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。

图2 电子显微镜下的多晶硅表面绒面效果图3 电子显微镜下的多晶硅表面绒面效果

以单晶硅绒面为例，金字塔形角锥体的表面积S等于四个边长为a的正三角形面积之和，可计算得表面积s为：即绒面表面积比平面提高了1．732倍。如图4所示，光线在表面的多次反射，有效增强了入射太阳光的利用率，从而提高光生电流密度。既可获得低的表面反射率，又有利于太阳能电池的后续制作工艺。

图4 光线在绒面中的多次反射

图5 单晶硅片制绒前后的表面反射率对比2.制绒工艺

目前在大工业生产中一般采用成本较低的氢氧化钠或氢氧化钾稀溶液(浓度为

1%～2%)来制备绒面，腐蚀温度为80℃±5℃。另外，为了有效地控制反应速

度和绒面的大小，会添加一定量的IPA作为缓释剂和络合剂。

理想的绒面效果，应该是金字塔大小均匀，覆盖整个表面。金子塔的高度在3～

5μm之间，相邻金字塔之间没有空隙，具有较低的表面反射率，如图6所示。

有效的绒面结构，有助于提高电池的性能。由于入射光在硅片表面的多次反射

和折射，增加了光的吸收，其反射率很低，主要体现在短路电流的提高。

图6 较为理想的绒面效果图

3.影响绒面质量的关键因素

（1） 无水乙醇或异丙醇浓度

气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了硅片表面织构的几何特征。气泡的大小以及在硅片表面停留的时间，与溶液的粘度、表面张力有关系。所以需要乙醇或异丙醇来调节溶液的粘滞特性。

乙醇的含量在3 vol%至20 vol%的范围内变化时，制绒反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒面，而5 vol%至10 vol%的环境最佳。

图7 乙醇浓度3vol%（左）和10 vol%（右）时的绒面形貌

（2） 制绒槽内硅酸钠的累计量

硅酸钠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NaOH 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。

硅酸钠在制绒溶液中的含量从%～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。

随着硅酸钠含量的增加，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”， 一般浓度在30%以下不会发生这种变化（NaOH 浓度达到一定程度的基础上）。

硅酸钠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，则采用加入添加剂乙醇或异丙醇来调节。

（3） NaOH 浓度 制绒液中的乙醇或异丙醇、NaOH 、硅酸纳三者浓度比例决定着溶液的腐蚀速率（4）制绒腐蚀时间的长短

经热的浓碱去除损伤层后，硅片表面留下了许多肤浅的准方形的腐蚀坑。1分钟

和角锥体形成情况。

溶液温度恒定在80℃时发现腐蚀液NaOH浓度在～4%范围之外将会破坏角锥体的几何形状。

当NaOH处于合适范围内时，乙醇或异丙醇的浓度的上升会使腐蚀速率大幅度下降。

图8 绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化后，金字塔如雨后春笋，零星的冒出了头；5分钟后，硅片表面基本上被小金字塔覆盖，少数已开始长大。我们称绒面形成初期的这种变化为金字塔“成核”。10分钟后，金字塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也降到了比较低的水平。随着时间的延长，金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋于均等。

图9 不同时间制绒后，硅片的反射谱

（5）制绒腐蚀的温度

根据阿伦尼乌斯方程（k=Aexp（-Ea/RT）），温度升高，反应速度常数会成指数增大。液体的粘度也与温度成指数关系，液体的粘度和密度随温度的升高而（6）槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度制绒过程中乙醇的主要作用有以下几点：

