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1、苏州市职业大学毕业设计（论文）说明书设计（论文）题目 太阳能电池片湿刻蚀的应用 系 电子信息工程系 专业班级 08电气2 姓 名 学 号 指导教师 年 月 日25太阳能电池片湿刻蚀的应用摘要湿刻就是湿法刻蚀，它是一种刻蚀方法，主要在较为平整的膜面上刻出绒面，从而增加光程，减少光的反射，刻蚀可用稀释的盐酸等。湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术。它是一种纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完当前薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。着重研究各种化学品的流量对电池片刻蚀深度的影响。首先查看各种资料，掌握本课题相关的知识:通过对氢氟酸，硝酸，盐酸，氢氧化钠等化学品流量，温度，湿度
2、等对太阳能电池片的影响。通过技术软件分析，优化工艺参数，得到最优参数。关键词：湿法刻蚀 ；腐蚀；流量；太阳能电池Solar cell wet etching applicationAbstract Wet carved is wet etching, it is a kind of etching method, mainly in the relatively flat membrane surface, thereby increasing suede carving out process, reduce light light reflection, etching available
3、 dilute hydrochloric acid etc. Wet etching is will etching materials soaked in a mordant within the corrosion of technology. It is a kind of pure chemical etching, has excellent selectivity, etching the current film will cease, and wont damaged following a layer of film to other materials. Research
4、on various chemicals to the flow the influence of battery piece etching depth. First check all kinds of material, grasps this topic relevant knowledge: by hydrofluoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, sodium hydroxide etc chemicals flow, temperature, humidity and so on the influence of solar ce
5、ll. Through technology software analysis, optimization of process parameters, obtain optimal parameters.Keyword:wet etching; Corrosion; Flow; Solar battery 目录摘要1目录3第一章 前言5第二章 湿法刻蚀及成长工艺82.1湿法刻蚀的基本过程82.2 主要的化学反应82.3 湿法刻蚀的生长工艺82.3.1湿法刻蚀的定义82.3.2 湿法刻蚀的原理8第三章 刻蚀的应用103.1 湿法刻蚀硅103.2 湿法刻蚀二氧化硅113.3 湿法刻蚀氮化硅11
6、3.4 湿法刻蚀铝123.5 图形生成的LIFTOFF技术123.5.1 Lift-off的原理123.5.2 Lift-off的好处133.5.3 为lift-off而作的模板层133.5.4 lift-off工艺过程13第四章 刻蚀的重要参数154.1 刻蚀速率154.2 刻蚀剖面154.3 刻蚀偏差154.4 选择比154.5 均匀性164.6 残留物164.7 聚合物174.8 等离子体诱导损伤174.9 颗粒沾污17第五章 湿法刻蚀工艺技术185.1 简述185.2 湿法刻蚀185.3 湿法刻蚀的过程185.4 二氧化硅的湿法刻蚀185.4.1 影响腐蚀质量的因素195.5 硅的刻蚀
7、19第六章 刻蚀技术新进展216.1 四甲基氢氧化铵(TMAH)湿法刻蚀2162 软刻蚀216.3 终点检测226.3.1光学放射频谱分析226.3.2激光干涉测量226.3.3质谱分析法23参考文献24致谢25第一章 前言湿刻就是湿法刻蚀：是刻蚀的一种方法,其他的有干刻蚀，等离子刻蚀等。湿法刻蚀是利用高能量，极短脉冲的激光，使物质瞬间被汽化，不伤及周围物质，并可精确的控制作用深度。因此，使刻蚀精确。湿法刻蚀是利用合适的化学试剂先将未被光刻胶覆盖的晶片部分分解，然后转成可溶的化合物达到去除的目的。这种刻蚀技术主要是借助腐蚀液和晶片材料的化学反应，因此我们可以借助化学试剂的选取、配比以及温度的控
