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介紹
? ? ? 硅表面的濕化學處理經常用于光伏、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。顯示了溶液的反應性和清潔特性,以及經處理的硅晶片的表面形態(tài)和反射性能。
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反應性研究
? ? ? 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致氧化硅物質的溶解速度加快。
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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。清潔結果與半導體工業(yè)中使用的清洗浴相當。
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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)金字塔結構。產生了規(guī)則的金字塔結構,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。
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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果是比氫氧化鉀-異丙醇處理的晶片在相關蝕刻深度約為5 μm。
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結論
? ? ? 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,它們產生了類似于典型堿性紋理的錐體結構。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用于60°C-80°C的溫度,一個更節(jié)能的硅片和生產太陽能電池應該是可能的。清洗結果與半導體工業(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物質,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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