[发明专利]一种利用辉光颜色控制等离子刻蚀反应速率的方法

说明书

技术领域

  本发明属于太阳电池的生产工艺，属于半导体光电技术领域。

背景技术

  等离子体刻蚀技术原理为利用射频电源使反应气体生成反应活性高的离子和电子，对硅片进行物理轰击及化学反应，以选择性的去除需要去除的区域，被刻蚀的物质变成挥发性的气体，经抽气系统抽离。太阳电池的生产工艺中的等离子刻蚀，目的为去除扩散后硅片边缘的PN结，防止太阳电池正负极短路，采用CF₄为刻蚀反应物，O₂加快了反应速率，反应生成的气体SiF₄和CO₂被真空泵抽出。

  等离子刻蚀技术，设备简单，产能高，但存在的问题为精度不高。由于等离子刻蚀反应受到温度，高频电源功率，反应室压强，反应气体流量，辉光时间和真空泵运行状态等多方面因素影响，不易获得稳定的刻蚀效果。由于等离子刻蚀反应速率的不稳定性，太阳电池生产过程中，会出现由于刻蚀不足和过度刻蚀造成的效率降低和外观不良等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种通过辉光颜色来判断等离子刻蚀反应速率的方法。该等离子刻蚀气体成分主要为O₂、N₂和CF₄组成，各组分流量比为O₂：N₂：CF₄=1：1~3：6~10。其中O₂的流量为40~50sccm，N₂的流量为40~150sccm，CF₄流量为240~500sccm，压力恒定到300~400mTorr，射频功率为800~900W，时间为700~1000s。

  本发明以原有的等离子刻蚀工艺为基础，在辉光时，向腔室通入定量的N₂，由于N₂不参与反应，且辉光时的颜色为红色。而反应速率不同时，辉光的颜色也不同。反应速率由快到慢，分别为浅粉色，粉红色，红色，可以通过观察其颜色，来调整其他反应条件，来获得稳定的刻蚀效果。采用本方法等离子刻蚀后硅片的绝缘电阻>30KΩ，刻蚀边缘<1mm，大大减少了因不能较好地控制反应速度，造成的刻蚀不足及过度刻蚀。

本发明特点

1、该方法在辉光过程中加入氮气，利用辉光的颜色，有效的控制等离子刻蚀反应速率，获得稳定的刻蚀效果。

2、该方法简单，实用，通过控制等离子刻蚀反应速率，确保PN结不短路的情况下，较好地控制了刻蚀边宽度，适合于工业生产。

具体实施方式

  下面通过具体施例进一步描述本发明的实验方案

  实例1：放入硅片，关上反应室门，打开真空泵，将腔室压力抽到5mTorr以下，通入反应气体，O₂的流量为40sccm，N₂的流量为100sccm，CF₄流量为320sccm，压力恒定到360mTorr，将功率设定为800W，进行等离子刻蚀反应，此时硅片辉光的颜色为粉红色，反应时间800s，关闭高频电源，停止通入反应气体，将腔室压力抽到5mTorr以下时，通入N₂，直到反应室内压强为标准大气压，打开反应室门，取出硅片。

实施例1所得硅片边缘绝缘电阻为70KΩ，刻蚀边距<1mm。

实例2：放入硅片，关上反应室门，打开真空泵，将腔室压力抽到5mTorr以下，通入反应气体，O₂的流量为40sccm，N₂的流量为100sccm，CF₄流量为320sccm，压力恒定到360mTorr，将功率设定为900W，进行等离子刻蚀反应，此时硅片辉光的颜色为浅粉色，反应时间700s，关闭高频电源，停止通入反应气体，将腔室压力抽到5mTorr以下时，通入N₂，直到反应室内压强为标准大气压，打开反应室门，取出硅片。

实施例2所得硅片边缘绝缘电阻为83KΩ，刻蚀边距<1mm。