硅片清洗PPT
当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给 了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了 电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部 电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能 的过程。 2、晶体硅太阳电池的制作过程: "硅"是我们这个星球上储藏最丰富的材料 之一。自从上个世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改 变了一切，甚至人类的思维，20世纪末，我们的生活中处处可见"硅"的 身影和作用,晶体硅太阳电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程 大致可分为五个步骤:a)提纯过程 b)拉棒过程 c)切片过程 d)制电池过程 e)封装过程. 如下图所示：
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硅片制绒
单晶制绒
单晶制绒工艺：
NaOH，Na2SiO3，IPA混合体系进行硅片制绒。 配比要求： NaOH浓度0.8wt%-2wt%； Na2SiO3浓度0.8wt%2wt%；IPA浓度5vol%-8vol%。 制绒时间：25-35min，制绒温度75-90oC。
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硅片制绒
单晶制绒
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硅片制绒
单晶制绒
各向异性腐蚀机理：
1967年，Finne和Klein第一次提出了由OH-，H2O与 硅反应的各向异性反应过程的氧化还原方程式： Si+2OH-+4H2O→Si(OH)62-+2H2； 1973年，Price提出硅的不同晶面的悬挂键密度可能 在各项异性腐蚀中起主要作用； 1975年，Kendall提出湿法腐蚀过程中，（111）较（ 100）面易生长钝化层； 1985年，Palik提出硅的各向异性腐蚀与各晶面的激 活能和背键结构两种因素相关，并提出SiO2（OH）22-是 基本的反应产物；
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硅片制绒
单晶制绒
温度影响：
温度过高，IPA挥发加剧，晶面择优性下降，绒面连 续性降低；同时腐蚀速率过快，控制困难； 温度过低，腐蚀速率过慢，制绒周期延长； 制绒温度范围：75-90oC。
80℃
85℃
90℃
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硅片制绒
单晶制绒
IPA影响：
1、降低硅片表面张力，减少气泡在硅片表面的粘附，使金 字塔更加均匀一致； 2、气泡直径、密度对绒面结构及腐蚀速率有重要影响。气 泡大小及在硅片表面的停留时间，与溶液粘度、表面张 力有关，所以需要异丙醇来调节溶液粘滞特性。
3.白斑片
产生原因：⑴硅棒在切片后，预清洗前与水有接触⑵切割 液中有水进入⑶清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案：⑴硅片在预清洗前不要与水接触⑵切割液中不 能有水进入⑶硅片在清洗前保持湿润
四.典型工艺
1.工艺流程示意图： 循环水清洗（1） 循环水清洗（2） 清洗剂清洗（3） 清洗剂清洗（4） 循环水漂洗（5） 循环水漂洗（6） 循环水漂洗（7） 烘干 2.清洗操作规程： Ⅰ清洗剂配比方案： 第三槽：JH-15A剂2kg和JH-15B剂1kg复配 第四槽：JH-15A剂2kg和JH-15B剂1kg复配 （第二槽加入2kg B剂效果会更佳，加入B剂时， 二槽的循环水要关闭） Ⅱ各清洗槽温度控制： 第三槽：温度设定55~65℃ 第四槽：温度设定55~65℃ 第五槽：温度设定40~50℃ 第六槽：温度设定40~50℃ 3．各清洗槽清洗时间：不低于3分钟；4~6分钟为宜。 4．清洗剂更换周期：清洗片数8000~1000片后更换三、四槽清洗 剂，配比参见操作规程Ⅰ 。
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硅片制绒
单晶制绒
绒面形成最终取决于两个因素：
腐蚀速率及各向异性 腐蚀速率快慢影响因子： 1、腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率； 2、腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应速率； 3、生成物从被腐蚀物表面离开的速率。
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硅片制绒
单晶制绒
具体影响因子：
NaOH浓度 溶液温度
异丙醇浓度
制绒时间 硅酸钠含量 槽体密封程源自、异丙醇挥发 搅拌及鼓泡19
