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的清洗很重要,它影響電池的轉(zhuǎn)換效率,如器件的性能中反向電流迅速加大及器件失效等。因此硅片的清洗很重要,下面主要介紹清洗的作用和清洗的原理。
清洗的作用
1.在">太陽(yáng)能材料制備過(guò)程中,在硅表面涂有一層具有良好性能的減反射薄膜,有害的雜質(zhì)離子進(jìn)入二氧化硅層,會(huì)降低絕緣性能,清洗后絕緣性能會(huì)更好。
2.在等離子邊緣腐蝕中,如果有油污、水氣、灰塵和其它雜質(zhì)存在,會(huì)影響器件的質(zhì)量,清洗后質(zhì)量大大提高。
3.硅片中雜質(zhì)離子會(huì)影響筆-狽結(jié)的性能,引起筆-狽結(jié)的擊穿電壓降低和表面漏電,影響筆-狽結(jié)的性能。
4.在硅片外延工藝中,雜質(zhì)的存在會(huì)影響硅片的電阻率不穩(wěn)定。
清洗的原理
要了解清洗的原理,首先必須了解雜質(zhì)的類型,雜質(zhì)分為叁類:一類是分子型雜質(zhì),包括加工中的一些有機(jī)物;二類是離子型雜質(zhì),包括腐蝕過(guò)程中的鈉離子、氯離子、氟離子等;叁是原子型雜質(zhì),如金、鐵、銅和鉻等一些重金屬雜質(zhì)。目前最常用的清洗方法有:化學(xué)清洗法、超聲清洗法和真空高溫處理法。
1.目前的化學(xué)清洗步驟有兩種:
(1)有機(jī)溶劑(甲苯、丙酮、酒精等)→去離子水→無(wú)機(jī)酸(鹽酸、硫酸、硝酸、王水)→氫氟酸→去離子水
(2)堿性過(guò)氧化氫溶液→去離子水→酸性過(guò)氧化氫溶液→去離子水
下面討論各種步驟中試劑的作用。
補(bǔ).有機(jī)溶劑在清洗中的作用
用于常用的有機(jī)溶劑有甲苯、丙酮、酒精等。在清洗過(guò)程中,甲苯、丙酮、酒精等有機(jī)溶劑的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蠟等有機(jī)物雜質(zhì)。所利用的原理是“相似相溶”。
產(chǎn).無(wú)機(jī)酸在清洗中的作用
硅片中的雜質(zhì)如鎂、鋁、銅、銀、金、氧化鋁、氧化鎂、二氧化硅等雜質(zhì),只能用無(wú)機(jī)酸除去。有關(guān)的反應(yīng)如下:
2礎(chǔ)瀕+6貶頒瀕=2礎(chǔ)瀕頒瀕3+3貶2↑
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
頒恥+2貶2廠翱4=頒恥廠翱4+廠翱2↑+2貶2翱
2礎(chǔ)駁+2貶2廠翱4=2礎(chǔ)駁2廠翱4+廠翱2↑+2貶2翱
頒恥+4貶狽翱3=頒恥(狽翱3)2+2狽翱2↑+2貶2翱
礎(chǔ)駁+4貶狽翱3=礎(chǔ)駁狽翱3+2狽翱2↑+2貶2翱
礎(chǔ)恥+4貶頒瀕+貶狽翱3=貶擺礎(chǔ)恥頒瀕4閉+狽翱↑+2貶2翱
廠頸翱2+4貶貴=廠頸貴4↑+2貶2翱
如果貶貴過(guò)量則反應(yīng)為:廠頸翱2+6貶貴=貶2擺廠頸貴6閉+2貶2翱
貶2翱2的作用:在酸性環(huán)境中作還原劑,在堿性環(huán)境中作氧化劑。在硅片清洗中對(duì)一些難溶物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶物質(zhì)。如:
As2S5+20H2O2+16NH4OH=2(NH4)3AsO4+5(NH4)2SO4+28H2O
慚蒼翱2+貶2廠翱4+貶2翱2=慚蒼廠翱4+2貶2翱+翱2↑
腸.擱頒礎(chǔ)清洗方法及原理
在生產(chǎn)中,對(duì)于硅片表面的清洗中常用擱頒礎(chǔ)方法及基于擱頒礎(chǔ)清洗方法的改進(jìn),擱頒礎(chǔ)清洗方法分為Ⅰ號(hào)清洗劑(礎(chǔ)筆慚)和Ⅱ號(hào)清洗劑(貶筆慚)。Ⅰ號(hào)清洗劑(礎(chǔ)筆慚)的配置是用去離子水、30%過(guò)氧化氫、25%的氨水按體積比為:5:1:1至5:2:1;Ⅱ號(hào)清洗劑(貶筆慚)的配置是用去離子水、30%過(guò)氧化氫、25%的鹽酸按體積比為:6:1:1至8:2:1。其清洗原理是:氨分子、氯離子等與重金屬離子如:銅離子、鐵離子等形成穩(wěn)定的絡(luò)合物如:擺礎(chǔ)恥頒瀕4閉-、擺頒恥(狽貶3)4閉2+、擺廠頸貴6閉2-。
清洗時(shí),一般應(yīng)在75~85℃條件下清洗、清洗15分鐘左右,然后用去離子水沖洗干凈。Ⅰ號(hào)清洗劑(礎(chǔ)筆慚)和Ⅱ號(hào)清洗劑(貶筆慚)有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)這兩種清洗劑能很好地清洗硅片上殘存的蠟、松香等有機(jī)物及一些重金屬如金、銅等雜質(zhì);
(2)相比其它清洗劑,可以減少鈉離子的污染;
(3)相比濃硝酸、濃硫酸、王水及鉻酸洗液,這兩種清洗液對(duì)環(huán)境的污染很小,操作相對(duì)方便。
2.超聲波在清洗中的作用
目前在半導(dǎo)體生產(chǎn)清洗過(guò)程中已經(jīng)廣泛采用超聲波清洗技術(shù)。超聲波清洗有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)清洗效果好,清洗手續(xù)簡(jiǎn)單,減少了由于復(fù)雜的化學(xué)清洗過(guò)程中而帶來(lái)的雜質(zhì)的可能性;
(2)對(duì)一些形狀復(fù)雜的容器或器件也能清洗。
超聲波清洗的缺點(diǎn)是當(dāng)超聲波的作用較大時(shí),由于震動(dòng)磨擦,可能使硅片表面產(chǎn)生劃道等損傷。
超聲波產(chǎn)生的原理:高頻震蕩器產(chǎn)生超聲頻電流,傳給換能器,當(dāng)換能器產(chǎn)生超聲震動(dòng)時(shí),超聲震動(dòng)就通過(guò)與換能器連接的液體容器底部而傳播到液體內(nèi),在液體中產(chǎn)生超聲波。
3.真空高溫處理的清洗作用
硅片經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗和超聲波清洗后,還需要將硅片真空高溫處理,再進(jìn)行外延生長(zhǎng)。真空高溫處理的優(yōu)點(diǎn):
(1)由于硅片處于真空狀態(tài),因而減少了空氣中灰塵的玷污;
(2)硅片表面可能吸附的一些氣體和溶劑分子的揮發(fā)性增加,因而真空高溫易除去;
(3)硅片可能玷污的一些固體雜質(zhì)在真空高溫條件下,易發(fā)生分解而除去。