硅片腐蚀技巧

硅片腐蚀硅片腐蚀一、目的 和原理：利用氢氧 化钠对多晶硅腐蚀作用，去除硅 片在多线切割锯切片时产生的表 面损伤层，同时利用氢氧化钠对 硅腐蚀的各向异性，争取表面较低反射率 较低的表面织构。解释：① 现有多晶硅片是由长方体晶锭在 多线切割锯切成一片片多晶硅方片。由于 切片是钢丝在金刚砂溶液作用下 多次往返削切成硅片，金刚砂硬度很高， 会在硅片表面带来一定的机械损 伤。如果损伤不去除，会影响太阳电池的 填充因子。②氢氧化 钠俗称烧碱，是在国民经济生产 中大量应用化工产品。由电解食盐水而得，价格比 较便宜，每 500 克 6 元。化学反应方程式为： 。分析纯氢氧化锂 、氢氧化钾也可以与硅起反应， 但价格较贵。如氢氧化锂每500 克 23 元，用于镉 - 镍电池电解液中。③碱性腐 蚀优点是反应生成物无毒 ， 不污染空气和环境 。 不像 HF-HNO3酸性系统会生 成有毒的 NOx气体污染大气。另 外，碱性系统与硅反应，基本处于受控状 态。有利于大面积硅片的腐蚀， 可以保证一定的平行度。二、步骤 ：工位1 2 3 4 5 6 7 8 9 材料20%NaOH H2O 2% NaOH H2O 20% HCl H2O HF H2O H2O 温度80℃ 室温 80℃ 室温 室温 室温 室温 室温 室温时间10m 16m 15m 3m 3m 3m 1m 3m 3m 1. 本工艺步 骤是施博士制定的，是可行的具有指导意义的 两步法碱腐蚀工艺。第一步粗 抛光去掉硅片的损伤层。第二步 细抛光，表面产生出部分反射率较低的织 构表面。如果含有 [100] 晶向的 晶粒，就可以长出金字塔体状的绒面。第五 步是通过盐酸中和残余的氢氧化 钠，化学反应方程式为： 。第七步氢氟酸 络合掉硅片表面的二氧化硅层， 化学反应方程式为： 。2. 我们 就粗抛作过实验，投入 50 片硅片：a． 在 20%NaOH溶液中，温度为 80℃，反应了 10 分钟，硅片厚度平均去掉了 32μ m。b． 在 15%NaOH溶液中，温度为 80℃，反应了 10 分钟，硅片厚度平均去掉了 25μ m（此数据 来源于小片实验）。硅片粗抛 是放热反应且反应激烈，反应速 度与温度上升有点正反馈的态势：温度高 ，浓度高反应就会更激烈。新硅 片由于表面粗糙，表面积大一些反应也会 激烈一些。c． 由于每次投片量较 大， 125× 125 可投 300 片， 103× 103 可 投 400片，因而反应会很激烈，通过积累可以求出 在受控条件下最佳浓度和时间 。d． 按照施博士 的意见硅片去掉 20~25μ m的厚度，硅 片损伤层也就去除干净了，这 也可以作为检验标准。e． 本反应以 125× 125 的硅片计，每一片每次反应去 掉 25μ m的厚度为准，每片将消耗 0.9 克硅 ，也将消耗 2.6 克氢氧化钠 ， 300 片硅片将消耗780 克氢氧化钠，加上 溶液加热蒸气带走一部分氢氧 化钠，先加上 1000 克氢氧化钠为宜 。f ． 同理，如 e 那样每次生 成 832 克硅酸钠，反应槽内的溶 剂以 170千克计，一旦 溶液出现明显白色絮状硅酸钠， 就应更换氢氧化钠溶液。g． 工序 3 中利用氢氧 化钠对硅腐蚀的各向异性， 用 2%氢氧化钠溶液在多晶硅表面 产生反射率较低织构表面，在 [100] 晶向的晶 粒表面上会腐蚀出金字塔体的 绒面来。 多晶硅总会存 在着 [100] 晶向 的晶粒， 只是多少而已 。h． 溶液配比方法是采 取重量百分比法， 如 20%氢氧化钠溶液 是 1000ml纯水中 加 200 克氢氧化钠。三、注意 事项：1． 在工序 1 和 3 中氢 氧化钠溶液与硅片反应时会有碱 蒸气产生，故设备运行时请 关闭有机玻璃门。2． 盐酸是挥发性强酸 ，不不要去闻其味道。3． 氢氟酸会腐蚀玻璃 ，故不与玻璃器械接触，也不要 去闻氢氟酸的味道。4． 如果酸或碱不小心 溅入眼内或溅到脸上，请立即打 开洗脸洗眼池上盖冲洗。