硅片制绒
单晶制绒
各向异性腐蚀机理：
Seidel电化学模型：
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硅片制绒
单晶制绒
绒面形成机理：
A、金字塔从硅片缺陷处产生； B、缺陷和表面沾污造成金字塔形成； C、化学反应产生的硅水合物不易溶解，从而导致金字 塔形成； D、异丙醇和硅酸钠是产生金字塔的原因。 硅对碱的择优腐蚀是金字塔形成的本质，缺陷、沾污 、异丙醇及硅酸钠含量会影响金字塔的连续性及金字塔 大小。
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硅片制绒
单晶制绒 NaOH浓度对绒面形貌影响： NaOH对硅片反应速率有重要影响。制绒过程中，由 于所用NaOH浓度均为低碱浓度，随NaOH浓度升高， 硅片腐蚀速率相对上升。与此同时，随 NaOH浓度改变 ，硅片腐蚀各向异性因子也发生改变，因此， NaOH浓 度对金字塔的角锥度也有重要影响。
单晶制绒流程：预清洗+制绒
预清洗目的： 通过预清洗去除硅片表面脏污，以及部分损伤层。
硅片 机械损伤层（5-7微米）
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硅片制绒
单晶制绒
预清洗方法：
1、10%NaOH，78oC，50sec； 2、① 1000gNaOH，65-70oC(超声)，3min；②1000g Na2SiO3+4L IPA，65oC，2min。 2NaOH+Si+H2O=Na2SiO3+2H2 SiO32-+3H2O=H4SiO4+2OH-
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硅片制绒
单晶制绒
预清洗原理：
1、10%NaOH，78oC，50sec； 利用浓碱液在高温下对硅片进行快速腐蚀。损伤层存在 时，采用上述工艺，硅片腐蚀速率可达5μm/min；损伤 去除完全后，硅片腐蚀速率约为1.2μm/min。经腐蚀， 硅片表面脏污及表面颗粒脱离硅片表面进入溶液，从而 完成硅片的表面清洗。 经50sec腐蚀处理，硅片单面减薄量约3μm。采用上述配 比，不考虑损伤层影响，硅片不同晶面的腐蚀速率比为: (110): (100): (111)=25：15：1，硅片不会因各向异性产生 预出绒，从而获得理想的预清洗结果。 缺点：油污片处理困难，清洗后原片脏污残留去除困难 。
硅片制绒
制绒目的与陷光原理：
制绒目的： 利用陷光原理，减少光的反射，提高短路电流(Isc)，增加PN结 面积，最终提高电池的光电转换效率。 陷光原理： 当光入射到一定角度的斜面(金字塔理论角度70.5°)，光会反射 到另一角度的斜面，形成二次或多次吸收，从而增加吸收率。
绒面陷光示意
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硅片制绒
单晶制绒
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硅片制绒
单晶制绒 预清洗原理： 2、① 1000gNaOH，65-70oC(超声)，3min；②1000g Na2SiO3+4L IPA，65oC，2min。
① 利用NaOH腐蚀配合超声对硅片表面颗粒进行去除； ② 通过SiO32-水解生成的H4SiO4(原硅酸)，以及IPA对硅片 表面有机物进行去除。
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硅片制绒
单晶制绒
各向异性腐蚀机理：
1990年，Seidel提出了目前最具说服力的电化学模型 ，模型认为各向异性腐蚀是由硅表面的悬挂键密度和背 键结构，能级不同而引起的； 1991年，Glembocki和Palik考虑水和作用提出了水和 模型，即各向异性腐蚀由腐蚀剂中自由水和OH-同时参 与反应； 最近，Elwenspolk等人试着用晶体生长理论来解释单 晶硅的各向异性腐蚀，即不同晶向上的结位(kinksites)数 目不同； 另一种晶体学理论则认为(111)面属于光滑表面， (100)面属于粗糙表面。
一、预清洗 脱胶 1.预清洗 为保证硅片清洗的洁净度，在脱胶前的喷淋冲洗时间最好控制在30分钟以上 2.脱胶 ①目前各生产厂家脱胶工艺不同，主要使用机器有两种：手动脱胶机和全自动 脱胶机
全自动脱胶机 手动脱胶机 ②目前主要的脱胶工艺为：Ⅰ55~70℃清水脱胶Ⅱ 55~70℃ 加乳酸脱胶Ⅲ 55~70℃ 加柠檬酸脱胶 3.脱胶过程中的注意事项 ①脱胶过程保证硅片表面不能干燥，防止砂浆干在硅片表面，影响硅片表面的 清洗 ②脱胶温度不能过高，防止硅片表面氧化
三.硅片清洗异常分析与排除
1.脏污片 产生原因：⑴清洗剂质量异常⑵ 设备异常⑶预清洗 时 间不够⑷清洗剂清洗能力不足 解决方案：⑴ 查看清洗剂批次所对应的质保书，检测清 洗剂指标是否正常 ⑵检查超声波清洗机 超声频率、清洗槽温度是否正常， 如异常调整至正常值 ⑶ 增加预清洗时间，一般正常预清洗时间20-30分钟 ⑷更换新槽液 2.花斑片 此种片子大多数是由于硅片在清洗前表面被氧化造成的， 产生原因⑴脱胶温度太高⑵预清洗到清洗间隔时间过长⑶ 切片后到预清洗时间过长⑷清洗前硅片表面在空气中自然 干燥 解决方案：⑴调整脱胶温度⑵预清洗后尽快清洗，时间 间隔不得超过4小时⑶切片后尽快预清洗，时间间隔不得 超过6小时⑷硅片在清洗前保持湿润
