《pecvd质量检验员培训学习教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《pecvd质量检验员培训学习教案（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、会计学1pecvd质量质量(zhling)检验员培训检验员培训第一页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n干法刻蚀：激光刻蚀、等离子刻蚀干法刻蚀：激光刻蚀、等离子刻蚀n n缺点：衬底损伤、残余物污染、金属杂质缺点：衬底损伤、残余物污染、金属杂质n n优点：优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌优点：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）、对温度变化不那么敏感、重复性好、避（这是各向同性反应）、对温度变化不那么敏感、重复性好、避免了化学废液免了化学废液n n湿法刻蚀：化学腐蚀湿法刻蚀：化学腐蚀n n缺点：缺乏各向同性、工艺缺点：缺乏各向同性、工艺(gngy)(
2、gngy)难控制和过度的颗粒沾难控制和过度的颗粒沾污污n n优点：一般不产生衬底损伤优点：一般不产生衬底损伤第1页/共42页第二页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n刻蚀的目的n n由于在扩散过程中，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(shuj)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，所以要通过刻蚀去除边缘的扩散层。第2页/共42页第三页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n刻蚀的目的(md)第3页/共42页第四页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n等离子刻蚀原理等离子刻蚀原理n n等离子体等离子体(dnglzt)(dnglzt)
3、刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反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。物而被去除。n nn nCF4-CF4-CF3CF3、CF2CF2、CFCF、F F、C C以及他们的离子以及他们的离子n n第4页/共42页第五页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n等离子刻蚀的一般步骤等离子刻蚀的一般步骤n n11、反应室的气体被等离子体分离成可化学反应的元素、反应室的气体被等
4、离子体分离成可化学反应的元素n n22、这些元素扩散并吸附在硅片表面、这些元素扩散并吸附在硅片表面n n33、这些元素在硅表面上进行表面扩散，直到、这些元素在硅表面上进行表面扩散，直到(zhdo)(zhdo)发生反应发生反应n n44、反应生成物解吸，离开硅片并排放、反应生成物解吸，离开硅片并排放第5页/共42页第六页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n等离子刻蚀工艺(gngy)参数n n1、射频功率（反射功率）n n2、辉光时间n n3、压力n n4、气体流量第6页/共42页第七页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n刻蚀不当(bdn)造成的影响第7页/共42页第八页，共43页。等离子刻蚀
5、等离子刻蚀n n刻蚀不当造成(zochn)的影响第8页/共42页第九页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n太阳电池(tiyndinch)等效电路第9页/共42页第十页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n刻蚀的控制刻蚀的控制n n防止刻蚀不够：关注设备运行状态、主要是检查辉光功率与反防止刻蚀不够：关注设备运行状态、主要是检查辉光功率与反射功率、控制辉光时间、关注辉光颜色射功率、控制辉光时间、关注辉光颜色n n防止刻蚀过头：目前的功率下等离子对硅片的轰击防止刻蚀过头：目前的功率下等离子对硅片的轰击(hngj)(hngj)作作用应该是不大的，需要将硅片尽量的夹紧，硅片之间缝隙尽量的小，用应该是不
