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等离子体刻蚀 目录 等离子体的原理及应用 等离子刻蚀原理 等离子刻蚀过程及工艺控制 检验方法及原理 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。 如果温度升高到104K甚至105K，分子间和原子间的运动十分剧烈，彼此间已难以束缚，原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚，成为自由电子，原子失去电子变成带正电的离子。这样，物质就变成了一团由电子和带正电的的离子组成的混合物 。这种混合物叫等离子体。它可以称为物质的第四态。 等离子体 等离子体是由电子、阳离子和中性粒子组成的整体上呈电中性的物质集合。 电离是形成等离子体的先决条件，电离的主要方式有：热电离、光场电离、碰撞电离 在气体中电离成分只要超过千分之一，它的行为主要就由离子和电子之间的库仑作用力所支配，中性粒子间的相互作用退居次要地位。 电离气体的运动受电磁场的影响非常明显，它是一种导电率很高的导电气体或流体。 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，形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌 。（这是各向同性反应） 这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。 等离子体刻蚀反应 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。 工艺参数设置 ? 边缘刻蚀控制 短路形成途径 由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面（包括边缘）都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。 控制方法 对于不同规格的硅片，应适当的调整辉光功率和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。 刻蚀工艺不当的影响 检验方法(导电类型) 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正值，说明导电类型为P型，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。 如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片需要重新装片，进行刻蚀。 * * 13.56MHz 射频源 CF4 刻蚀Si，既存在CF3+为主的物理刻蚀，也存在F-为主的化学反应 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，F，C 以及它们的离子 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，CF4中掺入O2，这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。 e 2 10~14 2 2.5~4 0.2~0.4 腔体内呈乳白色，腔壁处呈淡紫色 充气 辉光 充气 主抽 预抽 辉光颜色 工作阶段时间（分钟） 0 650~750 120 200 16 184 200 N2 O2 CF4 反射功率（W） 辉光功率（W） 气压（Pa） 工作气体流量（sccm） 负载容量（片） *可根据生产实际做相应的调整 在等离子体刻蚀工艺中，关键的工艺参数是射频功率和刻蚀时间。 刻蚀不足：电池的并联电阻会下降。 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变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。 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。 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。 冷热探针法测导电型号