關(guān)于單晶硅片的清洗檢驗工藝分析與研究

孟祥蕊

摘要：本文首先對單晶硅片表面玷污雜質(zhì)的來源進(jìn)行了分析，并將其進(jìn)行總結(jié)和分類，接著以DHF以及SC-1為例對清洗工藝的改進(jìn)方法進(jìn)行了探討，而后對檢驗工藝進(jìn)行了闡述，以供相關(guān)人員進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：單晶硅片；清洗檢驗；工藝；設(shè)備

引言：在對太陽能材料進(jìn)行制作時，硅表面有一層薄膜，可以有效減少反射，當(dāng)二氧化硅層中摻雜不利的雜質(zhì)離子，絕緣性能就會受到嚴(yán)重影響，而對其進(jìn)行清洗檢驗就會提高絕緣的性能；對于等離子邊緣腐蝕而言，若是有其他雜質(zhì)出現(xiàn)，比如灰塵、油污等，就會對器件的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而對其進(jìn)行清洗檢驗后可以一定程度上提高其質(zhì)量；硅片內(nèi)雜質(zhì)離子會對P-N結(jié)性能產(chǎn)生一定影響，減少其擊穿電壓或產(chǎn)生表面漏電等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致P-N結(jié)性能下降；對于硅片外延工藝而言，相應(yīng)的雜質(zhì)會對硅片電阻率產(chǎn)生一定影響，使其難以維持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。對于硅片清洗而言，原則上是先將表面玷污消除，而后對氧化層進(jìn)行溶解，最后將金屬玷污、顆粒等進(jìn)行消除，使其表面可以鈍化。由于篇幅有限，筆者將DHF與SC-1作為重點，對其清洗工藝以及改進(jìn)方法進(jìn)行了分析。

1. 表面玷污成因及其分類

在對硅片表面進(jìn)行清洗檢驗前，必須要明確表面雜質(zhì)的成因和種類，從而選擇適當(dāng)?shù)那逑捶椒▽ζ溥M(jìn)行去除。硅片表面玷污雜質(zhì)的來源主要有如下幾個方面：對硅片進(jìn)行加工過程中產(chǎn)生的污染、外部環(huán)境污染、水產(chǎn)生的污染、試劑所產(chǎn)生的污染、操作人員人體所帶來的污染、工業(yè)氣體產(chǎn)生的污染、工藝自身帶來的污染等。表面雜質(zhì)的來源和成因可能存在一定差異，將其按照類別進(jìn)行劃分，有如下幾類：（1）按玷污雜質(zhì)形態(tài)進(jìn)行分類，有微粒型、膜層污雜質(zhì)（2）按吸附力進(jìn)行劃分，有物理或化學(xué)兩類吸附性雜質(zhì)。（3）按照被吸附物的存放形態(tài)進(jìn)行分類，可將其劃分為分子、原子、離子型等吸附雜質(zhì)。（4）按照物化性質(zhì)進(jìn)行分類，可劃分為有機玷污、無機鹽、金屬例子以及機械微粒等。

2. 清洗工藝對應(yīng)改進(jìn)分析

2.1 DHF工藝分析

在20至25攝氏度下對腐蝕表面氧化層進(jìn)行為期30秒的清洗工作，將金屬玷污進(jìn)行消除，DHF清洗工藝可將表面氧化層進(jìn)行消除，表面存在的金屬與氧化層同時進(jìn)入清洗液，如此一來便能夠較為輕松的將硅片表面金屬進(jìn)行去除，比如鋁、鑷、鋅、鐵等，但對于銅而言，并不能將其充分去除。配置比例為：HF：H2O2 =1：50。