85oC，30min， IPA vol10%
0.5%
1.5%
5.5%
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硅片制绒
单晶制绒 NaOH浓度对绒面反射率影响：
0.16
Average Reflectance
0.15
0.14
0.13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Concentration of NaOH (g/l)
太阳能光伏知识
1、太阳能电池发电原理: 太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力 的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅， 非晶 硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述 光发电过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。 如图1所示：
用文字图描述如下：
单晶绒面：
单晶绒面显微结构（左：金相显微镜；右：扫描电镜）
绒面一般要求：制绒后，硅片表面无明显色差；绒 面小而均匀。
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硅片制绒和清洗
利用接触角测量仪测量硅 片表面的接触角，评估表 面的润湿性和清洁度。
使用反射率测量仪测量硅 片表面的反射率，判断绒 面质量和减反射效果。
使用颗粒计数器检测清洗 后硅片表面的颗粒数量和 大小，评估清洗效果。
05 环境因素与安全生产管理
环境因素对制绒和清洗影响分析
01
温度
温度的变化会影响化学反应的速 率和效果，需要控制在适宜的范 围内。
硅片制绒和清洗
目录
• 硅片制绒概述 • 硅片清洗技术 • 制绒与清洗工艺参数优化 • 质量控制与检测方法 • 环境因素与安全生产管理 • 总结与展望
01 硅片制绒概述
制绒目的与意义
提高硅片对光的吸收能力
改善硅片表面的润湿性
通过制绒在硅片表面形成一层具有陷光作 用的绒面结构，增加光在硅片表面的反射 次数，从而提高硅片对光的吸收能力。
全。
工艺参数对清洗效果影响
清洗液种类
不同种类的清洗液对硅片 的清洗效果不同，需要根 据硅片表面的污染物种类 选择合适的清洗液。
清洗液浓度
浓度过高可能对硅片表面 造成损伤，浓度过低则可 能使清洗效果不佳。
清洗时间
时间过长可能浪费资源， 时间过短则可能使清洗不 彻底。
参数优化策略及实施
01
02
03
04
智能制造与自动化
随着工业4.0和智能制造的推进，硅片制ห้องสมุดไป่ตู้和清洗生产线将更加智能 化和自动化，提高生产效率和降低成本。
行业挑战与机遇
环保政策压力
随着全球对环保问题的关注度不断提高，光伏行业面临的环保政策压力也将加大，企业需要采取 更加环保的生产方式和技术。
市场竞争加剧
光伏市场竞争日益激烈，企业需要不断提高产品质量和降低成本，才能在市场中立于不败之地。
半导体第五讲硅片清洗(4课时)——芯片制造流程课件PPT
70～80C, 10min
碱性（pH值>7）
✓可以氧化有机膜
✓和金属形成络合物
✓缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒
✓NH4OH对硅有腐蚀作用
RCA clean is
OH－
OH－
OH－
OH－ OH－
OH－
“standard process” used to remove organics,
heavy metals and
=0.02 ppb !!
12
颗粒粘附
所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。
颗粒来源：
✓空气 ✓人体 ✓设备 ✓化学品
超级净化空气
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人
超纯化学品 去离子水
特殊设计及材料 定期清洗
13
各种可能落在芯片表面的颗粒
14
❖粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等 ❖去除的机理有四种：
19
自然氧化层（Native Oxide）
➢ 在空气、水中迅速生长 ➢ 带来的问题：
✓ 接触电阻增大 ✓ 难实现选择性的CVD或外延 ✓ 成为金属杂质源 ✓ 难以生长金属硅化物
➢ 清洗工艺：HF＋H2O（ca. 1: 50）
20
2、硅片清洗
有机物/光刻 胶的两种清 除方法：
SPM：sulfuric/peroxide mixture H2SO4(98％):H2O2(30％)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2＋H2O （适合于几乎所有有机物）
alkali ions.