6、大的，需要将硅片尽量的夹紧，硅片之间缝隙尽量的小，当然还要控制碎片率当然还要控制碎片率第10页/共42页第十一页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n冷热探针(tnzhn)法原理第11页/共42页第十二页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n冷热探针法原理冷热探针法原理n n热探针和热探针和N N型半导体接触时，传导电子将流向温度较低的区型半导体接触时，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低的。温触点而言将是低的。n n同样道理，同样道理，P P型半导体热探针触点相对于室温触点而
7、言将是型半导体热探针触点相对于室温触点而言将是高的。高的。n n此电势差可以用简单的微伏表测量此电势差可以用简单的微伏表测量(cling)(cling)。n n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。可以用小型的电烙铁。第12页/共42页第十三页，共43页。等离子刻蚀等离子刻蚀n n冷热探针检验注意事项冷热探针检验注意事项n n11、先放冷探针，再放热探针、先放冷探针，再放热探针 n n22、检测时重点测试叠放不整齐处和颜色偏暗处、检测时重点测试叠放不整齐处和颜色偏暗处n n33、戴棉纱手套，防止高温烫伤、戴棉
8、纱手套，防止高温烫伤n n44、表笔距离在、表笔距离在2-5mm2-5mm内，尽量接触在一个硅片上内，尽量接触在一个硅片上 n n55、刻蚀后的硅片在冷却、刻蚀后的硅片在冷却(lngqu)(lngqu)一段时间后再检测一段时间后再检测n n66、现在用的万用表是装干电池的，每次检测完毕要及时的关掉电源，、现在用的万用表是装干电池的，每次检测完毕要及时的关掉电源，节省电量节省电量n n第13页/共42页第十四页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn n磷硅玻璃的定义磷硅玻璃的定义n n 在扩散过程中发生在扩散过程中发生(fshng)(fshng)如下反应：如下反应：n
9、 n n n POCl3POCl3分解产生的分解产生的P2O5P2O5淀积在硅片表面，淀积在硅片表面， P2O5 P2O5与与SiSi反应生成反应生成SiO2SiO2和磷原子：和磷原子：n n n n 这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2SiO2，称，称之为磷硅玻璃之为磷硅玻璃第14页/共42页第十五页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn n氢氟酸介绍氢氟酸介绍n n氢氟酸是无色透明的液体，浓氢氟酸含氟化氢的量可达氢氟酸是无色透明的液体，浓氢氟酸含氟化氢的量可达48%-48%-50%50%。含氟化氢。含氟化氢35%35%
10、的氢氟酸比重为，沸点的氢氟酸比重为，沸点120120。n n氢氟酸具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。氢氟酸氢氟酸具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。氢氟酸的酸性比盐酸、硫酸、硝酸的酸性比盐酸、硫酸、硝酸(xiosun)(xiosun)都弱很多，它虽也能溶解都弱很多，它虽也能溶解许多金属，但不能溶解金、铂、铜、铅等金属。许多金属，但不能溶解金、铂、铜、铅等金属。n n氢氟酸具有一个很重要的特性是它能溶解二氧化硅，因此不氢氟酸具有一个很重要的特性是它能溶解二氧化硅，因此不能装在玻璃瓶里。能装在玻璃瓶里。 第15页/共42页第十六页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSG
11、PSGn清洗(qngx)的原理n 氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。n n 若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。第16页/共42页第十七页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn清洗(qngx)的原理n n 总反应式为：第17页/共42页第十八页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn n半导体生产中杂质沾污的分类半导体生产中杂质沾污的分类n n11、分子型杂质、分子型杂质n n22、离子型杂质、离子型杂质n n33、原子型杂质、原子型杂质n n清洗方法清洗
12、方法n n11、湿法清洗：普遍应用的方法是、湿法清洗：普遍应用的方法是RCARCA清洗方法以及基于清洗方法以及基于(jy)RCA(jy)RCA清洗方法的一些改进方法清洗方法的一些改进方法 n n22、干法清洗：激光束、等离子、干法清洗：激光束、等离子第18页/共42页第十九页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn nRCARCA清洗方法简介清洗方法简介 n n RCA RCA清洗方法中使用的碱性过氧化氢清洗液（又称清洗方法中使用的碱性过氧化氢清洗液（又称号清洗液）由去离号清洗液）由去离子水、子水、30%30%的过氧化氢和的过氧化氢和25%25%的浓氨水按一定配比混合
