矽片清洗劑

矽片清洗劑廣泛套用於光伏，電子等行業矽片清洗；由於矽片在運輸過程中會有所污染，表面潔淨度不是很高，對即將進行的腐蝕與刻蝕產生很大的影響，所以首先要對矽片表面進行一系列的清洗操作。清洗的一般思路首先是去除表面的有機沾污，然後溶解氧化膜，因為氧化層是“沾污陷進”，會引起外延缺陷；再去除顆粒、金屬等，同時使矽片的表面鈍化。

目前多採用傳統的RCA清洗方法，不僅可以去除矽片表面的金屬、有機物等，還可以去除小顆粒等污染物。

基本介紹

• 中文名：矽片清洗劑
• 外文名：Silicon wafer cleaning agent

清洗工藝

2.1RCA清洗法

RCA清洗法又稱工業標準濕法清洗工藝，是由美國無線電公司(RCA)的Kem和Puotinen等人於20世紀60年代提出後，由此得名。

RCA濕法清洗由兩種不同的化學溶液組成，主要洗液成分見表2.1，表2.2，表2.3。

SPM具有很高的金屬氧化能力，可將金屬氧化後溶於清洗液中，並能將有機物氧化生成二氧化碳和水。用SPM清洗矽片可以去除表面的種有機沾污和部分金屬，當沾污特別嚴重時，難以去除乾淨。

DHF（HF），可以去除矽片表面的自然氧化膜，同時抑制氧化膜的形成。易去除矽表面的Al、Fe、Zn、Ni等金屬，也可以去除自然氧化膜上的氫氧化物。在自然那氧化膜被腐蝕掉時，矽片幾乎不被腐蝕。
表2.1 基礎的RCA清洗劑配方

SC-1清洗液是能去除顆粒和有機物質的鹼性溶液。由於過氧化氫為強氧化劑，能氧化矽片表面和顆粒。顆粒上的氧化層能提供消散機制，分裂並溶解顆粒，破壞顆粒和矽片表面之間的附著力，而脫離矽表面。過氧化氫的氧化效應也在矽片表面形成一個保護層，阻止顆粒重新粘附在矽片表面。隨後將矽片放入到10%的HF溶液中浸泡2分鐘，可以將矽片表面自然生成的氧化膜去除並抑制氧化膜再次形成，同時HF酸還可以將附著在氧化膜上的金屬污染物溶解掉。

SC-2濕法清洗工藝用於去除矽片表面的金屬。用高氧化能力和低PH值的溶液，才能去除表面的金屬粘污。此時，金屬被氧化成為離子並溶於酸液中，金屬和有機物粘污中的電子被清洗液俘獲並氧化。因此電離的金屬溶於溶液中，而有機雜質被分解。這就是RCA清洗方法的機理。繼續用HF在室溫下清洗矽片2分鐘，最後用去離子水超聲清洗數次去除殘留的洗液。
表2.2 RCA清洗劑配方

改進的RCA清洗工藝溶液配比見表2.3。

RCA-1（H2O/NH4OH/H2O2）型洗液：矽片表面的自然氧化層（SiO2）和Si被NH4OH腐蝕，因此附著在矽片表面的顆粒便分散於清洗液中，從而去除表面的顆粒。在NH4OH腐蝕矽表面的同時，H2O2又在氧化矽表面形成新的氧化膜。

RCA-2（H2O/HCl/H2O2）：用於除去矽片表面的Na、Fe、Mg等金屬沾污，在室溫下就能除去Fe和Zn。
表2.3 改進的RCA清洗劑配方

2.2HF/O3清洗法

2.2.1 HF/O3槽式清洗法

因為臭氧的還原電勢比硫酸、鹽酸、雙氧水都高，因此用臭氧超淨水去除有機物及金屬的方法，效率比用傳統的SC、SPM、RCA等高。此外，該方法在室溫下清洗，不用進行廢液處理，因此比傳統方法占有絕大優勢。

德國ASTEC公司設計了一套基於HF/O3清洗的工藝，稱為ACD。該法由清洗和乾燥兩部分組成，廣泛用於Φ300mm矽片的清洗。清洗步驟：清洗—純水沖洗—乾燥，可同時加入純水、HF、O3、表面活性劑，超音波清洗。

2.2.2 HF/O3單片清洗法

日本索尼公司研製的HF/O3單片旋轉式清洗法，可以有效去除矽表面的有機沾污、無機沾污、金屬沾污等。此設備上有三路供液系統，可同時將HF酸、溶解油臭氧的超純水、超純水供應到矽片中心。在此過程中，首先將HF酸、溶解油臭氧的超純水交替供應到矽片中心，每種試劑供應約10s交替一次，接著供應純水進行沖洗。最後用旋轉乾燥法對矽片進行乾燥，為避免旋轉乾燥法給矽片表面帶來水跡，可以改用氮氣吹。

2.3熱態洗矽成膜劑

熱態洗矽成膜劑，包括A劑和B劑，A劑包含強鹼性催化劑5%~35%、無機溶劑65%~95%，顯色劑微量，原料總和為100%；B劑包含分析純磷酸三鈉03%~3%、分析純聯氨0.05%~2%，與兩種無機溶劑，其原料總和為100%；使用時由A劑和B劑按照體積比1:10的比例混合使用，混合後溶液比重為1.008g/ml~1.031g/ml。