YL280清洗机配件,硅片清洗技术有哪些被忽视的技巧吗?

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硅片清洗作为光伏电池和集成电路制造的基础非常重要,清洗效果直接影响光伏电池和集成电路的最终性能、效率和稳定性[1]。硅片是从硅棒上切下来的,硅片表面的多层晶格被破碎,布满了不饱和的悬挂键,悬挂键活性很高,很容易吸附外界杂质颗粒,硅片表面受到污染和性能恶化。其中,颗粒杂质会降低硅片的介电强度,金属离子会增加太阳能电池P-N结的反向漏电流,减少少数载流子的寿命,有机化合物会恶化太阳能电池的质量。氧化层和H2O会加剧硅表面的腐蚀[2]。清洗硅片不仅需要去除硅片表面的杂质,还需要钝化硅片表面,降低硅片表面的吸附能力。高等级硅片对表面洁净度要求非常严格,理论上不能存在颗粒、金属离子、有机粘合层、水蒸气和氧化层。它具有一定程度的平坦度,硅片的边缘不存在,并且悬空键是氢封端的[3]。由于目前硅片清洗技术存在的缺陷,大规模集成电路因硅材料清洁度不够而导致题甚至失效的比例达到50%,因此优化清洗工艺十分必要。硅片[4]。


1硅片清洗技术


11清洗技术的类别及原理


常用的硅片清洗技术包括湿法清洗和干法清洗。湿法清洗采用具有强腐蚀性和氧化性的化学溶剂,如H2SO4、H2O2、DHF、NH3H2O等溶剂,硅片表面的杂质颗粒与溶剂发生化学反应,产生可溶物质、气体,或直接脱落。这是可能的。为了增加去除杂质的效果,可以采用兆声、加热、真空等技术手段,最后用超纯水清洗硅片表面,得到符合清洁度要求的硅片。


干洗是指不使用化学溶剂的洗涤方法,例如蒸气干洗技术或光束清洗技术。气相干洗技术利用汽化的无水HF与硅片表面的自然氧化层相互作用,可以有效去除硅片表面的氧化物和氧化层中的金属颗粒,具有一定的特点。抑制硅晶片表面氧化膜形成的能力的影响。气相干洗显着减少了HF的量并提高了清洁效率。


12湿洗


121RCA清洁


Kern[5]等人于1965年提出了RCA清洗方法。清洗过程分为两个阶段SC-1和SC-2。后来经过Ohnishi和Akiya等研究人员的改进,形成了目前常见的RCA清洗技术SPM、DHF、SC-1和SC-2。SPM是由体积分数为98、比例为4:1的H2SO4和30H2O2组成的产品,在120-150下具有极强的氧化性能,可以将附着在硅片表面的有机物氧化成H2O和二氧化碳。从而有效去除有机杂质。但高浓度硫酸容易使有机物碳化,因此SPM溶液不能去除碳化的有机物。


DHF是一种稀HF溶液,HF:H2O比例为1:100至1:250。[6]在20-25时具有强腐蚀性,能有效去除硅表面的自然氧化层。氧化膜中存在的Al、Zn、Fe等金属元素发生氧化还原反应,形成金属离子,金属离子被去除,而不影响硅片表面的硅原子。SC-1由NH3H2O、H2O2、H2O按1:1:5的比例组成,在70清洗10分钟时,硅片表面薄薄的硅原子层被腐蚀剥落。随着NH3H2O脱落,硅片表面的硅原子也被剥离,颗粒状杂质脱落进入清洗液中,有效去除颗粒状杂质。实验结果表明,当H2O:H2O2:NH3H2O为5:1:025时[7],颗粒去除率最高,但硅片表面粗糙度和缺陷增加。SC-2由HCl、H2O2、H2O按1:1:5的比例组成[8],在70清洗10分钟,硅片表面的金属及其化合物发生化学变化。氧化还原反应。它发生反应形成金属离子,进入清洗液,有效去除金属杂质。实验表明,当溶液的pH值在356之间时,不仅可以去除金属和氧化物,而且可以防止金属离子重新附着[9]。


