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)→→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。
在⽣产中,对于硅⽚表⾯的清洗中常⽤RCA ⽅法及基于RCA 清洗⽅法的改进,RCA 清洗⽅法分为Ⅰ号清洗剂(APM)和Ⅱ号清洗剂(HPM)。Ⅰ号清洗剂(APM)的配置是⽤去离⼦⽔、30%过氧化氢、25%的氨⽔按体积⽐为:5:1:1 ⾄5:2:1;Ⅱ号清洗剂(HPM)的配置是⽤去离⼦⽔、30%过氧化氢、25%的盐酸按体积⽐为:6:1:1 ⾄8:2:1。其清洗原理是:氨分⼦、氯离⼦等与重⾦属离⼦如:铜离⼦、铁离⼦等形成稳定的络合物如:[AuCl4]-、
[Cu(NH3)4]2+、[SiF6]2-。
清洗时,⼀般应在75~85℃条件下清洗、清洗15 分钟左右,然后⽤去离⼦⽔冲洗⼲净。Ⅰ号清洗剂(APM)和Ⅱ号清洗剂(HPM)有如下优点:
(1)这两种清洗剂能很好地清洗硅⽚上残存的蜡、松⾹等有机物及⼀些重⾦属如⾦、铜等杂质;
(2)相⽐其它清洗剂,可以减少钠离⼦的污染;
(3)相⽐浓硝酸、浓硫酸、王⽔及铬酸洗液,这两种清洗液对环境的污染很⼩,操作相对⽅便。
2.超声波在清洗中的作⽤
2.超声波在清洗中的作⽤
⽬前在半导体⽣产清洗过程中已经⼴泛采⽤超声波清洗技术。超声波清洗有以下优点:
(1)清洗效果好,清洗⼿续简单,减少了由于复杂的化学清洗过程中⽽带来的杂质的可能性;
(2)对⼀些形状复杂的容器或器件也能清洗。
超声波清洗的缺点是当超声波的作⽤较⼤时,由于震动磨擦,可能使硅⽚表⾯产⽣划道等损伤。
超声波产⽣的原理:⾼频震荡器产⽣超声频电流,传给换能器,当换能器产⽣超声震动时,超声震动就通过与换能器连接的液体容器底部⽽传播到液体内,在液体中产⽣超声波。
3.真空⾼温处理的清洗作⽤
硅⽚经过化学清洗和超声波清洗后,还需要将硅⽚真空⾼温处理,再进⾏外延⽣长。真空⾼温处理的优点:
(1)由于硅⽚处于真空状态,因⽽减少了空⽓中灰尘的玷污;
(2)硅⽚表⾯可能吸附的⼀些⽓体和溶剂分⼦的挥发性增加,因⽽真空⾼温易除去;
(3)硅⽚可能玷污的⼀些固体杂质在真空⾼温条件下,易发⽣分解⽽除去。
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本文发布于:2024-09-20 11:52:19,感谢您对本站的认可!

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