太阳能电池专用等离子体刻蚀机

单晶硅太阳能电池简介....2010-03-02 16:51:06 阅读14 评论0 字号：大中小目录单晶硅太阳能电池简介太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。

太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。

通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor 提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。

这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。

70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。

1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。

1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。

日本在70年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。

德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。

90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。

开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。

自“六五”以来我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。

等离子体刻蚀仪的使用注意事项等离子体刻蚀仪是一种常见的物理刻蚀技术，广泛应用于半导体、光电子、纳米制造等领域。

然而，由于其操作复杂而精细，仪器较为昂贵，使用者在操作时需要注意一些事项，以确保仪器正常运行并保证实验效果。

本文将从前期准备、操作要点和后期保养等方面介绍等离子体刻蚀仪的使用注意事项。

一、前期准备在使用等离子体刻蚀仪之前，首先需要检查和准备相关设备和材料。

检查仪器是否处于正常工作状态，确保主要部件、接线和电源等完好无损。

检查刻蚀室内是否清洁，确保没有杂质和污渍。

此外，还需要准备刻蚀样品和刻蚀试剂，并保持干燥和防尘。

二、操作要点1. 温度控制：等离子体刻蚀仪对温度要求较高，操作时需要根据实验要求设定刻蚀室内的温度。

过高或过低的温度都可能影响刻蚀效果。

使用者应合理选择刻蚀温度，并确保仪器能稳定控制温度。

2. 气体选择与流量控制：刻蚀过程中需要使用不同种类的气体，如氧气、氮气等。

在选择气体时要根据样品材料和刻蚀要求进行合理选择，并参考仪器使用手册设置正确的流量。

过高或过低的流量都可能导致刻蚀不均匀或刻蚀速率不稳定。

3. 防护措施：等离子体刻蚀过程中会产生大量有害气体和粉尘，使用者需要注意安全和卫生。

在操作时需要戴好防护眼镜、手套和口罩，以防止对眼睛、皮肤和呼吸道造成伤害。

同时，保持实验室通风良好，及时清理刻蚀后的残留物和废气。

4. 刻蚀参数设置：刻蚀室内的参数设置直接影响刻蚀效果。

使用者应仔细阅读仪器使用手册，根据样品性质和所需刻蚀效果来设置刻蚀参数，如功率、气体压力、刻蚀时间等。

合理的参数设置可以提高刻蚀效率和质量。

三、后期保养使用完等离子体刻蚀仪后，需要注意保养清洁。

首先，刻蚀室内的残留物需要及时清除，以避免对下一次实验造成影响。

使用者应根据仪器使用手册的要求进行彻底清洁，可以使用适当的溶液和工具。

其次，定期检查和维护设备，如紧固螺丝、电缆等，以确保它们处于良好的工作状态。

另外，使用者还需要定期校正和测试刻蚀仪的参数，以保证其稳定性和准确性。

等离子体刻蚀机原理什么是等离子体？▪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。

▪当气体的温度进一步升高时，其中许多，甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子。

这时物质将进入一种新的状态，即主要由电子和正离子（或是带正电的核）组成的状态。

这种状态的物质叫等离子体。

它可以称为物质的第四态。

等离子体的应用等离子体的应用等离子体的产生等离子体刻蚀原理▪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，形成挥发性反应物而被去除。

▪这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。

等离子体刻蚀反应▪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。

CF4→CF3，CF2，CF，C，F▪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，在CF4中掺入O2，这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。

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。

检验方法▪冷热探针法检验原理▪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。

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负值，说明导电类型为p，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。

