硅片清洗与制绒

制绒清洗工艺文件

制绒清洗工艺文件江西天能电力股份有限公司

5.2在操作过程中遇到问题应及时向相关技术人员反应，相关技术员及时提供帮助。 6.内容 6.1插片 6.1.1主要原材料： 合格的多晶硅片 6.1.2工装、设备： 片架（小花蓝） 清洗花篮 美工刀 6.1.3工艺过程 6.131穿戴好工作服、工作帽、口罩和一次性手套。 6.1.3.2准备好片架、装片记录表以及工序流程卡。 6.1.3.3查看配料单，确认原材料信息以及数量，并填写装片记录和工序流程卡。 6.1.3.4检查硅片包装箱确认包装无撞击破损后打开，取出硅片包装盒，在装片记录上记录相关信息。 6.1.3.5打开硅片包装盒，从中抽取一片，按照检验标准分别检查其外观。 6.1.3.6取出包装盒内的硅片，并撵成扇形轻轻插入片架内。 6.1.3.7将装好硅片的片架分批按顺序整齐摆放在台面上，并将工序流程卡记录准确。 6.1.3.8将片架放入清洗花篮中每个清洗花篮中放置3X 4个插片后的片架。准备下一步 腐蚀清洗。 6.1.3.8注意事项 1.每个片架最多可以插片25片。插片过程中对硅片进行检验，不合格硅片挑出。每装100片硅片需要更换一次手套，如装片过程中手套破损需及时更换。 2.插片处打开包装箱拿取硅片时，遵循少量多次的原则，不允许一次拿过量的硅片。 3.插片时，手中拿的硅片数量在50-100片。 4.确保没有缺陷片流出。 5.确认在单个片槽内没有双片现象；各项数据的准确性和完整性。 装片过程中需及时将碎片、裂纹片以及其它与检验标准不相符合的硅片挑出，并做 好记录。

6.2腐蚀清洗 6.2.1开机 打开氮气阀门、压缩空气阀门、纯水阀门，打开总电源- PLC电源一各分电源 6.2.2准备工作 6.2.2.1确认各机械手是否在原点位置。 6.2.2.2确认各槽清洗状态正常，各槽内按工艺条件正确配液，见《清洗配液作 业指导书》。 6.2.2.3确认各槽排水阀关闭，无漏液等，各槽内注入规定的溶液。 622.4确认各槽控制系统工作正常，程序准确，参数设定准确。 622.5点检各设备动力参数在规定范围内。 6.2.3关机 6.2.2.1关机前先把水及药液完全排出（各槽逐个排液，防止副槽水溢流），把机械手打 回原点。 6.2.2.2关闭各分电源-PLC电源一总电源一氮气、压缩空气、纯水阀。 6.2.4工艺过程 酸腐蚀制绒：8槽清洗机中的第1槽，工作温度7C±「C,时间120土10sec （时间长短根据硅片减薄量控制，156硅片减薄量控制在每片0.40?0.55g。 漂洗/喷淋：8槽清洗机中的第2槽，水洗槽时间2?5 min。 KOH碱洗：8槽清洗机中的第3槽，KOH百分浓度2.4%，时间6?12sec。 漂洗：8槽清洗机中的第4槽，水洗槽时间2?4sec。 HCl酸洗：8槽清洗机中的第5槽，HCI+ HF百分浓度5?10% 时间2?4sec。 漂洗：8槽清洗机中的第& 7槽，漂洗槽时间2?4sec。 喷淋：8槽清洗机中的第8槽，喷淋槽时间1?3sec。 6.2.5工艺说明 6.2.5.1表面绒面均匀、无亮块、无白斑（干燥硅片在日光灯或聚光灯下检查）。 6.2.5.2去除厚度要求：硅片腐蚀去除厚度范围 7.7?9.4卩m以8?9.1卩m（ 0.47?

