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新聞動態 |
半導體硅片回收的化學清洗技術 |
發表時間:2019-03-09 14:32:42 閱讀次數:次 [關閉窗口] |
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半導體硅片回收的化學清洗技術
硅片回收的化學清洗工藝原理硅片經過不同工序加工后,其表面已受到嚴重沾污,一般講硅片回收表面沾污大致可分在三類:
A.有機雜質沾污:可通過有機試劑的溶解作用,結合超聲波清洗技術來去除。
B.顆粒沾污:運用物理的方法可采機械擦洗或超聲波清洗技術來去除粒徑≥0.4μm顆粒,利用兆聲波可去除≥0.2μm顆粒。
C.金屬離子沾污:必須采用化學的方法才能清洗其沾污,硅片回收表面金屬雜質沾污有兩大類:
a.一類是沾污離子或原子通過吸附分散附著在硅片回收表面。b.另一類是帶正電的金屬離子得到電子后面附著(尤如“電鍍”)到硅片表面。硅拋光片的化學清洗目的就在于要去除這種沾污,一般可按下述辦法進行清洗去除沾污。
a.使用強氧化劑使“電鍍”附著到硅表面的金屬離子、氧化成金屬,溶解在清洗液中或吸附在硅片回收表面。b.用無害的小直徑強正離子(如H+)來替代吸附在硅片表面的金屬離子,使之溶解于清洗液中。c.用大量去離水進行超聲波清洗,以排除溶液中的金屬離子。自1970年美國RCA實驗室提出的浸泡式RCA化學清洗工藝得到了廣泛應用,1978年RCA實驗室又推出兆聲清洗工藝,近幾年來以RCA清洗理論為基礎的各種清洗技術不斷被開發出來,
例如:⑴美國FSI公司推出離心噴淋式化學清洗技術。⑵美國原CFM公司推出的Full-Flowsystems封閉式溢流型清洗技術。⑶美國VERTEQ公司推出的介于浸泡與封閉式之間的化學清洗技術(例GoldfingerMach2清洗系統)。⑷美國SSEC公司的雙面檫洗技術(例M3304DSS清洗系統)。⑸日本提出無藥液的電介離子水清洗技術(用電介超純離子水清洗)使拋光片表面潔凈技合使用兆聲波來清洗可獲得更好的效果。
二.半導體硅片回收RCA清洗技術傳統的RCA清洗技術:
所用清洗裝置大多是多槽浸泡式清洗系統清洗工序:SC-1→DHF→SC-21.SC-1清洗去除顆粒:⑴目的:主要是去除顆粒沾污(粒子)也能去除部分金屬雜質。⑵去除顆粒的原理:硅片回收表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(約6nm呈親水性),該氧化膜又被NH4OH腐蝕,腐蝕后立即又發生氧化,氧化和腐蝕反復進行,因此附著在硅片回收表面的顆粒也隨腐蝕層而落入清洗液內。
①自然氧化膜約0.6nm厚,其與NH4OH、H2O2濃度及清洗液溫度無關。
②SiO2的腐蝕速度,隨NH4OH的濃度升高而加快,其與H2O2的濃度無關。
③Si的腐蝕速度,隨NH4OH的濃度升高而快,當到達某一濃度后為一定值,H2O2濃度越高這一值越小。
④NH4OH促進腐蝕,H2O2阻礙腐蝕。
⑤若H2O2的濃度一定,NH4OH濃度越低,顆粒去除率也越低,如果同時降低H2O2濃度,可抑制顆粒的去除率的下降。
⑥隨著清洗洗液溫度升高,顆粒去除率也提高,在一定溫度下可達最大值。
⑦顆粒去除率與硅片回收表面腐蝕量有關,為確保顆粒的去除要有一定量以上的腐蝕。
⑧超聲波清洗時,由于空洞現象,只能去除≥0.4μm顆粒。兆聲清洗時,由于0.8Mhz的加速度作用,能去除≥0.2μm顆粒,即使液溫下降到40℃也能得到與80℃超聲清洗去除顆粒的效果,而且又可避免超聲洗晶片產生損傷。
⑨在清洗液中,硅表面為負電位,有些顆粒也為負電位,由于兩者的電的排斥力作用,可防止粒子向晶片表面吸附,但也有部分粒子表面是正電位,由于兩者電的吸引力作用,粒子易向晶片表面吸附。
⑶.去除金屬雜質的原理:
①由于硅表面的氧化和腐蝕作用,硅片回收表面的金屬雜質,將隨腐蝕層而進入清洗液中,并隨去離子水的沖洗而被排除。
②由于清洗液中存在氧化膜或清洗時發生氧化反應,生成氧化物的自由能的絕對值大的金屬容易附著在氧化膜上如:Al、Fe、Zn等便易附著在自然氧化膜上。而Ni、Cu則不易附著。
③Fe、Zn、Ni、Cu的氫氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的,有時會附著在自然氧化膜上。
④實驗結果:a.據報道如表面Fe濃度分別是1011、1012、1013原子/cm2三種硅片回收放在SC-1液中清洗后,三種硅片Fe濃度均變成1010原子/cm2。若放進被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后,結果濃度均變成1013/cm2。b.用Fe濃度為1ppb的SC-1液,不斷變化溫度,清洗后硅片表面的Fe濃度隨清洗時間延長而升高。對應于某溫度洗1000秒后,Fe濃度可上升到恒定值達1012~4×1012原子/cm2。將表面Fe濃度為1012原子/cm2硅片,放在濃度為1ppb的SC-1液中清洗,表面Fe濃度隨清洗時間延長而下降,對應于某一溫度的SC-1液洗1000秒后,可下降到恒定值達4×1010~6×1010原子/cm2。這一濃度值隨清洗溫度的升高而升高。HPM=HCL+H2O2+D1.H2O1:1:6去金屬離子Al、Fe、Ni、Na等如再結合使用雙面檫
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