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硅芯清洗工艺的改进

作者: admin 时间:2020-08-18 来源:未知
摘要:硅芯清洗是为了清除加工过程中形成的沾污,以保证硅芯进入还原炉时的洁净度.通过对沾污的类型以及清洗原理进行分析探讨,并采取相应的工艺改进措施;达到节约费用,减少排放,改善清...

 硅芯作为改良西门子法工艺生产多晶硅,还原炉内多晶硅料沉积的载体,它的表面洁净程度直接影响到多晶硅成品的品质。硅芯清洗目前通过人工冲洗然后进酸洗机(包括酸腐蚀、纯水漂洗、热风干燥等工序)清洗来达到清洗目的。由于酸在清洗中的反应消耗,为了保证清洗质量要求清洗完1200根硅芯后更换新酸。通过对沾污的类型以及清洗原理进行分析探讨,并采取相应的工艺改进措施;达到节约用酸 量,减少排放,改善清洗质量的目的。 1 硅芯沾污的类型及来源 硅芯经过去头尾、线切割、脱胶、锥磨等工序加工至合格尺寸形状,加工中形成的沾污大致可分为三类:颗粒沾污,有机物沾污,金属元素的沾污,按目前的标准清洗工艺一次难以清洗干净,需延长酸腐蚀时间或重复酸酸腐蚀以保证清洗质量,不仅增加了酸的用量和清洗时间,且使硅芯的 外形尺寸变小造成尺寸不合格。 2 清洗方式及分类 目前硅片和硅料清洗方法分为物理清洗和化学清洗两种。

 化学清洗有:RAC清洗(采用 NH4OH(NH3·H2O)+H2O2+H2O,HCL+H2O2+H2O湿式化学清洗),混酸清洗(HNO3+HF),HF气相干洗;物理清洗方法有声波清洗,高压喷洗,擦拭清洗等。 颗粒沾污:运用物理方法可采用机械擦洗或超声波去除≥0.4μm的颗粒,利用兆声波可去除≥0.2μm的颗粒。有机物沾污:可通过有机溶剂的溶解作用,结合超声波清洗去除。

 金属元素的沾污:( 1)沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅料表面。( 2)带正电的金属离子得到电子后面附着到硅片表面。去除方法有:a.使用强氧化剂使附着到硅表面的金属离子氧化成金属,溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。b用无害的小直径强正离子(如H+)来替代吸附在硅片表面的金属离子,使之溶解于清洗液中。c.用大量去离水进行超 声波清洗,以排除溶液中的金属离子。 3 工艺改进措施 现有硅芯清洗的工艺流程如下:人工冲洗(5min)→硅芯装夹→酸腐蚀 (浸泡+旋转+循环 HF+HNO3 3min)→ 纯水漂洗 (喷淋+鼓泡+旋转+快排 3min)→纯水漂洗 (溢流+水下潜送 3min)→热纯水漂洗(鼓泡 +快排+喷淋3min) →热风干燥(热氮气 10~20min)→检验→包装入库。 现有工艺主要是利用酸腐蚀的化学方法来达到清洗目的。由于氢氟酸能将硅芯表面的二氧化硅和硅溶解生成氯化硅,但单纯的氢氟酸对硅棒的腐蚀作用极慢,又由于浓硝酸能将硅氧化膜( sio2),但氧化膜是难溶物质,既不溶于水,也不溶于硝酸,因此单纯的硝酸也不能得到对硅芯进行腐蚀清洗的目的。

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