合工艺参数。
3.2.8 如果当班在下班时制绒槽如果没有做满20批，则不需要将药液放掉，下个班次可以继续使用10个批次。
B：其它辅助槽的操作过程3.2.9 预清洗、HF、HCL槽将水位加到预定刻度处（在相应的槽中有标定刻度），溢流槽加满水。
制绒原理、工艺培训
10
结束语
绒面是由很多半球形状的“ 凹陷”组成，这些凹陷具 有 很好的陷光作用，因此极大地提高了mc-Si太阳电池的性 能。 在应用这种技术时，需要控制化学反应的剧烈程度， 以便更容易操作。蚀刻的时间也要进行优化，使得太阳 电池的电学参数达到最优。
11
（ 阳）
注意事项
KOH、HCl、HF、HNO3都是强腐蚀性、强刺激性的化学药 品，其溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以 操作时要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖 胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水 冲洗30分钟，然后送医院就医。
3
（ 阳）
化学清洗原理
HF去除硅片表面氧化层： 去除硅片表面氧化层： 去除硅片表面氧化层
SiO2 + 6HF → H 2 [SiF去除硅片表面金属杂质： 去除硅片表面金属杂质： 去除硅片表面金属杂质
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶 于水的络合物。
（ 阳）
硅片制绒和清洗
（ 阳）
目录
1. 硅片表面损伤层的形成及处理方法 2. 绒面腐蚀的原理 3. 化学清洗原理 4. 工艺控制方法 5. 影响绒面质量的关键因素及分析 6. 安全注意事项
2
（ 阳）
概 述
硅片表面处理的目的： 硅片表面处理的目的：
去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 形成起伏不平的绒面， 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收
Si (酸、多孔硅 酸 多孔硅porous Si) (晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅） 晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅） 晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅 8槽 槽 KOH（中和酸，去掉多孔硅） （中和酸，去掉多孔硅）
结束语
绒面是由很多半球形状的“ 凹陷”组成，这些凹陷具 有 很好的陷光作用，因此极大地提高了mc-Si太阳电池的性 能。 在应用这种技术时，需要控制化学反应的剧烈程度， 以便更容易操作。蚀刻的时间也要进行优化，使得太阳 电池的电学参数达到最优。
11
（ 阳）
注意事项
KOH、HCl、HF、HNO3都是强腐蚀性、强刺激性的化学药 品，其溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以 操作时要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖 胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水 冲洗30分钟，然后送医院就医。
3
（ 阳）
化学清洗原理
HF去除硅片表面氧化层： 去除硅片表面氧化层： 去除硅片表面氧化层
SiO2 + 6HF → H 2 [SiF去除硅片表面金属杂质： 去除硅片表面金属杂质： 去除硅片表面金属杂质
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶 于水的络合物。
（ 阳）
硅片制绒和清洗
（ 阳）
目录
1. 硅片表面损伤层的形成及处理方法 2. 绒面腐蚀的原理 3. 化学清洗原理 4. 工艺控制方法 5. 影响绒面质量的关键因素及分析 6. 安全注意事项
2
（ 阳）
概 述
硅片表面处理的目的： 硅片表面处理的目的：
去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 形成起伏不平的绒面， 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收