13、而成。它们的体积的浓氨水按一定配比混合而成。它们的体积(tj)(tj)比是去离子水：比是去离子水：H2O2H2O2：NH4OH=5NH4OH=5：1 1：1 1到到5 5：2 2：1 1。 n n RCA RCA清洗方法中使用的酸性过氧化氢清洗液（又称清洗方法中使用的酸性过氧化氢清洗液（又称号清洗液）由去离号清洗液）由去离子水、子水、3030的过氧化氢和的过氧化氢和37%37%的浓盐酸按一定配比混合而成。它们的体积的浓盐酸按一定配比混合而成。它们的体积(tj)(tj)比是去离子水：比是去离子水：H2O2H2O2：HCLHCL为为6 6：1 1：1 1到到8 8：2 2：1 1。第19页/共42
14、页第二十页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn n清洗效果清洗效果(xiogu)(xiogu)的判断的判断n n亲水性：清洗前硅片表面亲水性：清洗前硅片表面SiSi大部分以大部分以O O键为终端结构，形成一层自然氧键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。化膜，呈亲水性。n n疏水性：清洗后硅片最外层的疏水性：清洗后硅片最外层的SiSi几乎是以几乎是以H H键为终端结构，表面呈疏水键为终端结构，表面呈疏水性。性。 n n从能量观点看，疏水性表面属低能表面，这时硅表面张力从能量观点看，疏水性表面属低能表面，这时硅表面张力rSGrSG小于水分小于水分子表面张力子表面
15、张力rSLrSL，而亲水表面属高能表面，这时的硅表面张力，而亲水表面属高能表面，这时的硅表面张力rSGrSG大于水分子大于水分子表面张力表面张力rSLrSL。第20页/共42页第二十一页，共43页。清洗清洗(qngx)-(qngx)-去去PSGPSGn n清洗不好造成的影响清洗不好造成的影响n n11、容易产生水痕、容易产生水痕n n22、镀膜后容易产生色差、镀膜后容易产生色差(sch)(sch)n n33、电极浆料不能和硅形成良好的欧姆接触、电极浆料不能和硅形成良好的欧姆接触第21页/共42页第二十二页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n光的五种偏振态光的五种偏振态n n11、线偏振光、线
16、偏振光: :在光波传播过程中在光波传播过程中E(H)E(H)只限于在一个平面只限于在一个平面(pngmin)(pngmin)中中的光叫做平面的光叫做平面(pngmin)(pngmin)偏振光（线偏振光）。偏振光（线偏振光）。n n22、圆偏振光：、圆偏振光：E E矢量的端点的运动轨迹为圆。（右旋和左旋）矢量的端点的运动轨迹为圆。（右旋和左旋） n n33、椭圆偏振光：、椭圆偏振光：E E矢量的端点的运动轨迹为椭圆。（右旋和左旋）矢量的端点的运动轨迹为椭圆。（右旋和左旋） n n44、自然光、自然光 n n55、部分偏振光：线偏振光、部分偏振光：线偏振光+ +自然光自然光 第22页/共42页第二
17、十三页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n光的五种(wzhn)偏振态第23页/共42页第二十四页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n椭偏测量(cling)原理示意图第24页/共42页第二十五页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n椭偏测量原理椭偏测量原理n n由激光器发出一定波长（由激光器发出一定波长（63286328）的激光束，经过起偏器后变成）的激光束，经过起偏器后变成为线偏振光，并确定其偏振方向。再经过为线偏振光，并确定其偏振方向。再经过1/41/4波长片，由于双折射现象，波长片，由于双折射现象，使其分解成互相垂直的使其分解成互相垂直的P P波和波和S S波，成为椭圆偏振光，椭圆的形
18、状由起偏波，成为椭圆偏振光，椭圆的形状由起偏器的方位角决定。椭圆偏振光以一定的角度入射到样品上，经过样品表器的方位角决定。椭圆偏振光以一定的角度入射到样品上，经过样品表面和多层介质面和多层介质(jizh)(jizh)（包括衬底（包括衬底- -介质介质(jizh)(jizh)膜膜- -空气）的来回反射空气）的来回反射与折射，总的反射光束一般仍为椭圆偏振光，但椭圆的形状和方位改变与折射，总的反射光束一般仍为椭圆偏振光，但椭圆的形状和方位改变了。了。 第25页/共42页第二十六页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n椭偏测量(cling)原理示意图第26页/共42页第二十七页，共43页。镀膜镀膜-P
