等离子体刻 蚀1目录• 等离子体的原理及应用• 等离子刻蚀原理• 等离子刻蚀过程及工艺控制• 检验方法及原理2什么是等离子体？• 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 合物叫等离子体等离子体它可以称为物质的第四态3等离子体的应用4等离子体的产生5等离子体刻蚀原理• 等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反 应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这 些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被 刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去 除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 这是各向同性反应）• 这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀6等离子体刻蚀反应7• 首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下 分解成多种中性基团或离子• 其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下 到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应。
• 生产过程中，CF4中掺入O2，这样有利于提高Si和 SiO2的刻蚀速率8等离子体刻蚀工艺• 装片在待刻蚀硅片的两边，分别放置一片与硅 片同样大小的玻璃夹板，叠放整齐，用夹 具夹紧，确保待刻蚀的硅片中间没有大的 缝隙将夹具平稳放入反应室的支架上， 关好反应室的盖子9• 工艺参数设置负载 容量 （片）工作气体流量（sccm）气压（ Pa）辉光功 率（W）反射功率 （W） CF4O2N220018416200120650~7500工作阶段时间 （分钟）辉光颜色预抽主抽充气辉光充气腔体内呈乳白色，腔 壁处呈淡紫色 0.2~0.42.5~4210~142*可根据生产实际做相应的调整10•边缘刻蚀控制Ø 短路形成途径由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散 ，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 Ø控制方法对于不同规格的硅片，应适当的调整辉光 功率和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效 果11刻蚀工艺不当的影响12在等离子体刻蚀工艺中，关键的工艺参数是 射频功率和刻蚀时间。
• 刻蚀不足：电池的并联电阻会下降• 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 域的电性能变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 13• 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• 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度而某些区域刻 蚀不足，导致并联电阻下降14检验方法• 冷热探针法冷热探针法测导电型号15检验原理• 热探针和N型半导体接触时，传导电子将 流向温度较低的区域，使得热探针处电子 缺少，因而其电势相对于同一材料上的室 温触点而言将是正的 • 同样道理，P型半导体热探针触点相对于 室温触点而言将是负的 • 此电势差可以用简单的微伏表测量 • 热探针的结构可以是将小的热线圈绕在一 个探针的周围，也可以用小型的电烙铁16检验操作及判断• 确认万用表工作正常，量程置于200mV• 冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相 连• 用冷、热探针接触硅片一个边沿不相连的两个点，电压 表显示这两点间的电压为正值，说明导电类型为P型， 刻蚀合格。
相同的方法检测另外三个边沿的导电类型是 否为P型• 如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批 硅片需要重新装片，进行刻蚀。