减小，而粘度反映了液体的传输性质。因此，腐蚀液的温度能影响动力学阻，也可影响物质-传输阻。温度升高，反应物的扩散系数增大，物质-传输速度增大。

下图为不同温度下多晶绒面的显微镜照片。

①腐蚀的过程中会产生氢气，酒精能够辅助氢气泡的释放； ②可以减弱氢氧化钠对硅片的腐蚀力度，容易控制绒面结构； ③增加各向异性因子，加速形成金字塔绒面结构。

值得注意的是，这里的乙醇，可以用异丙醇（IPA ）来代替，而且工业上用的更多的也是后者。

单晶硅的绒面制备，能够有效地提高电池转换效率，由于市场的变化，对绒面质量的

要求也变的越来越高，如何做出高质量的绒面，不仅仅是工艺技术的问题，还需要与

优异的设备进行配合，而设备的相关性能也决定了工艺的效果。

针对市场变化的需求，中国电子科技集团公司第四十五研究所研制开发了适应于大规

模生产、可靠性高，单、多晶硅片的SFQ．1508ZT型全自动制绒清洗设备(见右图)。

SFQ一1508ZT型全自动制绒清洗设备

（1）设备概述

设备共配置14个工艺槽位(除上、下料位外)，用户在手动上料后全过程由三套机械传动装置完成腐蚀、清洗等工艺过程，全过程自动化，减少人工干预。设备具有自动化程度高，运行成本低，生产效率高、性能稳定、安全可靠等特点。用户可根据工艺要求通过在线的工艺设置软件，对各槽相应工艺参数进行设置，包括液体温度、腐蚀／清洗工艺时间、工艺设置、鼓泡功能设置、手动／自动转换等，系统提供故障检测、报警信息、历史记录、维护信息等详尽的记录。（2）制绒槽的结构优化设计

考虑到制绒工艺段对整个生产线的重要作用，针对影响制绒反应的因素，对设备工艺段的设计进行更加精细的调整：

1.作为化学反应，首先应考虑反应的条件，即化学液的温度及各组分的浓度等。现在的工业生产对制绒工艺温度控制提出了较高的要求，为了保证反应条件

的一致性，温控精度要在±1℃内，整个工艺槽内化学反应才能更稳定和可控，实现有效控制溶液的反应速度和挥发量，便于工艺调整。考虑到这个因素，制绒槽内选用了响应速度快、精度高的PTl00铂电阻作为工艺槽内的温度传感器，测量及显示精度为0．1℃，可实时显示槽内溶液温度。同时，加热系统的设计也充分考虑了均匀性的要求，选用特别定制的进口316L不锈钢材料的加热管，采用分立式结构，单一加热管损坏不影响其他系统，同时采用螺纹式接口设计，便于维修及更换。为防止加热管周围局部温度过高造成溶液温度分布不均匀，在加热管区域上部安装了热量匀流隔板，再加上槽体配置的溶液循环系

统，使得溶液经过匀流隔板后的均匀性大大加强，根据实际工艺中工艺人员的实测结果统计，槽内各处溶液温度的偏差不超过±0．3℃。

2.考虑到在实际生产中，操作人员要经常更换溶液，为了保证整条工艺线的生产效率，对于加热系统的容量也做了仔细的考量。加热功率过高，会引起槽内

溶液温度波动太大；功率太小则可能造成每次换液后溶液升温时间过长影响生产效率。考虑这种情况，我们采用在线加热方式实现换液时直接注入70℃左右的DI水，槽内配置12 kW的加热管，以实现维持工艺温度的要求。相比传统的外接DI水预热槽的方式，在线加热方式具有升温快(3 min内可实现将流量为3．5 L／min的DI水由室温升至70℃，后续持续保持出水温度在70℃左右)、体积小(可安装在设备内部，减少净化厂房占地面积)、对DI水电阻率影响小(在线方式可最大限度地降低DI水因长时间储存而引起的电阻率下降等问题)等优势。有效的减少生产过程的配液时间，提高了生产效率。

3.槽体结构对溶液均匀性的影响，主要包括循环系统分布的均匀性和N：鼓泡的细密性，对工艺槽内硅片绒面质量的稳定性及均匀性有很大影响。循环系统

包括循环入口、循环泵、管路系统、底部多通道注入管及匀流隔板等。选用进口磁力循环泵及进口PP管件，保证循环系统的效果及洁净度。底部的多通道注入管及匀流隔板设计保证了循环效果的均匀性，循环角度可根据需要进行调整。经实际工艺验证，循环功能启动后溶液以平稳的波纹状实现循环。循环的角度全面，流向与硅片平行。同时N：鼓泡功能细密，能够覆盖硅片所在的所有区