Si (酸、多孔硅 酸 多孔硅porous Si) (晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅） 晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅） 晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅 8槽 槽 KOH（中和酸，去掉多孔硅） （中和酸，去掉多孔硅）
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硅片表面预处理
硅片表面沾污主要包括：
¾ 有机杂质沾污 ¾ 颗粒沾污 ¾ 金属离子沾污
硅片表面预处理
硅片表面损伤层的去除
单晶硅
多晶硅
硅锭线切割
硅片表面损伤层的去除
表面损伤层的危害
表面损伤层如果去除不净，将会导致残余缺陷、残余缺陷在后续高温 处理过程中向材料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质未能完全去除， 这些都会增加硅片的表面复合速率，严重影响电池片的效率。
刻蚀工序常见问题
刻蚀工艺中，关键的工艺参数是射频功率和刻蚀时间。
¾ 刻蚀不足：电池的并联电阻会下降。 ¾ 射频功率过高：等离子体中离子的能量较高会对硅片边缘造
成较大的轰击损伤，导致边缘区域的电性能差从而使电池的 性能下降。在结区（耗尽层）造成的损伤会使得结区复合增 加。 ¾ 刻蚀时间过长：刻蚀时间越长对电池片的正反面造成损伤影 响越大，时间长到一定程度损伤不可避免会延伸到正面结 区，从而导致损伤区域高复合。 ¾ 射频功率太低：会使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使 某些区域刻蚀过Байду номын сангаас而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下 降。
刻蚀原理
等离子体的定义： 随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体
和气体。它们统称为物质的三态。 如果温度升高到10e4K甚至10e5K，分子间和原子间
的运动十分剧烈，彼此间已难以束缚，原子中的电 子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚， 成为自由电子，原子失去电子变成带正电的离子。 这样，物质就变成了一团由电子和带正电的的离子 组成的混合物 。这种混合物叫等离子体。它可以称 为物质的第四态。
硅片表面的织构化
——单晶
单晶硅片的绒面金相显微镜图片
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同 晶体取向上具有不同腐蚀速率的各 向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀 形成角锥体（就是我们所说的金字 塔）密布的表面形貌 ，就称为表面 织构化。角锥体四面全是由〈111〉 面包围形成。反应式为： Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3 +2H2 ↑
入射光
反射光
2/3
依靠表面金字塔形的方锥结构,对光进行多次反射,不 仅减少了反射损失,而且改变了光在硅中的前进方向, 延长了光程,增加了光生载流子的产量；曲折的绒面 又增加了p-n结面积,从而增加对光生载流子的收集 率；并改善了电池的红光响应。
硅片表面的织构化
——多晶
多晶硅片的绒面金相显微镜图片
注意，不能将扩散面弄混。
扩散后清洗的目的
扩散后清洗又称去PSG工序。
扩散过程中，POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表 面， P2O5与Si反应生成SiO2和磷原子，这一含有 磷原子的二氧化硅层称之为磷硅玻璃。
此工序的目的就是将这一层物质去除干净。
基本原理
z 主要是利用氢氟酸能够与二氧化硅反应的特性。氢 氟酸的酸性虽然很弱，但是它具有很强的腐蚀性和 挥发性。更重要的一点是能够与二氧化硅反应，所 以，在半导体的清洗和腐蚀的工艺中，经常被用 到。其反应式为： SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O 但是如果HF过量，则SiF4会和HF继续反应，总的 反应式为： SiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2O
多晶硅制绒是损伤层的去除和制 绒面同时进行的。控制的主要参数是 减薄量。为保证损伤层的去除干净， 减薄必须要够，但不能过大。
