单晶制绒经验总结分享

湿法工艺是相对于干法工艺而言的。

湿法工艺一般采用溶液、国液混合物、气液混合物等原料进行反应，制各目标物质的过程。它具有粉尘污染小、温度低、有利于操作工人的身体健康。但是湿法工艺产生大量的废水废液，如果不处理，会造成严重的水污染。干法工艺一般采用固体的粉末、气体和国体的粉末、液体蒸汽和气体、固体粉末等原料进行反应，制备目标的物质。在生产的过程中，如果密封不严，就会造成大量的粉尘污染。一般干法需要的温度和压力较高，设备也比较大。但如果密封的好，则产生的污染会很少，尤其是废水污染会很少。

在太阳能电池制造中干法主要指以比太科技为代表的RIE黑硅处理设备，主要利用辉光气体进行反应，从而腐蚀黑硅绒面，多用于多晶。

其他温法设备主要有湿法黑硅，常规多晶(添加剂制线)和单晶碱制线。以及部分研究单位目前开发状态的下一代单晶倒金字塔绒面。制绒的目的1、去除硅片表面的有机物脏污及金属杂质2、去除硅片线切割过程产生的机械损伤层，减少复合中心3、形成起伏不平的绒面：

a、利用陷光效应，增加硅片对太阳光的吸收，降低反射率；

b、增加硅片表面积，进而PN结面积也同样增加1、单晶碱制绒原理利用硅在低浓度碱液中的各向异性腐蚀特性，即硅在(110)及(100)晶面的腐蚀速率远大于(111)晶面的腐蚀速率。经过一定时间腐蚀后，在单晶硅片表面留下四个由(111)面组成的“金字塔”，即右图所示金字塔结构。2、“金字塔”结构的形成机理由于硅晶体各个晶向上的排列间距有异，因此碱溶液的腐蚀速率也不相同，一般来说碱溶液浓度及温度较高时，在单晶硅的（100）与（111）晶面的腐蚀速度相似（粗抛），碱溶液浓度较低时，单晶硅的（100）与（111）晶面的腐蚀速度差别比较明显，速度的比值被称为各向异性因子（anisotropic

factor

AF），因此改变碱溶液的浓度及温度，可以有效地改变各向异性因子，使得在（100）方向上的速度较快，在（111）方向上的速度较慢，从而在硅片表面形成密集分布的“金字塔”结构的减反射绒面。3、单晶硅各向异性腐蚀机理a.水分子的屏蔽效应阻挡了硅原子与OH-离子之间的作用，而水分子的屏蔽作用又以原子排列越紧密越明显。