域。可满足批量处理工艺中对硅片表面绒面效果一致性的要求。

（3）减少"边缘花片"的考虑

通过对整个工艺运行的跟踪了解，硅片在平移、提升运动中需要整体考虑机械臂运行稳定性，同时在平稳运行的前提下尽可能的减少硅片暴露在空气中的时间。为了防止平移／提升过程中由于水分挥发在硅片表面产成水纹印，在制绒段的机械手臂上安装了可根据工艺要求设置的DI水喷淋装置，当料篮从溶液中提出后，喷淋装置启动，DI水以雾状方式喷射，保证了硅片各个角度都可以喷淋到，尤其是硅片与料篮接触的部分，经过喷淋后可有效避免出现“边缘花片”

的情况。

硅片生产工艺流程与注意要点说明

硅片生产工艺流程及注意要点 简介 硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。 工艺过程综述 硅片加工过程包括许多步骤。所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。 表1.1 硅片加工过程步骤 1.切片 2.激光标识 3.倒角 4.磨片 5.腐蚀 6.背损伤 7.边缘镜面抛光 8.预热清洗 9.抵抗稳定——退火 10.背封 11.粘片 12.抛光 13.检查前清洗 14.外观检查

15.金属清洗 16.擦片 17.激光检查 18.包装/货运 切片（class 500k） 硅片加工的介绍中，从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片。这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗，也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。为了尽量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备。 切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小，对硅片的损伤也最小，并且允许硅片的翘曲也是最小。 切片是一个相对较脏的过程，可以描述为一个研磨的过程，这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤。 硅片切割完成后，所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。在这清除和清洗过程中，很重要的一点就是保持硅片的顺序，因为这时它们还没有被标识区分。 激光标识(Class 500k) 在晶棒被切割成一片片硅片之后，硅片会被用激光刻上标识。一台高功率的激光打印机用来在硅片表面刻上标识。硅片按从晶棒切割下的相同顺序进行编码，因而能知道硅片的正确位置。这一编码应是统一的，用来识别硅片并知道它的来源。编码能表明该硅片从哪一单晶棒的什么位置切割下来的。保持这样的追溯是很重要的，因为单晶的整体特性会随着晶棒的一头到另一头而变化。编号需刻的足够深，从而到最终硅片抛光完毕后仍能保持。在硅片上刻下编码后，即使硅片有遗漏，也能追溯到原来位置，而且如果趋向明了，那么就可以采

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。

清洗工艺流程word版本

硅片超声波清洗机结构特点： 采用三套独立的电脑控制机械臂自动化作业???????? 采用第三代最新技术，全面完善的防酸防腐措施，保护到机器每一个角落 最新全自动补液技术 独特的硅片干燥前处理技术，保证硅片干燥不留任何水痕 成熟的硅片干燥工艺，多种先进技术集于一身 彩色大屏幕人机界面操作，方便参数设置及多工艺方式转换 清洗工艺： 上料→碱腐蚀→纯水漂洗→酸碱腐蚀→纯水漂洗→喷淋漂洗→酸中和→纯水漂洗→碱中和→纯水漂洗→烘干→下料? 适用范围： 各种规格的单晶硅、多晶硅太阳能电池硅片的制绒清洗 XT-1300SG太阳能硅片制绒超声波清洗机 ■ 采用三套独立的电脑控制机械臂自动化作业 ■ 采用第三代最新技术，全面完善的防酸防腐措施，保护到机器每一个角落 ■ 最新全自动补液技术 ■ 独特的硅片干燥前处理技术，保证硅片干燥不留任何水痕 ■ 成熟的硅片干燥工艺，多种先进技术集于一身 ■ 彩色大屏幕人机界面操作，方便参数设置及多工艺方式转换 清洗工艺：上料→碱腐蚀→纯水漂洗→酸碱腐蚀→纯水漂洗→喷淋漂洗→酸中和→纯水漂洗→碱中和→纯水漂洗→烘干→下料 清洗工件：各种规格的单晶硅、多晶硅太阳能电池硅片的制绒清洗 清洗溶剂：水基清洗剂 产品特点：单机械手或多机械手组合，实现工位工艺要求。PLC全程序控制与触摸屏操作界面，操作便利。自动上下料台，准确上卸工件。净化烘干槽，独特的烘干前处理技术，工作干燥无水渍。全封闭外壳与抽风系统，确保良好工作环境。具备抛动清洗功能，保证清洗均匀。全封闭外壳与抽风系统，确保良好工作环境。1 ）适合单晶硅片研磨、切割后的批量清洗，多晶硅片线剧切片后的大批量清洗。

