2.2 电池制造工艺 硅片的化学腐蚀

硅片的化学腐蚀

为什么要进行化学腐蚀？ 为什么要进行化学腐蚀？

硅片在切片和研磨等机械加工之后，其表面因加 工应力形成一层损伤层及污染. 对硅片进行化学腐蚀有哪些手段？ 1. 酸性腐蚀 2. 碱性腐蚀

酸性腐蚀的原理是什么？ 酸性腐蚀的原理是什么？

常用的酸性腐蚀液，通常由不同比率的硝酸 (HNO3),氢氟酸(HF)及缓冲液等组成，其腐 蚀的机理为： 1.利用硝酸(HNO3)氧化硅片表面Si+2HNO3 SiO2+2HNO2 2HNO2 NO+NO2+H2O

2.利用氢氟酸(HF)与氧化硅生成可溶于水的络合 物.SiO2+6HF H2SiF6+2H2O

HF/HNO3体系化学品浓度与其腐蚀速率关系？ 体系化学品浓度与其腐蚀速率关系？ 体系化学品浓度与其腐蚀速率关系

若HF含量多，则腐蚀速率受氧化反应控制. 氧化对硅片晶向，搀杂浓度和晶体缺陷较敏感 若HNO3含量多，则腐蚀速率受反应生成物溶解速 率的限制. 溶解过程是一种扩散过程，会受到液体对流速度 的影响.

HF/HNO3体系腐蚀设计的原则？ 体系腐蚀设计的原则？ 体系腐蚀设计的原则

腐蚀速率的可控性. 某种表面结构特殊工艺需求，如多晶绒面制作. 寻求添加剂，使腐蚀速率更可控，可满足高产能 的需求.

HF/HNO3体系中的添加剂有什么作用？ 体系中的添加剂有什么作用？ 体系中的添加剂有什么作用缓冲腐蚀速率 改善表面湿化(Wetting)程度 加速腐蚀速率目的 缓冲腐蚀速率 加速腐蚀速率 可采用化学药品 原因

水(H2O),醋酸(CH3COOH),磷酸(H3PO4) 浓度稀释 亚硝酸钠(Na2NO2),氟硅酸(H2SiF6) 反应中间产物

HF/HNO3体系的缓冲添加剂选择条件？ 体系的缓冲添加剂选择条件？ 体系的缓冲添加剂选择条件

在HF/HNO3中化学性质稳定 在腐蚀过程中，不会与反应产物发生进一步反应 可溶解在HF/HNO3之中 可以湿化晶片表面 不会产生化学泡沫

碱性腐蚀的原理是什么？ 碱性腐蚀的原理是什么？

常用的碱性腐蚀化学药品为KOH或NaOH,其腐 蚀的机理为： Si+2KOH+H2O K2SiO3+2H2↑

碱腐蚀速率影响因素？ 碱腐蚀速率影响因素？

表面悬挂键密度，与晶向有关 化学浓度 温度 表面机械损伤

硅片在化学腐蚀后的表面特性？ 硅片在化学腐蚀后的表面特性？

TTV(Total Thickness Variation) TIR(Total Indicator Reading) 粗糙度(Roughness) 反射度(Reflectivity) 波度(Waviness) 金属含量

太阳能电池中的硅片化学腐蚀硅表面制绒和边缘刻蚀

为什么要制作绒面？ 为什么要制作绒面？光在非垂直入射至硅表面，会发生反射现象，为了降低光反射，增 强光吸收，需要在硅表面形成绒面. 为什么降低反射会增加光的吸收 因为需要满足能量守恒定律 光反射+光吸收+光

透射=光总能量

碱腐蚀在绒面制作上的应用？ 碱腐蚀在绒面制作上的应用？

利用KOH或NaOH在腐蚀单晶硅片时在不同晶向 腐蚀速率的差异性 不同晶向的刻蚀速率为<110> > <100> > <111> 不同晶向腐蚀速率的差异(各向异性腐蚀)与什 么有关？ 1. 溶液浓度，有关系，但关系不大，因为腐蚀过程 受表面过程控制. 2. 温度,温度越低，腐蚀速率差异越大 3. 添加剂，如异丙醇IPA,通常用来减缓刻蚀速率

酸腐蚀在绒面制作上的应用？ 酸腐蚀在绒面制作上的应用？

利用HF/HNO3在较高化学浓度比时的缺陷腐蚀特性， 使损伤层区域优先腐蚀，形成不同于单晶金字塔 结构的坑洞结构.

化学腐蚀在表面抛光处理上的应用

什么是抛光？ 抛光指形成完全反射的表面，即镜面 化学抛光的原理？ 对硅片表面的均匀刻蚀 抛光化学药液的配置 通常可以使用HF/HNO3或KOH溶液

化学腐蚀在边缘刻蚀上的应用？ 化学腐蚀在边缘刻蚀上的应用？

通常使用HF/HNO3体系，利用其各向同性腐蚀特性，可以在特定设备条件 下完成对硅片边缘的腐蚀，而不影响太阳电池的工艺结构. 通常使用in-line式结构的设备，利用表面张力和毛细作用力的作用完成这一 过程.

简单设备结构与工艺说明图示