b.在（111）晶面族上每个硅原子具有三个共价键及一个裸露在晶格外面的悬挂键，而在（100）晶面族上每个硅原子具有两个共价键及两个悬挂键，溶液中的OH-离子会与悬挂键形成反应，所以悬挂键越多的晶面反应自然越快。绒面产生原理-影响因素硅的刻蚀速率与表面原子密度、晶格方向、掺杂浓度、腐蚀液成分、浓度、温度、搅拌等参数有关1.NaOH/KOH浓度2.无水乙醇或异丙醇浓度(目前为ADD)3.制绒槽内硅酸钠的累计量4.制绒腐蚀的温度5.制绒腐蚀时间的长短槽体密封程度、槽体循环方式、鼓泡大小绒面产生原理—关键因素分析ØKOH浓度对绒面形貌影响KOH对硅片反应速率有重要影响。制绒过程中，由于所用KOH浓度均为低碱浓度，随KOH浓度升高，硅片腐蚀速率相对上升。与此同时，随KOH浓度改变，硅片腐蚀各向异性因子也发生改变，因此，KOH浓度对金字塔的角锥度也有重要影响。Ø温度影响温度过高，IPA挥发加剧，晶面择优性下降，绒面连续性降低；同时腐蚀速率过快，控制困难；温度过低，腐蚀速率过慢，制绒周期延长；制绒温度范围：75-90℃。Ø时间影响制绒包括金字塔的行核及长大过程，因此制绒时间对绒面的形貌及硅片腐蚀量均有重要影响。Ø硅酸钾浓度对制绒的影响：硅酸钾在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液的粘稠度。对腐蚀液中OH离子从腐蚀液向反应界面的输运过程具有缓冲作用，使得大批量腐蚀加工单晶硅绒面时，溶液中KOH含量具有较宽的工艺容差范围，提高了产品工艺加工质量的稳定性和溶液的可重复性。硅酸钾在制绒溶液中的含量从2.5%～30%wt的情况下，溶液都具有良好的择向性，同时硅片表面上能生成完全覆盖角锥体的绒面，随着硅酸钾含量的增加，溶液粘度会增加，结果在硅片与片匣边框接触部位会产生“花篮印”。硅酸钾来源大多是反应的生成物，要调整它的浓度只能通过排放溶液。若要调整溶液的粘稠度，可采用加入添加剂来调节。Ø添加剂对制绒的影响降低硅片表面张力，减少气泡在硅片表面的粘附，使金字塔更加均匀一致；气泡直径、密度对绒面结构及腐蚀速率有重要影响。气泡大小及在硅片表面的停留时间，与溶液粘度、表面张力有关，所以需要添加剂来调节溶液粘滞特性。Ø制绒槽体密封程度对制绒的影响槽体密封程度差，导致溶液挥发加剧，溶液液位的及时恢复非常必要否则制绒液浓度将会偏离实际设定值。Ø鼓泡对制绒的影响鼓泡有利于提高溶液均匀度，制绒过程中附加鼓泡，硅片表面的气泡能得到很好的脱附，制绒后的硅片表面显微结构表现为绒面连续，金字塔大小均匀。但鼓泡会略加剧溶液的挥发，制绒过程硅片的腐蚀速率也略为加快。槽体作用及机理O3/HCL去除硅片表面有机物污染，金属杂质及部分颗粒物SDR去除硅片表面有机物，表面机械损伤层O3/HCL去除硅片表面有机物污染，金属杂质及部分颗粒物制绒槽去除硅片表面的有机物脏污及金属杂质；去除硅片切割过程中的机械损伤层减少复合中心；形成凹凸不平的绒面增加光的吸收O3/HCL去除残留在硅片表面的添加剂残留及添加剂中的一些有机物酸槽中和残留在硅片表面残余碱液；盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物，HF可以去除表面的表面二氧化硅层；与硅片表面硅悬挂键形成Si-H钝化键。慢提拉去除表面已经脱附的杂质及残留的酸液SDR槽功能Ø目的•最终目的去除损伤层、去表面主要脏污Ø表征•影响因素有温度、浓度、时间；最终体现在粗抛减重方面•腐蚀深度=减重×8.98um/gO3与H2O2工艺对比Ø臭氧溶解度•由文献得知，PH值在3.0-6.0之间时，稳定性较强；水溶液温度高，分解速度加快Ø影响绒面的因素•碱液溶度制绒过程中，由于所用KOH浓度为低碱浓度，随KOH浓度升高，硅片腐蚀速率相对上升•溶液温度温度过高，AF值下降，绒面连续性降低；同时腐蚀速率过快，控制困难；温度过低，则腐蚀速率过慢，制绒周期延长•制绒时间制绒包括金字塔的形核及生长过程，因此制绒时间对绒面的形貌及硅片腐蚀量均有重要影响Ø绒面的特征最终体现在金字塔的大小，目前大小在1-3um，金字塔过大或过小均不利于后道工序的匹配Ø反射率：单晶反射率与金字塔尺寸和绒面均匀性没有密切关系，取决于金字塔有没有长满Ø添加剂作用•添加剂主要成分为表面活性剂，绒面催化剂及绒面缓蚀剂•大致原理为表面活性剂降低溶液表面张力，增加反应速度，去除表面杂质，溶解有机物；其次绒面催化剂减缓Si与-OH反应速率，提高金字塔形核密度，形成大量小尺寸金字塔，最后绒面缓蚀剂增大各项因子，100面反应速率快，111面反应速率慢，最终金字塔生长完成HF/HCL功能烘干槽功能Ø影响因素•烘干槽风速、温度、时间、洁净度Ø特征•烘干后硅片表面无液体残留，无固体颗粒残留Ø烘干效果良好的情况下，烘干槽风速、温度、时间是否对效率、良率有影响未知槽体溶液寿命及定义依据Ø制绒槽的反应大致为以下两种，目前没有浓度仪，无法监控溶液KOH的溶度趋势；Ø目前寿命定义的依据主要为现场跟踪对比数据，即寿命前、中、后期数据效率对比补液频率定义依据每批处理硅片数N=400片，每片硅片平均腐蚀重量q为0.23g，计算每批次制绒药液中KOH的添加量M1为：Q=q*N=0.23*400=92g则：M1=4*92=368g

M2=5.5*92=506g制绒药液中K2SiO3会发生水解，水解产物为二硅酸盐或多硅酸盐。还会还原出氢氧化钾，由于水解现象非常复杂，具体可以还原出多少氢氧化钾无法准确计算出，化学反