硅片的清洗與制絨-一次清洗培訓(xùn)材料-修改(編輯修改稿)
2025-02-09 04:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表面無(wú)明顯色差；絨面小而均勻。 ? 單晶制絨 單晶絨面顯微結(jié)構(gòu)（左：金相顯微鏡；右：掃描電鏡） 27 硅片清洗與制絨 制絨原理： 簡(jiǎn)言之，即利用硅在低濃度堿液中的各向異性腐蝕，即硅在 (110)及 (100)晶面的腐蝕速率遠(yuǎn)大于 (111)晶面的腐蝕速率。經(jīng)一定時(shí)間腐蝕后，在 (100)單晶硅片表面留下四個(gè)由 (111)面組成的金字塔，即上圖所示金字塔。 根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在較低濃度下，硅片腐蝕速率差異最大可達(dá) V (110)： V(100) ： V(111) =400： 200： 1。 盡管 NaOH(KOH)， Na2SiO3， IPA(或乙醇 )混合體系制絨在工業(yè)中的應(yīng)用已有近二十年，但制絨過(guò)程中各向異性腐蝕以及絨面形成機(jī)理解釋仍存爭(zhēng)議，本文將列出部分機(jī)理解釋。 ? 單晶制絨 28 硅片清洗與制絨 各向異性腐蝕機(jī)理： 1967年， Finne和 Klein第一次提出了由 OH， H2O與硅反應(yīng)的各向異性反應(yīng)過(guò)程的氧化還原方程式： Si+2OH+4H2O→Si(OH) 62+2H2； 1973年， Price提出硅的不同晶面的懸掛鍵密度可能在各項(xiàng)異性腐蝕中起主要作用； 1975年， Kendall提出濕法腐蝕過(guò)程中，（ 111）較（100）面易生長(zhǎng)鈍化層； 1985年， Palik提出硅的各向異性腐蝕與各晶面的激活能和背鍵結(jié)構(gòu)兩種因素相關(guān)，并提出 SiO2（ OH） 22是基本的反應(yīng)產(chǎn)物； ? 單晶制絨 29 硅片清洗與制絨 各向異性腐蝕機(jī)理： 1990年， Seidel提出了目前最具說(shuō)服力的電化學(xué)模型，模型認(rèn)為各向異性腐蝕是由硅表面的懸掛鍵密度和背鍵結(jié)構(gòu)，能級(jí)不同而引起的； 1991年， Glembocki和 Palik考慮水和作用提出了水和模型，即各向異性腐蝕由腐蝕劑中自由水和 OH同時(shí)參與反應(yīng)； 最近， Elwenspolk等人試著用晶體生長(zhǎng)理論來(lái)解釋單晶硅的各向異性腐蝕，即不同晶向上的結(jié)位 (kinksites)數(shù)目不同； 另一種晶體學(xué)理論則認(rèn)為 (111)面屬于光滑表面，(100)面屬于粗糙表面。 ? 單晶制絨 30 硅片清洗與制絨 各向異性腐蝕機(jī)理： Seidel電化學(xué)模型： ? 單晶制絨 31 硅片清洗與制絨 絨面形成機(jī)理： A、金字塔從硅片缺陷處產(chǎn)生； B、缺陷和表面沾污造成金字塔形成； C、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硅水合物不易溶解，從而導(dǎo)致金字塔形成； D、異丙醇和硅酸鈉是產(chǎn)生金字塔的原因。 硅對(duì)堿的擇優(yōu)腐蝕是金字塔形成的本質(zhì)，缺陷、沾污、異丙醇及硅酸鈉含量會(huì)影響金字塔的連續(xù)性及金字塔大小。 ? 單晶制絨 32 硅片清洗與制絨 絨面形成最終取決于兩個(gè)因素： 腐蝕速率及各向異性 腐蝕速率快慢影響因子： 腐蝕液流至被腐蝕物表面的移動(dòng)速率； 腐蝕液與被腐蝕物表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率； 生成物從被腐蝕物表面離開(kāi)的速率。 ? 單晶制絨 33 硅片清洗與制絨 具體影響因子： NaOH濃度 溶液溫度 異丙醇濃度 制絨時(shí)間 硅酸鈉含量 槽體密封程度、異丙醇揮發(fā) 攪拌及鼓泡 ? 單晶制絨 34 硅片清洗與制絨 NaOH濃度對(duì)絨面形貌影響： NaOH對(duì)硅片反應(yīng)速率有重要影響。制絨過(guò)程中，由于所用 NaOH濃度均為低堿濃度，隨 NaOH濃度升高，硅片腐蝕速率相對(duì)上升。與此同時(shí)，隨 NaOH濃度改變，硅片腐蝕各向異性因子也發(fā)生改變，因此， NaOH濃度對(duì)金字塔的角錐度也有重要影響。 ? 單晶制絨 0 . 5 % 1 . 5 % 5 . 5 %85oC， 30min， IPA vol10% 35 硅片清洗與制絨 NaOH濃度對(duì)絨面反射率影響： ? 單晶制絨 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Concentration of NaOH (g/l)Average Reflectance36 硅片清洗與制絨 溫度影響： 溫度過(guò)高， IPA揮發(fā)加劇，晶面擇優(yōu)性下降，絨面連續(xù)性降低；同時(shí)腐蝕速率過(guò)快，控制困難； 溫度過(guò)低，腐蝕速率過(guò)慢，制絨周期延長(zhǎng)； 制絨溫度范圍： 7590oC。 ? 單晶制絨 37 硅片清洗與制絨 IPA影響： 降低硅片表面張力，減少氣泡在硅片表面的粘附，使金字塔更加均勻一致； 氣泡直徑、密度對(duì)絨面結(jié)構(gòu)及腐蝕速率有重要影響。氣泡大小及在硅片表面的停留時(shí)間，與溶液粘度、表面張力有關(guān)，所以需要異丙醇來(lái)調(diào)節(jié)溶液粘滯特性。 ? 單晶制絨 38 硅片清洗與制絨 IPA影響： 除改善消泡及溶液粘度外，也有報(bào)道指出 IPA將與腐蝕下的硅生成絡(luò)合物而溶于溶液。 ? 單晶制絨 0 ％5 ％ 10 ％％％ ％39 硅片清洗與制絨 時(shí)間影響： 制絨包括金字塔的行核及長(zhǎng)大過(guò)程，因此制絨時(shí)間對(duì)絨面的形貌及硅片腐蝕量均有重要影響。 ? 單晶制絨 a. 1 min。
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