详细探讨晶片清洗和纹理的相互作用

本文将详细探讨清洗和纹理的相互作用，在清洁过程中使用的化学类型对平等有着深远的影响，并在纹理中产生不可预测的影响。

经过线锯、除胶和切割，最终清理的目的是清除所有泥浆、切削液和线锯残留物，通常，这种残留物由不同量的聚乙二醇或矿物油(切削液)、铁和铜的氧化物、碳化硅和研磨硅，这些残留物可以通过锯切过程中产生的摩擦热烧到晶片表面，为了去除这些残留物，需要选择正确的化学物质来补充所使用的设备。

在晶片清洗并给予足够的时间形成天然氧化层后，单晶硅晶片将显示出具有0º接触角的亲水性表面，如果这些晶片经过一个典型的碱性纹理过程，金字塔将成核到一个首选的密度，并增长到5-8µ之间的高度。

图1

当纹理立即跟随碱性清洗过程时，晶片表面状态的重要性可见，导致不均匀的锥形成核，>反射率为20%，一个典型的碱性清洗过程将去除晶片中的天然氧化物，这可以通过产生的表面疏水性得到证明。接触角从0º增加到>50º，碱性清洗后，纹理蚀刻深度也从8µ/边到3µ/边降低(如图1)，这是由于晶体平面在非最佳纹理晶片表面的暴露增加，光捕获在随机表面不成功，这可能导致细胞效率下降。众所周知，酸基清洁剂能够从表面去除金属而不蚀刻硅表面，由于已知金属会影响硅的蚀刻速率，因此预计蚀刻速率应该会随着酸清洁剂的使用而变化。在这个实验中，在纹理之前清洗晶圆，清洗后晶片接触角保持不变，保持在0º，纹理化后，观察到纹理化速率的增加，反射率与中性控制相当(图1)，峰高度和密度也与对照组非常相似，峰高度略大。

在纹理化步骤之前，评估了其他清洁剂，包括酸性和中性溶液，酸基清洁剂是已知的，具有在不蚀刻硅表面的情况下从表面去除金属的能力，因为金属会影响硅的蚀刻速率，预计蚀刻速率会随着酸清洁剂的使用而改变。

一个已知的涉及氢氟酸暴露的氧化物去除步骤也证明了在进入下游处理步骤之前的硅表面状态的重要性，特别是晶片纹理，在HF酸停留后，晶片接触角从0º增加到69º，曝光后的碱性纹理导致金字塔成核点的高密度，并显示了低蚀刻损失(<4µ/side)和增加的反射率(>14%)。

了解到去除天然氧化物层而没有足够的时间再生会对纹理产生负面影响，因此有机会加速氧化物的生长以实现最佳纹理，碱性清洗后，晶片接触角增加到>50º，如果晶片经过专有的再氧化步骤，接触角恢复到零，纹理恢复到首选状态(图2)。

图2

晶片的清洗会对硅晶片的表面状态和纹理化结果产生深远的影响;特别是当这种清洗干扰了晶片的天然氧化物层时，碱性清洁剂通过天然氧化层产生不良的效果时，可以观察到蚀刻量减少，反射率百分比增加，氢氟酸同样去除天然氧化层，也产生较差的纹理结果，进一步的工作表明，这是一个可逆的发生，因为一个再氧化步骤可以恢复天然氧化物和纹理返回到一个最佳水平，替代清洁剂，包括酸性和pH中性产品，不会干扰天然氧化物层，因此不会影响随后的纹理步骤。本文已经表明，晶圆处理步骤并不是完全相互独立的，而是证明了可以对细胞构建产生负面影响的相互作用，如果理解这些相互作用，它们可以避免或纠正，以产生最佳效率的光伏电池。

审核编辑：汤梓红