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SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
第六章 硅片制造中的沾污控制.ppt(定稿版)
Michael Quirk & Julian Serda©October 2001 by Prentice HallSemiconductorManufacturing TechnologyMichael Quirk & Julian Serda ©October 2001 by Prentice Hall Chapter 6Contamination Controlin Wafer Fabs目标通过本章的学习，你将能够：1.说明并描述5种不同类型的净化间沾污，并讨论与每种沾污相关的问题。
2.列举净化间的7种沾污源，并描述每一种怎样影响硅片的洁净。
3.解释并使用净化级别来表征净化间空气质量。
4.说明并讨论员工按照合理规程进入净化间的7个正确步骤。
5.描述净化间设备的各个方面，包括空气过滤、静电释放、超纯去离子水和工艺气体等。
6.解释现代工业区设计和微环境怎样有助于沾污控制。
7.说明两种湿法清洗的化学原理，解释每一种分别去除哪种沾污，并讨论湿法清洗的改进和选择余地。
8.描述不同的湿法清洗设备，说明每种清洗工艺怎样有助于硅片的洁净。
Wafer FabCleanroom 硅片制造净化间在近半个世纪前半导体制造刚开始的时候，控制沾污的需要很明显。
早期净化间基于局部净化区域建成，包括操作员穿戴工作服和手套并使用洁净的工作台。
20世纪60年代高效颗粒空气过滤器（HEPA ）的引入是向着硅片制造中大量减少颗粒迈出的第一步。
HEPA 过滤器向工作台输送洁净空气，有效去除了产品中的颗粒。
现代半导体制造是在被成为净化间的成熟设施中进行的。
这种硅片制造设备与外部环境隔离，受诸如颗粒、金属、有机分子和静电释放（ESD ）的沾污。
一般来讲，那意味着这些沾污在最先进测试仪器的检测水平范围内都检测不到。
净化间还意味着遵循广泛的规程和实践，以确保用于半导体制造的硅片生产设施免受沾污。
6.2 沾污的类型沾污是指半导体制造过程中引入半导体硅片的任何危害微芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。
半导体第五讲硅片清洗
RCA与超声波振动共同作用，可以有更好的去颗粒作用 20～50kHz 或 1MHz左右。
平行于硅片表面的声压波使粒子浸润， 然后溶液扩散入界面，最后粒子完全浸 润，并成为悬浮的自由粒子。
23
机器人自动清洗机
24
清洗容器和载体
✓SC1/SPM/SC2 – 石英（ Quartz ）或 Teflon容器 ✓HF – 优先使用Teflon，其他无色塑料容器也行。 ✓硅片的载体 – 只能用Teflon 或石英片架
1 2 3 4 粒子和硅片表面的电排斥
• 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）
15
金属的玷污
➢ 来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺
❖量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni, Cr, W, Ti… Na, K, Li…
➢ 影响：
✓在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降
➢去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子
氧化
M
Mz+ + z e-
还原
➢去除溶液：SC-1, SC-2（H2O2：强氧化剂）
18
有机物的玷污
➢ 来源： • 环境中的有机蒸汽 • 存储容器 • 光刻胶的残留物
➢ 去除方法：强氧化 － 臭氧干法 － Piranha：H2SO4-H2O2 － 臭氧注入纯水
alkali ions.
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SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
✓可以将碱金属离子及Al3＋、Fe3＋和Mg2＋在SC-1溶 液中形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 ✓可以进一步去除残留的重金属污染（如Au）
平行于硅片表面的声压波使粒子浸润， 然后溶液扩散入界面，最后粒子完全浸 润，并成为悬浮的自由粒子。
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机器人自动清洗机
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清洗容器和载体
✓SC1/SPM/SC2 – 石英（ Quartz ）或 Teflon容器 ✓HF – 优先使用Teflon，其他无色塑料容器也行。 ✓硅片的载体 – 只能用Teflon 或石英片架
1 2 3 4 粒子和硅片表面的电排斥
• 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）
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金属的玷污
➢ 来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺
❖量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni, Cr, W, Ti… Na, K, Li…
➢ 影响：
✓在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降
➢去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子
氧化
M
Mz+ + z e-
还原
➢去除溶液：SC-1, SC-2（H2O2：强氧化剂）
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有机物的玷污
➢ 来源： • 环境中的有机蒸汽 • 存储容器 • 光刻胶的残留物
➢ 去除方法：强氧化 － 臭氧干法 － Piranha：H2SO4-H2O2 － 臭氧注入纯水
alkali ions.
