介紹

硅表面的濕化學(xué)處理經(jīng)常用于光伏、電子和其他工業(yè)中的幾個不同的處理步驟。例如，它們被用于去除鋸傷、表面清潔以及晶片表面的拋光或紋理化。這里我們報道了含有氫氟酸、鹽酸和過氧化氫的溶液，它們是用于硅晶片紋理化和清潔的新型酸性蝕刻混合物。顯示了溶液的反應(yīng)性和清潔特性，以及經(jīng)處理的硅晶片的表面形態(tài)和反射性能。

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反應(yīng)性研究

在室溫下蝕刻金剛石線鋸晶片期間，觀察到高達8 nm s-1的硅蝕刻速率。反應(yīng)性取決于過氧化氫和鹽酸的濃度。這可以用氯作為硅表面原子氧化劑的形成增加來解釋。氫氟酸濃度的增加導(dǎo)致氧化硅物質(zhì)的溶解速度加快。

清潔屬性

鋸切后，金剛石線鋸切晶片表面有高濃度的金屬。用HF-HCI-H2O2混合物處理后，濃度要低10倍以上。清潔結(jié)果與半導(dǎo)體工業(yè)中使用的清洗浴相當(dāng)。

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表面形態(tài)

在高含量鹽酸的混合物中蝕刻后，在硅(100)晶片表面發(fā)現(xiàn)金字塔結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生了規(guī)則的金字塔結(jié)構(gòu)，這迄今為止僅從堿性蝕刻溶液中得知。共焦激光掃描顯微鏡(CLSM)揭示了晶片表面的損傷去除和粗糙化。與切割表面Sz = 4.881 μm相比，紋理表面Sz = 4.063微米的最大高度變小。同時，在HF-HCl-H2O2混合物中蝕刻后，均方根高度從蝕刻前的Sq = 0.266微米增加到Sq = 0.536微米。

反射特性

比較了HF-HCl-H2O2混合物蝕刻的晶片與KOH-IPA溶液蝕刻的晶片的表面性能。反射率繪制為700nm波長的?R=r紋理-ras切割，并取決于蝕刻深度。 在小的蝕刻深度下，反射率非常低。這可以用鋸損傷的擴大和非常小的蝕刻模具來解釋。通過產(chǎn)生更大的金字塔，反射率增加。有趣的是，氫氟酸-鹽酸-過氧化氫處理過的晶片的結(jié)果是比氫氧化鉀-異丙醇處理的晶片在相關(guān)蝕刻深度約為5 μm。

結(jié)論

HF-HCl-H2O2溶液可用于單晶、金剛石硅鋸片和拋光硅晶片的各向異性紋理化。與HFHNO3溶液相比，它們產(chǎn)生了類似于典型堿性紋理的錐體結(jié)構(gòu)。在室溫下可以觀察到相對較高的蝕刻速率，高達8.0nms-1。由于堿性混合物通常應(yīng)用于60°C-80°C的溫度，一個更節(jié)能的硅片和生產(chǎn)太陽能電池應(yīng)該是可能的。清洗結(jié)果與半導(dǎo)體工業(yè)中使用的清洗浴缸非常相似。由于過氧化氫和鹽酸是廉價的化學(xué)物質(zhì)，這些無氧化氮的解決方案是一種很有前途的替代方案。

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收錄于《華林科納--半導(dǎo)體工藝》

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