等离子体刻蚀等离子体刻蚀的任务时除去因扩散在硅片边缘形成的一层N型层,若该N型层不去除,会再硅片边缘形成电流回路,电流经过此回路的消耗会降低电池的转换效率,在分档测试段可表现为转化效率低,并联电阻小,反向电流偏大,整个I-V曲线会变成如下情况:I I并联电阻偏小 V 正常曲线V我们采用的设备时中国电子科技集团公司第48研究所的等离子体刻蚀机.本设备的工作原理是,CF4气体在低气压的情况下,被高频微波电离成等离子体态,这样CF4的活性被激发,使之与硅反应,带走硅片边缘的硅原子,进而除去硅片边缘因扩散形成的N型层,达到刻蚀的目的.其工作分为预抽,主抽,送气,辉光,清洗,充气.预抽和主抽反应腔内的气压达到工艺要求以实现低气压,下以步送气即输送CF4气体.在这样的条件下辉光使CF4等离子态,辉光是整个刻蚀过程的关键步骤.主要工艺参数是:辉光功率,反射功率,辉光时间.控制好这三个参数,基本整个刻蚀过程就自动按要求完成.辉光功率过大,时间过长的话,会使硅片被刻蚀过度,等离子体中高能电子会轰击硅原子,造成缺陷,影响电池质量,而影响整个硅片的转换效率.刻蚀功率过小时间过长也不好,会使刻蚀不完全,漏电流增大.因此功率过大,过小,时间过长过短都会影响电池的性能.所以必须找到每台机器功率和辉光时间之间平衡点,使刻蚀完全,又不会对电池造成损伤.目前的设备功率设定在500W,辉光时间设定为820S.这是比较合适的一组选择,经过长期实践证明是可行的.当然,在以后的工作要求下,该参数可能被更改,但是有一条原则是在不损伤硅片的情况下使硅片刻蚀完全.目前的设备情况有几台机器不是很稳定,有时辉光功率显示值与设定值偏差太大,反射功率也很大,这就需要工艺人员在现场时刻关注着,保证功率在工艺要求的范围内.等离子刻蚀工艺段在操作方面要注意的是装片时尽量将硅片的边缘对齐,因为在等离子体中,电子速度要远大于原子速度,因此在界面处,进入界面的电子要多于原子,这样就会在界面处形成电势,在这个电势的影响下,等离子体活化的CF4不能与硅反应而造成刻蚀不足.凸出来的片子,表面N型层受到损伤,而凹进去的片子边缘刻蚀不到.另外每次一起刻蚀的片子和玻璃夹具接触的一片要求反放以保护正面的N型层,和夹片玻璃一起用弹簧夹具夹起来.弹簧夹具的松紧也很重要,如果太松,会使硅片脱落,即使不脱落,由于缝隙的存在,硅片的表面会受到损伤.太紧有可能夹裂硅片,在以后的工艺流程中,可能会造成硅片的碎裂.以上的各种操作方法都是为了使硅片刻蚀完全,而又不受到损伤,操作工人们应该严格按照规程操作.等离子体刻蚀是否已经刻蚀完全呢,这就需要一个检验的方法.首先,刻蚀完的硅片四周很光亮,不会有发暗的阴影.再就用仪器进行检测.用冷热探针法进行检验,其步骤是:首先确认电压表工作正常,将量程置于200mw,冷探针与电压表的正极相连,热探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,电压显示正值且正值越来越大,这就说明导电类型为P型,刻蚀合格.检查经过扩散处理的表面,电压显示为负值,并且负值越来越大,则为N型.其中要注意的是,测试时先放冷探针(电压表的正极),再放热探针(电压表的负极)于同一片距离不超过2-5mm之内,接触时间不宜过长(不超过5秒)下一道工序便是清洗了.经过磷扩散的硅片表面有一层含磷的二氧化硅层.它是不导电的,所以必须将其清除,清洗用到的化学反应方程式为:P2O5+Si==SiO2+P (磷硅玻璃生成的化学方程式)SiO2+HF==SiF4+H2O (去处磷硅玻璃的化学方程式,用的是5%浓度的HF溶液)硅片再HF中浸泡几分钟后放到热水中清洗.清洗不干净的硅片,在干燥以后表面会有水痕,PECVD结束后,能在其表面看到很明显的白斑,这影响了电池的外观.