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SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
✓可以将碱金属离子及Al3＋、Fe3＋和Mg2＋在SC-1溶 液中形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 ✓可以进一步去除残留的重金属污染（如Au）
晶硅片制绒与清洗
制绒液质量监控
定期检测制绒液的成分和质量，确保其符合工艺 要求，及时更换不合格的制绒液，避免对硅片造 成不良影响。
制绒设备维护与校准
定期对制绒设备进行维护和校准，确保设备运行 正常，制绒槽、喷头等部件无磨损、堵塞等现象。
清洗质量控制
清洗流程监控
对清洗流程进行严格监控，确保每一步骤都按照规定的工艺要求 进行，防止遗漏或错误操作。
半自动清洗
02
03全自动清洗源自采用机械或简单的自动化设备进 行清洗，提高了效率和清洗质量。
利用先进的自动化设备和控制系 统，实现高效、高精度的清洗， 是目前主流的清洗技术。
清洗技术的应用场景
光伏产业
晶硅片是光伏电池的主要原料，清洗技术用于制 备高质量的光伏电池。
半导体产业
晶硅片用于制造集成电路、微电子器件等，清洗 技术用于制备高纯度、高精度的半导体器件。
制绒技术的应用场景
制绒技术主要应用于太阳能电池制造领域，特别是晶体硅 太阳能电池制造领域。通过制绒技术可以提高太阳能电池 的光电转换效率，从而提高整个光伏系统的发电效率。
制绒技术还可以应用于其他需要增加光散射和吸收的领域 ，如光电子、光通信、照明等领域。
02 晶硅片清洗技术介绍
清洗技术原理
物理清洗
新型制绒技术
制绒工艺优化
通过不断优化制绒工艺参数，提高制 绒效果和降低成本，以满足光伏产业 对晶硅片质量、效率和经济性的要求。
为了提高晶硅片的表面质量和效率， 新型制绒技术的研究和开发将不断涌 现，如离子注入、激光刻蚀等。
清洗技术未来发展趋势
环保清洗技术
随着环保意识的提高，环保清洗 技术将成为未来的发展趋势，如 超声波清洗、激光清洗等。
高效清洗设备
定期检测制绒液的成分和质量，确保其符合工艺 要求，及时更换不合格的制绒液，避免对硅片造 成不良影响。
制绒设备维护与校准
定期对制绒设备进行维护和校准，确保设备运行 正常，制绒槽、喷头等部件无磨损、堵塞等现象。
清洗质量控制
清洗流程监控
对清洗流程进行严格监控，确保每一步骤都按照规定的工艺要求 进行，防止遗漏或错误操作。
半自动清洗
02
03全自动清洗源自采用机械或简单的自动化设备进 行清洗，提高了效率和清洗质量。
利用先进的自动化设备和控制系 统，实现高效、高精度的清洗， 是目前主流的清洗技术。
清洗技术的应用场景
光伏产业
晶硅片是光伏电池的主要原料，清洗技术用于制 备高质量的光伏电池。
半导体产业
晶硅片用于制造集成电路、微电子器件等，清洗 技术用于制备高纯度、高精度的半导体器件。
制绒技术的应用场景
制绒技术主要应用于太阳能电池制造领域，特别是晶体硅 太阳能电池制造领域。通过制绒技术可以提高太阳能电池 的光电转换效率，从而提高整个光伏系统的发电效率。
制绒技术还可以应用于其他需要增加光散射和吸收的领域 ，如光电子、光通信、照明等领域。
02 晶硅片清洗技术介绍
清洗技术原理
物理清洗
新型制绒技术
制绒工艺优化
通过不断优化制绒工艺参数，提高制 绒效果和降低成本，以满足光伏产业 对晶硅片质量、效率和经济性的要求。
为了提高晶硅片的表面质量和效率， 新型制绒技术的研究和开发将不断涌 现，如离子注入、激光刻蚀等。
清洗技术未来发展趋势
环保清洗技术
随着环保意识的提高，环保清洗 技术将成为未来的发展趋势，如 超声波清洗、激光清洗等。
高效清洗设备
第五章硅片加工--硅片清洗
浓硫酸的安全使用：较强的吸水性，放热性。 不可：将水倒入浓硫酸。 正确：浓硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌。
(4) HF酸——危险
用途：强腐蚀性，主要用来腐蚀SiO2，而不腐 蚀Si
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6] 使用：表面存在SiO2将其腐蚀完，即结束，
3）金属杂质
这是一种最重要的污染物。比如Cu、Fe、Al、 Mn等原子或者离子。