19、ECVDn n椭偏测量原理椭偏测量原理n n一般一般(ybn)(ybn)用用和和来描述反射时偏振状态的变化，其定义为：来描述反射时偏振状态的变化，其定义为：n nn n式中式中tgtg的物理意义是的物理意义是P P波和波和S S波的振幅之比在反射前后的变化，波的振幅之比在反射前后的变化，称为椭偏法的振幅参量。称为椭偏法的振幅参量。的物理意义是的物理意义是P P波和波和S S波的相位差在反射前后波的相位差在反射前后的变化，称为椭偏法的相位参量。的变化，称为椭偏法的相位参量。RpRp和和RsRs分别为分别为P P波初量和波初量和S S波分量的总波分量的总反射系数。反射系数。第27页/共42页第二十
20、八页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n椭偏测量原理椭偏测量原理n n在波长、入射角、衬底等参数一定时，在波长、入射角、衬底等参数一定时，和和是膜厚是膜厚d d和折射和折射率率n n的函数。对一定厚度的某种膜，旋转起偏器总可以找到某一方位的函数。对一定厚度的某种膜，旋转起偏器总可以找到某一方位角，使反射光变为线偏振光。这时再转动检偏器，当检偏器的方位角角，使反射光变为线偏振光。这时再转动检偏器，当检偏器的方位角与样品上的反射光的偏振方向垂直时，光束不能通过，出现消光与样品上的反射光的偏振方向垂直时，光束不能通过，出现消光(xioun)(xioun)现象。消光现象。消光(xioun)(xiou
21、n)时，时，和和分别由起偏器的方分别由起偏器的方位角位角P P和检偏器的方位角和检偏器的方位角A A决定。把决定。把P P值和值和A A值分别换算成值分别换算成和和后，再后，再利用公式和图表就可以得到透明膜的折射率利用公式和图表就可以得到透明膜的折射率n n和膜厚度和膜厚度d d。第28页/共42页第二十九页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn nSentechSentech椭偏仪优势椭偏仪优势n n 宏观粗糙表面使入射偏振光散射非常严重宏观粗糙表面使入射偏振光散射非常严重(ynzhng)(ynzhng)n n 反射光强极低，接近探测器噪声的强度反射光强极低，接近探测器噪声的强度n n 散射使入
22、射光线部分去偏振，常规椭偏仪只能够测量完全偏振光散射使入射光线部分去偏振，常规椭偏仪只能够测量完全偏振光n n 1 1、采用专用聚焦光学组件、采用专用聚焦光学组件n n 2 2、补偿器测量模式和软件能够对测量进行退偏修正、补偿器测量模式和软件能够对测量进行退偏修正第29页/共42页第三十页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn nSentechSentech椭偏仪优势椭偏仪优势n n 膜厚梯度、散射光线（粗糙表面）、聚焦角度、透明基底背板反射等都能够减少光膜厚梯度、散射光线（粗糙表面）、聚焦角度、透明基底背板反射等都能够减少光的偏振程度，这就是退偏振效应。的偏振程度，这就是退偏振效应。n n n
23、n 真实偏振状态真实偏振状态(zhungti)(zhungti)只能够通过添加补偿器才能测量。只能够通过添加补偿器才能测量。n n 常规椭偏仪的硬件和软件只能够分析从样品表面反射的完全偏振光，他们不能分析常规椭偏仪的硬件和软件只能够分析从样品表面反射的完全偏振光，他们不能分析部分偏振。部分偏振。第30页/共42页第三十一页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn nSentechSentech椭偏仪操作注意事项椭偏仪操作注意事项n n 1 1、过大的撞击或搬动会造成测试不准确，需要重新校准、过大的撞击或搬动会造成测试不准确，需要重新校准n n 2 2、单晶、多晶、校准载片台不可混用、单晶、多晶、校准
24、载片台不可混用n n 3 3、载片台要固定住，不稳定、载片台要固定住，不稳定(wndng)(wndng)会造成测试结果不准确会造成测试结果不准确n n 4 4、测试时候硅片顺序不要弄混、测试时候硅片顺序不要弄混n n 5 5、测试过程中要注意保护测试片的绒面和膜面、测试过程中要注意保护测试片的绒面和膜面第31页/共42页第三十二页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n氮化硅厚度(hud)和折射率的确定第32页/共42页第三十三页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n氮化硅厚度和折射率的确定氮化硅厚度和折射率的确定n n在硅表面制备在硅表面制备(zhbi)(zhbi)一层透明的介质膜，由于介质膜