水痕控制也就是延长清洗时间,但现在基本都使用甩干机甩干,与烘干相比,水纹片要少痕多,根据当月的产量要求可以稍微减少清洗时间.二 PECVDPECVD全称是 ,既该工段的目的和任务是在硅片表面镀上以成SixNx减反射膜,利用光的干涉原理,将照射在硅片上的光线尽量少的反射出去,以提高电池的转换效率,对于多晶硅来说还起到以种钝化的效果,即产生的H原子与硅片表面的硅原子结合形成共价键,中和硅片的电性,提高电子在电池中的存在时间,即提高少子寿命.有关化学方程式是:SiH4+NH4==SixNx+H2 (高温,低气压)本设备采用的是德国SINA.PECVD镀膜机,分为进料腔,加热腔,工艺腔,冷却腔,出料腔.首先在石墨框上放上硅片,注意要正面朝下,进料腔充氮气,压强达到和外界一致是,1号门打开,石墨框进入进料腔,关闭1号门,进料腔抽真空,当压强达到与工艺腔一致时开2号门,石墨框进入加热腔,按照设定的带速慢慢驶向工艺腔,镀膜结束,打开3号门,石墨框进入出料腔,关3号门,出料腔充氮气,打开4号门,石墨框进入下料台,由操作工人将硅片用真空吸嘴小心取下.整个工艺自动完成.PECVD主要工艺参数就是8个微波源的发射功率和传送带带速.这两个参数是影响镀膜质量的主要方面.其他一些参数是最基本的参数,一般不会改动.PECVD段在生产中主要出现的问题有如下几个方面:1 镀膜不均.这也分好几种不均匀,要针对不同的情况,采取不同的措施.有:同一框片子,左红(膜太薄)右白(膜太厚)或者左白右红,这时就需要调节两边微波源的功率,以均匀等离子体场.还有的情况就是两边红,中间白,这是就需要同时提高两边微波源的功率,然后在稍微提高传送带的带速就可以.还有就是整框的发红或者发白,这是只需要调节带速就可以.2 卡盘掉片的问题.出现这样的问题首先要看看是不是石墨框的问题,因为石墨框使用时间过长的话,整体变形会很严重,中间都会凹下去,和传送滚轮接触部分磨损也很严重.这就可能与机器发生摩擦阻挡,进而卡住石墨框,使片子掉落.倘若在工艺腔里面掉片子,阻挡了等离子体在硅片表面的沉积,会影响好几框的片子都会镀膜不均.因此,卡盘掉片情况一定要尽量不发生.出现了就立刻检查原因,是石墨框的问题要立即停用,或更换挂钩.3 石英管更换问题由于石英管工作是在其表面会沉积很多的SixNx 固体,时间长了变的厚了就会阻挡微波,影响了镀膜的质量.一般国产的石英管工作极限时间是40小时.超过30小时的根据镀膜质量判断是否需要更换.更换石英管时首先要等到加热腔温度降到200度才可以打开工艺腔,因为工艺腔和加热腔时连在一起的.打开以后将石英管取出,用盖子挡住和微波源相连的部分,防止有杂物进入.清理干净U型槽,通好气孔.石英管必须用胶带裹严实,不能有露在外面的.因为在工作的时候,会有大量的SixNx沉积在石英管上,若没有用胶带保护,由于石英管的延展性不好很容易破裂.微波天线要擦干净并且要和石英管的铜管连接好.各项工作都按要求完成了才能关盖,开工艺生产.一般每次更换石英管后都要进行测片,其流程如下:首先在石墨框托盘中间放置一片正片(从清洗工艺流下来的清洁硅片)其周围放置假片,淀积氮化硅减反膜.看反射膜颜色是否满足工艺要求(沉积在有绒面的硅片的减反射膜颜色从正面看为深蓝色,侧面看为蓝色)若发白,说明太厚,加快带速.若发红,说明太薄,放慢带速.然后在石墨框托盘一侧放一行正片,其外一侧放置假片,淀积氮化硅减反膜.观察片与片之间的颜色是否一致,如果一侧的硅片膜偏厚,则减少那一侧微波功率,反之增加微波功率.如果中间硅片的颜色有变化,则需同时改变两侧的微波功率,每次调整幅度为100W为宜.且根据系统说明不可超过其取值范围.在整个工段要求操作严格按照操作规程来进行,不按操作规程操作,会造成硅片的损失,污染,不满足工艺要求,进而造成损失.。

