电池片各工序影响因素及异常情况

一次清洗影响因素

温度过高，首先就是IPA不好控制，温度一高，IPA的挥发很快，气泡印就会随之出现，这样就大大减少了PN结的有效面积，反应加剧,还会出现片子的漂浮，造成碎片率的增加。可控程度：调节机器的设置，可以很好的调节温度。

2.时间

金字塔随时间的变化：金字塔逐渐冒出来；表面上基本被小金字塔覆盖，少数开始成长；金字塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也降到比较低的情况；金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋于均等，反射率略有下降。可控程度：调节设备参数，可以精确的调节时间。

3.IPA

1.协助氢气的释放。2.减弱NaOH溶液对硅片的腐蚀力度，调节各向因子。纯NaOH溶液在

高温下对原子排列比较稀疏的100晶面和比较致密的111晶面破坏比较大，各个晶面被腐蚀而消融，IPA明显减弱NaOH的腐蚀强度，增加了腐蚀的各向异性，有利于金字塔的成形。乙醇含量过高，碱溶液对硅溶液腐蚀能力变得很弱，各向异性因子又趋于1。可控程度：根据首次配液的含量，及每次大约消耗的量，来补充一定量的液体，控制精度不高。

4.NaOH

形成金字塔绒面。NaOH浓度越高，金字塔体积越小，反应初期，金字塔成核密度近似不受NaOH浓度影响，碱溶液的腐蚀性随NaOH浓度变化比较显著，浓度高的NaOH溶液与硅反映的速度加快，再反应一段时间后，金字塔体积更大。NaOH浓度超过一定界限时，各向异性因子变小，绒面会越来越差，类似于抛光。可控程度：与IPA类似，控制精度不高。

5.Na2SiO3

SI和NaOH反应生产的Na2SiO3和加入的Na2SiO3能起到缓冲剂的作用，使反应不至于很剧烈,变的平缓。Na2SiO3使反应有了更多的起点，生长出的金字塔更均匀，更小一点 Na2SiO3多的时候要及时的排掉，Na2SiO3导热性差，会影响反应,溶液的粘稠度也增加，容易

形成水纹、花蓝印和表面斑点。可控程度：很难控制。4#酸洗HCL去除硅片表面的金属杂质盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与多种金属离子形成可溶与水的络合物。6#酸洗HF去除硅片表面氧化层，SiO2+6HF=H2[siF6]+2H2O。

控制点

1．减薄量

定义：硅片制绒前后的前后重量差。控制范围单晶125，硅片厚度在200±25微米以上，减薄量在0.5±0.2g；硅片厚度在200±25微米以上，减薄量在0.4±0.2g。单晶156，首篮减薄量在0.7±0.2g；以后减薄量在0.6±0.2g。

