Come pulire i wafer di silicio (Si)?

Come pulire i wafer di silicio (Si)?

Come base per la realizzazione di celle fotovoltaiche e circuiti integrati, la pulizia del wafer di silicio è molto importante. L'effetto della pulizia influenza direttamente le prestazioni finali, l'efficienza e la stabilità delle celle fotovoltaiche e dei circuiti integrati. La pulizia del wafer di silicio non solo rimuove le impurità sulla superficie del wafer di silicio, ma rende anche passivata la superficie del wafer di silicio, riducendo così la capacità di adsorbimento della superficie del wafer di silicio. Le tecniche di pulizia dei wafer comunemente utilizzate includono il lavaggio a umido e il lavaggio a secco.Forniture PAM-XIAMENwafer di silicio, che sono stati puliti durante il processo di fabbricazione.

wafer di silicio pulito

1. Pulizia a umido per wafer di silicio

La pulizia a umido utilizza solventi chimici altamente corrosivi e ossidanti, come H2SO4, H2O2, DHF, NH3·H2O e altri solventi. Le particelle di impurità sulla superficie del wafer di silicio reagiscono con il solvente per formare sostanze solubili, gas o cadono direttamente. Al fine di migliorare l'effetto di rimozione delle impurità, è possibile utilizzare megasonic, riscaldamento, vuoto e altri mezzi tecnici, e infine l'acqua ultrapura viene utilizzata per pulire la superficie dei wafer di silicio per ottenere wafer di silicio che soddisfano i requisiti di pulizia. La pulizia a umido include tecnologie di pulizia RCA, pulizia ad ultrasuoni, pulizia a spruzzo a doppio flusso e metodo con microbolle di ozono.

Di seguito prendiamo la pulizia RCA per una spiegazione specifica

Le attuali tecnologie di pulizia RCA comuni includono SPM, DHF, SC-1, SC-2. SPM è composto da H2SO4 con una frazione di volume del 98% e 30% H2O2 in un rapporto di 4:1. Ha forti proprietà ossidanti tra 120 ° C e 150 ° C e può ossidare la materia organica aderita alla superficie del wafer di silicio in H2O e CO2, in modo da rimuovere efficacemente le impurità organiche. Tuttavia, alte concentrazioni di acido solforico tendono a carbonizzare la materia organica e la soluzione SPM non può rimuovere la materia organica carbonizzata.

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 tecnologia di pulizia RCA nell'ordine di SPM, DHF, SC-1, SC-2 soddisfa sostanzialmente i requisiti di pulizia della maggior parte dei wafer di silicio e passiva la superficie dei wafer di silicio. TM Pan et al. aggiunto tetrametilammina idrossilata (TMAH) e acido etilendiamminotetraacetico (EDTA) nel processo SC-1 di pulizia RCA e pulito il wafer di silicio a 80 ° C per 3 min. Poiché la combinazione del catione tetrametilammina idrossilato e Si mostra idrofobicità e l'adsorbimento del catione tetrametilammina idrossilato con le particelle di impurità mostra idrofilia, il catione tetrametilammina idrossilato penetra gradualmente tra il Si e le particelle di impurità, portando via le impurità La superficie del wafer fonde nel acqua. La misurazione mostra che le impurità delle particelle e gli ioni metallici sulla superficie del wafer di silicio vengono sostanzialmente rimossi e l'effetto è migliore rispetto alla tradizionale pulizia RCA e anche le prestazioni elettrochimiche del wafer di silicio sono migliorate.

Questo metodo elimina il processo di pulizia SC-2 e semplifica la tecnica di pulizia RCA. L'utilizzo di questo metodo per pulire il wafer di silicio non solo migliora l'efficienza di pulizia, riduce i costi, fa risparmiare tempo e ottiene un'eccellente pulizia della superficie, ma migliora anche le prestazioni elettrochimiche del wafer di silicio, che è adatto per una promozione completa.

2. Lavaggio a secco per wafer di silicio

Pulizia a secco significa che nel processo di pulizia non vengono utilizzati solventi chimici, come la tecnologia di pulizia a secco in fase vapore e la tecnologia di pulizia a raggio. La tecnologia di lavaggio a secco in fase vapore utilizza HF anidro vaporizzato per interagire con lo strato di ossido naturale sulla superficie del wafer di silicio, che può rimuovere efficacemente l'ossido sulla superficie del wafer di silicio e le particelle metalliche nello strato di ossido e ha un certa capacità di inibire la generazione di film di ossido sulla superficie del wafer di silicio. La pulizia a secco a vapore riduce notevolmente la quantità di HF e accelera l'efficienza della pulizia.

Le tecniche di pulizia a secco includono la pulizia con ghiaccio secco, la pulizia con UV-ozono, la pulizia in fase gassosa e la tecnologia di pulizia a raggio. Tra tutte le tecnologie di lavaggio a secco, l'uso della tecnologia di pulizia delle particelle di ghiaccio secco per pulire i wafer di silicio è molto efficace e non danneggia la superficie dei wafer di silicio e non inquina l'ambiente. È una tecnologia di pulizia ideale per wafer di silicio. Nello specifico:

Quando la temperatura supera i 31,1 °C e la pressione raggiunge i 7,38 MPa, la CO2 è in uno stato supercritico e si può realizzare la conversione reciproca tra stato gassoso e stato solido. La CO2 viene improvvisamente espulsa dal cilindro attraverso l'ugello, la pressione diminuisce, il corpo si espande rapidamente e si verifica il cambiamento isentalpico di CO2 e la CO2 miscelata con gas e liquido genera particelle solide di ghiaccio secco, realizzando così la pulizia dei wafer di silicio. Le particelle di ghiaccio secco rimuovono le particelle e le impurità organiche mediante diversi meccanismi. Quando si rimuovono le impurità del particolato, le particelle di ghiaccio secco si scontrano elasticamente con le impurità del particolato, determinando il trasferimento di quantità di moto e le impurità del particolato vengono frantumate e portate via con il flusso d'aria ad alta velocità. Quando si rimuovono le impurità organiche, le particelle di ghiaccio secco entrano in collisione con la materia organica in modo anelastico e le particelle di ghiaccio secco si liquefanno e avvolgono la materia organica dalla superficie del wafer di silicio, quindi si solidificano e vengono portate via dal flusso d'aria ad alta velocità.

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