制绒

硅 氧化 成二 氧化 硅（ 主要 是亚 硝酸 将硅 氧化 ） Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢
反应 ) Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O (慢反 应) 二氧 化氮、 一氧化 氮与水 反应 ，
生成 亚硝酸 ，亚硝 酸很快 地将硅 氧化成 二氧化 硅 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反
多晶酸制绒
原 理 常 规 条 件 下 ， 硅 与 单 纯 的 HF 、 HNO3（ 硅 表 面 会 被 钝 化 ， 二 氧 化 硅 与
HNO3不 反应） 认为是 不反应 的。但 在两种 混合酸 的体系 中，硅 则可以 与溶液 进行持
续的 反应， 主要反 应原理 及步骤 如下： 1.硅的 氧化 硝酸 /亚硝 酸（ HNO2）将
制绒工序：
粗抛——漂洗——碱腐蚀——盐酸清洗——HF 清洗 粗抛的原理：
各个晶面在高浓度的碱溶液将不再具备有各向异性腐蚀特征。 粗抛目的：去除表面的机械损伤层及其杂质。 清洗目的：去除在硅片表面上粘附的杂质。
碱腐蚀原理：
利用低浓度碱溶液对晶体硅各个晶面腐蚀速率的不同，在硅表面腐蚀的形成角锥密布的 表面形貌，就称为表面织构化，俗称制绒。 角锥体四面全是由，<1 1 1>面包围形成。
硅来料的控制：
由于位错将对制绒效果有影响（标 A、B 的晶棒分别代表无位错与位错的晶棒）因此需要与 硅片车间协商，在包装时，不能将 ABC 的晶棒混合在一起（100 片小包装）将相同硅片尽量 放在一起。同时将标号相同放在同一箱内。 KOH、HCL、HF 都是强腐蚀的化学药品，其溶液蒸气会伤害人的皮肤、眼睛、呼吸道及操作 人员需要按照规定的穿戴防护服，防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套=一旦伤及身体 30 分钟清洗（纯净水）后进医院治疗。
的污渍。 4.表面有污渍 5、表面发白
6、表面发沙
7、表面刻蚀不均，硅 片部分区域发白，有 慧星现象出现发生。 硅表面出现规则的绒 面不良，部分区域绒 面良好，部分绒面表
现较为难刻蚀。
来料问题
在制绒后反应残留物 刻蚀时间不够
KOH 过量或刻蚀时间 过长
IPA 量少
可能是来料
与车间人员协商解决
重新清洗 延长刻蚀时间（通
盐酸的作用：
1.中和残留在硅片表面的碱液。 2.去除在硅片切割时表面引入的金属杂质。 注：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Fe3+ Pt2+ Ag+ Cu2+ Cd2+ Hg+ 将金属形成络合物。
HF 的作用：
去除在清洗过程中表面形成 SiO2层，便于脱水（硅的疏水性要好于 SiO2）
制绒的影响因素：
制绒
利用硅的各向异性腐蚀特性在表面刻出类似与金字塔或者是蜂窝状的结构。
多晶硅（酸制绒）
单晶硅（碱制绒）
制绒的目的：（1）利用陷光原理减少光的反射，提高 Isc。
(2)增加 PN 结的面积。
单晶制绒
原 理 单晶 硅片在 一定浓 度范围 的碱溶 液中被 腐蚀时 是各向 异性的 ，不同 晶向 上的 腐蚀速 率不一 样 。 利用 这一原 理，将特 定晶向 的单晶 硅片放 入碱溶 液中腐 蚀 ， 即可在硅片表面产生出许多细小的金字塔状外观，这一过程称为单晶碱制绒。
SiF4+2HF=H2SiF6 。
总反应
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 最 终反 应掉 的硅 以氟 硅酸 的形 式进 入溶 液。 这 样，
二氧 化硅被 溶解之 后 ，硅又 重新露 出来 ，一步 、二步 的反应 不断重 复 ，硅片 就可以 被

持续的腐蚀下去。
编辑本段制绒目的和作用