我们使用的多晶酸腐工艺是适用 的CrO3和HF，CrO3的主要作用是起氧 化，HF的作用是去除氧化层，二者结 合在一块使得硅片不断的剥离反应。 单独一样化学药品是不与硅反应的。 总的反应式为：
刻蚀的目的
由于在扩散过程中，即使采用背靠背的单面扩散 方式，硅片的所有表面（包括边缘）都将不可避 免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子 会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而 造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。
经过刻蚀工序，硅片边缘的带有的磷将会被去除 干净，避免PN结短路造成并联电阻降低。
3Si+2H2Cr2O7+18HF=3H2SiF6+2Cr2O3 +8H2O
制绒工序常见问题
表面问题 我们可以称硅片表面为电池片的脸，脸洗不好，是最容易
被察觉的。常见的问题有： 单晶：雨点，白斑，发白，发亮，流水印等 多晶：一般不存在什么表面的问题，主要集中多 晶体单晶面的问题上。
绒面问题 单晶：金字塔尺寸大小不均，过大，过小等 多晶：减薄不够导致损伤层去除不净，腐蚀坑过 深过窄，减薄过大导致腐蚀坑过大，大的 不规则腐蚀坑洞较多，绒面一致性差等。
如果脱水，则表明磷硅玻璃已去除干净；如果表面还沾 有水珠，则表明磷硅玻璃未被去除干净。
操作注意事项
插片务必确认扩散面的方向。 必须对花篮进行随时擦拭，更化氢氟酸必须同时对槽进
行彻底清洗。在配制和清洗时，一定要做好保护措施。 有氢氟酸和硅片接触的地方，禁止近距离使用照明。 硅片在两个槽中（悬挂在空中）的停留时间不得过长，
防止硅片被氧化。 烘干或甩干的时间不能随便缩短！防止干燥不彻底。 当硅片从1号槽氢氟酸中提起时，观察其表面是否脱水，
等离子刻蚀所用的气体主要为CF4、O2、N2，CF4主 要是提供一些游离的中性基团或离子如CF4、CF3、 CF2、CF、C、F或它们的混合气体，这些粒子在电 场的作用下轰击硅片刻蚀部位，并发生反应。
O2的作用主要是提高刻蚀的速度；N2的目的主要是 起到稀释CF4、调节反应压力、带走反应气体和尾气 的作用。 它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好 的物理形貌。
制绒、刻蚀和扩散后清洗工序的原理 及操作标准
工艺部：孟祥熙
培训摘要
硅片制绒工序 刻蚀工序 扩散后清洗工序（去PSG工序）
硅片的制绒
制绒目的
消除表面硅片表面有机沾污和金属杂质
去除硅片表面的机械损伤层
在硅片表面形成表面织构，增加太阳光的吸收减少反射
绒面不仅仅是制作金字塔或腐蚀坑洞，也是改善表面态的有效手段，绒面 制作不好表面态难以补偿，悬挂键大幅度增加，少子寿命复合严重，Isc的 提高几乎不可能。
操作注意事项
夹具、环氧板、刻蚀机石英罩等要定期清洗，保持刻蚀 间的工艺卫生，长时间停止使用，再次使用之前必须辉 光清洗。
操作人员必须随时观察气流量、反射功率、反应室压力 和辉光颜色的稳定性。辉光颜色或功率如有异常，应及 时报告相关设备人员。
必须抽测刻蚀效果，如有异常，重新刻蚀，并通知工艺 人员。
等离子刻蚀的机理
通常的刻蚀方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。 我们目前使用的刻蚀工艺就是干法刻蚀，其工作
机理为：
使用等离子体进行刻蚀。采用高频辉光放电反 应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或各种游 离基，这些活性粒子扩散到硅片边缘，在那里与硅 进行反应，形成挥发性生成物四氟化硅而被去除。
等离子刻蚀的机理
基本解决方法
讨论话题！！
表面问题的解决 绒面问题的解决 不同厂家硅片（国内外）的工艺处理的解决 关键因素的控制
操作规程说明
酸洗和水洗的时间不能随便所短！防止硅片清 洗不净造成污染。
明白了原理，才能真正做到有的放矢，才能明 白规定各种操作规程的目的。
操作人员的主观能动性是必须具有的，主动的 发现问题，汇总问题，及时反应问题。这是每 一个组长必须具有的，也必须监督并培养每个 组员做到积极主动。
损伤层的去除方法
就目前线切割技术来说，一般硅片表面的损伤层厚度（双面）保持在 10um，通过硅片的减薄量来衡量。对于单晶硅片，通常采用粗抛或细抛的 方法来消除。但由于现在市场上的硅片普遍较薄，所以，粗泡的方法一般 不会采用。我们目前单晶制绒的工艺，制绒前的高温稀碱超声就是细抛。 对于多晶硅片，通常都会在制绒的同时已经对损伤层进行了去除，单晶有 时候也是采用这样的方法的。