危害：导致硅表面电阻率降低，并且随温度 不稳定，器件易被击穿。
分为两类：
1）物理吸附在硅表面，一般较大金属颗粒。
2）化学吸附，形成金属硅化物，即成化学键。
清洗方法：依靠化学清洗，腐蚀表层的硅， 附带将其清除，或者依靠形成络合物而去除。
2）1961年到1971年，研究清楚了污染的形成 机理和清洗的原理。而且Kern发明了RCA清 洗方法，主要由SC-1和SC-2两种清洗液。这 是硅片清洗技术发展的重要里程碑。
3）1972年到1989年，全世界广泛研究RCA清 洗的原理，并对其进行不断改进。
4）1989年至今，广泛研究RCA清洗机理与动 力学过程，并在此基础上，发展新型清洗方 法。
这些清洗，一般称为：切割片清洗，研磨 片清洗，抛光片清洗，其中抛光片清洗对 洁净度要求最高。
扫描电镜（SEM）测量的材料表面图像
2）材料表面的特点
表面的特点：
最表层存在悬挂键，即不饱和键。 表面粗糙不平整。 微观表面积可能很大，而不同于宏观的表面。 存在较强局域电场。
表面的这些特点决定，表面易吸附杂质颗粒， 而被沾污。
(2)浓硝酸——HNO3 特点：强氧化性。 用途：溶解金属颗粒。
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Mg+10HNO3(稀)=4Mg(NO3)2+NH4NO3↑+
第三章硅片制造过程中沾污控制
（2）ESD带来的另一个重大问题是，一旦硅片表面有了电荷积累， 它产生的电场就能吸引带电颗粒或极化并吸引中性颗粒到硅片表面。 颗粒越小，静电对它的吸引作用就越明显。随着器件关键尺寸的缩小， ESD对更小颗粒的尺寸变得重要起来，能产生致命缺陷。为减小颗粒 沾污，硅片放电必须得到控制。
▪静电释放（ESD）
▪自然氧化层
自然氧化层：如果暴露于室温下的空气或含溶解氧的去离子水中， 硅片的表面将被氧化，这一薄氧化层成为自然氧化层。天然氧化层 的厚度随暴露时间的增长而增加。 自然氧化层带来的问题： （1）自然氧化层将妨碍其它工艺步骤，如硅片上单晶薄膜的生长和 超薄栅氧化层的生长。 （2）自然氧化层也包含了某些金属杂质，它们可以向硅中转移并形 成电学缺陷。 (3)自然氧化层引起的另一个问题在于金属导体的接触区，接触使得 互连线与半导体器件的源区及漏区保持电学连接，如果有自然氧化 层的存在，将增加接触电阻，减少甚至可能阻止电流通过。 自然氧化层的清除：通过使用含HF酸的混合液清洗。
第三章 硅片制造中沾污控制
3.1引言
一个硅片表面具有多个微芯片，每个芯片又差不多有数 以百万计的器件和互连线路，它们对沾污都非常敏感。随着 芯片特征尺寸为适应更高性能和更高集成度的要求而缩小， 控制表面沾污变得越来越关键。为实现控制沾污，所有的硅 片制备都要在沾污严格控制的净化间内完成。
3.2净化间基本情况
▪有机物沾污：
✓有机物沾污：指那些包括含碳的物质，几乎总是同碳自身 及氢界结合在一起，有时也和其它元素结合在一起。 ✓有机物沾污来源：包括细菌、润滑剂、蒸气、清洁剂、溶 剂和潮气等。 ✓有机物沾污带来的问题：在特定的工艺条件下，微量有机 物沾污能降低栅氧化层材料的致密性。有机材料给半导体表 面带来的另一个问题是表面清洗不彻底，这种情况使得诸如 金属杂质之类的沾污在清洗之后仍保留在硅片表面。
▪静电释放（ESD）
▪自然氧化层
自然氧化层：如果暴露于室温下的空气或含溶解氧的去离子水中， 硅片的表面将被氧化，这一薄氧化层成为自然氧化层。天然氧化层 的厚度随暴露时间的增长而增加。 自然氧化层带来的问题： （1）自然氧化层将妨碍其它工艺步骤，如硅片上单晶薄膜的生长和 超薄栅氧化层的生长。 （2）自然氧化层也包含了某些金属杂质，它们可以向硅中转移并形 成电学缺陷。 (3)自然氧化层引起的另一个问题在于金属导体的接触区，接触使得 互连线与半导体器件的源区及漏区保持电学连接，如果有自然氧化 层的存在，将增加接触电阻，减少甚至可能阻止电流通过。 自然氧化层的清除：通过使用含HF酸的混合液清洗。
第三章 硅片制造中沾污控制
3.1引言
一个硅片表面具有多个微芯片，每个芯片又差不多有数 以百万计的器件和互连线路，它们对沾污都非常敏感。随着 芯片特征尺寸为适应更高性能和更高集成度的要求而缩小， 控制表面沾污变得越来越关键。为实现控制沾污，所有的硅 片制备都要在沾污严格控制的净化间内完成。
3.2净化间基本情况
▪有机物沾污：
