硅片清洗及原理..pdf

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↑ c.RCA 清洗方法及原理 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 (H PM 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(NH34]2+