硅片的清洗与制绒

硅片的清洗与制绒 The manuscript was revised on the evening of 2021

硅片的清洗与制绒 导语：硅片在经过一系列的加工程序之后需要进行清洗，清洗的目的是要消除吸附在硅片表面的各类污染物，并制做能够减少表面太阳光反射的绒面结构（制绒），且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。制绒是制造晶硅电池的第一道工艺，又称“表面织构化”。有效的绒面结构使得入射光在硅片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率，有助于提高电池的性能。 一．清洗 1.清洗的目的 经切片、研磨、倒角、抛光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各种杂质，如颗粒、金属粒子、硅粉粉尘及有机杂质，在进 行扩散前需要进行清洗，消除各类污染物，且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。清洗主要是利用NaOH、HF、HCL等化学液对硅片进行腐蚀处理，完成如下的工艺： ①去除硅片表面的机械损伤层。 ②对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面）处理，增加光在太阳电池片表面的折射次数，利于太阳电池片对光的吸收，以达到电池片 对太阳能价值的最大利用率。 ③清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。

图1 金属杂质对电池性能的影响 2．清洗的原理 ①HF去除硅片表面氧化层。 ②HCl去除硅片表面金属杂质：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质，铝、镁等活泼金属及其

它氧化物。但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。 3．安全提示 NaOH 、HCl 、HF 都是强腐蚀性的化学药品，其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟，送医院就医。 二．制绒 1.制绒的目的和原理 目的：减少光的反射率，提高短路电流（Isc ），最终提高电池的光电转换效 率。 原理：①单晶硅：制绒是晶硅电池的第一道工艺，又称“表面织构化”。对于单 晶硅来说，制绒是利用碱对单晶硅表面的各向异性腐蚀，在硅表面形成无数 的四面方锥体。目前工业化生产中通常是根据单晶硅片的各项异性特点采用 碱与醇的混合溶液对<100>晶面进行腐蚀，从而在单晶硅片表面形成类似“金 字塔”状的绒面，如图2 所示。 ②多晶硅：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成类似“凹陷坑”状的绒面，如图3所示。

硅片清洗原理与方法介绍

硅片清洗原理与方法介绍 1引言 硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。 2硅片清洗的常用方法与技术 在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。 由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述 3．1湿法化学清洗 化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。 3．1．1常用化学试剂、洗液的性质 常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液 3．1．2溶液浸泡法 溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。 选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。 单纯的溶液浸泡法其效率往往不尽人意，所以在采用SC1浸泡的同时往往还辅以加热、超声或兆声波、摇摆等物理措施。

硅片清洗及原理

硅片清洗及原理 硅片的清洗很重要，它影响电池的转换效率，如器件的性能中反向电流迅速加大及器件失效等。因此硅片的清洗很重要，下面主要介绍清洗的作用和清洗的原理。 清洗的作用 1.在太阳能材料制备过程中，在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜，有害的杂质离子进入二氧化硅层，会降低绝缘性能，清洗后绝缘性能会更好。 2.在等离子边缘腐蚀中，如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在，会影响器件的质量，清洗后质量大大提高。 3.硅片中杂质离子会影响P-N 结的性能，引起P-N 结的击穿电压降低和表面漏电，影响P-N 结的性能。 4.在硅片外延工艺中，杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。 清洗的原理 要了解清洗的原理，首先必须了解杂质的类型，杂质分为三类：一类是分子型杂质，包括加工中的一些有机物；二类是离子型杂质，包括腐蚀过程中的钠离子、氯离子、氟离子等；三是原子型杂质，如金、铁、铜和铬等一些重金属杂质。目前最常用的清洗方法有：化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。 1.目前的化学清洗步骤有两种： （1）有机溶剂（甲苯、丙酮、酒精等）→去离子水→无机酸（盐酸、硫酸、硝酸、王水）→氢氟酸→去离子水 （2）碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水 下面讨论各种步骤中试剂的作用。 a.有机溶剂在清洗中的作用 用于硅片清洗常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、酒精等。在清洗过程中，甲苯、丙酮、酒精等有机溶剂的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蜡等有机物杂质。所利用的原理是“相似相溶”。 b.无机酸在清洗中的作用 硅片中的杂质如镁、铝、铜、银、金、氧化铝、氧化镁、二氧化硅等杂质，只能用无机酸除去。有关的反应如下：

