第五章硅片加工- 硅片清洗

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。

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、王水一氢氟酸一去离子水(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F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：2AI+6HCI=2AICI3+3H2 TAI2O3+6HCI=2AICI3+3H2OCu+2H2SO4= CuSO4 +SC2 T +2H2O2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2+2H2OCu+4HNO3= Cu(NO32 +2NO2 +2H2OAg+4HNO3= AgNO3+2NO2+2H2OAu+4HCI+HNO3=H[AuCI4]+NO T +2H2OSiO2+4HF=SiF4 T +2H2O如果HF 过量则反应为:SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2OH2O2的作用:在酸性环境中作还原剂，在碱性环境中作氧化剂。

硅材料加工中的硅片清洗技术教程硅片清洗是硅材料加工过程中的重要环节之一，它直接影响到硅片的质量和性能。

在硅材料的加工过程中，硅片表面会附着各种有害物质，包括灰尘、油污、光刻胶等。

若不进行适当的清洗处理，这些污染物会严重影响硅片的电性能、光学性能以及其他性能指标。

因此，掌握合适的硅片清洗技术，并运用正确的方法清洗硅片，对于确保硅材料加工的质量和稳定性至关重要。

本文将向读者介绍一些常见的硅片清洗技术，并提供一些实用的清洗步骤和注意事项，以供参考。

常见的硅片清洗技术1. 碱性清洗技术碱性清洗技术是目前应用最广泛的硅片清洗技术之一。

其原理是利用碱性溶液的腐蚀性，将硅片表面的污染物溶解掉。

碱性清洗液一般选用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化铵(NH4OH)等碱性溶液。

清洗时，将硅片浸泡在碱性溶液中，通过机械搅拌或超声波震荡等方法加速清洗过程。

碱性清洗技术适用于去除硅片表面的有机物、无机污染物以及光刻胶等。

2. 酸性清洗技术酸性清洗技术主要用于去除硅片表面的金属杂质和氧化物等。

常用的酸性溶液有氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)等。

与碱性清洗不同，酸性清洗在清洗过程中要注意反应速度和清洗时间，以免对硅片造成深度腐蚀或毁坏。

3. 气体清洗技术气体清洗技术是一种对硅片进行无接触清洗的方法。

常用的气体包括氮气(N2)、氦气(He)和氩气(Ar)等。

气体清洗方法有两种：气体溶剂用于直接除去硅片表面的污染物，而气体辅助溶剂则通过溶剂蒸发、溅射等方式清洗硅片。

该技术的优点是避免了接触清洗可能带来的机械损伤，并且能够清洗到微米级别的细小尘埃。

实用清洗步骤和注意事项1. 预处理在进行硅片清洗之前，必须进行预处理步骤来减少不必要的腐蚀和污染。

首先，将硅片浸泡在纯水中去除尘埃和颗粒物，并通过超声波清洗去除表面吸附的杂质。

其次，使用有机溶剂去除表面的油污，如酒精、丙酮等。

最后，使用纯水进行冲洗，确保硅片表面干净。

2. 碱性清洗将经过预处理步骤的硅片浸泡在碱性清洗液中，进行机械搅拌或超声波震荡，清洗5-10分钟。

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。

b、有循环泵和溢流，保证温度。

工艺流程：注酸——放料——排酸——注水喷淋——鼓泡——提料——排水——注酸c、加自动盖和喷淋：HNO3+HF在高温下有很强的挥发性，有害酸气会会腐蚀设备和损害人体，加盖保护。

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。

硅片清洗的方法一、硅片清洗的重要性硅片清洗是硅片生产的最后一道工序。

其步骤最频繁，而且其效率将直接影响到良品率、硅片的性能和可靠性。

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：超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、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、、激光束清洗、冷凝喷雾技术、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。

但目前就用最广泛的主要是超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法。

二、清洗方法（一）RCA清洗：RCA 清洗主要用于清除有机表面膜、粒子和金属沾污。

1、颗粒的清洗硅片表面的颗粒去除主要用APM ( 也称为SC1) 清洗液(NH4OH + H2O2 + H2O) 来清洗。

在APM 清洗液中,由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2) , 呈亲水性, 硅片表面和粒子之间可用清洗液浸透, 硅片表面的自然氧化膜和硅被NH4OH 腐蚀,硅片表面的粒子便落入清洗液中。

粒子的去除率与硅片表面的腐蚀量有关, 为去除粒子,必须进行一定量的腐蚀。

在清洗液中, 由于硅片表面的电位为负, 与大部分粒子间都存在排斥力, 防止了粒子向硅片表面吸附。

2、表面金属的清洗(1)HPM (SC22) 清洗(2)DHF清洗硅片表面的金属沾污有两种吸附和脱附机制: (1) 具有比硅的负电性高的金属如Cu ,Ag , Au , 从硅表面夺取电子在硅表面直接形成化学键。

具有较高的氧化还原电位的溶液能从这些金属获得电子, 从而导致金属以离子化的形式溶解在溶液中, 使这种类型的金属从硅片表面移开。

(2) 具有比硅的负电性低的金属, 如Fe , Ni ,Cr , Al , Ca , Na , K 能很容易地在溶液中离子化并沉积在硅片表面的自然氧化膜或化学氧化膜上。

这些金属在稀HF 溶液中能随自然氧化膜或化学氧化膜容易地除去。