不管 是单晶 硅片还 是多晶 硅片 ，都可 以用酸 或者碱 来处理 。无论 用哪种 方法处 理 ， 一般情况下，用碱处理是为了得到金字塔状绒面；用酸处理是为了得到虫孔状绒面。 不管是哪种绒面，都可以提高硅片的陷光作用。
（2）、抽检：
在制绒过程中如发现制绒不稳定，应在制绒时间将到时，从溶液中捞起一些片子 进行效果观察，以解决是否需要适当延长制绒时间。在硅片进行清水槽后反应适当进行抽样， 以决定下一批次药业的补给量。
不良片的判断及改进步骤：
由于制绒过程中，绒面不均占大多数。因此解决这类问题为提高绒面良率的关键。 绒面不均有多种原因：主要包括刻蚀时间不够，IPA 加入不足，KOH 不足等原因。我们可以 用"一看二算三判断"j 即可解决，先观察不良片归哪一类，其次计算硅片腐蚀厚度以及剩余 厚度。最后哪种原因，然后采取解决方法。
但是，当溶液中硅酸钾的量积累到一定程度时，则亦形成花篮印。
制绒不良的现象分析及改进措施施统计表
项目
现象
原因
解决方法
种类
表
1.表面有指纹残留。 接触时认为造成的 IPA 可以起到一定效
果，但
不能杜绝。
面
2.硅片表面有大量的 IPA 加量过多。
重新清洗
污
药液残留。
染
绒 面 不 均 匀 无绒面
3.在同一批片子中相 同位置有类似于油污
常） 适当降低碱溶液的用
量及制绒时间。 适当加入 IPA 量。
加大碱溶液与 IPA 的 用量通常可以解决， 具体加入量依情况而
定。
表面有流星雨发生
来料
加大碱溶液用量
制绒不良的改进措施
（1）、插片：
在制绒的过程中，由于晶体中的缺陷杂质和掺杂浓度将对各个晶面的腐蚀速率造 成影响。因此，再插片的过程中尽量保证同一花篮的硅片来自同一晶锭，在不能保证同一花 篮中的片子为同一批号时，则将批号种子母相同放在一起。
碱液浓度 IPA 浓度 溶液的温度 制绒时间的长短 槽体密封度 IPA 挥发程度 制绒槽内 硅内硅酸钾的累计量(小) 浓度的影响：
制绒过程中利用 OH-对各个晶面腐蚀速率不同，在形成硅片表面形成金字塔结构，在一定 温度下，通常浓度范围在 1—4%。
IPA(异丙醇）的作用：
（1） 降低硅表面的张力 ，减少气泡在硅片表面的粘附，使硅片的金字塔更加一致。 (2) 可以减弱 NaOH 对硅片的腐蚀力度
应)
Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O ( 快 反 应 ) （ 第 一 步 的 主 反 应 ）
4HNO3+NO+H2O=6HNO2( 快反 应) 只要 有少量 的二氧 化氮生 成 ，就会 和水反 应变
成亚 硝酸 ，只要 少量的 一氧化 氮生成 ，就会 和硝酸 、水反 应很快 地生成 亚硝酸 ，亚硝
酸会 很快的 将硅氧 化 ，生成 一氧化 氮，一氧 化氮又 与硝酸 、水反 应。。。 这样 一系
列化学反应最终的结果是造成硅的表面被快速氧化，硝酸被还原成氮氧化物。
2. 二 氧 化 硅 的 溶 解
二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应
SiO2+4HF=SiF4+2H2O;( 四 氟 化 硅 是 气 体 )
温度的影响：
制绒的温度范围：75—85 度；温度过低：反应速度慢。 温度过高：IPA 将完全挥发加剧， 晶面择优性降低。
槽体密封程度：
受碱溶液浓度，IPA 浓度的影响：
结果：由于密封程度的不同，水汽和 IPA 挥发速度
不同，导致硅片的腐蚀深度过大以及绒面不均。
制绒槽内硅酸钾的累计量：
硅酸的作用：硅酸钾在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液的粘稠度。对腐蚀液中 OH-从 腐蚀液向反应界面的输运过程具有缓冲作用，使得大批是腐蚀加工单晶硅绒面时，溶液中 KOH 含量具有较宽的工艺容差范围，提高了产品，工艺加工质量的稳定性和溶液的可重性。