硅片腐蚀

一、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。

二、步骤：

工位　1　2　3　4　5　6　7　8　9

材料　20%NaOH　H2O　2%
NaOH　H2O　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　3m1. 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： 。第七步氢氟酸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。

b． 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。

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色絮状硅酸钠，就应更换氢氧化钠溶液。

g． 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。

三、注意事项：

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． 氢氟酸会腐蚀玻璃，故不与玻璃器械接触，也不要去闻氢氟酸的味道。

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。