硅片表面制绒

制绒 目录 简介 1分类单晶制绒 1多晶酸制绒 制绒目的和作用 展开 编辑本段简介 制绒，光伏行业术语，处理硅片的一种工艺方法，硅太阳能电池片生产的首道工序。 编辑本段分类 按硅原料分类状况可分为单晶制绒与多晶制绒；按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。 单晶制绒 原理单晶硅片在一定浓度范围的碱溶液中被腐蚀时是各向异性的，不同晶向上的腐蚀速率不一样。利用这一原理，将特定晶向的单晶硅片放入碱溶液中腐蚀，即可在硅片表面产生出许多细小的金字塔状外观，这一过程称为单晶碱制绒。 多晶酸制绒 原理常规条件下，硅与单纯的HF、HNO3（硅表面会被钝化，二氧化硅与HNO3不反应）认为是不反应的。但在两种混合酸的体系中，硅则可以与溶液进行持续的反应，主要反应原理及步骤如下： 1.硅的氧化硝酸/亚硝酸（HNO2）将硅氧化成二氧化硅（主要是亚硝酸将硅氧化）Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢反应) Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O (慢反应) 二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧化硅2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反应) Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O (快反应)（第一步的主反应）4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反应) 只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应。。。这样一系列化学反应最终的结果是造成硅的表面被快速氧化，硝酸被还原成氮氧化物。 2.二氧化硅的溶解二氧化硅生成以后，很快与氢

硅片清洗的方法

硅片清洗的方法 一、硅片清洗的重要性 硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性。 现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术，常见的有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动力学法、干法清洗、微集射束流法、激光束清洗、冷凝喷雾技术、气相清洗、非浸润液体喷射法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、等离子体清洗、原位水冲洗法等。这些方法和技术现已广泛应用于硅片加工和器件制造中的硅片清洗。 表面沾污指硅表面上沉积有粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化物等的一种或几种。超纯表面定义为没有沾污的表面, 或者是超出检测量极限的表面。 二、硅片的表面状态与洁净度问题： 硅片的真实表面由于暴露在环境气氛中发生氧化及吸附，其表面往往有一层很薄的自然氧化层，厚度为几个埃、几十个埃甚至上百埃。真实的硅片表面是内表面和外表面的总合，内表面是硅与自然氧化层的界面，。外表面是自然氧化层与环境气氛的界面，它也存在一些表面能级，并吸附一些污染杂质原子，而且不同程度地受到内表面能级的影响，可以与内表面交换电荷，外表面的吸附现象是复杂的。 完好的硅片清洗总是去除沾污在硅片表面的微粒和有害膜层，代之以氧化物的、氯化物的或其它挥发元素(或分子)的连续无害膜层，即具有原子均质的膜层。硅片表面达到原子均质的程度越高．洁净度越高。 三、硅片表面沾污杂质的来源和分类： 在硅片加工及器件制造过程中，所有与硅片接麓的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。这主要包括以下几方面：硅片加工成型过程中的污染，环境污染，水造成的污染，试剂带来的污染，工业气体造成的污染，工艺本身造成的污染，人体造成的污染等。

