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摘要：本文首先对单晶硅片表面玷污杂质的来源进行了分析，并将其进行总结和分类，接着以DHF以及SC-1为例对清洗工艺的改进方法进行了探讨，而后对检验工艺进行了阐述，以供相关人员进行参考。
关键词：单晶硅片；清洗检验；工艺；设备
引言：在对太阳能材料进行制作时，硅表面有一层薄膜，可以有效减少反射，当二氧化硅层中掺杂不利的杂质离子，绝缘性能就会受到严重影响，而对其进行清洗检验就会提高绝缘的性能；对于等离子边缘腐蚀而言，若是有其他杂质出现，比如灰尘、油污等，就会对器件的质量产生严重影响，而对其进行清洗检验后可以一定程度上提高其质量；硅片内杂质离子会对P-N结性能产生一定影响，减少其击穿电压或产生表面漏电等现象，从而导致P-N结性能下降；对于硅片外延工艺而言，相应的杂质会对硅片电阻率产生一定影响，使其难以维持一个稳定的状态。对于硅片清洗而言，原则上是先将表面玷污消除，而后对氧化层进行溶解，最后将金属玷污、颗粒等进行消除，使其表面可以钝化。由于篇幅有限，笔者将DHF与SC-1作为重点，对其清洗工艺以及改进方法进行了分析。
1.表面玷污成因及其分类
在对硅片表面进行清洗检验前，必须要明确表面杂质的成因和种类，从而选择适当的清洗方法对其进行去除。硅片表面玷污杂质的来源主要有如下几个方面：对硅片进行加工过程中产生的污染、外部环境污染、水产生的污染、试剂所产生的污染、操作人员人体所带来的污染、工业气体产生的污染、工艺自身带来的污染等。表面杂质的来源和成因可能存在一定差异，将其按照类别进行划分，有如下几类：（1）按玷污杂质形态进行分类，有微粒型、膜层污杂质（2）按吸附力进行划分，有物理或化学两类吸附性杂质。（3）按照被吸附物的存放形态进行分类，可将其划分为分子、原子、离子型等吸附杂质。（4）按照物化性质进行分类，可划分为有机玷污、无机盐、金属例子以及机械微粒等。
2.清洗工艺对应改进分析
2.1DHF工艺分析
在20至25摄氏度下对腐蚀表面氧化层进行为期30秒的清洗工作，将金属玷污进行消除，DHF清洗工艺可将表面氧化层进行消除，表面存在的金属与氧化层同时进入清洗液，如此一来便能够较为轻松的将硅片表面金属进行去除，比如铝、镊、锌、铁等，但对于铜而言，并不能将其充分去除。配置比例为：HF：H2O2=1：50。
改进方法：（1）HF＋H2O2。HF（0.5%）＋H2O2（10%）在正常室温下进行清洗工作，能够避免DHF清洗工艺中Cu等金属附着现象的出现；因为过氧化氢具备一定的氧化作用，硅表面会形成氧化膜，HF会对氧化层进行一定的腐蚀，氧化膜上所附着的金属会溶解到清洗液中，硅片表面就不会在产生氧化膜；Al、Fe、Ni等金属不会附着在晶片表面；适当添入强氧化剂，先行获取电子，如此一来硅表面因为双氧水作用而产生氧化，铜以正二价铜离子状态存在于清洗液中。硅片表面因氧化作用产生自然氧化膜，正二价铜离子就难以附着在其表面。
（2）DHF＋表面活性剂。在HF0.5%的DHF液中适当添加表面活性剂，此方法的清洗成效同HF＋H2O2相比，大致相同。
（3）DHF＋阴离子表面活性剂。对于DHF液而言，硅表面表现为负电位，粒子表面则为正电位，在阴离子表面活性剂添入后，硅表面以及粒子表面电位可以转变为相同符号，如此一来，硅表面与粒子表面相互作用进行排斥，能够有效避免粒子重复附着现象的产生。
2.2APM（SC-1）工艺分析
在65至80摄氏度下，进行为期10分钟左右的清洗工作，对部分有机物、粒子以及相应金属进行去除。受H2O2作用影响，硅表面产生的氧化膜具备一定的亲水性，清洗液可以完全浸透硅表面与粒子。NH4OH会对氧化层以及表面的Si产生一定的腐蚀，硅表面所附着的颗粒就会进入清洗液，以此完成粒子去除的工作目标。该溶液会对硅片表面产生一定影响，导致表面粗糙度增加。
SC-1液的改进方法：（1）在使用SC-1工艺进行清洗时，表面粗糙度会增加，为避免这种情况的产生，可以适当减少氢氧化铵的组成比，将氢氧化铵、过氧化氢以及水的比值控制为0.05：1：1（2）可以合理利用兆声波进行清洗工作，将超微粒子进行消除，如此一来，还可以将清洗液温度进行降低，从而降低表面附着金属情况的出现。（3）在SC-1液中适当加入表面活性剂，降低清洗液的表面张力。清洗液的表面张力变低对于去除工作有着积极的促进作用，可以有效地将去除效率维持在一个较高的水平。通过SC-1液进行清洗，表面粗糙度会增大，与清洗前进行比较，表面粗糙度大概增长一倍。而使用表面张力较低的清洗液进行清洗，表面粗糙度与清洗前基本保持一致。（4）在SC-1液中适当添加HF可以对清洗液的pH值进行有效的控制，清洗液中金属络合离子的状态也能够得到稳定控制，避免金属重复附着现象的产生，也能够有效避免表面粗糙度增加的情况。（5）在SC-1清洗液中适当添加鳌合剂，可以与清洗液中金属发生作用，产生赘合物，避免金属重复附着于硅片表面。
3.检验工艺分析
3.1检验项目
3.2检验等级
4.结语
综上所述，对单晶硅片进行清洗和检验对于整体工艺流程有着十分重要的意义。本文对硅片清洗中的SC-1以及DHF两种清洗工艺进行了分析，并对其相应的改进方法进行了探讨，而后从检验项目以及检验等级两个方面对检验工艺进行了分析。本次研究还存在一定的不足之处，对于清洗工艺的创新发展还需要广大相关工作者共同的努力。
参考文献:
[1]赵权.半导体单晶抛光片清洗工艺分析[J].半导体技术,2007,32(12):1049-1051.
[2]刘宝华,任欢欢,任崇荣.单晶硅片的清洗工艺控制[J].科技创业家,2013(20).
[3]袁绪泽.半导体单晶抛光片清洗工艺研究[J].通讯世界,2015(22):270-271.
[4]杨章萍,姜彩霞,张旭慧,etal.某单晶硅生产企业职业危害及防护调查[J].环境与职业医学,2013,30(5):371-373.
[5]李强.硅片抛光清洗简述及表面缺陷分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018,No.252(06):211+214.
[6]范红娜,杨洪星.单晶硅抛光片表面质量探究[J].电子工业专用设备,2016,45(8):27-29.