Comment nettoyer les tranches de silicium (Si) ?

Comment nettoyer les tranches de silicium (Si) ?

En tant que base pour la fabrication de cellules photovoltaïques et de circuits intégrés, le nettoyage des tranches de silicium est très important. L'effet du nettoyage affecte directement les performances finales, l'efficacité et la stabilité des cellules photovoltaïques et des circuits intégrés. Le nettoyage de la plaquette de silicium élimine non seulement les impuretés sur la surface de la plaquette de silicium mais rend également la surface de la plaquette de silicium passivée, réduisant ainsi la capacité d'adsorption de la surface de la plaquette de silicium. Les techniques de nettoyage de plaquettes couramment utilisées comprennent le nettoyage humide et le nettoyage à sec.Fournitures PAM-XIAMENtranches de silicium, qui ont été nettoyés pendant le processus de fabrication.

plaquette de silicium propre

1. Nettoyage humide pour plaquette de silicium

Le nettoyage humide utilise des solvants chimiques hautement corrosifs et oxydants, tels que H2SO4, H2O2, DHF, NH3·H2O et d'autres solvants. Les particules d'impuretés à la surface de la plaquette de silicium réagissent avec le solvant pour former des substances solubles, des gaz ou tombent directement. Afin d'améliorer l'effet d'élimination des impuretés, le mégasonique, le chauffage, le vide et d'autres moyens techniques peuvent être utilisés, et enfin de l'eau ultra pure est utilisée pour nettoyer la surface des tranches de silicium afin d'obtenir des tranches de silicium qui répondent aux exigences de propreté. Le nettoyage humide comprend les technologies de nettoyage RCA, de nettoyage par ultrasons, de nettoyage par pulvérisation à double flux et de méthode de micro-bulles d'ozone.

Ensuite, nous prenons le nettoyage RCA pour une explication spécifique

Les technologies de nettoyage RCA courantes actuelles incluent SPM, DHF, SC-1, SC-2. Le SPM est composé de H2SO4 avec une fraction volumique de 98 % et 30 % de H2O2 dans un rapport de 4:1. Il possède de fortes propriétés oxydantes entre 120 °C et 150 °C et peut oxyder la matière organique collée à la surface de la plaquette de silicium en H2O et CO2, de manière à éliminer efficacement les impuretés organiques. Cependant, des concentrations élevées d'acide sulfurique ont tendance à carboniser la matière organique et la solution SPM ne peut pas éliminer la matière organique carbonisée.

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 technologie de nettoyage RCA dans l'ordre de SPM, DHF, SC-1, SC-2 répond essentiellement aux exigences de propreté de la plupart des tranches de silicium et passive la surface des tranches de silicium. TMPan et al. ajouté de la tétraméthylamine hydroxylée (TMAH) et de l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) dans le processus SC-1 de nettoyage RCA, et nettoyé la plaquette de silicium à 80 ° C pendant 3 min. Étant donné que la combinaison du cation tétraméthylamine hydroxylé et du Si présente un caractère hydrophobe et que l'adsorption du cation tétraméthylamine hydroxylé avec les particules d'impuretés présente un caractère hydrophile, le cation tétraméthylamine hydroxylé pénètre progressivement entre le Si et les particules d'impuretés, emportant les impuretés. La surface de la plaquette fond dans le l'eau. La mesure montre que les impuretés des particules et les ions métalliques à la surface de la plaquette de silicium sont fondamentalement éliminés et l'effet est meilleur que le nettoyage RCA traditionnel, et les performances électrochimiques de la plaquette de silicium sont également améliorées.

Cette méthode élimine le processus de nettoyage SC-2 et simplifie la technique de nettoyage RCA. L'utilisation de cette méthode pour nettoyer la plaquette de silicium améliore non seulement l'efficacité du nettoyage, réduit les coûts, fait gagner du temps et obtient une excellente propreté de surface, mais améliore également les performances électrochimiques de la plaquette de silicium, ce qui convient à une promotion complète.

2. Nettoyage à sec pour plaquette de silicium

Le nettoyage à sec signifie que les solvants chimiques ne sont pas utilisés dans le processus de nettoyage, comme la technologie de nettoyage à sec en phase vapeur et la technologie de nettoyage par faisceau. La technologie de nettoyage à sec en phase vapeur utilise du HF anhydre vaporisé pour interagir avec la couche d'oxyde naturelle à la surface de la plaquette de silicium, ce qui peut éliminer efficacement l'oxyde à la surface de la plaquette de silicium et les particules métalliques dans la couche d'oxyde, et a un certaine capacité à inhiber la génération d'un film d'oxyde sur la surface de la plaquette de silicium. Le nettoyage à sec à la vapeur réduit considérablement la quantité de HF et accélère l'efficacité du nettoyage.

Les techniques de nettoyage à sec comprennent le nettoyage cryogénique, le nettoyage UV-ozone, le nettoyage en phase gazeuse et la technologie de nettoyage par faisceau. Parmi toutes les technologies de nettoyage à sec, l'utilisation de la technologie de nettoyage des particules de glace carbonique pour nettoyer les tranches de silicium est très efficace, et elle n'endommage pas la surface des tranches de silicium et ne pollue pas l'environnement. C'est une technologie de nettoyage idéale pour les plaquettes de silicium. Spécifiquement:

Lorsque la température dépasse 31,1 °C et que la pression atteint 7,38 MPa, le CO2 est dans un état supercritique et la conversion mutuelle entre les états gazeux et solide peut être réalisée. Le CO2 est soudainement éjecté du cylindre à travers la buse, la pression chute, le corps se dilate rapidement et le changement isenthalpique du CO2 se produit, et le CO2 mélangé au gaz et au liquide génère des particules solides de glace carbonique, réalisant ainsi le nettoyage des plaquettes de silicium. Les particules de glace carbonique éliminent les particules et les impuretés organiques par différents mécanismes. Lors de l'élimination des impuretés particulaires, les particules de glace carbonique entrent en collision élastiquement avec les impuretés particulaires, entraînant un transfert d'impulsion, et les impuretés particulaires sont broyées et emportées avec le flux d'air à grande vitesse. Lors de l'élimination des impuretés organiques, les particules de glace carbonique entrent en collision avec la matière organique de manière inélastique, et les particules de glace carbonique se liquéfient et enveloppent la matière organique de la surface de la plaquette de silicium, puis se solidifient et sont emportées par le flux d'air à grande vitesse.

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