硅片清洗技术详解

硅片清洗主要内容讲解 1、清洗的基本概念和目的。 硅片加工的目的是为器件生产制作一个清洁完美符合要求的使用表面，所谓清洗，就是清洗硅片的表面，去除附着在硅片上的污染物。 2、硅片清洗室的管理与维护； （1）人员流动的管理和清洁室的作业人数。 （2）清洗室内物品器具的管理。 （3）清洗室内其它影响清洗质量因素的管理维护。如；空气过滤系统、防静电处理、温度与湿度系统等！ 3、硅片表面沾污的类型； （！）有机杂质沾污；如；胶黏剂、石蜡、油脂等。 （2）颗粒类型杂质沾污；一般来自加工中磨料和环境中的尘粒。 （3）金属杂质沾污；由生产加工的设备引起的金属杂质沾污。 4、硅片清洗处理方法分类； 硅片清洗处理方法分为湿法清洗和干法清洗两大类。而湿法清洗又分为化学清洗和物理清洗两种方法。 化学清洗——利用各种化学试剂对各种杂质的腐蚀、溶解、氧化及络合等作用去除硅片表面的沾污。 物理清洗——硅片的物理清洗法主要指的是利用超声波和兆声波清洗方法。 5、化学清洗的各种试剂的性质应用和分级； （1）有机溶剂清洗；有机溶剂能去除硅片表面的有机杂质沾污。主要溶液有；甲苯、丙酮、乙醇等。根据其性质须在使用甲苯、丙酮后在使用乙醇进行处理，最后在用水冲洗。（2）无机酸及氧化还原清洗；无机酸试剂主要为；盐酸（HCI）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、氢氟酸（HF）以及过氧化氢（H2O2）—双氧水。其中过氧化氢主要用于氧化还原清洗。 其它试剂按其本省性质进行应用清洗。硅片金属清洗主要是利用了它们的强酸性、强腐蚀性、强氧化性的特性从而达到去除表面金属沾污的目的。 （3）化学清洗的分级主要分为优级纯、分析纯和化学纯三个级别。视清洗的种类和场合进行合理选择。通常硅片切割片和研磨片的清洗可以使用分析纯试剂，抛光片须用优级纯试剂。具体试剂分类有国家规定标准。 6、超声波清洗原理、结构和应用要素； 原理—提供高频率的震荡波在溶剂中产生气泡和空化效应，利用液体中气泡破裂所产生的冲击来波达到清洗目地。 结构—系统主要有超声电源、清洗槽和换能器三个基本单元组成。电源用来产生高频率震荡信号，换能器将其转换成高频率机械震荡波，也就是超声波。清洗槽是放清洗液 和工作的容器。 要素—1、超声频率；频率越低产生的空化效应越强但方向性差。频率高后方向性强但空化效应弱，所产生的气泡冲击力就弱。造成清洗就弱。超声波清洗只能去除≥0.4um 的颗粒。兆声波能去除≥0.2um的颗粒。 2、超声波功率密度；密度越高空化效应越强，速度越快，清洗效果越好。但对于精 密、表面光洁度甚高的工件长时间清洗会对物体表面产生“空化”腐蚀。 3、超声波清洗介质；是指采用超声波清洗时的溶液，也就是清洗液。一般用于超声 清洗的有化学溶剂清洗液和水基清洗液两种。现在清洗工艺为了更好的效果一般采 用两者按比例相结合的方式清洗。 4、超声波清洗温度；因各种清洗剂中的化学成分不同，其分子最佳清洗的温度也不

单晶硅制绒

单晶硅制绒 —(碱各向异性腐蚀) ㈠、目的和原理 形成表面金字塔结构，降低反射，增加光的吸收。 利用氢氧化钠对单晶硅各向异性腐蚀及不同浓度下的各向异性因子(AF)：粗抛光去除硅片在多线切割锯切片时产生的表面损伤层，细抛光实现表面较低反射率表面织构。 --在100面上的腐蚀速率R100与111面上的腐蚀速率R111的比值R100：R111在一定的弱碱溶液中可以达到500。 制绒方法：弱碱溶液在一定的温度、时间下与硅片反应形成绒面。 ↑+++223222H SiO Na O H NaOH Si 加热 解释 ①现有单晶硅片是由长方体晶锭在多线切割锯切成一片片单晶硅方片。由于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片，金刚砂硬度很高，会在硅片表面带来一定的机械损伤。如果损伤不去除，会影响太阳电池的填充因子。 ②氢氧化钠俗称烧碱，是国民经济生产中大量应用的化工产品。由电解食盐水而得，价格比较便宜，每500克6元。化学反应方程式为： ↑+↑+=+222222H Cl NaOH O H NaCl 电解 分析纯氢氧化锂、氢氧化钾也可以与硅起反应，但价格较贵。如氢氧化锂每500克23元，用于镉-镍电池电解液中。