RCA清洗技术,顺序为SPM、DHF、SC-1、SC-2,基本满足大部分硅片的清洁度要求,并对硅片表面进行钝化。TMPan[10]等人在RCA清洗的SC-1工艺中添加氢氧化四甲胺TMAH和乙二胺四乙酸EDTA,在80下清洗硅片3分钟。氢氧化物四甲胺阳离子与Si结合时表现出疏水性,而氢氧化物四甲胺阳离子吸附在杂质颗粒上时表现出亲水性,因此,氢氧化物四甲胺阳离子逐渐渗透到Si与杂质颗粒之间,将杂质输送到硅片上。水。测量结果表明,硅片表面的颗粒杂质和金属离子基本被去除,比传统的RCA清洗更有效,同时也提高了硅片的电化学性能。


该方法消除了SC-2清洁过程并简化了RCA清洁技术。采用该方法清洗硅片,不仅提高了清洗效率、降低了成本、节省了时间,实现了优异的表面清洁度,而且还提高了硅片的电化学性能,适合综合宣传做。


122超声波清洗


超声波清洗是利用超声波在液体中的空化、加速和直流作用,直接或间接地作用于液体和污垢,使污垢层分散、乳化和剥离,从而达到清洗的目的。目前使用的超声波清洗机中,应用较多的是空化法和直流法。


YLLiu[11]等人提出利用SQX-3916清洗装置将28KHz电能转换为机械冲击波,并将声波引入Q352-B碱性清洗剂、活化剂、去离子水=02的化学清洗溶液中。1:10,45清洗硅片3分钟。硅片直径为10cm,厚度为600m。在化学清洗液中,高频声波纵向传播,根据声波传播的方向,化学清洗液交替受到密集压力和密集压力,在负压区产生气泡,并在负压区封闭。正压区。气泡闭合的瞬间,产生101325MPa的高压。硅片的表面就像承受着一系列的“爆炸”。“爆炸”导致表面出现有机杂质、颗粒杂质和氧化膜。当硅片破裂时,碱性清洁剂和金属离子会发生复杂的反应,从而加快清洁效率。


这是利用高频声波的机械作用、溶液的空化效应以及化学试剂的络合反应,有效去除硅片表面有机物、颗粒离子、金属离子杂质的方法。类似地,BongKyun[12]等人采用083MHz兆赫声波清洗硅片,但效果更好,可以去除小于03m的颗粒杂质。


123双流喷雾清洗


双流雾化喷嘴是利用喷嘴带动旋转臂来回扫描硅片,硅片顺时针旋转,从而对硅片进行清洗。双流喷嘴利用高压高速的气体喷射冲击低流量的液体,打破液体的表面张力和液体分子间的范德华键和氢键,使液体雾化,成为纳米尺寸的水。液滴被吸收到空气中,从而通过喷嘴高速喷射。


YTeng[13]等人采用双流喷嘴清洗硅片,分析了该方法的清洗效果、清洗对硅产品的损伤程度,并与兆声清洗进行比较,证实其可行性。双流喷嘴清洗技术的性。实验首先在7星洁净的硅片上刻出50nm宽的网格线,然后使用尺寸从50nm到100nm的聚苯乙烯乳胶颗粒模拟硅片表面的颗粒污染,然后使用双。-对气流雾化喷嘴和兆声硅片进行清洗后,证实双气流雾化喷嘴清洗对硅片表面网格线损伤较小,而兆声波清洗对硅片表面网格线损伤严重双流雾化喷嘴的清洗效果相当好,满足硅片表面清洁度的一般要求。双流喷嘴清洗去除硅片表面杂质,不损伤硅片表面,适用于65nm精度要求的器件清洗。