8、制等来达到合适的刻蚀速率和良好的刻蚀选择比。一般湿法刻蚀是各向同性的(isotropic)，一次再把光刻图形转移到晶片上的同时，腐蚀也会向着横向进行。硅材料中含有大量的杂质和缺陷,导致硅中少数载流子寿命及扩散长度降低 。为提高硅太阳电池的效率,首先必须对硅材料中具有电活性的杂质和缺陷进行钝化和清洗。近年来,湿刻中的钝化作用和清洗引起人们广泛的关注,它具有低温、高效率成本比等优点,并能一次性完成钝化和清洗去除杂质。一系列的文献都报导了采用湿刻蚀能够去除硅表面的杂质和金属离子, 最终提高电池的效率。虽然湿法刻蚀可使硅材料性能有所提高,但至今仍未得到系统的研究。在湿刻过程中，硅片表面的磷硅玻璃和金属
9、离子被有效去除，从而提高了硅片的使用效率。通过在硅片上制作电子器件，然后淀积介质层和导电材料把器件连接起来，可以把硅片制成许多有功能的微芯片。这是半导体制造早期使用的硅片制造平面工艺的概念。 一般来说，互连材料淀积在硅片表面，然后有选择地去除它，就形成了由光刻技术定义的电路图形。这一有选择性地去除材料的工艺过程，叫做刻蚀，在显影检查完后进行。刻蚀工艺的正确进行是很关键的，否则芯片将不能工作。更重要的是，一旦材料被刻蚀去掉，在刻蚀过程中所犯的错误将难以纠正。不正确刻蚀的硅片就只能报废，给硅片制造公司带来损失。刻蚀的要求取决于要制作的特征图形的类型，如铝合金复合层、多晶硅栅、隔离硅槽或介质通孔。I
10、C结构是复杂的，具有大量需要不同刻蚀参数的材料。特征尺寸的缩小使刻蚀工艺中对尺寸的控制要求更严格，也更难以检测。以刻蚀铝为例来说明，传统的金属化工艺是在硅片表面淀积一层铝合金，然后通过光刻和刻蚀做出互连线，这样不同的金属层通过前面工序在层间介质(ILD)通孔中制成的钨塞实现了电学连接。随着铜布线中大马士革工艺的引入，金属化工艺变成刻蚀ILD介质以形成一个凹槽。制作出一个槽，然后淀积铜来覆盖介质上的图形，再利用化学机械平坦化技术把铜平坦化至介质层的高度。对于大马士革工艺，重点是在介质的刻蚀而不是金属的刻蚀。湿法刻蚀技术通常是各向同性的。所以在加工小于3m线宽的图形时及少用到该技术。在线宽超过3m
11、宽度的工艺中会用到许多不同的湿法工艺。因为在半导体产品中还有许多部分是大的几何尺寸，湿法工艺还不会被淘汰。在这一部分将会介绍一些湿法刻蚀工艺中较重要的用来满足现在工艺需要的方面.通常在一个湿法腐蚀工艺可以被分为一些三个步骤1)：将腐蚀剂扩散到硅片表面。2) 反应；3) 3)反应产物从硅片表面扩散出来。对于第二步，在实际反应之前吸附和在实际反应之后解吸附的过程是很不一样的。其中最慢的步骤将被用来对速度进行控制。就是说在这个步骤的腐蚀速度将成为整个腐蚀过程的速度。化学腐蚀将通过不同的工艺来实现。最简单的就是在一液体溶剂中分解材料而对于不分解的材料的化学特性没有改变。大多数的刻蚀工艺包括一个以上的化
12、学反应(上面所提的step2)。不同的反应将发生,一个在半导体生产中经常提到的反应就是氧化减小反应(还原)。就是形成一层氧化膜，然后氧化膜被分解，接着又形成一层氧化膜，如(在湿法腐蚀硅和铝中)。在半导体应用中，湿法腐蚀被用来在硅衬底或在薄膜上产生图形。用一层掩膜来保护需要的区域来防止被刻蚀剂腐蚀，在腐蚀结束后这一层掩膜被移去。所以在选择一湿法腐蚀工艺时，除了要有对腐蚀剂有好的选择比，还要考虑掩膜对下层薄膜的粘附能力，对于薄膜的好的覆盖能力在受到腐蚀剂打击时。光刻胶是最常用到的掩膜，但有时它会有很大的不适合。这个问题出现在光刻胶在湿法工艺中作掩膜时，由于腐蚀剂的attack，掩膜的边缘与下面的薄
13、膜的粘附性下降(图12)，使被腐蚀区域增大。光刻胶的边缘腐蚀通过使用六甲基二硅烷(HDMS)的增粘剂来减轻。光刻胶的大面积的失效是由于在衬底和掩膜层上的不同的应力的积累。这个问题可以通过使用柔韧性好的掩膜来使衬底和掩膜上的应力一致(在它们之间会有不同的伸展系数)。图1产生泡沫的湿法腐蚀工艺由于衬底粘附泡沫而使图形的分辨变差，特别是在图式的边缘上。泡沫会阻挡腐蚀剂达到需要腐蚀的区域，使腐蚀在这些区域变慢，或停止直到泡沫被移开为止。所以，在腐蚀中加入wettingagent并加以振动来移走泡沫产生的残留物或碎屑也会小块阻止腐蚀。两个最常产生的后果是：1)显影液槽消耗了腐蚀剂中的活性物质。2)und
14、erexposed光刻胶。当光刻胶不再是完全曝光,它将不会完全移走暴露的正性光刻胶，留下一层薄的光刻胶。这层光刻胶在刻蚀之前很难发现到。所以，用新鲜的developer在槽中已经加工了一定数量的硅片后来避免这个问题是很有必要的，在槽式显影工艺中。另外，用氧等离子体的descum工艺，被用来移去该残留物(见图1)。第二章 湿法刻蚀及成长工艺2.1湿法刻蚀的基本过程湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，它是一种纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完当前薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。它主要有以下过程：酸洗（去除磷硅玻璃）去除PSG（去除边缘PN结）水洗碱洗（中和前面的酸）水洗酸洗（去除硅片的金属离子）溢流水洗吹干2.2 主要的化学反应（1） 酸洗SiO2 + 6HF H2 + SiF6 + 2H2O用氢氟酸把上道工序产生SiO2去除，生成可溶性物质和气体，从而达到去除磷硅玻璃的目的。（2） 中和反应NaOH+HNO3=NaNO3+H2OHF + NaOH = NaF + H2O（3） 氧化还原反应盐酸和硅片上的金属杂质反应使硅片更纯，光电