③碱性腐蚀优点是反应生成物无毒，不污染环境。不像HF-HNO 3酸性系统会生成有毒的NO x 气体污染大气。另外，碱性系统与硅反应，基本处于受控状态。有利于大面积硅片的腐蚀，可以保证一定的平行度。 ㈡、工艺步骤 制绒液配比（老数据） 制绒过程：1、用去离子水清洗 2、制绒 3、检测4、清洗 1. 本工艺步骤由施博士制定，是可行的具有指导意义的两步法碱腐蚀工艺。第一步粗抛光去掉硅片的损伤层；第二步细抛光，表面产生出部分反射率较低的织构表面，如果含有[100]晶向的晶粒，就可以长出金字塔体状的绒面；第五步是通过盐酸中和残余的氢氧化钠，化学反应方程式为：O H NaCl NaOH HCl 2+=+；第七步氢氟酸络合掉硅片表面的二氧化硅层，化学反应方程式为：O H SiF H HF SiO 26222][6+=+。 2. 就粗抛实验如下，投入50片硅片： 1. 在20%NaOH 溶液中，温度为80℃，反应了10分钟，硅片厚度平均去掉了32μm 。 2. 在15%NaOH 溶液中，温度为80℃，反应了10分钟，硅片厚度平均去掉了25μm

硅片清洗原理

一.硅片的化学清洗工艺原理 硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类： A.有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。 B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。 C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类： a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。 b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述办法进行清洗去除沾污。 a.使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。 b.用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。 c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。 自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。⑶美国VERTEQ 公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。 目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子 SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。 由于溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。为此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。 SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的效果。 二. RCA清洗技术 传统的RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统 清洗工序：SC-1 → DHF → SC-2 1. SC-1清洗去除颗粒：⑴目的：主要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。

硅片的清洗与制绒

硅片的清洗与制绒 导语：硅片在经过一系列的加工程序之后需要进行清洗，清洗的目的是要消除吸附在硅片表面的各类污染物，并制做能够减少表面太阳光反射的绒面结构（制绒），且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。制绒是制造晶硅电池的第一道工艺，又称“表面织构化”。有效的绒面结构使得入射光在硅片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率，有助于提高电池的性能。 一．清洗 1.清洗的目的 经切片、研磨、倒角、抛光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各种杂质，如颗粒、金属粒子、硅粉粉尘及有机杂质，在进行扩散前需要进行清洗，消除各类污染物，且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。清洗主要是利用NaOH、HF、HCL等化学液对硅片进行腐蚀处理，完成如下的工艺： ①去除硅片表面的机械损伤层。 ②对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面）处理，增加光在太阳电池片表面的折射次数，利于太阳电池片对光的吸收，以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。 ③清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。

图1 金属杂质对电池性能的影响2．清洗的原理 ①HF去除硅片表面氧化层。

②HCl去除硅片表面金属杂质：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质，铝、镁等活泼金属及其它氧化物。但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。 3．安全提示 NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟，送医院就医。 二．制绒 1.制绒的目的和原理 目的：减少光的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率。 原理：①单晶硅：制绒是晶硅电池的第一道工艺，又称“表面织构化”。对于单晶硅来说，制绒是利用碱对单晶硅表面的各向异性腐蚀，在硅表面形成无数的四面方锥体。目前工业化生产中通常是根据单晶硅片的各项异性特点采用碱与醇的混合溶液对<100>晶面进行腐蚀，从而在单晶硅片表面形成类似“金字塔” 状的绒面，如图2所示。②多晶硅：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成类似“凹陷坑”状的绒面，如图3所示。