中国电子科技集团公司第四十八研究所M82200-3/UM型等离子体增强化学气相淀积设备使用说明书中国电子科技集团公司第四十八研究所目录1 概述2 结构特征与工作原理3 主要性能指标4安装与调试5使用与操作6常见故障分析与排除7保养与维修8安全防护及处理9运输、贮存与开箱检查10重量与外形安装尺寸11文件资料1 概述PECVD设备的特点1.1.1 利用高频电源辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术被称为等离子体增强CVD。

电子和离子的密度达109~1012个/cm3，平均电子能量可达1~10ev。

1.1.2 成膜过程在真空中进行，大约在5~500Pa范围内。

1.1.3 由于等离子体存在，促进气体分子的分解、化合、激发和电离，促进反应活性基团的生成，从而降低沉积温度。

PECVD在200℃~500℃范围内成膜，远小于其它CVD在700℃~950℃范围内成膜。

1.1.4 PECVD成膜均匀，尤其适合大面积沉积。

1.1.5 如果用于刻蚀可以刻蚀0.3μm以下的线条。

1.1.6 由于在氨气压条件下，提高了活性基团的扩散能力，从而提高薄膜的生长速度，一般可达（30-300）nm/min以上。

1.2PECVD设备的主要用途1.2.1 利用等离子体聚合法可以容易地形成与光的波长同等程度的膜厚。

这样厚度的膜与光发生各种作用，具有光学功能性。

即：具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用。

由于这种性质的存在，低温沉积氮化硅减反射膜，以提高太阳能电池的光电转换效率。

1.2.2 用于集成光电子器件介质Si Y N X膜的制备，如半导体集成电路的衬底绝缘膜、多层布线间绝缘膜以及表面纯化膜的生长。

1.2.3 在医用生体材料的表面改性，功能性薄膜的制备等。

1.2.4 在电子材料当中可制成无针孔的均一膜、网状膜、硬化膜、耐磨膜等。

1.2.5 在半导体工艺中不仅用于成膜，而且用于刻蚀，也是一个较为理想的设备，它可刻0.3μm以下的线条。

等离子体刻蚀机使用说明书【使用说明书】等离子体刻蚀机(最新版)第一部分：简介1.1产品概述本产品是一种使用等离子体技术进行刻蚀的专用设备，广泛应用于半导体、光电子、微纳加工等领域。

本产品结构紧凑、操作简单、稳定可靠，适用于各种规格的衬底材料。

1.2主要特点(1)采用高频等离子体生成系统，能够产生高浓度的等离子体，提高刻蚀效率；(2)设备中配备了多种腐蚀和刻蚀气体，满足不同材料的刻蚀需求；(3)具备自动控制系统，实现精确的刻蚀参数设定和控制；(4)设备外壳采用防腐蚀材料制作，确保设备长期稳定的工作；(5)设备具备自动清洗功能，方便用户进行日常维护。

第二部分：安装与调试2.1安装(1)将设备放置在通风良好的地方；(2)将设备连接至电源，并确保电源接地可靠；(3)连接进气管道，确保刻蚀气体供应正常；(4)确保设备周围环境无振动和灰尘。

2.2调试(1)打开设备电源，确保设备正常启动；(2)检查刻蚀气体供应是否正常并按需设定气体流量；(3)按照刻蚀材料的要求设定刻蚀参数，如功率、时间等；(4)开始刻蚀，观察刻蚀结果并根据需求调整参数；(5)在设备切换或维护前，先关闭电源，并等待设备冷却后再进行操作。

第三部分：操作说明3.1设备界面设备界面包括显示屏、按键、控制面板等。

显示屏显示当前设备状态和刻蚀参数设定，按键用于选择和调整参数，控制面板用于启动和停止设备等。

3.2参数设定(1)使用方向键选择需要设定的参数；(2)使用增减键调整参数值；(3)按下确认键保存设定值。

3.3刻蚀操作(1)将待刻蚀样品放置在夹持台上，并调整位置；(2)打开气源，确保刻蚀气体正常供应；(3)设定刻蚀参数，确保设定值符合实际需求；(4)开始刻蚀，观察刻蚀过程中的参数波动；(5)刻蚀完成后关闭设备，等待设备冷却后取出样品。

第四部分：维护与保养4.1日常维护(1)定期清洁设备外壳，以防止腐蚀和灰尘积累；(2)检查气源管道和阀门是否正常，定期更换损坏或老化的部件；(3)检查设备接地是否可靠，防止静电积累；(4)定期检查刻蚀参数和设备状态，确保设备正常工作。