CN101942365A

CN101942365A - 一种硅片清洗液及使用该清洗液清洗硅片的方法

Info

Publication number: CN101942365A
Application number: CN 201010121960
Authority: CN
Inventors: 肖剑峰; 张晨; 吴叶军; 周体
Original assignee: Ningbo Solar Electric Power Co Ltd
Current assignee: Ningbo Solar Electric Power Co Ltd
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-01-12

Abstract

本发明公开了一种硅片清洗液及使用该清洗液清洗硅片的方法，硅片清洗液主要由乙醇、丙酮、硅酸钠及去离子水经混合配制而成，乙醇的质量百分比浓度为7～12％，丙酮的质量百分比浓度为3～7％，硅酸钠的质量百分比浓度为1～3％，余量为去离子水，优点在于清洗液中的丙酮可以清洗掉硅片上的有机物，因为硅片上残留的有机杂质主要有胶水、合成蜡、油脂、纤维及切削液残留物，而这些有机杂质能较好地溶于丙酮；清洗液中的乙醇可以有效地除去硅片清洗完后在其表面上残留的丙酮；此外，硅酸钠可以缓减反应的速度，从而减少了对硅片的损伤；清洗硅片时，先使用去离子水将硅片上的无机杂质清洗掉，再使用上述清洗液进行清洗，去除硅片上的有机杂质。

Description

一种硅片清洗液及使用该清洗液清洗硅片的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺中硅片清洗工艺，尤其是涉及一种硅片清洗液及使用该清洗液清洗硅片的方法。

背景技术

随着常规能源的日益枯竭，清洁方便的太阳能电源越来越受到人们的关注。在太阳能电池制造工业中，硅片作为太阳能电池的核心部件，其各种性能参数的好坏直接影响太阳能电池的发电效率。太阳能电池的制备过程一般为：前道化学预处理；扩散制PN结；去边结处理(去PSG工艺)；镀氮化硅薄膜(ARC工艺)；丝网印刷正、背面电极；烧结及电极金属化及氮化硅膜烧穿处理。其中，前道化学预处理工艺包括硅片清洗工艺和制绒工艺，硅片清洗的好坏对后期制绒有很大影响，而好的绒面能更好地减少光反射，提高太阳能电池的发电效率，因此硅片清洗的结果对太阳能电池的性能好坏有着极大地影响。

硅棒经过切片处理后，切成厚度为200μm左右的硅片，通常切好的硅片上面会存在各种杂质，这些杂质一般来源于切割线与硅片磨损的金属颗粒、切削液的残留物、以及搬运过程中的各种杂质沉淀等，这些杂质的存在将会影响后期的加工工艺，因此在太阳能电池的制备工艺中，硅片清洗工艺是至关重要的。

目前，常用的硅片清洗工艺，一般都采用去离子水、氢氟酸以及乙醇来清洗，具体过程为：首先用去离子水清洗硅片，把硅片上的一些金属粒子、灰尘等物理颗粒清洗干净；然后用氢氟酸和乙醇的混合溶液，在一定温度下清洗硅片，把硅片上的有机杂质清洗干净。如中国公开的申请号为200810067515.8的发明专利申请“硅片清洗液及其清洗方法”(公开号为：CN101503650，公开日为：2009.08.12)，其公开了一种硅片清洗液，主要由乙醇和氢氟酸经混合配成，乙醇与氢氟酸的体积比为35～45∶1，乙醇的质量百分比浓度为18％～100％，氢氟酸由氟化氢和去离子水配成，其质量百分比浓度为48％～50％；其还公开了一种清洗硅片的方法，包括步骤：用去离子水清洗硅片；采用上述硅片清洗液清洗硅片。该发明的硅片清洗液及其清洗方法，能有效去除有机物沾污，提高氢氟酸清洗液的背面清洗效果；但其所使用的氢氟酸是一种具有毒性的挥发性液体，具有强烈的刺激性气味，这样在硅片清洗工艺过程中，工作人员极易通过呼吸道吸入氢氟酸酸雾，从而引起支气管炎和出血性肺水肿等疾病，氢氟酸也会经皮肤吸收而引起严重中毒；另一方面，由于氢氟酸为强酸，其易与金属发生反应，因此使用氢氟酸清洗硅片对清洗槽的要求则相当高；此外，该清洗方法难以清洗掉硅片切割时带来的切削液残留物，而切削液残留物的存在将直接影响后期的工艺操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效去除残留在硅片的表面上的有机杂质及无机杂质等的硅片清洗液及使用该清洗液清洗硅片的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硅片清洗液，主要由乙醇、丙酮、硅酸钠及去离子水经混合配制而成，所述的乙醇的质量百分比浓度为7～12％，所述的丙酮的质量百分比浓度为3～7％，所述的硅酸钠的质量百分比浓度为1～3％，余量为所述的去离子水。