硅片清洗原理与方法综述

硅片清洗原理与方法综述 刘传军　赵权　刘春香　杨洪星 (电子四十六所,天津　300220) 摘要　对硅片清洗的基本理论、常用工艺方法和技术进行了详细的论述,同时对一些常用的清洗方案进行了浅析,并对硅片清洗的重要性和发展前景作了简单论述。 关键词　硅片　清洗　湿法化学清洗 中图分类号:TN30512　文献标识码:A　文章编号:100125507(2000)2230207 Theory and M ethod of Sil icon W afer Clean i ng L iu Chuan jun,Zhao Q uan,L iu Chunx iang,Yang Hongx ing (T he46th Institu te(E lectronics),T ianj in300220) Abstract　In th is p ap er,the m ethods and m echan is m of silicon w afer clean ing are p re2 sen ted.Som e cases u sing silcon w afer clean ing are discu ssed.T he i m po rtance and ten2 dency of silicon w afer clean ing are also given b riefly. Keywords　Silicon w afer　C lean ing　W et chem ical clean ing 1　引　言 随着大规模集成电路的发展,集成度的不断提高,线宽的不断减小,对硅片的质量要求也越来越高,特别是对硅抛光片的表面质量要求越来越严。这主要是因为抛光片表面的颗粒和金属杂质沾污会严重影响器件的质量和成品率,对于线宽为0135Λm的64兆DRAM器件,影响电路的临界颗粒尺寸为0106Λm,抛光片的表面金属杂质沾污应全部小于5×1016at c m2,抛光片表面大于012Λm的颗粒数应小于20个 片[1]。在目前的集成电路生产中,由于硅抛光片表面沾污问题,仍有50%以上的材料被损失掉[2]。 在硅晶体管和集成电路生产中,几乎每道工序都有硅片清洗的问题,硅片清洗的好坏对器件性能有严重的影响,处理不当,可能使全部硅片报废,做不出管子来,或者制造出来的器件性能低劣,稳定性和可靠性很差[1～3]。因此弄清楚硅片清洗的方法和原理,不管是对于从事硅片加工的人,还是对于从事半导体器件生产的人来说都有着重要的意义。 正是由于硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤,而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性,所以国内外对清洗工艺的研究一直在不断地进行[3～12]。现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术,常见的有:湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动 收稿日期:1999-07-12

硅片清洗及原理.

硅片清洗及原理 硅片的清洗很重要,它影响电池的转换效率,如器件的性能中反向电流迅速加大及器件失效等。因此硅片的清洗很重要,下面主要介绍清洗的作用和清洗的原理。 清洗的作用 1.在太阳能材料制备过程中,在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜,有害的杂质离子进入二氧化硅层,会降低绝缘性能,清洗后绝缘性能会更好。 2.在等离子边缘腐蚀中,如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在,会影响器件的质量,清洗后质量大大提高。 3.硅片中杂质离子会影响P-N 结的性能,引起P-N 结的击穿电压降低和表面漏电,影响P-N 结的性能。 4.在硅片外延工艺中,杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。 清洗的原理 要了解清洗的原理,首先必须了解杂质的类型,杂质分为三类:一类是分子型杂质,包括加工中的一些有机物;二类是离子型杂质,包括腐蚀过程中的钠离子、氯离子、氟离子等;三是原子型杂质,如金、铁、铜和铬等一些重金属杂质。目前最常用的清洗方法有:化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。 1.目前的化学清洗步骤有两种: (1有机溶剂(甲苯、丙酮、酒精等→去离子水→无机酸(盐酸、硫酸、硝酸、王水→氢氟酸→去离子水 (2碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水 下面讨论各种步骤中试剂的作用。

a.有机溶剂在清洗中的作用 用于硅片清洗常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、酒精等。在清洗过程中,甲苯、丙酮、酒精等有机溶剂的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蜡等有机物杂质。所利用的原理是“相似相溶”。 b.无机酸在清洗中的作用 硅片中的杂质如镁、铝、铜、银、金、氧化铝、氧化镁、二氧化硅等杂质,只能用无机酸除去。有关的反应如下: 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Cu+2H2SO4= CuSO4 +SO2↑+2H2O 2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2↑+2H2O Cu+4HNO3= Cu(NO32 +2NO2↑+2H2O Ag+4HNO3= AgNO3+2NO2↑+2H2O Au+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO↑+2H2O SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 如果HF 过量则反应为:SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O H2O2 的作用:在酸性环境中作还原剂,在碱性环境中作氧化剂。在硅片清洗中对一些难溶物质转化为易溶物质。如: As2S5+20 H2O2+16NH4OH=2(NH43AsO4+5(NH42SO4+28H2O MnO2+ H2SO4+ H2O2= MnSO4+2H2O+O2↑