✓有机物沾污：指那些包括含碳的物质，几乎总是同碳自身 及氢界结合在一起，有时也和其它元素结合在一起。 ✓有机物沾污来源：包括细菌、润滑剂、蒸气、清洁剂、溶 剂和潮气等。 ✓有机物沾污带来的问题：在特定的工艺条件下，微量有机 物沾污能降低栅氧化层材料的致密性。有机材料给半导体表 面带来的另一个问题是表面清洗不彻底，这种情况使得诸如 金属杂质之类的沾污在清洗之后仍保留在硅片表面。
硅片加工-硅片清洗
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硅片分类
根据用途和纯度要求，硅片可分为电 子级、太阳能级、化学级等不同级别 ，不同级别的硅片在纯度、厚度、电 阻率等方面有不同的要求。
硅片表面污染物的种类和来源
表面污染物种类
硅片表面常见的污染物包括尘埃、金属离子、有机物、化学 残留物等，这些污染物可能来源于原料、加工过程或环境因 素。
表面污染物来源
06 硅片清洗的应用与发展趋 势
硅片清洗在光伏产业中的应用
硅片作为光伏电池的主要材料，其表面清洁度对光伏电池的性能至关重要。清洗 硅片可以去除表面的杂质和污染物，提高硅片的反射率和转换效率，从而提高光 伏电池的发电效率。
在光伏产业中，硅片清洗技术不断发展，从传统的手工清洗、超声波清洗到自动 清洗和机器人清洗，清洗效率和清洁度不断提高，为光伏产业的发展提供了有力 支持。
喷淋法
总结词
通过喷嘴将清洗液喷洒在硅片表面，利用高速水流将污渍冲刷掉。
详细描述
喷淋法适用于大面积硅片的清洗，能够快速去除硅片表面的污渍和残留物。喷嘴 的角度、距离和清洗液的流量都会影响清洗效果，需要根据实际情况进行调整。
超声波清洗法
总结词
利用超声波在清洗液中产生的高频振动，使污渍与硅片表面分离。
要指标。
表面粗糙度
硅片表面的粗糙度影响其光学 和电学性能，需控制在一定范 围内。
腐蚀度
清洗过程中对硅片的腐蚀程度 ，需控制在最低限度。
清洗效率
单位时间内清洗一定数量硅片 的速率，是衡量清洗效率的指
标。
硅片清洗质量检测的方法与设备
目视检测
颗粒计数器
表面粗糙度仪
化学分析
通过肉眼观察硅片表面， 判断其清洁度和表面质
去除磷硅玻璃(“硅片”相关文档)共9张
磷硅玻璃的去除
氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、 每盒25片，扣好压条，投入清洗设备。
❖ 向后面的槽中注满去离子Fra bibliotek。氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。
易挥发性和很强的腐蚀性。但氢氟酸具有一 向后面的槽中注满去离子水。
向后面的槽中注满去离子水。
个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅，因 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。
❖ 向后面的槽中注满去离子水。
防护手套和防毒面具。 向后面的槽中注满去离子水。
但氢氟酸具有一个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅，因此不能装在玻璃瓶中。 当硅片在1号槽氢氟酸溶液中时，不得打开设备照明，防止硅片被染色。 注意，经过磷扩散处理的表面，刻蚀之后硅片在插入承片盒时也严格规定了放置方向。
不得用手直接接触硅片和承载盒。 ❖ 不得用手直接接触硅片和承载盒。
向后面的槽中注满去离子水。 将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水将各槽壁冲洗干净。
当硅片在1号槽氢氟酸溶液中时，不得打开设 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。
❖ 经等离子刻蚀过的硅片，检验合格后插入承片盒。
将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水将各槽壁冲洗干净。
备照明，防止硅片被染色。 经等离子刻蚀过的硅片，检验合格后插入承片盒。
❖ 不得用手直接接触硅片和承载盒。
经等离子刻蚀过的硅片，检验合格后插入承片盒。
用氢氟酸的这一特性来去除硅片表面的二氧 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。 化硅层。
3
清洗液配制