2．绒面

判断标准：成核密度高，大小适当，均匀。控制范围：单晶：金字塔尺寸3~10um。

3．外观

无缺口，斑点，裂纹，切割线，划痕，凹坑，有无白斑，赃污。

异常处理

问题	原因	解决方法
硅片表面大部分发白，发白区域未出绒面	1.NaOH含量偏低，不能充分进行反应，或者IPA含量过高，抑止反应进行。	1.首先判断原因。 2.增加NaOH的浓度，减少IPA的用量。 3.如果不能调节，重新配制溶液。
	2.如果表现后续返工可以处理发白区域，则可以断定NaOH浓度不够。	采用稀碱超声。
	3.表面清洁度不好。	延长超声时间。
	4.溶液状态不够均匀。	1.对溶液进行充分搅拌，补加溶液必须先溶解，加入之后必须进行溶液充分搅拌，使用烧杯或竿进行“8”字形状搅拌溶液。 2.查看电源控制柜相应的加热开关是否都在正常工作。
硅片表面有白斑，部分白斑区域出现在不同硅片同一位置，白斑区域明显表现为被覆盖没有出绒现象	硅片表面的有机物等污染物粘附于硅片表面，阻止硅片制绒。	只使用柠檬酸进行超声，中间对超声槽溶液进行更换。
硅片过腐，表现为绒面角锥体过大，减薄量过大	碱浓度过大或反应温度过大，导致在<100>面上反应速率远大于 <111>面上反应速率。	测试温度，确定是否为80度；稀释溶液浓度，同时保证溶液的均匀性；降低下次碱配制的浓度。
单晶硅片四边都有白边	仍有白边部份硅片反应不够充分，这部份对中间无白边部份偏厚。换言之，整个硅片化学反应不够均匀，中间部份反应放热不易，导致反应激烈。	保证溶液均匀，控制硅片中心速度，增加缓冲剂。硅酸钠溶液可视为缓冲剂。
硅片两侧出现“花蓝印”的白边	由于溶液中硅酸钠的浓度过大，粘稠度增加，使得承片盒与硅片接触的地方得不到充分反应。	视花蓝印的严重程度和数量。通常需要对溶液进行部分排放，并进行补对。鼓泡此时一定要开启。
雨点	氢气泡粘附或氢气泡移动缓慢形成。雨点处的绒面相对正常区域主要表现为制绒不够。	1、及早发现，并进行IPA补加，通常会去掉或消弱痕迹。 2、即使形成雨点状不必继续返工，镀完减反射膜，可以盖住。但这并不是成为做出雨点而不加以改善的理由。
制绒时槽内硅片区域性发白	溶液不均匀或硅片本身原因导致。	长时间制绒未见效果，对相应区域进行少许NaOH补充，撒在相应槽区域即可；下次制绒之前需要对溶液搅拌均匀。
制绒时硅片漂浮	制绒IPA量不足，导致氢气粘附于硅片表面，没有及时被带走。	补加相应IPA量即可。

扩散影响因素

1.温度

温度T越高，扩散系数D越大，扩散速度越快。

2.时间

对于恒定源：时间t越长结深越深，但表面浓度不变。

对于限定源：时间t越长结深越深，表面浓度越小。

3.浓度

决定浓度的因素：氮气流量、源温。表面浓度越大，扩散速度越快。

4.第三组元

主要是掺硼量对扩散的影响，杂质增强扩散机制。在二元合金中加入第三元素时，扩散系数也会发生变化。掺硼量越大，扩散速率越快。即电阻率越小，越容易扩散。

48所扩散过程中问题解决方案

问题	原因	解决方法
扩散不到	1.炉门没关紧，有源被抽风抽走。2.携带气体大氮量太小，不能将源带到管前。 3.管口抽风太大。	1.由设备人员将炉门重新定位，确保石英门和石英管口很好贴合。 2.增大携带气体大氮的流量。 3.将石英门旁边管口抽风减小。
扩散方块电阻偏高/偏低	偏高：1.扩散温度偏低。 2.源量不够，不能足够掺杂。 3.源温较低于设置20度。 4.石英管饱和不够。	1.升高扩散温度，加大源量. 2.延长扩散时间。 3.增加淀积温度。
扩散方块电阻偏高/偏低	偏低。 1.扩散温度偏高。 2.源温较高于20度。	1.减小扩散温度。 2.减少扩散时间。 3.减少淀积温度。
扩散片与片间方块电阻不均匀	扩散温度不均匀	重新拉扩散炉管恒温
扩散后单片上方块电阻不均匀	扩散气流不均匀，单片上源沉积不均匀。	1.调整扩散气流量，加匀流板。2.调整扩散片与片之间距离。
扩散后硅片上有斑	甩干机扩散前硅片没甩干	调整甩干机设备及工艺条件
	扩散过程中偏磷酸滴落	长时间扩散后对扩散管定期进行HF浸泡清洗
	环境湿度过大	增大除湿机功率
太阳能电池效率忽高忽低	扩散间或石英管被污染，特别是在生产线被改造时最明显。	清洗石英管及石英制品，加强扩散间工艺卫生，强化TCA。
扩散方块电阻正常，但填充因子偏低。	品质因子有问题， n趋向于2，J02偏大，表明结区复合严重。	方法同上