改進(jìn)方法：（1）HF+H2O2 。HF（0.5%）+H2O2（10%）在正常室溫下進(jìn)行清洗工作，能夠避免DHF清洗工藝中Cu等金屬附著現(xiàn)象的出現(xiàn)；因為過氧化氫具備一定的氧化作用，硅表面會形成氧化膜，HF會對氧化層進(jìn)行一定的腐蝕，氧化膜上所附著的金屬會溶解到清洗液中，硅片表面就不會在產(chǎn)生氧化膜；Al、Fe、Ni等金屬不會附著在晶片表面；適當(dāng)添入強氧化劑，先行獲取電子，如此一來硅表面因為雙氧水作用而產(chǎn)生氧化，銅以正二價銅離子狀態(tài)存在于清洗液中。硅片表面因氧化作用產(chǎn)生自然氧化膜，正二價銅離子就難以附著在其表面。

（2）DHF+表面活性劑。在HF0.5%的DHF液中適當(dāng)添加表面活性劑，此方法的清洗成效同HF+H2O2相比，大致相同。

（3）DHF+陰離子表面活性劑。對于DHF液而言，硅表面表現(xiàn)為負(fù)電位，粒子表面則為正電位，在陰離子表面活性劑添入后，硅表面以及粒子表面電位可以轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤?，如此一來，硅表面與粒子表面相互作用進(jìn)行排斥，能夠有效避免粒子重復(fù)附著現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.2 APM（SC-1）工藝分析

在65至80攝氏度下，進(jìn)行為期10分鐘左右的清洗工作，對部分有機物、粒子以及相應(yīng)金屬進(jìn)行去除。受H2O2作用影響，硅表面產(chǎn)生的氧化膜具備一定的親水性，清洗液可以完全浸透硅表面與粒子。NH4OH會對氧化層以及表面的Si產(chǎn)生一定的腐蝕，硅表面所附著的顆粒就會進(jìn)入清洗液，以此完成粒子去除的工作目標(biāo)。該溶液會對硅片表面產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致表面粗糙度增加。

SC-1 液的改進(jìn)方法：（1）在使用SC-1工藝進(jìn)行清洗時，表面粗糙度會增加，為避免這種情況的產(chǎn)生，可以適當(dāng)減少氫氧化銨的組成比，將氫氧化銨、過氧化氫以及水的比值控制為0.05：1：1 （2）可以合理利用兆聲波進(jìn)行清洗工作，將超微粒子進(jìn)行消除，如此一來，還可以將清洗液溫度進(jìn)行降低，從而降低表面附著金屬情況的出現(xiàn)。（3）在SC-1液中適當(dāng)加入表面活性劑，降低清洗液的表面張力。清洗液的表面張力變低對于去除工作有著積極的促進(jìn)作用，可以有效地將去除效率維持在一個較高的水平。通過SC-1液進(jìn)行清洗，表面粗糙度會增大，與清洗前進(jìn)行比較，表面粗糙度大概增長一倍。而使用表面張力較低的清洗液進(jìn)行清洗，表面粗糙度與清洗前基本保持一致。（4）在SC-1液中適當(dāng)添加HF可以對清洗液的pH值進(jìn)行有效的控制，清洗液中金屬絡(luò)合離子的狀態(tài)也能夠得到穩(wěn)定控制，避免金屬重復(fù)附著現(xiàn)象的產(chǎn)生，也能夠有效避免表面粗糙度增加的情況。（5）在SC-1清洗液中適當(dāng)添加鰲合劑，可以與清洗液中金屬發(fā)生作用，產(chǎn)生贅合物，避免金屬重復(fù)附著于硅片表面。

3. 檢驗工藝分析

3.1 檢驗項目

4.結(jié)語

綜上所述，對單晶硅片進(jìn)行清洗和檢驗對于整體工藝流程有著十分重要的意義。本文對硅片清洗中的SC-1以及DHF兩種清洗工藝進(jìn)行了分析，并對其相應(yīng)的改進(jìn)方法進(jìn)行了探討，而后從檢驗項目以及檢驗等級兩個方面對檢驗工藝進(jìn)行了分析。本次研究還存在一定的不足之處，對于清洗工藝的創(chuàng)新發(fā)展還需要廣大相關(guān)工作者共同的努力。

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