光伏制绒知识总结

目录 第一章清洗各步骤原理 (1) 1.1超声波清洗 (1) 1.1.1 超声波清洗的原理 (1) 1.1.3 影响超声清洗效果的因素 (2) 1.2制绒工艺 (2) 1.2.1 硅片表面机械损伤层的腐蚀 (3) 1.2.2 制绒腐蚀的原理 (3) 1.2.3 角锥体形成的原理 (4) 1.2.4 陷光原理 (7) 1.2.5 制绒的因素分析 (9) 1.2.6 化学清洗原理 (12) 第二章清洗设备及操作 (13) 2.1超声清洗槽分布列表 (13) 2.2制绒槽的分布列表及添加液 (13) 2.3NAOH添加量与硅片厚度的关系 (16) 第三章清洗出现的问题 (17) 第一章清洗各步骤原理 1.1 超声波清洗 1.1.1超声波清洗的原理 超声波清洗机理是：换能器将功率超声频源的声能转换成机械振动并通过清洗槽壁向槽子中的清洗液辐射超声波，槽内液体中的微气泡在声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合的瞬间产生冲击波使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局部调温，这种超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，蒸汽型空化对污垢的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡立即“钻入”振动使污层脱落，由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化、固体粒子自行脱落，超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，所有这些作用，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。由此可见，凡是液体能浸到且声场存在的地方都有清洗作用，尤其是采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，从而大大降低环境污染。

硅片清洗工艺的详细分析

太阳能硅片的清洗工艺 1.药槽清洗液最佳配比确定 由以上实验数据分析,在清洗剂浓度较低时,不能达到良好的清洗效果,切割过程中吸附到Si片表面的砂浆等沾污依然停留在Si片表面。提高清洗剂用量,砂浆残留的片数减少,但是持续加大清洗剂用量,又会造成新的污染,即清洗剂残留，和砂浆残留一样,会影响Si片的质量。因此选择其中效果最好的配比为2.0L。 2．药槽清洗温度的确定 药槽清洗温度设置与表面活性剂的性质密切相关，这是因为在低温时非离子表面活性剂与水完全混溶,亲水基聚氧乙烯与水形成的氢键能量低,随着温度升高分子热运动加剧氢键被破坏,导致非离子表面活性剂在水中的溶解度下降,当温度升高并且达到一定值时,非离子表面活性剂从水溶液中析出变混浊,此时的温度即为浊点，温度对非离子表面活性剂的去污能力的影响是明显的,研究表明当温度接近于浊点时,清洗效果最好。通过实验得出40-55℃均可,但45℃为最佳。 3.碱性清洗液与Si的反应 选择生产线连续进行清洗一个药槽,从新配清洗液开始每隔1min测

其pH值,所得数据如图。 配置好准备清洗用的碱性清洗液pH值在12~13,碱性很强,Si片浸人清洗液后,表面会产生大量直径在0.5mm左右的气泡,认为是Si和清洗液中大量存在的-OH发生如下反应: Si+4OH-→(SiO4)4+2H2 反应持续进行,过程测量药槽中清洗液pH值,相比开始降低0.1-0.3,但是继续测量,pH值将保持在一定水平11.5-12左右不再继续下降,这是因为上步反应生成的(SiO4)4是不稳定的,它在水溶液中继续和水发生如下反应 (SiO4)4+4H20→Si(OH)4+4OH- 在式(1)中消耗的OH-得到补充,在反应达到平衡后,OH-基本保持不变,如此清洗液的pH值可以保持在一定范围而不持续下降,能够获得稳定的清洗效果.

