㈠、目的和原理:
利用氢氧化钠对多晶硅腐蚀作用,去除硅片在多线切割锯切片时
产生的表面损伤层,同时利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性,争取表面较低反射率较低的表面织构。 解释:①现有多晶硅片是由长方体晶锭在多线切割锯切成一片片多晶硅方片。由于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片,金刚砂硬度很高,会在硅片表面带来一定的机械损伤。如果损伤不去除,会影响太阳电池的填充因子。 ②氢氧化钠俗称烧碱,是在国民经济生产中大量应用化工产品。由电解食盐水而得,价格比较便宜,每500克6元。化学反应方程式为:。分析纯氢氧化锂、氢氧化钾也可以与硅起反应,但价格较贵。如氢氧化锂每500克23元,用于镉-镍电池电解液中。
③碱性腐蚀优点是反应生成物无毒,不污染空气和环境。不像HF-HNO3酸性系统会生成有毒的NOx气体污染大气。另外,碱性系统与硅反应,基本处于受控状态。有利于大面积硅片的腐蚀,可以保证一定的平行度。
㈡、步骤:
工位 | 1 | 2 | 3 | 操纵子4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
材料 | 20% NaOH | H2O | 2% NaOH | H地窖囚禁少女2O | 20% HCl | H2O | HF | H2O | H2O |
温度 | 80℃ | 室温 | 80℃ | 室温 | 室温 | 室温 | 室温 | 室温 | 室温 |
时间 | 10m | 16m | 15m | 3m | 3m | 3m | 1m | 3m | 3m |
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1. 本工艺步骤是施博士制定的,是可行的具有指导意义的两步法碱腐蚀工艺。第一步粗抛光去掉硅片的损伤层。第二步细抛光,表面产生出部分反射率较低的织构表面。如果含有[100]晶向的晶粒,就可以长出金字塔体状的绒面。第五步是通过盐酸中和残余的氢氧化钠,化学反应方程式为:。第七步络合掉硅片表面的二氧化硅层,化学反应方程式为:。
2. 我们就粗抛作过实验,投入50片硅片:
a. 在20%NaOH溶液中,温度为80℃,反应了10分钟,硅片厚度平均去掉了32μm。
wouldyoupleaseb. 在15%NaOH溶液中,温度为80℃,反应了10分钟,硅片厚度平均去掉了25μm(此数据来源于小片实验)。
硅片粗抛是放热反应且反应激烈,反应速度与温度上升有点正反馈的态势:温度高,浓度高反应就会更激烈。新硅片由于表面粗糙,表面积大一些反应也会激烈一些。
c. 由于每次投片量较大,125×125可投300片,103×103可投400片,因而反应会很激烈,通过积累可以求出在受控条件下最佳浓度和时间。
d. 按照施博士的意见硅片去掉20~25μm的厚度,硅片损伤层也就去除干净了,这也可以作为检验标准。
e. 本反应以125×125的硅片计,每一片每次反应去掉25μm的厚度为准,每片将消耗0.9克硅,也将消耗2.6克氢氧化钠,300片硅片将消耗780克氢氧化钠,加上溶液加热蒸气带走一部分氢氧化钠,先加上1000克氢氧化钠为宜。怎样学好化学
f. 同理,如 e那样每次生成832克硅酸钠,反应槽内的溶剂以170千克计,一旦溶液出现明显白絮状硅酸钠,就应更换氢氧化钠溶液。
g. 求学商城工序3中利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性,用2%氢氧化钠溶液在多晶硅表面产生反射率较低织构表面,在[100]晶向的晶粒表面上会腐蚀出金字塔体的绒面来。多晶硅总会存在着[100]晶向的晶粒,只是多少而已。
h. 溶液配比方法是采取重量百分比法,如20%氢氧化钠溶液是1000ml纯水中加200克氢氧化钠。
㈢、注意事项:
抗弯强度1. 在工序1和3中氢氧化钠溶液与硅片反应时会有碱蒸气产生,故设备运行时请关闭有机玻璃门。
2. 盐酸是挥发性强酸,不不要去闻其味道。
3. 会腐蚀玻璃,故不与玻璃器械接触,也不要去闻的味道。
4. 如果酸或碱不小心溅入眼内或溅到脸上,请立即打开洗脸洗眼池上盖冲洗。