所述的乙醇的质量百分比浓度为10％，所述的丙酮的质量百分比浓度为5％，所述的硅酸钠的质量百分比浓度为2％，余量为所述的去离子水。

一种使用上述的硅片清洗液清洗硅片的方法，包括以下步骤：

①用去离子水清洗硅片；

②用权利要求1所述的硅片清洗液清洗硅片。

所述的步骤②中清洗硅片时硅片清洗液的温度为40～55℃。

所述的步骤②中清洗硅片的时间为4～8分钟。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过配制一种新的硅片清洗液，该清洗液中的丙酮可以清洗掉硅片上的有机物，因为硅片上残留的有机杂质主要有胶水、合成蜡、油脂、纤维及硅片切割时带来的切削液残留物，而这些有机杂质能较好地溶于丙酮；清洗液中的乙醇可以有效地除去硅片清洗完后在其表面上残留的丙酮，由于丙酮易溶于乙醇，因此能够将硅片表面上残留的丙酮清洗干净；此外，硅酸钠可以缓减反应的速度，从而减少了对硅片的损伤；清洗硅片时，先使用去离子水将硅片上的无机杂质如灰尘、金属颗粒等清洗掉，再使用上述清洗液进行清洗，去除硅片上的有机杂质，为硅片的制绒工艺创造了良好的条件，从而提高了硅片的成品率与优品率。由于本发明的清洗液未使用具有毒性、强酸性的组分，因此不仅比较安全，而且对清洗槽也没有特殊的要求。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

一种硅片清洗液，主要由乙醇、丙酮、硅酸钠及去离子水经混合配制而成，该硅片清洗液的配比为：乙醇的质量百分比浓度为7～12％，丙酮的质量百分比浓度为3～7％，硅酸钠的质量百分比浓度为1～3％，余量为去离子水。

在此具体实施例中，可取乙醇的质量百分比浓度为10％，丙酮的质量百分比浓度为5％，硅酸钠的质量百分比浓度为2％，余量为去离子水。

①首先在一个清洗槽中通入一定量的去离子水，去离子水在清洗槽中的高度需超过硅片的高度，以确保整个硅片浸泡于去离子水中对硅片进行清洗，把硅片上的无机物如金属粒子、灰尘等物理颗粒清洗掉。

②然后在另一个清洗槽中通入上述硅片清洗液，将硅片放入硅片清洗液中进行清洗。硅片清洗液中的丙酮可以清洗掉硅片上的有机物，因为硅片上残留的有机杂质主要有胶水、合成蜡、油脂、纤维及硅片切割时带来的切削液残留物，而这些有机杂质能较好地溶于丙酮；硅片清洗液中的乙醇可以有效地除去硅片清洗完后在其表面上残留的丙酮，由于丙酮易溶于乙醇，因此能够将硅片表面上残留的丙酮清洗干净；此外，考虑到在清洗过程中有机杂质与丙酮的反应及丙酮与乙醇的反应过于强烈，这样可能会损伤硅片，加入适量的硅酸钠可以减缓反应的进行，从而减少了对硅片的损伤。

在此具体实施例中，清洗硅片时硅片清洗液的温度可控制在40～55℃范围内，清洗硅片的时间可控制在4～8分钟范围内。

在此具体实施例中，根据相似相溶的规则，有机物如胶水、合成蜡、油脂、纤维及硅片切割时带来的切削液残留物等易溶于丙酮，而很难溶于水，因此本发明中丙酮的量不能太少，太少的话不能有效清洗掉硅片上的有机物残留物，又因为含有羟基的乙醇能与水以任何比例相溶，所以这样不仅可以通过丙酮将有机杂质完全除去，而且通过乙醇也能把留在硅片上的丙酮清洗干净，因此乙醇的量也不能太少，如果太少则丙酮就容易残留下来，又因为在清洗过程中有机杂质与丙酮的反应及丙酮与乙醇的反应过于剧烈而存在一定的负面作用，因此本发明通过添加适量的硅酸钠能良好地控制清洗液的反应速度，所以硅酸钠的量也不能太少。

经过多次实验和实际应用，在此具体实施例中给出了几组硅片清洗液的配比、清洗硅片时清洗液的温度及清洗时间，具体如表1所列。

表1硅片清洗液的配比、清洗液的温度及清洗时间列表

序列	乙醇的质量百分比浓度(％)	丙酮的质量百分比浓度(％)	硅酸钠的质量百分比浓度(％)	清洗液的温度(℃)	清洗时间 (分钟)
						1	7	3	1	55	8
2	9	4.5	1.5	50	6
						3	10	5	2	50	5
4	11	6	2.5	45	5
						5	12	7	3	40	4

Claims

1.一种硅片清洗液，其特征在于主要由乙醇、丙酮、硅酸钠及去离子水经混合配制而成，所述的乙醇的质量百分比浓度为7～12％，所述的丙酮的质量百分比浓度为3～7％，所述的硅酸钠的质量百分比浓度为1～3％，余量为所述的去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种硅片清洗液，其特征在于所述的乙醇的质量百分比浓度为10％，所述的丙酮的质量百分比浓度为5％，所述的硅酸钠的质量百分比浓度为2％，余量为所述的去离子水。

3.一种使用权利要求1所述的硅片清洗液清洗硅片的方法，其特征在于包括以下步骤：

①用去离子水清洗硅片；

②用权利要求1所述的硅片清洗液清洗硅片。

4.根据权利要求3所述的一种清洗硅片的方法，其特征在于所述的步骤②中清洗硅片时硅片清洗液的温度为40～55℃。

5.根据权利要求3或4所述的一种清洗硅片的方法，其特征在于所述的步骤②中清洗硅片的时间为4～8分钟。