pecvd質(zhì)量檢驗員培訓(xùn)課件

刻蝕、清洗、鍍膜簡介等離子刻蝕干法刻蝕：激光刻蝕、等離子刻蝕＊缺點(diǎn)：襯底損傷、殘余物污染、金屬雜質(zhì)＊優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)勢在于快速的刻蝕速率同時可獲得良好的物理形貌（這是各向同性反應(yīng)）、對溫度變化不那么敏感、重復(fù)性好、避免了化學(xué)廢液濕法刻蝕：化學(xué)腐蝕＊缺點(diǎn)：缺乏各向同性、工藝難控制和過度的顆粒沾污＊優(yōu)點(diǎn)：一般不產(chǎn)生襯底損傷等離子刻蝕刻蝕的目的

由于在擴(kuò)散過程中，硅片的所有表面（包括邊緣）都將不可避免地擴(kuò)散上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路，所以要通過刻蝕去除邊緣的擴(kuò)散層。等離子刻蝕等離子刻蝕原理等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)，使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴(kuò)散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。

CF4----CF3、CF2、CF、F、C以及他們的離子

等離子刻蝕等離子刻蝕的一般步驟1、反應(yīng)室的氣體被等離子體分離成可化學(xué)反應(yīng)的元素2、這些元素擴(kuò)散并吸附在硅片表面3、這些元素在硅表面上進(jìn)行表面擴(kuò)散，直到發(fā)生反應(yīng)

4、反應(yīng)生成物解吸，離開硅片并排放等離子刻蝕等離子刻蝕工藝參數(shù)1、射頻功率（反射功率）2、輝光時間3、壓力4、氣體流量等離子刻蝕刻蝕不當(dāng)造成的影響等離子刻蝕太陽電池等效電路等離子刻蝕刻蝕的控制＊防止刻蝕不夠：關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、主要是檢查輝光功率與反射功率、控制輝光時間、關(guān)注輝光顏色＊防止刻蝕過頭：目前的功率下等離子對硅片的轟擊作用應(yīng)該是不大的，需要將硅片盡量的夾緊，硅片之間縫隙盡量的小，當(dāng)然還要控制碎片率等離子刻蝕冷熱探針法原理＊熱探針和N型半導(dǎo)體接觸時，傳導(dǎo)電子將流向溫度較低的區(qū)域，使得熱探針處電子缺少，因而其電勢相對于同一材料上的室溫觸點(diǎn)而言將是低的。＊同樣道理，P型半導(dǎo)體熱探針觸點(diǎn)相對于室溫觸點(diǎn)而言將是高的。＊此電勢差可以用簡單的微伏表測量。＊熱探針的結(jié)構(gòu)可以是將小的熱線圈繞在一個探針的周圍，也可以用小型的電烙鐵。等離子刻蝕冷熱探針檢驗注意事項1、先放冷探針，再放熱探針2、檢測時重點(diǎn)測試疊放不整齊處和顏色偏暗處3、戴棉紗手套，防止高溫燙傷4、表筆距離在2-5mm內(nèi)，盡量接觸在一個硅片上5、刻蝕后的硅片在冷卻一段時間后再檢測6、現(xiàn)在用的萬用表是裝干電池的，每次檢測完畢要及時的關(guān)掉電源，節(jié)省電量

清洗-去PSG磷硅玻璃的定義＊在擴(kuò)散過程中發(fā)生如下反應(yīng)：

＊POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與Si反應(yīng)生成SiO2和磷原子：

＊這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃清洗-去PSG清洗的原理

＊?dú)浞崮軌蛉芙舛趸枋且驗闅浞崮芘c二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。

＊若氫氟酸過量，反應(yīng)生成的四氟化硅會進(jìn)一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸。清洗-去PSG清洗的原理

