扩散前的表面处理

硅片扩散前的表面准备 2003年 7月 2 目 录 化学清洗用主要设备的操作规程 （清洗机，甩干机） 概述 化学腐蚀液的配制 工艺过程和工艺条件（操作示范） 各化学清洗液的浓度检测，调整 注意事项 3 概 述 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收 去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 硅片表面处理的目的： 4 概述：硅片表面的机械损伤层 （一）硅锭的铸造过程 单晶硅 多晶硅 5 概述：硅片表面的机械损伤层 （二）多线切割 6 概述：硅片表面的机械损伤层 （三）机械损伤层 硅片 机械损伤层（ 10微米） 7 概述：金属杂质对电池性能的影响 8 概述：表面织构化 单晶硅片表面的 金字塔状绒面 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Wavelength (nm) Reflectance smooth texture 单晶硅片表面反射率 9 化学腐蚀液的配制 多晶硅片的清洗腐蚀 九槽清洗机 1 2 3 4 5 6 7 8 9 溶液 组成 300克 / 升 NaOH 80 纯水 纯水 纯水 40克 /升HF 纯水 65克 /升 HCl 纯水 纯水 喷淋 作用 清除表 面油污 , 去除机 械损伤 层 清洗硅片表面残留 NaOH 清除硅 片表面 残留 Na2SiO3 和 SiO2层 清洗 硅片 表面 残留 HF 清除硅 片表面 金属杂 质 清洗 硅片 表面 残留 HCl 充分 洁净 硅片 表面 注： 纯水是电阻率为 18Mcm的去离子水 10 化学腐蚀液的配制 单晶硅片的清洗和制绒 九槽清洗机 超声波清洗 单晶硅片的表面油污比较严重，需要在 60 清洗剂的水溶液中， 利用超声波震荡清洗 15分钟。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 溶 液 组 成 100克 / 升 NaOH 80 纯水 20克 /升 NaOH& 酒精 80 纯水 40克 /升HF 纯水 65克 /升 HCl 纯水 纯水 喷淋 作 用 清除表 面油污 , 去除机 械损伤 层 清洗硅 片表面 残留 NaOH 在硅片表 面形成类 “ 金字塔 “ 状绒面 清洗硅 片表面 残留制 绒液 清除硅片 表面残留 Na2SiO3 和 SiO2层 清洗 硅片 表面 残留 HF 清除硅 片表面 金属杂 质 清洗 硅片 表面 残留 HCl 充分 洁净 硅片 表面 11 化学腐蚀的原理 2322 H2S i ONaOHN aO H2Si 热的 NaOH溶液去除硅片表面机械损伤层： HF去除硅片表面氧化层： OH2S iFHHF6S iO 2622 HCl去除硅片表面金属杂质： 盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、 Au 3+、 Ag +、 Cu +、 Cd 2+、 Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。 12 工艺过程与工艺条件 1 2 3 4 5 6 7 8 9 多晶 6 5 1 5 5 3 8 3 8 单晶 5 1 25 5 5 3 8 3 8 各槽设定时间（分钟） 注：单晶硅制绒过程中， 3号槽须用盖子密封，减少乙醇的挥发。 13 清洗液浓度的检测与调整 滴定管的使用以及滴定技术 滴定管是滴定时准确测量溶液体积的容器， 分酸式和碱式两种。酸式滴定管的下部带有磨口 玻璃活塞，用于装酸性、氧化性、稀盐类溶液； 碱式滴定管的下端用橡皮管连接一个带尖嘴的小 玻璃管，橡皮管内有一玻璃球，以控制溶液的流 出速度。 14 清洗液浓度的检测与调整 （一）氢氧化钠（ NaOH）浓度的检测 NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5 M NaOH V NaOH ： M HCl V HCl H C lH C l N a O HN a O H VM VM 5.36 40 其中 M HCl已知， V NaOH=10毫升， V HCl通过测量可知，则 未知的氢氧化钠溶液浓度 M NaOH可以由计算得到。 M NaOH=0.11 M HCl V HCl（克 /升） 15 清洗液浓度的检测与调整 （二）盐酸（ HCl）浓度的检测 NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5 M NaOH V NaOH ： M HCl V HCl H C lH C l N a O HN a O H VM VM 5.36 40 其中 M NaOH已知为 80克 /升， V HCl=10毫升， V NaOH通过 测量可知，则未知的盐酸溶液浓度 M HCl可以由计算得到。 M HCl = 7.3 V NaOH 16 清洗液浓度的检测与调整 （三）氢氟酸（ HF）浓度的检测 NaOH + HF = NaF + H2O 40 ： 20 M NaOH V NaOH ： M HF V HF HFHF N a O HN a O H VM VM 20 40 其中 M NaOH = 80克 / 升， V HF = 10 ml， V NaOH通过测量可 知，则未知的氢氟 酸溶液浓度 M HF可 以由计算得到。 M HF = 4 V NaOH（克 /升） 17 清洗液的组成和更换 1号槽 氢氧化钠 （ NaOH） 5号槽 氢氟酸 （ HF） 7号槽 盐酸 （ HCl） 去除磷硅玻璃 氢氟酸 （ HF） 标准浓度 300克 /升 40克 /升 65克 /升 21克 /升 允许范围 280330克 /升 3045克 / 升 5570克 / 升 1525克 /升 检测周期 8小时 8小时 8小时 8小时 更换频率 每清洗 15000 片 硅片，更换 3/4； 整体更换： 每周一次。 每 30000片 硅片，溶液 整体更换 每清洗 30000片硅 片， 溶液 整体更换 每清洗 30000 片硅片， 溶液 整体更换 18 清洗液的组成和更换（续） 1号槽 氢氧化钠（ NaOH） 5号槽 氢氟酸 （ HF） 7号槽 盐酸 （ HCl） 去除磷硅玻璃 氢氟酸（ HF） 更换溶液时 加入试剂量 整体更换： 82瓶 更换 3/4： 62瓶 25瓶 40瓶 13瓶 槽的尺寸 底面积： 39dm2 槽深： 4.7dm 溶液深： 3.5dm 底面积： 39dm2 溶液深： 3.5dm 底面积： 39dm2 溶液深： 3.5 dm 底面积： 39dm2 溶液深： 3.5dm 备注 125硅片每 300片加 入 1瓶； 103硅片每 500片加入 1瓶 19 注意事项 NaOH、 HCl、 HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗 30分钟， 送医院就医。