124臭氧微泡法


JKYoon[14]等人利用臭氧的高活性和强氧化特性,创建了臭氧微泡清洗系统,去除硅片表面的有机物和颗粒杂质。臭氧溶于水产生高活性的OH基团,OH基团与有机物发生化学反应,去除硅片表面的有机杂质,同时硅片表面覆盖一层原子级光滑的氧化膜,防止杂质再次出现.有效地隔离它。


臭氧微泡清洗系统由装载、清洗、漂洗和干燥四个阶段组成。首先,将硅片放入密封的混合室中,填充水或化学品,然后通过喷嘴将臭氧注入混合室进行清洗。在38环境下通过浓度10ppm的臭氧清洗12分钟。调整喷嘴的入射角度,使入射气泡与硅片表面成192。该方法清洗效果优良,基本去除了有机物和颗粒杂质,满足一般硅片的清洁度要求。同时,臭氧微泡清洗产生的污染废物较少,清洗效率较高,可用于大型电路、硅片和LED的清洗。


13干洗


131干冰清洗


当温度超过311C、压力达到738MPa时,CO2变得超临界,实现气态和固态之间的相互转化。CO2通过喷嘴快速从气缸中喷出,压力下降,本体迅速膨胀,引起CO2的等焓变化,气液混合的CO2生成固体干冰颗粒,对硅片进行清洗。干冰颗粒具有多种去除颗粒和有机杂质的机制。去除颗粒杂质时,干冰颗粒与颗粒杂质弹性碰撞传递动量,高速气流将颗粒杂质粉碎去除。去除有机杂质时,干冰颗粒与有机物发生非弹性碰撞,干冰颗粒液化并包围硅片表面的有机物,然后凝固并被高速气流去除。XGuo[15]等人提出了一种新型干冰颗粒射流清洗技术,采用纯度为5N、压力为8MPa的CO2气源,喷嘴前压力为11MPa的清洗参数。达到了良好的清洁效果。


利用干冰颗粒清洗技术来清洗硅片是一种非常有效的理想清洗技术,而且不会损伤硅片表面,不污染环境。


132紫外线臭氧清洗


JRVig[16]于1986年提出UV/O3,一种紫外线臭氧清洗技术。通过实验,我们测量了2537nm和1849nm波长的紫外线,这两个波长的光子可以直接打开和切断有机分子的共价键,激活有机分子并分解为离子、自由原子、激发分子等。同时,波长1849nm的紫外光子可将空气中的氧气O2分解为臭氧O3,波长2537nm的紫外光子可将O3分解为O2和活性氧O。该过程是连续的。当这两类短波长紫外线照射时,臭氧不断产生和分解,并不断产生活性氧原子,活性氧原子O与强有机物等活性分子相互作用而发生氧化。-碳氢化合物发生氧化反应,产生CO2、CO、H2O和NO等挥发性气体,当这些气体逸出到物体表面时,附着的有机污染物被完全去除。在物体的表面。UV/O3清洗技术可以有效去除硅片表面的有机杂质而不损伤硅片表面,并且可以提高硅片表面氧化膜的质量,但无机和金属杂质则不太理想。利用同样的原理,WJLee和HTJeon[17]在UV/O3清洗过程中添加了HF,不仅去除了有机杂质,而且对无机和金属杂质也表现出了良好的去除效果。


133气相清洗


气相清洗是利用清洗剂高温汽化,使气流上升到物料表面,因温差而发生冷凝,清洗剂溶解物料表面的杂质后再下降。如图1所示,去除清洗剂中的水分和杂质后,清洗剂移动到加热槽中并蒸发,重复该过程以清洗芯片表面。


WHLin[18]使用溴化丙烷作为蒸气干洗清洁剂来清洁砷化镓半导体芯片。砷化镓芯片在清洗过程中没有受到损坏,获得了良好的清洗效果,进一步的实验测试表明,清洗后芯片性能仍保持稳定。类似地,GShi[19]采用氟利昂和异丙醇混合的有机溶剂作为清洗剂来清洗印刷电路板(PCB),清洗效果极佳。这证实了该方法是非常令人满意的。


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