Como base para fabricar células fotovoltaicas y circuitos integrados, la limpieza de obleas de silicio es muy importante. El efecto de la limpieza afecta directamente al rendimiento final, la eficiencia y la estabilidad de las células fotovoltaicas y los circuitos integrados. La limpieza de la oblea de silicio no solo elimina las impurezas de la superficie de la oblea de silicio, sino que también pasiva la superficie de la oblea de silicio, reduciendo así la capacidad de adsorción de la superficie de la oblea de silicio. Las técnicas de limpieza de obleas comúnmente utilizadas incluyen la limpieza en húmedo y la limpieza en seco.Suministros PAM-XIAMENobleas de silicio, que han sido limpiados durante el proceso de fabricación.

1. Limpieza húmeda para oblea de silicio

La limpieza húmeda utiliza solventes químicos altamente corrosivos y oxidantes, como H2SO4, H2O2, DHF, NH3·H2O y otros solventes. Las partículas de impureza en la superficie de la oblea de silicio reaccionan con el solvente para formar sustancias solubles, gases o caer directamente. Para mejorar el efecto de eliminación de impurezas, se pueden usar megasónicos, calentamiento, vacío y otros medios técnicos y, finalmente, se usa agua ultrapura para limpiar la superficie de las obleas de silicio para obtener obleas de silicio que cumplan con los requisitos de limpieza. La limpieza húmeda incluye tecnologías de limpieza RCA, limpieza ultrasónica, limpieza por pulverización de doble flujo y método de microburbujas de ozono.

A continuación tomamos la limpieza RCA para una explicación específica.

Las tecnologías de limpieza RCA comunes actuales incluyen SPM, DHF, SC-1, SC-2. SPM está compuesto por H2SO4 con una fracción de volumen de 98% y 30% H2O2 en una proporción de 4:1. Tiene fuertes propiedades oxidantes entre 120 °C y 150 °C, y puede oxidar la materia orgánica adherida a la superficie de la oblea de silicio en H2O y CO2, para eliminar eficazmente las impurezas orgánicas. Sin embargo, las altas concentraciones de ácido sulfúrico tienden a carbonizar la materia orgánica y la solución SPM no puede eliminar la materia orgánica carbonizada.

DHF is a dilute HF solution. HF:H2O is between 1:100~1:250. It has strong corrosiveness between 20 and 25 °C, which can effectively remove the natural oxide layer on the surface of the silicon wafer. The metal elements (Al, Zn, Fe, etc.) in the oxide layer undergo a redox reaction to form metal ions and then be removed without affecting the silicon atoms on the surface of the silicon wafer. SC-1 is composed of NH3•H2O and H2O2 and H2O according to the ratio of 1:1:5. After cleaning at 70℃ for 10min, the thin layer of silicon atoms on the surface of the silicon wafer is corroded and peeled off by NH3•H2O, and the silicon atomic layer on the surface of the silicon wafer is associated with it. The granular impurities then fall off into the cleaning solution, thereby effectively removing the granular impurities. Experiments show that when the ratio of H2O:H2O2:NH3•H2O is 5:1:0.25, the removal rate of particles is the highest, but the roughness and defects of the silicon wafer surface are increased. SC-2 is composed of HCl, H2O2 and H2O in a ratio of 1:1:5. After cleaning at 70°C for 10 minutes, the metal and its compounds on the surface of the silicon wafer undergo redox reaction, forming metal ions into the cleaning solution. in order to effectively remove metal impurities. Experiments show that when the pH of the solution is between 3 and 5.6, not only metals and their oxides can be removed, but also the re-attachment of metal ions can be prevented.

La tecnología de limpieza RCA en el orden de SPM, DHF, SC-1, SC-2 básicamente cumple con los requisitos de limpieza de la mayoría de las obleas de silicio y pasiva la superficie de las obleas de silicio. TMPan et al. agregó tetrametilamina hidroxilada (TMAH) y ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) en el proceso SC-1 de limpieza de RCA y limpió la oblea de silicio a 80 ° C durante 3 min. Dado que la combinación del catión de tetrametilamina hidroxilada y Si muestra hidrofobicidad, y la adsorción del catión de tetrametilamina hidroxilada con las partículas de impureza muestra hidrofilicidad, el catión de tetrametilamina hidroxilada penetra gradualmente entre el Si y las partículas de impureza, llevándose las impurezas. La superficie de la oblea se funde en el agua. La medición muestra que las impurezas de partículas y los iones metálicos en la superficie de la oblea de silicio se eliminan básicamente y el efecto es mejor que la limpieza RCA tradicional, y también se mejora el rendimiento electroquímico de la oblea de silicio.

Este método elimina el proceso de limpieza SC-2 y simplifica la técnica de limpieza RCA. El uso de este método para limpiar la oblea de silicio no solo mejora la eficiencia de limpieza, reduce el costo, ahorra tiempo y obtiene una excelente limpieza de la superficie, sino que también mejora el rendimiento electroquímico de la oblea de silicio, que es adecuada para una promoción integral.

2. Limpieza en seco para oblea de silicio

La limpieza en seco significa que no se utilizan disolventes químicos en el proceso de limpieza, como la tecnología de limpieza en seco en fase de vapor y la tecnología de limpieza por haz. La tecnología de limpieza en seco en fase de vapor utiliza HF anhidro vaporizado para interactuar con la capa de óxido natural en la superficie de la oblea de silicio, que puede eliminar de manera efectiva el óxido en la superficie de la oblea de silicio y las partículas de metal en la capa de óxido, y tiene una cierta capacidad para inhibir la generación de película de óxido en la superficie de la oblea de silicio. La limpieza en seco con vapor reduce en gran medida la cantidad de HF y acelera la eficacia de la limpieza.

Las técnicas de limpieza en seco incluyen la limpieza con hielo seco, la limpieza con ozono ultravioleta, la limpieza en fase gaseosa y la tecnología de limpieza por haz. Entre todas las tecnologías de limpieza en seco, el uso de la tecnología de limpieza con partículas de hielo seco para limpiar las obleas de silicio es muy eficaz y no daña la superficie de las obleas de silicio ni contamina el medio ambiente. Es una tecnología de limpieza ideal para obleas de silicio. Específicamente:

Cuando la temperatura supera los 31,1 °C y la presión alcanza los 7,38 MPa, el CO2 se encuentra en un estado supercrítico y se puede realizar la conversión mutua entre los estados gaseoso y sólido. El CO2 se expulsa repentinamente del cilindro a través de la boquilla, la presión cae, el cuerpo se expande rápidamente y se produce el cambio isentálpico de CO2, y el CO2 mezclado con gas y líquido genera partículas sólidas de hielo seco, realizando así la limpieza de obleas de silicio. Las partículas de hielo seco eliminan partículas e impurezas orgánicas por diferentes mecanismos. Al eliminar las impurezas de partículas, las partículas de hielo seco chocan elásticamente con las impurezas de partículas, lo que genera una transferencia de impulso, y las impurezas de partículas se trituran y se llevan con el flujo de aire de alta velocidad. Al eliminar las impurezas orgánicas, las partículas de hielo seco chocan con la materia orgánica de manera inelástica, y las partículas de hielo seco se licuan y envuelven la materia orgánica de la superficie de la oblea de silicio, y luego se solidifican y son arrastradas por el flujo de aire de alta velocidad.

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