硅片清洗过程

太阳能电池硅片清洗过程 制绒-扩散-刻蚀-清先(去PSG)-沉积减反射膜-丝网印刷-烧结-分选-组装 以下为制绒工艺 1、去损伤层 目的：用高温NaOH或KOH去除硅表面的切割损伤层，划痕、手印、杂质等 要求：浓度20%，温度80C，时间5min 达到：硅片表面减薄10-20μm 注意事项：1、浓度保证为20%，要求有补液槽，补充每次清洗的消耗。 2、80C温度要有加热管。 3、30S时间准确控制。 4、有自动盖，减少挥发。 2、温水隔离 目的：稀释硅表面或洗篮上残留的碱液。 要求：水50C，时间5min 达到：浓碱被稀释 注意事项：1、要有鼓泡 2、鼓泡要均匀 3、换水：a、溢流：1-2方/小时，快排7S，30S上水，补水管口径1寸，水 压2kg。 3、A单晶制绒面 目的：通过高温低浓度的NaOH/KOH将硅表面腐蚀出均匀的金字塔型表面，减少硅片对光的反射。 要求：在浓度为3%左右时，在80C上下的温度，约25min增加一定量的乙醇，加快溶液反应，起到消除气泡的作用。 达到：硅片表面形成金字塔，大小均匀，单体尺寸2-10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙的完整绒面。 工艺要求：有鼓泡，有加热管，循环泵，使溶液均匀，温度均匀，浓度均匀。 注意事项：a、浓度、温度和清洗时间有一定的比例。 b、在制绒过程中不能有鼓泡。 c、测温点靠近硅片中部。 d、从制绒槽到水洗槽的时间控制在20s以内。（否则在高温状态下残留的碱液会挥发留下硅表面。 B多晶制绒 目的：通过恒定温度，较高浓度的酸液制绒（HNO3+HF） 要求：浓度60%左右 温度：15-20C，时间3-4min 达到：硅片表面形成金字塔，大小均匀，单体尺寸2-10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙的完整绒面。 注意事项：a、硅与酸反应是放热过程，需要降温，制冷。

硅片化学清洗介绍

硅片化学清洗介绍 一. 硅片的化学清洗原理 硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类： A. 有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。 B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。 C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类： a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。 b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。 硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述办法进行清洗去除沾污。 a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。 b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。 c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。 自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如： ⑴美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。

⑵美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。 ⑶美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。 ⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。 ⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。 ⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。 目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子。 SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。 由于溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。 为此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。 SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。 在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的效果。 二. RCA清洗技术 传统的RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统 清洗工序：SC-1 → DHF → SC-2 1. SC-1清洗去除颗粒：

半导体硅片的化学清洗技术

半导体硅片的化学清洗技术 一. 硅片的化学清洗工艺原理 硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类： A. 有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来 去除。 B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。 C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类： a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。 b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。 硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述办法进行清洗去除沾污。 a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。 b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金 属离子，使之溶解于清洗液中。 c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。 自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如： ⑴美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。 ⑵美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。 ⑶美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。 ⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。 ⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。 ⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。 目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子。 SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。 由于溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。 为此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。 SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。 在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的效果。

硅片清洗原理与3方法介绍

铅:327 锡:232 铅锡合金：(铅锑合金)以铅与锡为主要成份，辅之锑（增加硬度）和其它微量金属合成的有色金属，呈白灰色，有光泽，质软，富延展性。铅锡合金的熔点约为200～320℃；浇铸温度为380～480℃之间 ＤＺ１∶ＤＺ２∶水＝５～１５∶１～１０∶１００；其中ＤＺ１由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝５∶７∶３∶７∶６∶７２；ＤＺ２由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝５∶１５∶８０。本发明使用方法如下：将切割后的单晶硅片放在清洗剂中进行超声波清洗，其清洗时间为５分钟－２０分钟，清洗温度为４０℃－７０℃。本发明清洗时间、清洗温度与清洗剂中的ＤＺ１、ＤＺ２的浓度相协调，以达到有效去除由线切割单晶硅而产生的表面油脂及硅片内部金属杂质。 关于二次清洗工艺 想问问大家，对于扩散后产生的磷硅玻璃是怎么去除的，就我现在的了解，只是用一定浓度的HF 来去除，最近在资料上看到，SIO2和HF直接反应太快，不便于控制，因此不能单独用HF作为腐蚀剂。大家能谈谈自己的看法吗？氟化铵缓冲剂,氢氟酸用量的3-%5%, 硅片清洗原理与方法介绍 1 引言 硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。 2 硅片清洗的常用方法与技术 在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。 由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述 3．1 湿法化学清洗 化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。 3．1．1 常用化学试剂、洗液的性质 常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。