引言

在硅基光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，硅晶片的制造是最基本的步驟。金剛石切片是主要的硅片切片技術(shù)，采用高速線性摩擦將硅切割成薄片。在硅片切片過程中，由于金剛石線和硅片的反復(fù)摩擦，硅片表面發(fā)生了大量的脆性損傷和塑性損傷。

目前，在硅片清洗過程中，大部分的污漬將很容易被去除。然而，清洗后的硅片表面仍有白斑污漬，對(duì)這些頑固污漬的詳細(xì)研究也很少。硅晶片需要進(jìn)行紋理化，以降低表面反射率，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

本文采用x射線能量色散能譜（EDS）和x射線光電子能譜（XPS）對(duì)硅片表面白斑污漬的化學(xué)成分進(jìn)行了表征。英思特公司為了確定白斑斑的來源，采用銅輔助化學(xué)蝕刻法在化學(xué)沉積沉積銅的硅片上蝕刻白斑斑，研究了污垢對(duì)蝕刻和沉積的影響。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

實(shí)驗(yàn)與討論

蝕刻溶液由2.76 M HF（鉿）、1.2 M過氧化氫、0.05M Cu（硝酸鹽）2和去離子水（DI）水組成。白斑點(diǎn)染色的硅片放入蝕刻溶液中，反應(yīng)7 min。蝕刻后，樣品用蒸餾水徹底沖洗，并用氮?dú)飧稍铩Ｔ谑覝叵路胖迷跓系乃暮兄小⑷旧墓杵糜诔练e溶液中，反應(yīng)10 s。沉積后，樣品用蒸餾水徹底沖洗，然后用氮?dú)飧稍铩?shí)驗(yàn)結(jié)束后，用掃描電鏡研究了蝕沉積前后白斑染色的形態(tài)。

圖1a為白斑染色硅片的照片。照片中的三個(gè)黃色盒子中顯示了可見的白斑點(diǎn)。掃描電鏡觀察到白斑染色的不規(guī)則形態(tài)，如圖1b所示。該斑點(diǎn)長約144 μm，寬約155 μm，材料表面分布有不同大小的高光。

圖1：(a)白斑硅片照片，白斑硅片(b)SEM圖像，硅元素

為了了解氫氧化鉀溶液對(duì)染色去除的影響，英思特使用金相顯微鏡（MO）觀察了不同清洗時(shí)間下染色形態(tài)的變化。圖2a顯示了未清洗的硅片的Mo圖像。大量的黑色材料染色了硅片的表面。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

圖2b為清洗1 min后的染色形態(tài)。污漬脫落的量非常小，暴露了硅襯底。清洗3 min后，染色劑脫落速度加快，染色面積逐漸縮小。去除左上角和右下角的污漬，中間部分的污漬更加稀疏。清洗4 min后，晶圓片上只剩下幾個(gè)斑點(diǎn)。5 min時(shí)，顯微鏡下未見染色，完全去除。

圖2：白點(diǎn)隨清洗時(shí)間下降的演化圖

結(jié)論

結(jié)果表明，染色中含有碳酸鈣和二氧化硅，與粘膠的成分分析一致。由此，英思特推斷白斑染色是由切割過程中金剛石絲表面的膠污染引起的。在HF/Cu（硝酸鹽）2/過氧化氫體系中進(jìn)行金屬銅催化刻蝕刻處理后，硅片表面殘留白斑染色，具有良好的耐酸性。

染色劑的存在影響了銅顆粒的均勻沉積，阻礙了硅片的表面紋理化。最后，英思特公司提出了氫氧化鉀溶液結(jié)合超聲場去除硅片表面的污漬，并在5 min內(nèi)完全去除。本研究對(duì)制造高效太陽能電池的硅片污染的知識(shí)和清潔有重要的指導(dǎo)意義。

江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司主要從事濕法制程設(shè)備，晶圓清潔設(shè)備，RCA清洗機(jī)，KOH腐殖清洗機(jī)等設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)。

審核編輯黃宇