硅片制绒工艺.ppt

硅片制绒工艺
zhejiang university
制备绒面的目的
减少光的反射率,提高短路电流,以致提高光电转换效率
陷光原理
当光入射到一定角度的斜面,光会反射到另一角度的斜面,形成二次或者多次吸收,从而增加吸收率
绒面光学原理
单晶制绒
单晶制绒流程:预清洗+制绒
预清洗目的:
通过预清洗去除硅片表面脏污,以及部分损伤层。
机械损伤层(5-7微米)
硅片
单晶制绒
预清洗方法:
1、10%NaOH,78oC,50sec;

2、① 1000gNaOH,65-70oC(超声),3min;②1000g Na2SiO3+4L IPA,65oC,2min。
2NaOH+Si+H2O=Na2SiO3+2H2
SiO32-+3H2O=H4SiO4+2OH-
单晶制绒
预清洗原理:
1、10%NaOH,78oC,50sec;
利用浓碱液在高温下对硅片进行快速腐蚀。损伤层存在时,采用上述工艺,硅片腐蚀速率可达5μm/min;损伤去除完全后,。经腐蚀,硅片表面脏污及表面颗粒脱离硅片表面进入溶液,从而完成硅片的表面清洗。
经50sec腐蚀处理,硅片单面减薄量约3μm。采用上述配比,不考虑损伤层影响,硅片不同晶面的腐蚀速率比为: (110): (100): (111)=25:15:1,硅片不会因各向异性产生预出绒,从而获得理想的预清洗结果。
缺点:油污片处理困难,清洗后表面残留物去除困难。
单晶制绒
预清洗原理:
2、① 1000gNaOH,65-70oC(超声),3min;②1000g Na2SiO3+4L IPA,65oC,2min。
①利用NaOH腐蚀配合超声对硅片表面颗粒进行去除;
②通过SiO32-水解生成的H4SiO4(原硅酸),以及IPA对硅片表面有机物进行去除。
单晶制绒
单晶绒面:
绒面一般要求:制绒后,硅片表面无明显色差;绒面小而均匀。
单晶绒面显微结构(左:金相显微镜;右:扫描电镜)
单晶制绒
制绒原理:
简言之,即利用硅在低浓度碱液中的各向异性腐蚀,即硅在(110)及(100)晶面的腐蚀速率远大于(111)晶面的腐蚀速率。经一定时间腐蚀后,在(100)单晶硅片表面留下四个由(111)面组成的金字塔,即上图所示金字塔。
根据文献报道,在较低浓度下,硅片腐蚀速率差异最大可达V (110): V(100) : V(111) =400:200:1。
尽管NaOH(KOH),Na2SiO3,IPA(或乙醇)混合体系制绒在工业中的应用已有近二十年,但制绒过程中各向异性腐蚀以及绒面形成机理解释仍存争议,本文将列出部分机理解释。
单晶制绒
各向异性腐蚀机理:
1967年,Finne和Klein第一次提出了由OH-,H2O与硅反应的各向异性反应过程的氧化还原方程式:
Si+2OH-+4H2O→Si(OH)62-+2H2;
1973年,Price提出硅的不同晶面的悬挂键密度可能在各项异性腐蚀中起主要作用;
1975年,Kendall提出湿法腐蚀过程中,(111)较(100)面易生长钝化层;
1985年,Palik提出硅的各向异性腐蚀与各晶面的激活能和背键结构两种因素相关,并提出SiO2(OH)22-是基本的反应产物;
单晶制绒
各向异性腐蚀机理:
1990年,Seidel提出了目前最具说服力的电化学模型,模型认为各向异性腐蚀是由硅表面的悬挂键密度和背键结构,能级不同而引起的;
1991年,Glembocki和Palik考虑水和作用提出了水和模型,即各向异性腐蚀由腐蚀剂中自由水和OH-同时参与反应;
最近,Elwenspolk等人试着用晶体生长理论来解释单晶硅的各向异性腐蚀,即不同晶向上的结位(kinksites)数目不同;
另一种晶体学理论则认为(111)面属于光滑表面,(100)面属于粗糙表面。