總反應(yīng)式為：清洗-去PSG半導(dǎo)體生產(chǎn)中雜質(zhì)沾污的分類1、分子型雜質(zhì)2、離子型雜質(zhì)3、原子型雜質(zhì)清洗方法1、濕法清洗：普遍應(yīng)用的方法是RCA清洗方法以及基于RCA清洗方法的一些改進(jìn)方法2、干法清洗：激光束、等離子清洗-去PSG清洗效果的判斷＊親水性：清洗前硅片表面Si大部分以O(shè)鍵為終端結(jié)構(gòu)，形成一層自然氧化膜，呈親水性。＊疏水性：清洗后硅片最外層的Si幾乎是以H鍵為終端結(jié)構(gòu)，表面呈疏水性。＊從能量觀點(diǎn)看，疏水性表面屬低能表面，這時硅表面張力rSG小于水分子表面張力rSL，而親水表面屬高能表面，這時的硅表面張力rSG大于水分子表面張力rSL。清洗-去PSG清洗不好造成的影響1、容易產(chǎn)生水痕2、鍍膜后容易產(chǎn)生色差3、電極漿料不能和硅形成良好的歐姆接觸鍍膜-PECVD光的五種偏振態(tài)1、線偏振光:在光波傳播過程中E(H)只限于在一個平面中的光叫做平面偏振光（線偏振光）。2、圓偏振光：E矢量的端點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為圓。（右旋和左旋）3、橢圓偏振光：E矢量的端點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為橢圓。（右旋和左旋）4、自然光5、部分偏振光：線偏振光+自然光鍍膜-PECVD橢偏測量原理示意圖鍍膜-PECVD橢偏測量原理由激光器發(fā)出一定波長（6328?）的激光束，經(jīng)過起偏器后變成為線偏振光，并確定其偏振方向。再經(jīng)過1/4波長片，由于雙折射現(xiàn)象，使其分解成互相垂直的P波和S波，成為橢圓偏振光，橢圓的形狀由起偏器的方位角決定。橢圓偏振光以一定的角度入射到樣品上，經(jīng)過樣品表面和多層介質(zhì)（包括襯底-介質(zhì)膜-空氣）的來回反射與折射，總的反射光束一般仍為橢圓偏振光，但橢圓的形狀和方位改變了。鍍膜-PECVD橢偏測量原理在波長、入射角、襯底等參數(shù)一定時，Φ和△是膜厚d和折射率n的函數(shù)。對一定厚度的某種膜，旋轉(zhuǎn)起偏器總可以找到某一方位角，使反射光變?yōu)榫€偏振光。這時再轉(zhuǎn)動檢偏器，當(dāng)檢偏器的方位角與樣品上的反射光的偏振方向垂直時，光束不能通過，出現(xiàn)消光現(xiàn)象。消光時，△和Φ分別由起偏器的方位角P和檢偏器的方位角A決定。把P值和A值分別換算成△和Φ后，再利用公式和圖表就可以得到透明膜的折射率n和膜厚度d。鍍膜-PECVDSentech橢偏儀優(yōu)勢＊宏觀粗糙表面使入射偏振光散射非常嚴(yán)重＊反射光強(qiáng)極低，接近探測器噪聲的強(qiáng)度＊散射使入射光線部分去偏振，常規(guī)橢偏儀只能夠測量完全偏振光1、采用專用聚焦光學(xué)組件2、補(bǔ)償器測量模式和軟件能夠?qū)y量進(jìn)行退偏修正鍍膜-PECVDSentech橢偏儀優(yōu)勢＊膜厚梯度、散射光線（粗糙表面）、聚焦角度、透明基底背板反射等都能夠減少光的偏振程度，這就是退偏振效應(yīng)。

＊真實(shí)偏振狀態(tài)只能夠通過添加補(bǔ)償器才能測量。＊常規(guī)橢偏儀的硬件和軟件只能夠分析從樣品表面反射的完全偏振光，他們不能分析部分偏振。鍍膜-PECVDSentech橢偏儀操作注意事項1、過大的撞擊或搬動會造成測試不準(zhǔn)確，需要重新校準(zhǔn)2、單晶、多晶、校準(zhǔn)載片臺不可混用3、載片臺要固定住，不穩(wěn)定會造成測試結(jié)果不準(zhǔn)確4、測試時候硅片順序不要弄混5、測試過程中要注意保護(hù)測試片的絨面和膜面鍍膜-PECVD氮化硅厚度和折射率的確定鍍膜-PECVD氮化硅厚度和折射率的確定在硅表面制備一層透明的介質(zhì)膜，由于介質(zhì)膜的兩個界面上的反射光互相干涉，可以在很寬波長范圍內(nèi)降低反射率。此時反射率由下式給出：式中，r1、r2分別是外界介質(zhì)-膜和膜-硅界面上的菲涅爾反射系數(shù)；△為膜層厚度引起的位相角。

鍍膜-PECVD分別表示為：鍍膜-PECVDn0，n和nsi分別為外界介質(zhì)、膜層和硅的折射率；0是入射光的波長；d是膜層的實(shí)際厚度；nd為膜層的光學(xué)厚度。當(dāng)波長為0的光垂直入射時，如果膜層光學(xué)厚度為0的四分之一，即nd=0/4,則可得:鍍膜-PECVD為了使反射損失減到最小，即希望R0=0,就應(yīng)有：由上式就可求得給定波長為0所需減反射膜的折射率，而最佳膜層光學(xué)厚度是該波長的四分之一，此時反射率最小，接近于零。

鍍膜-PECVD但當(dāng)波長偏離0時，反射率都將增大。因此，為了使電池輸出盡可能增加，應(yīng)先取一個合理的設(shè)計波長0。這需要考慮兩個方面，即太陽光譜的成分和電池的相對光譜響應(yīng)。鍍膜-PECVD外層空間太陽光譜能量的峰值在波長0.48微米，地面太陽光譜能量的峰值在波長0.5微米；而硅太陽電池的相對響應(yīng)峰值在波長0.8～0.9微米。取設(shè)計波長為0.6微米，則恰當(dāng)?shù)臏p反射膜的光學(xué)厚度應(yīng)為0.15微米。帶這一厚度減反射膜的硅太陽電池，由肉眼看來應(yīng)呈深藍(lán)色。鍍膜-PECVD對于減反射膜應(yīng)取得折射率，由于取0＝0.6微米，硅的折射率nsi=3.9,因此如果電池直接暴露在真空或大氣中使用，最匹配的減反射膜折射率