25、的两一层透明的介质膜，由于介质膜的两个界面上的反射光互相干涉，可以在很宽波长范围内降低反射率。此个界面上的反射光互相干涉，可以在很宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给出：时反射率由下式给出：n n式中，式中，r1r1、r2r2分别是外界介质分别是外界介质- -膜和膜膜和膜- -硅界面上的菲涅尔反硅界面上的菲涅尔反射系数；射系数；为膜层厚度引起的位相角。为膜层厚度引起的位相角。 第33页/共42页第三十四页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n分别(fnbi)表示为：第34页/共42页第三十五页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn nn0n0，n n和和nsinsi分别为外界介质、膜层和硅的
26、折射率；分别为外界介质、膜层和硅的折射率； 0 0是入射光的波长是入射光的波长(bchng)(bchng)；d d是膜层的实际厚度；是膜层的实际厚度；ndnd为膜层的光学厚度。为膜层的光学厚度。n n当波长当波长(bchng)(bchng)为为 0 0的光垂直入射时，如果膜层光学厚度为的光垂直入射时，如果膜层光学厚度为 0 0的四分之一，的四分之一，即即nd=nd= 0/4,0/4,则可得则可得: :第35页/共42页第三十六页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n为了使反射损失减到最小，即希望为了使反射损失减到最小，即希望R0=0,R0=0,就应有就应有(ynyu)(ynyu)：n n由上式
27、就可求得给定波长为由上式就可求得给定波长为 0 0所需减反射膜的折射率，而最佳膜层光所需减反射膜的折射率，而最佳膜层光学厚度是该波长的四分之一，此时反射率最小，接近于零。学厚度是该波长的四分之一，此时反射率最小，接近于零。 第36页/共42页第三十七页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n但当波长偏离但当波长偏离 0 0时，反射率都将增大。因此，为了使电池输出尽时，反射率都将增大。因此，为了使电池输出尽可能增加，应先取一个合理的设计波长可能增加，应先取一个合理的设计波长 0 0。这需要考虑两个方面，。这需要考虑两个方面，即太阳即太阳(tiyng)(tiyng)光谱的成分和电池的相对光谱响应。光
28、谱的成分和电池的相对光谱响应。 第37页/共42页第三十八页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n外层空间太阳光谱能量的峰值在波长微米，地面太阳光谱能量的外层空间太阳光谱能量的峰值在波长微米，地面太阳光谱能量的峰值在波长微米；而硅太阳电池的相对响应峰值在波长微米；而硅太阳电池的相对响应(xingyng)(xingyng)峰值在波峰值在波长微米。长微米。n n取设计波长为微米，则恰当的减反射膜的光学厚度应为微米。带取设计波长为微米，则恰当的减反射膜的光学厚度应为微米。带这一厚度减反射膜的硅太阳电池，由肉眼看来应呈深蓝色。这一厚度减反射膜的硅太阳电池，由肉眼看来应呈深蓝色。第38页/共42页第三十
29、九页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n对于减反射膜应取得折射率，由于取对于减反射膜应取得折射率，由于取 0 0微米，硅的折射率微米，硅的折射率nsi=3.9,nsi=3.9,因此如因此如果电池直接暴露在真空果电池直接暴露在真空(zhnkng)(zhnkng)或大气中使用，最匹配的减反射膜折射率或大气中使用，最匹配的减反射膜折射率为。为。n n实际应用中，电池在做成组件时，大多采用硅橡胶封装。所以，对于减反射实际应用中，电池在做成组件时，大多采用硅橡胶封装。所以，对于减反射膜来说，外界介质将是硅橡胶，其折射率约为，在这种情况下，最匹配的减膜来说，外界介质将是硅橡胶，其折射率约为，在这种情况下
30、，最匹配的减反射膜折射率应为反射膜折射率应为第39页/共42页第四十页，共43页。镀膜镀膜-PECVDn n镀膜不良造成的影响镀膜不良造成的影响n n11、色差严重，影响外观，直通合格率低、色差严重，影响外观，直通合格率低n n22、氮化硅膜厚差异大，造成烧结过程中银穿透氮化硅程度不均匀，、氮化硅膜厚差异大，造成烧结过程中银穿透氮化硅程度不均匀，串联电阻增大，填充因子串联电阻增大，填充因子(ynz)(ynz)低，效率上不去低，效率上不去第40页/共42页第四十一页，共43页。 n n谢谢(xi xie)！第41页/共42页第四十二页，共43页。内容(nirng)总结会计学。由于在扩散过程中，硅片的所有表面（包括边缘(binyun)）都将不可避免地扩散上磷。1、射频功率（反射功率）。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高的。5、刻蚀后的硅片在冷却一段时间后再检测。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。疏水性：清洗后硅片最外层的Si几乎是以H键为终端结构，表面呈疏水性。3、载片台要固定住，不稳定会造成测试结果不准确。谢谢第四十三页，共43页。