Tempress扩散过程中问题解决方案

问题	原因	解决方法
方块电阻在源一侧低，炉口处高	1. 炉门与炉管的密封性不好 2. 尾部排气严重 3. 假片数量太少	1. 调整炉门密封性 2. 减少尾部排气气流 3. 使用更多的假片
单片（交叉）方块电阻在源一侧低，炉口处高	1. 炉门与炉管的密封性不好 2. 尾部排气严重 3. 假片数量太少	1. 调整炉门密封性 2. 减少尾部排气气流 3. 使用更多的假片
单片（交叉）方块电阻均匀性差	1. POCl3 不够 2. 排气压力过高 3. 沉积温度过高	1. 增加小N2流量 2. 降低排气压力 3. 降低沉积温度
顶部的方块电阻低，底部的高	1. 舟被污染 2. 校准硅片不是最好的（可能被磨光） 3. 硅片在炉管中的位置太高 4. 桨比硅片和炉管温度低	1. 使用新的干净的舟 2. 使用好的校准硅片，而不是磨光。 3. 使用低脚的舟。 4. 在升温步后插入回温步骤。
边缘处方块电阻低，中心高	1. 假片被污染 2. 校准硅片不是最好的（可能被磨光） 3. 硅片在炉管中的位置太高 4. 桨比硅片和炉管温度低	1. 使用新的假片 2. 使用好的校准硅片，而不是磨光 3. 使用低脚的舟 4. 在升温步后插入稳定温度步骤
方块电阻均匀性不连续	1. 炉管和舟没有饱和 2. 假片被污染 3. 校准硅片不是最好的（可能被磨光） 4. 石英件或硅片脏 5. 沿着扩散炉通风 6. 气流不足	1. 预先处理炉管和舟 2. 使用新的假片 3. 使用好的校准硅片，而不是磨光 4. 清洗炉管、舟、隔热包块和匀流挡板 5. 使用干净的硅片 6. 通过关闭可能的通风孔减小通风或者减小洁净室的过压。 7. 增加N2和干O2流量
整管方块电阻太高	1. 沉积时间过短 2. 沉积温度过低 3. 推进时间太短 4. 推进温度太低	1. 增加沉积时间 2. 增加沉积温度 3. 增加推进温度 4. 增加推进温度
整管方块电阻太低	1. 沉积时间过长 2. 沉积温度过高 3. 推进时间太长 4. 推进温度太高	1. 减少沉积时间 2. 减少沉积温度 3. 减少推进温度 4. 减少推进温度

二次清洗影响因素

1.射频功率

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。

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。

2.时间

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。

刻蚀时间过短：刻蚀不充分，没有把边缘鳞去干净，PN结依然有可能短路造成并联电阻降低。

3.压力

压力越大，气体含量越少，参与反应的气体也越多，刻蚀也越充份。

工序	故障表现	诊断	措施
刻蚀	硅片边缘呈现暗（刻通正常为金属）	工艺一般不会有问题，主要是刻蚀机器出现故障，通常伴有压力不稳定、辉光颜不正常、功率和反射功率超出范围、气体流量偏出设定值等现象	停止使用，要求设备进行检修。
刻蚀	有效刻蚀宽度过大（钻刻、刻过现象）	硅片没有被夹具加紧，存在缝隙；硅片没有被对其；环氧板变形，边缘向里延伸；	加强员工意识，要求操作规范；更换出现问题的环氧板。
去PSG	PECVD工序存在水纹印	清洗后的硅片没有及时甩干	清洗之后的硅片必须立刻甩干，不能滞留在空气中。
去PSG	PECVD工序有镀膜发白现象	清洗不干净；甩干后的硅片在空气中暴露时间过长，导致氧化	做返工处理，对硅片必须清洗干净，甩干之后的硅片不能放置于空气中，必须及时镀膜，否则重新清洗。

PECVD影响因素

1．频率

射频PECVD系统大都采用50kHz~13.56 MHz的工业频段射频电源。较高频率（>4MHz）沉积的氮化硅薄膜具有更好的钝化效果和稳定性。

2．射频功率

增加RF功率通常会改善SiN膜的质量。但是，功率密度不宜过大，超过1W/cm2时器件会造成严重的射频损伤。

3．衬底温度

PECVD膜的沉积温度一般为250～400℃。这样能保证氮化硅薄膜在HF中有足够低的腐蚀速率，并有较低的本征压力，从而有良好的热稳定性和抗裂能力。低于200℃下沉积的氮化硅膜，本征应力很大且为张应力，而温度高于450℃时膜容易龟裂。