晶圆制备工艺用清洗洁净及环保新技术

晶圆制备工艺用清洗洁净及环保新技术 1 引言 随着特大规模集成电路（ULSI）的研发与生产，硅片（或称晶圆、圆片、晶片）的线宽不断减小，而晶圆直径却在不断增大。现阶段国内外ULSI制备中仍以200 mm晶圆为主，预计到2007年后，300 mm晶圆将占主导地位。原因是300 mm晶圆的有效利用率较高，单位圆片的生产成本较低。 在线宽不断减小的同时，对晶圆质量的要求也越来越高，特别是对硅抛光片表面质量要求越来越严格。这主要是由于抛光片表面的颗粒、金属污染、有机物污染、自然氧化膜和微粗糙度等严重地影响着ULSI的性能和成品率。因此，晶圆表面清洗就成为ULSI制备中至关重要的一项工艺[1-3] 。 目前半导体厂家广泛使用的仍是RCA（美国无线电公司）清洗法。RCA 清洗法是经过多年的发展才形成的，它对于线宽为0.25和0.3μm工艺尚能满足要求，但对线宽为0.09～0.13μm工艺就需要改进。另外，由于RCA清洗法大量使用化学试剂（如NH4OH，HCl，H2O2 ，H2O等），而大量使用高纯度化学试剂将增加工艺成本，同时会带来环境污染，所以研发新颖的、合适的300 mm晶圆清洗技术势在必行。 2 传统的湿法清洗和干法清洗技术 2.1 湿法清洗技术 2.1.1 改进的RCA清洗法 RCA清洗法已成为多种前后道清洗的基础工艺，目前大多数厂家使用了改进的RCA法。最初的RCA法依靠溶剂、酸、表面活性剂和水，在不破坏圆片表面特征的情况下喷射、净化、氧化、蚀刻和溶解圆片表面的污染物、有机物和金属离子污染。而改进的RCA法通过添加表面活性剂和HF，并采用稀释RCA工艺来改善清洗效果。 2.1.2 稀释化学法 在改进RCA清洗法的基础上，对于1号标准清洗液SC-1和2号标准清洗液SC-2的混合溶剂采用稀释化学法，不但可以大量节省化学试剂和去离子水，而且SC-2混合溶剂中的H2O2可以完全被清除掉。稀释APM SC-2混合溶剂（1:1:50）能够有效地从晶片表面去除颗粒和碳氢化合物，强烈稀释HPM混合溶液（1:1:60）和稀释氯化氢（1:100）在清除金属时能像SC-2溶剂一样有效。采用稀释氯化氢（HCl）溶液的另一优点是，在低HCl浓度下颗粒不会沉淀，因为pH值在2～2.5范围内硅与硅氧化物是等电位的，pH值高于该点，圆片表面带有网状负电荷；低于该点，圆

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

硅片清洗工艺

硅片的化学清洗工艺 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曰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。

超声波清洗类型及原理流程(个人整理)

