湿法刻蚀工艺原理

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1、湿法刻蚀工艺原理王海超2009年12月22日outline液体表面张力毛细效应影响湿刻效果的重要因素湿刻效果液体表面张力表面张力是一种物理效应，它使得液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积，就好像它是一层弹性的薄膜一样。其原因是液体的表面总是试图达到能量最低的状态。表面张力是由组成一个物态的分子和原子之间的吸引力。表面张力是由物态内部的吸引力导致的，拿液体为例，液体内部分子之间的吸引力一般比气体中分子之间或气体与液体之间的分子之间的吸引力要大。表面张力的起因实际上是界面所造成的不对称。毛细效应毛细现象（又称毛细管作用）是指液体在细管状物

2、体内侧，由于内聚力与附着力的差异、克服地心引力而上升的现象。当液体和固体(管壁)之间的附着力大于液体本身内聚力时，就会产生毛细现象。液体在垂直的细管中时液面呈凹或凸状、以及多孔材附着力质物体能吸收液体皆为此现象所致。重力由此可知：表面张力越大，则液体的内聚力越大，液柱的上升高度越大。影响湿刻效果的重要因素水上漂并非严格意义上的水上漂，其下面有滚轮对硅片起支撑作用，并带动其在液面上移动。水上漂由于硅片扩散后表面覆盖一层磷硅玻在此位置产璃，其与水的亲和能力（溶液成分与磷生毛细现象硅玻璃反应、磷硅玻璃亲水）很强，水为其它化学成分的载体，水在毛细作用液面

3、液面下爬到硅片的侧壁甚至正面，则溶液相硅片滚轮应的反应到对应位置。这也是为什么经过湿法刻蚀后的硅片再进行湿法腐蚀时，硅片正面没有刻蚀边，因为硅片经过刻蚀后疏水，由于没有硅片侧面对水的附着力，水不会沿着硅片的侧壁爬到正面，即使氢氟酸、硝酸能与硅反应也不会与正面反应的原因。由于表面张力及由于表面张力及溶液的循环导致溶液的循环导致的液面高于挡板的液面高于挡板挡板硫酸可以增大溶液的表面张力，表面张力越大，则溶液相对于挡板、滚轮的液位就越高，由公式可知，如果不添加硫酸则表面张力太低，水的爬升高度太高（即其爬升能力很强），则溶液很容易反应到正面，如果硫酸太多，液

4、面太高，溶液也会很容易反应到正面，此外循环速度太快也会导致液面太高。排风方向硅片运动方向挡板附着力当硅片运动速度太大时，则附着力与硅片对溶液的推力的排风对液合力太大，导致溶液很容易反应到正面。体的推力硅片运动速率太小，则硅片在溶液中滞留时间太长，则溶液更容易反应到正面。重力如果排风太小，则溶液不容易爬升到硅片前端正面。如果排风太大，溶液容易反应到正面。硅片前端附着力排风对液体表面有与其风向相同方向的推力。当硅片移动时候液体的重力与由于液体内聚力导致的后拽力相对于其静置的时候大。排风对溶液的推力重力如果硅片后端的刻蚀边太大，说明需增大后拽力或

5、排硅片后端风对溶液的推力，所以提高滚轮速度，或者加大排风。如果滚轮不平会导致硅片不同部位距离液面的高度不同，则距离近的位置容易反应到正面。如果排风不稳定的话，排风对溶液的推力时有时无，则周期性的力的有无，会导致溶液的液面波动导致反应到正面。硫酸要慎加，加太少，则溶液张力不够，加太多，则液面过高。循环流速太低，会有气泡，循环速度太高，则液面太高。湿刻效果积分反射率测试太阳光的有效波段为300nm～1100nm,由图中可知：在＞1000nm处经过湿法腐蚀的硅片的反射率明显偏低，说明其长波响应要比有绒面的效果好。去除背面绒面后的效果。SEM测试

6、有绒面的背面经过烧结之后背场与硅接触的表面粗糙。经过背腐蚀的硅片经过烧结后的表面比较光滑，反射效果好，长波响应明显。IQE测试IQE是电池体寿命与表面符合速率的函数。经过背面腐蚀的长波IQE响应好主要因为：背面平坦，反射率较高。背面经过腐蚀后，背面结被腐蚀掉，则背表面复合速率会有所降低。