硅片清洗劑技術開發
發布時間:2013/1/14 16:01:42 來(lai)源：胡工(gong) 字體: 
硅片清洗劑廣泛應用于光伏，電子等行業硅片清洗，禾川專業從事硅片清洗劑配方分析、配方還原、配方檢測、成分分析、成分檢測，禾川化工為清洗劑企業配方改進提供整套技術方案；
1、背景
硅片清洗劑廣泛應用于光伏，電子等行業硅片清洗，禾川專業從事硅片清洗劑配方分析、配方還原、配方檢測、成分分析、成分檢測，禾川化工為清洗劑企業配方改進提供整套技術方案；由于硅片在運輸過程中會有所污染，表面潔凈度不是很高，對即將進行的腐蝕與刻蝕產生很大的影響，所以首先要對硅片表面進行一系列的清洗操作。清洗的一般思路首先是去除表面的有機沾污，然后溶解氧化膜，因為氧化層是“沾污陷進”，會引起外延缺陷；再去除顆粒、金屬等，同時使硅片的表面鈍化。
目前多采用傳統的RCA清洗方法，不僅可以去除硅片表面的金屬、有機物等，還可以去除小顆粒等污染物。
2、清洗工藝
2.1RCA清洗法
RCA清洗法又稱工業標準濕法清洗工藝，是由美國無線電公司(RCA)的Kem和Puotinen等人于20世紀60年代提出后，由此得名。
RCA濕法清洗由兩種不同的化學溶液組成，主要洗液成分見表2.1，表2.2，表2.3。
SPM具有很高的金屬氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液中，并能將有機物氧化生成二氧化碳和水。用SPM清洗硅片可以去除表面的種有機沾污和部分金屬，當沾污特別嚴重時，難以去除干凈。
DHF（HF），可以去除硅片表面的自然氧化膜，同時抑制氧化膜的形成。易去除硅表面的Al、Fe、Zn、Ni等金屬，也可以去除自然氧化膜上的氫氧化物。在自然那氧化膜被腐蝕掉時，硅片幾乎不被腐蝕。
表2.1 基礎的RCA清洗劑配方
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洗液 |
成分（體積比） |
清洗溫度（℃） |
清洗時間（min） |
|
SPM |
H2SO4 :H2O2 |
120~150 |
10 |
|
DHF |
HF |
20~25 |
5 |
SC-1清洗液是能去除顆粒和有機物質的堿性溶液。由于過氧化氫為強氧化劑，能氧化硅片表面和顆粒。顆粒上的氧化層能提供消散機制，分裂并溶解顆粒，破壞顆粒和硅片表面之間的附著力，而脫離硅表面。過氧化氫的氧化效應也在硅片表面形成一個保護層，阻止顆粒重新粘附在硅片表面。隨后將硅片放入到10%的HF溶液中浸泡2分鐘，可以將硅片表面自然生成的氧化膜去除并抑制氧化膜再次形成，同時HF酸還可以將附著在氧化膜上的金屬污染物溶解掉。
SC-2濕法清洗工藝用于去除硅片表面的金屬。用高氧化能力和低PH值的溶液，才能去除表面的金屬粘污。此時，金屬被氧化成為離子并溶于酸液中，金屬和有機物粘污中的電子被清洗液俘獲并氧化。因此電離的金屬溶于溶液中，而有機雜質被分解。這就是RCA清洗方法的機理。繼續用HF在室溫下清洗硅片2分鐘，最后用去離子水超聲清洗數次去除殘留的洗液。
表2.2 RCA清洗劑配方
|
洗液 |
成分（體積比） |
清洗溫度（℃） |
清洗時間（min） |
|
SC-1 |
H2O/NaOH/H2O2
5:1:1 |
75~80 |
10 |
|
SC-2 |
H2O/NaOH/H2O2
6:1:1 |
75~80 |
10 |
改進的RCA清洗工藝溶液配比見表2.3。
RCA-1（ H2O/NH4OH/H2O2）型洗液：硅片表面的自然氧化層（SiO2）和Si被NH4OH腐蝕，因此附著在硅片表面的顆粒便分散于清洗液中，從而去除表面的顆粒。在NH4OH腐蝕硅表面的同時，H2O2又在氧化硅表面形成新的氧化膜。
RCA-2（H2O/HCl/H2O2）：用于除去硅片表面的Na、Fe、Mg等金屬沾污，在室溫下就能除去Fe和Zn。
表2.3 改進的RCA清洗劑配方
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洗液 |
成分（體積比） |
清洗溫度（℃） |
清洗時間（min） |
|
RCA-1 |
H2O/NH4OH/H2O2
5:1:1 |
30~70 |
10 |
|
RCA-2 |
H2O/HCl/H2O2
6:1:1 |
65~75 |
10 |
2.2HF/O3清洗法
2.2.1 HF/O3槽式清洗法
因為臭氧的還原電勢比硫酸、鹽酸、雙氧水都高，因此用臭氧超凈水去除有機物及金屬的方法，效率比用傳統的SC、SPM、RCA等高。此外，該方法在室溫下清洗，不用進行廢液處理，因此比傳統方法占有絕大優勢。
德國ASTEC公司設計了一套基于HF/O3清洗的工藝，稱為ACD。該法由清洗和干燥兩部分組成，廣泛用于Φ300 mm硅片的清洗。清洗步驟：清洗—純水沖洗—干燥，可同時加入純水、HF、O3、表面活性劑，超聲波清洗。
2.2.2 HF/O3單片清洗法
日本索尼公司研制的HF/O3單片旋轉式清洗法，可以有效去除硅表面的有機沾污、無機沾污、金屬沾污等。此設備上有三路供液系統，可同時將HF酸、溶解油臭氧的超純水、超純水供應到硅片中心。在此過程中，首先將HF酸、溶解油臭氧的超純水交替供應到硅片中心，每種試劑供應約10s交替一次，接著供應純水進行沖洗。最后用旋轉干燥法對硅片進行干燥，為避免旋轉干燥法給硅片表面帶來水跡，可以改用氮氣吹。
2.3熱態洗硅成膜劑
熱態洗硅成膜劑，包括A劑和B劑，A劑包含強堿性催化劑5%~35%、無機溶劑65%~95%，顯色劑微量，原料總和為100%；B劑包含分析純磷酸三鈉03%~3%、分析純聯氨0.05%~2%，與兩種無機溶劑，其原料總和為100%；使用時由A劑和B劑按照體積比1:10的比例混合使用，混合后溶液比重為1.008g/ml~1.031g/ml。
2.4弱堿性的硅片清洗劑
硅片清洗劑配方參考：
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組成 |
百分含量 |
成分作用 |
|
氨水 |
2-5% |
|
|
乙腈 |
5-8% |
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三乙醇胺 |
0.5-2% |
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過氧化氫 |
1-3% |
|
|
水 |
余量 |
|
按照比例配制成的洗硅劑，在使用時，可以按照要求稀釋再用。
以上參考數據都經過我中心技術修改，數據與實際配方相差較大，技術需求可以聯系我中心技術支持0512-82190669
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