清洗工程机械零件的方法 清洗工程机械零件是保养工程机械的必要方式之一。工程机械零件油污主要是由不可皂化油与灰尘、杂质等形成的。不可皂化油不能与强碱起作用，如各种矿物油、润滑油，均不能溶于水，但可溶于有机溶剂。去除此类油污有化学和电化学两种方法；常用的清洗液为有机溶剂、碱性溶液和化学清洗液等；清洗方式有人工清洗和机械清洗两种。 1．三种清洗液(1)有机溶剂。常见的有煤油、轻柴油、汽油、丙酮、酒精和三氯乙烯等。用这种溶解方式除油，可溶解各种油脂。优点是不需加热、使用简便、对金属无损伤、清洗效果好。缺点是多数为易燃物、成本高、适于精密件和不宜用热碱溶液清洗的零件，如塑料、尼龙、牛皮、毡质零件等。但需注意橡胶件不能用有机溶剂清洗。 (2)碱性溶液。碱性溶液是碱或碱性盐的水溶液，它利用乳化剂对不可皂化油的乳化作用除油，是一种应用最广的除污清洗液。 乳化作用是一种液体形成极小的细粒后，均匀分布在另一种液体中。在碱溶液中加入乳化剂形成乳化液，能降低油膜的表面张力和附着力，使油膜破碎成极小的油滴后，不再回到金属表面，以去除油污。常用的乳化剂有肥皂、水玻璃(硅酸钠)、骨胶、树胶、三乙醇胺、合成洗涤剂等。需注意的是清洗不同材料的零件应采用不同的清洗液。碱性溶液对金属有不同程度的腐蚀作用，尤其对铝的腐蚀性较强。 用碱性溶液清洗时，一般需将溶液加热到80~90℃。除油后用热水冲洗，去掉表面残留碱液，防止零件被腐蚀。 (3)化学清洗液。是一种化学合成的水基金属清洗剂配置的水溶液，金属清洗剂中以表面活性剂为主，具有很强的去污能力。另外，清洗剂中还有一些辅助剂，能提高或增加金属清洗剂的防腐、防锈、去积炭等综合性能。 原理是清洗剂配成的清洗液先湿润零件表面，然后渗入污物与零件接触界面，使污物从零件表面上脱落、分散，或溶解于清洗液中，或在零件表面形成乳化液、悬浮液，达到清洗零件的目的。 常见的配置化学清洗液的清洗剂有水基金属清洗剂、金属清洗剂、高效金属清洗剂、金属清洗剂、洗净剂、洗油剂、液态金属清洗剂。 上述清洗剂的配制方法、浓度、清洗温度和加热措施，均须严格遵守其说明书的要求。手工清洗时更应严格控制温度，可用毛刷、擦布清洗。若有严重的油污或积炭时，可用钢丝刷刷洗。清洗前应经一定的时间浸泡，满足湿润、浸透的需要。清洗可分为粗洗和精洗，清洗后的清洗液若油污不严重时可撇去上层飘浮油污，再次使用。 2．五种清洗方法(1)擦洗。将零件放入装有柴油、煤油或其他清洗液的容器中，用棉纱擦洗或用毛刷刷洗。这种方法操作简便、设备简单，但效率低，适用于单件小批小型零件。一般情况下不宜用汽油，因其有溶脂性，会损害人的健康且易造成火灾。 (2)煮洗。将配置好的溶液和被清洗的零件一起放入用钢板焊制尺寸适当的清洗池中，用池下炉灶将其加温至80~90℃，煮洗3~5min即可。 (3)喷洗。将具有一定压力和温度的清洗液喷射到零件表面以清除油污。此方法清洗效果好，生产效率高，但设备复杂，适于清洗形状不太复杂、表面有严重油垢的零件。 (4)振动清洗。将待清洗的零件放在振动清洗机的清洗篮或清洗架上，并浸没在清洗液中，通过清洗机产生振动模拟人工漂涮动作和清洗液的化学作用去除油污。 (5)超声清洗。靠清洗液的化学作用与引入清洗液中的超声波振荡共同作用，以去除油污。注意事项：应根据油污的成因及特点合理选择清洗方法，以保证零件的正常使用，避免清洗对零件造成腐蚀或损伤，防止污染环境及零件的后续污损。