❖ 将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水 将各槽壁冲洗干净。
❖ 1号槽中注入一半深度的去离子水，加入氢氟 酸，再注入去离子水至溢流口下边缘。
氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、 每盒25片，扣好压条，投入清洗设备。
❖ 向后面的槽中注满去离子Fra bibliotek。氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。
易挥发性和很强的腐蚀性。但氢氟酸具有一 向后面的槽中注满去离子水。
向后面的槽中注满去离子水。
个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅，因 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。
❖ 向后面的槽中注满去离子水。
防护手套和防毒面具。 向后面的槽中注满去离子水。
但氢氟酸具有一个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅，因此不能装在玻璃瓶中。 当硅片在1号槽氢氟酸溶液中时，不得打开设备照明，防止硅片被染色。 注意，经过磷扩散处理的表面，刻蚀之后硅片在插入承片盒时也严格规定了放置方向。
不得用手直接接触硅片和承载盒。 ❖ 不得用手直接接触硅片和承载盒。
向后面的槽中注满去离子水。 将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水将各槽壁冲洗干净。
当硅片在1号槽氢氟酸溶液中时，不得打开设 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。
❖ 经等离子刻蚀过的硅片，检验合格后插入承片盒。
将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水将各槽壁冲洗干净。
备照明，防止硅片被染色。 经等离子刻蚀过的硅片，检验合格后插入承片盒。
❖ 不得用手直接接触硅片和承载盒。
经等离子刻蚀过的硅片，检验合格后插入承片盒。
用氢氟酸的这一特性来去除硅片表面的二氧 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。 化硅层。
3
清洗液配制
❖ 将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水 将各槽壁冲洗干净。
❖ 1号槽中注入一半深度的去离子水，加入氢氟 酸，再注入去离子水至溢流口下边缘。
半导体第五讲硅片清洗(4课时)
清洗剂残留：增加清洗次数 使用更环保的清洗剂
清洗不彻底：加强清洗剂浓 度延长清洗时间
硅片损伤：调整清洗参数避 免过度清洗
清洗设备故障：定期维护清 洗设备确保设备正常运行
清洗质量直接影响 硅片的电学性能
清洗质量对硅片的 光学性能有重要影 响
清洗质量对硅片的 机械性能有重要影 响
清洗质量对硅片的 热学性能有重要影 响
提高硅片质量： 清洗可以去除 硅片表面的污 染物和缺陷提 高硅片的纯度
和性能
提高生产效率： 清洗可以减少 硅片表面的污 染提高生产效
率和良品率
降低成本：清 洗可以减少硅 片表面的污染 降低生产成本
和维护成本
保护环境：清 洗可以减少硅 片表面的污染 降低对环境的
影响和污染
原理：利用物理作用 如机械摩擦、超声波、 气流等去除硅片表面
包装：将清洗好的硅片包装在 防静电袋中防止二次污染
检测项目：表面粗糙度、颗 粒度、缺陷密度等
检测方法：光学显微镜、电 子显微镜、X射线衍射等
检测标准：根据行业标准或 客户要求制定
检测报告：提供详细的检测 报告包括检测结果、分析及
建议
清洗设备种类：超声波清洗机、喷淋清洗机、真空清洗机等 超声波清洗机：适用于去除硅片表面的颗粒和污垢 喷淋清洗机：适用于去除硅片表面的有机物和化学物质 真空清洗机：适用于去除硅片表面的金属离子和氧化物 选择原则：根据硅片清洗的需求和工艺要求选择合适的清洗设备
清洗方法：化学清洗、物理清洗或两者 结合
清洗步骤：预清洗、主清洗、漂洗、干 燥
清洗剂：酸、碱、有机溶剂等
清洗设备：超声波清洗机、喷淋清洗机 等
清洗效果评估：目视检查、颗粒计数等
清洗：使用化学试剂去除硅片 表面的污染物