4．气体流量

影响氮化硅膜沉积速率的主要气体是SiH4。为了防止富硅膜，选择NH3/SiH4=2~20（体积比）。气体总流量直接影响沉积的均匀性。为了防止反应区下游反应气体因耗尽而降低沉积速率，通常采用较大的气体总流量，以保证沉积的均匀性。

5．反应气体浓度

SiH4的百分比浓度及SiH4/NH3流量比，对沉积速率、氮化硅膜的组分及物化性质均有重大影响。理想Si3N4的Si/N＝0.75，而PECVD沉积的氮化硅的化学计量比会随工艺不同而变化，但多为富硅膜，可写成SiN。因此，必须控制气体中的SiH4浓度，不宜过高，并采用较高的SiN比。除了Si和N外，PECVD的氮化硅一般还包含一定比例的氢原子，即SixNyHZ或SiNx :H。

6．反应压力、和反应室尺寸等都是影响氮化硅薄膜的性能工艺参数。

	故障表现	诊断	措施
Roth＆Rau	整体镀膜颜不符合要求	氮化硅层厚度偏离正常范围	调整带速至颜符合要求，偏紫增加带速，偏蓝降低带速。
	石墨托盘两边和中间镀膜颜有差异	两边和中间沉积速率不同	调节两边微波峰值功率或Ton, Toff使镀膜均匀。
	石墨托盘两边和中间镀膜颜有差异	部分气孔堵塞	用N2吹扫15-30分钟，严重的要打开腔室手工通孔，并每半年更换一次gas shower
	镀膜颜不稳定	微波反射功率异常，或微波有泄漏	停止工艺，重新安装微波天线或更换石英管。
	沉压后颜异常	折射率不在范围内	调整NH3和SiH4流量比例使折射率达到要求。
	压强达不到工艺要求	腔体有漏气	重新开腔擦拭密封圈或更换密封圈、更换或重装石英管或其管口密封圈，严重时用氦检仪做漏气点检查并排除异常。
	膜层颜黯淡无光泽	反应腔室漏气或气压偏高	通知设备人员检修。
	膜层颜黯淡无光泽	SiH4流量过高	降低SiH4流量，但要保证折射率正常。
	腔体内有硅片碎片	载板挂钩变形或传动轴异常	有挂钩变形的载板要及时更换，传动轴擦拭或有异常请设备检修。
	Cart 卡在腔体内	传感器或传动轴异常	请设备检修。
	CART某部位突然出现片子偏薄，位置固定	加热腔体内有碎片	清扫维护时，拿除腔体加热器上的碎片，偏薄现象就会消失。
岛津	整体镀膜颜不符要求	氮化硅层厚度偏离正常范围	调整镀膜时间至颜符合要求，偏蓝减少时间，偏红增加时间。
	CART上边缘片子严重偏薄，位置固定	一般发生在清扫后，或更换泵、泵油等状况下，部分电极板特气孔堵塞所致	通过更长时间的工艺运行，打开特气孔后即会自行恢复正常。
	镀膜颜不稳定	气体流量不稳或电极板异常	检修气体流量阀或电极板到了寿命，更换电极板。
	镀膜时颜异常	折射率不在范围内	调整NH3和SiH4流量比例和总流量时折射率达到要求。
	某腔体由于温度过高，超出设定温度，造成CART滞留，不能进入下一腔体。	测温装置(热电偶)或其附件有问题，造成测温偏差。	设备需检验测温装置并更换备件。
	电池Rsh突然明显异常	L/C或H/C腔漏气、电极板质量问题，未到了更换期限，提前到了使用寿命、清扫时带入污染源。	若漏气需设备检漏并维修；若电极板原因，视情况严重，可协调缩短更换周期，安排更换电极板；若分析是清扫时污染的原因，可通过空跑一定时间，带出污染源。
	清扫后效率突然严重下降。	清扫时带入污染源所致。	正常工艺空跑一段时间，带出污染源。

本文发布于:2024-09-20 10:55:21，感谢您对本站的认可！

本文链接：https://www.17tex.com/tex/4/87140.html

上一篇：单晶硅片制作流程

下一篇：多晶硅生产流程

标签：硅片扩散溶液温度反应更换时间气体

留言与评论（共有 0 条评论）