太阳能硅片的化学洗涤技术

  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。

  ⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度,可抑制颗粒的去除率的下降。

  ⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为确保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，而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应，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浓度均变成1010原子/cm2。若放进被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后，结果浓度均变成1013/cm2。b.用Fe浓度为1ppb的SC-1液，一直在变化温度，清洗后硅片表面的Fe浓度随清洗时间延长而升高。对应于某温度洗1000秒后，浓度可上升到恒定值达1012~4×1012原子/cm2。Fe将表面Fe浓度为1012原子/cm2硅片，放在浓度为1ppb的SC-1液中清洗，表面Fe浓度随清洗时间延长而下降，对应于某一温度的SC-1液洗1000秒后，可下降到恒定值达4×1010~6×1010原子/cm2。这一浓度值随清洗温度的升高而升高。

  从上述实验数据表明：硅表面的金属浓度是与SC-1清洗液中的金属浓度相对应。晶片表面的金属的脱附与吸附是一起进行的。即在清洗时，硅片表面的金属吸附与脱附速度差随时间的变化到达到一恒定值。以上实验根据结果得出：清洗后硅表面的金属浓度取决于清洗液中的金属浓度。其吸附速度与清洗液中的金属络合离子的形态无关。c.用Ni浓度为100ppb的SC-1清洗液，一直在变化液温，硅片表面的Ni浓度在短时间内到达一恒定值、即达1012~3×1012原子/cm2。这一数值与上述Fe浓度1ppb的SC-1液清洗后表面Fe浓度相同。这表明Ni脱附速度大，在短时间内脱附和吸附就达到平衡。⑤清洗时，硅表面的金属的脱附速度与吸附速度因各金属元素的不同而不同。特别是对Al、Fe、Zn。若清洗液中这些元素浓度不是非常低的话，清洗后的硅片表面的金属浓度便不能下降。对此，在选用化学试剂时，按要求特别要选用金属浓度低的超纯化学试剂。例如使用美国Ashland试剂，其CR-MB级的金属离子浓度一般是：H2O2

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