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

清洗工艺

清洗工艺介绍 清洗概论 半导体对杂质极为敏感，百万分之一甚至十亿分之一的微量杂质，就对半导体的物理性质产生影响，微量的有害杂质可由各种随机的原因进入器件，从而破坏半导体器件的正常性能。为了清除随机污染建立了特殊的半导体工艺--清洗工艺。 清洗的基本原理 讲清洗的基本原理，应当从玷污的来源讲起，只有知道了各种玷污的来源，针对具体的玷污，才能制定具体的清洗方法，各种玷污的来源和相对的影响见表1。 1去除颗粒和玷污的机理 颗粒粘附在硅片表面的粒子通常是在工艺中引进的，工艺设备、环境、气体、化学试剂和去离子水均会引入颗粒。在ULSI级的化学试剂中，粒子玷污的情况如表2所示，其 中H 2SO 4 最高，HF最低。对粒子尺寸的要求是随着工艺技术中最小特征的减小而减小，一般 粒子的尺寸只能是器件特征尺寸的十分之一，如0.4um器件要求粒子尺寸小于0.04um。 静电力或范德堡力；粒子与表面间的化学键，粒子被去除的机理有四种： 1.溶解

2.氧化分解 3.对硅片表面轻微的腐蚀去除 4.粒子和硅片表面的电排斥 SC-1液具有上述2，4项的功能，H 2O 2 在硅的表面有氧化作用，NH 4 OH中的OH-能提供给硅 表面和粒子负电荷。粒子的淀积强烈地依赖于溶液中的PH值，PH值增加到10时，粒子的淀积数目最低，因此在强酸中，粒子的淀积数目最大，表3对各种清洗工艺作了比较，发现SC-1是最有效的一种。 SC-1 NH4OH ：H2O2：H2O=0.1：1：5，80-90℃ 10min SC-2 HCL：H2O2：H2O=1：1：6，80-90℃ 10min PM：H2O2：H2O=：1：5，80-90℃ 10min PSL：聚苯乙烯橡胶小球 有很多报道关于SC-1 改进的清洗工艺，最有效的一种方法是megasonic清洗工艺，SC-1液结合megasonic工艺可以去除有机和无机颗粒，温度可低于40度，清洗的原理是这样的，当硅片浸润SC-1液中，高功率（300W）和高频率（800-900KHZ）的声能平行于硅片表面，首先使颗粒浸润，然后溶液扩散进入界面，最后粒子完全浸润，并成为悬浮的自由粒子而去除颗粒。 金属沾污 金属沾污的来源可以是化学试剂和离子注入、反应离子刻蚀等工艺中引入，金属沾污回影响器件性能，在界面形成缺陷，在后续的氧化或外延工艺中引入层错，PN结的漏电流，减少少数载流子的寿命。 金属沉积到硅表面有两种机理： 1．通过金属离子和硅衬底表面的氢原子之间的电荷交换直接结合到硅表面，这种类型的杂质很难通过湿法清洗工艺去除，这类金属常是贵金属离子，如金（AU），由于它的负电性较Si高，有从硅中取出电子中和的趋向，并沉积在硅表面。 2．金属沉积的第二种机理是氧化时发生的，当硅在氧化时，象Al、Cr和Fe有氧化的趋向，并会进入氧化层中，这种金属杂质可通过在稀释的HF中去除氧化层而去除。有机沾污 硅片表面的有机沾污通常来源于环境中的有机蒸汽，存储容器和光刻胶的残留，在硅表面存在有机杂质将会使硅片表面无法得到彻底的清洗，如自然氧化层和金属杂质，这会影响到后面的工艺，比如在以后的反应离子刻蚀工艺中会有微掩膜作用，残留的光刻胶是IC工艺中有机沾污的主要来源。在目前工艺中光刻胶一般是用O3干法去除，然后在SPM中处理，大部分的胶在干法时已被去除，湿法会使去除更彻底。但由于SPM的温度较高，会降低H2O2的浓度，工艺较难控制，最近有人提出用O3注入到纯水中或采

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 S i 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1 min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 1 2~1 3 , 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. 5-1 2 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-

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↑