[工程科技]预清洗和制绒工艺.ppt

乙醇浓度10vol%时的绒面形貌 硅片表面织构化—乙醇/IPA的影响 乙醇浓度30vol%时的绒面形貌 硅片表面织构化—乙醇/IPA的影响 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。 硅片表面织构化—时间的影响 制绒液中含有15克/升的NaOH和10 vol%的乙醇，温度85℃ ，经过1min制绒的表面形貌 硅片表面织构化—时间的影响 经过5min制绒的表面形貌 硅片表面织构化—时间的影响 经过10min制绒的表面形貌 硅片表面织构化—时间的影响 经过30min制绒的表面形貌 硅片表面织构化—时间的影响 不同时间制绒后，硅片的反射谱 硅片表面织构化—时间的影响 若出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或异丙醇即可消除。 若硅片上端部分光亮，表明液位不够或溶液粘稠度过大，使篮框漂浮起来。 若硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过量，适当加大NaOH的用量；还有可能喷淋效果不理想。 硅片表面织构化—工艺控制方法 硅酸钠具体含量测量是没必要的，只要判定它的含量是否过量即可。实验是用100%的浓盐酸滴定，若滴定一段时间后出现少量絮状物，说明硅酸钠含量适中；若滴定开始就出现一团胶状固体且随滴定的进行变多，说明硅酸钠过量。 硅片表面织构化—NaSiO3的控制 HF去除硅片表面氧化层 盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt2+、Au3+、Ag+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物。 硅片表面清洗—原理 在多晶硅片的清洗制绒中常用酸腐蚀工艺。硅在常温下很稳定，不溶于所有的酸，但能溶于浓硝酸和氢氟酸（浓度在10:1-2:1）的混合液。硝酸的作用是使单质硅氧化为二氧化硅，其反应为 3Si+4HNO3===3SiO2+2H2O+4NO? 氢氟酸使在硅表面形成的二氧化硅不断溶解，使反应不断进行，其反应为SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O 硅片的酸清洗工艺 生成的络合物六氟硅酸溶于水，通过调整硝酸和氢氟酸的比例，溶液的温度可控制腐蚀速度，如在腐蚀液中加入醋酸作缓冲剂，可使硅片表面光亮。一般酸性腐蚀液的配比为硝酸：氢氟酸：醋酸==5：3：3或5：1：1 因为碱在硅晶体不同晶向上的腐蚀速度有差异，而多晶硅没有统一的晶向，如果用碱腐蚀工艺就会造成厚薄不匀甚至蚀穿。 碱腐蚀工艺不适合多晶硅。 硅片的酸清洗工艺 NaOH、HCl、HF 、HNO3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。 硅片清洗和制绒—安全注意事项 * * 清洗制绒 由于在硅片的生产过程中要用到火漆、油脂等物品，所以不免要沾染，残留这些物质。 通常用专用清洗剂、TCA（三氯乙烷）等药剂经超声波方法进行预清洗。 预清洗处理 高频振荡信号通过超声波换能器转成高频机械振荡(超声波)而传播到介质(清洗液)中，超声波在清洗液中的辐射，使液体震动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播形成的负压区产生，生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称为空化效应的过程中，微小气泡闭合时可产生超过1000个大气压的瞬间高压。连续不断产生的瞬间高压，就像一连串小爆炸一样不断冲击物件表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到清洗物体的目的。 超声波清洗原理 硅锭的铸造过程 单晶硅 多晶硅 硅片表面的机械损伤层的来源 硅片的切割 硅片表面的机械损伤层的来源 硅片 机械损伤层（10微米） 硅片表面的损伤 硅片表面的机械损伤层的来源 线切割损伤层厚度可达10微米左右； 一般采用20%的碱溶液在90℃条件腐蚀 0.5～1min以达到去除损伤层的效果,此时的 腐蚀速率可达到6～10μm/min ； 初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅片被腐蚀过薄； 对于NaOH浓度高于20%W/V的情况，腐蚀速度主要取决于溶液的温度，而与碱溶液实际浓度关系不大； 硅片表面的机械损伤层的去除 若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余缺陷、残余缺陷在后续高温处理过程中向材料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质未能完全去除； 硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定的量时，腐蚀产生的热量超过从溶液表面和容器