半导体光伏硅片芯片电池片清洗的清洗工艺.doc

半导体、光伏硅片、芯片、电池片的清洗工艺硅片的化学清洗工艺原理硅片通过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大体可分在三类：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≥0.4μm颗粒，运用兆声波可去除≥0.2μm颗粒。C.金属离子沾污：必须采用化学的方法才干清洗其沾污，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-Flowsystems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GoldfingerMach2清洗系统）。⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304DSS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成了新的水平。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-21.SC-1清洗去除颗粒：⑴目的：重要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。⑵去除颗粒的原理：硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度及清洗液温度无关。②SiO2的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快，当到达某一浓度后为一定值，H2O2浓度越高这一值越小。④NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，假如同时减少H2O2浓度,可克制颗粒的去除率的下降。⑥随着清洗洗液温度升高，颗粒去除率也提高，在一定温度下可达最大值。⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为保证颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。⑧超声波清洗时，由于空洞现象，只能去除≥0.4μm颗粒。兆声清洗时，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除≥0.2μm颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，并且又可避免超声洗晶片产生损伤。⑨在清洗液中，硅表面为负电位，有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用，可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。⑶.去除金属杂质的原理：①由于硅表面的氧化和腐蚀作用，硅片表面的金属杂质，将随腐蚀层而进入清洗液中，并随去离子水的冲洗而被排除。②由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反映，生成氧化物的自由能的绝对值大的金属容易附着在氧化膜上如：Al、Fe、Zn等便易附着在自然氧化膜上。而Ni、Cu则不易附着。③Fe、Zn、Ni、Cu的氢氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的，有时会附着在自然氧化膜上。④实验结果：a.据报道如表面Fe浓度分别是1011、1012、1013原子/cm2三种硅片放在SC-1液中清洗后，三种硅片Fe浓度均