半导体晶片的清洁和微蚀刻的方法技术

一种方法同时从半导体晶片上清洁无机和有机污染物且微刻蚀该半导体晶片。在该半导体晶片从锭切割或切片后，其被在切割工艺中使用的切割液和来自锯的金属和金属氧化物污染。用包括碱性混合物和中等烷氧基化物的水成碱性清洁和微刻蚀溶液同时清洁和微刻蚀该半导体晶片。提供了一种方法，所述方法包括：a)提供半导体锭；b)切割该半导体锭以形成一片或更多片的包括无机污染物和有机污染物的半导体晶片；以及c)施加足量的包括一种或更多种的氢氧化季铵、一种或更多种的碱金属氢氧化物和一种或更多种的中等烷氧基化物的水性碱性溶液以去除该污染物和微刻蚀该半导体晶片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种同时清洁半导体晶片的无机和有机污染物且微蚀刻该半导体晶片的方法。更具体地，本专利技术涉及一种采用包括碱性化合物和中等烷氧基化物(mid-range alkoxylate)的碱性水溶液同时清洁半导体晶片的无机和有机污染物且微蚀刻该半导体晶片的方法。
技术介绍
传统地，可通过如下步骤制造半导体晶片(1)通过内径锯切割一半导体锭以获得晶片；(2)用水清洗该晶片以去除污染物；以及(3)然后清洁该晶片以去除包括重金属和颗粒的污染物然后干燥。这样的晶片典型地在光伏器件如太阳能电池的制造中使用。太阳能电池是将入射在其表面上的光能如太阳光转换为电能的器件。已经尝试各种方法以增大能量的吸收。 这样的方法中的一种是减小入射在太阳能电池的表面上的光反射。光反射的减小可提高将光转换为电能的转换率。典型地，在预定的条件下采用碱性水溶液如氢氧化钠的织构化 (texturing)半导体晶片的表面。这样的织构化形成高度大于1 μ m的锥形(pyramid)结构以提高该晶片的光吸收。在织构化之前，用内径锯(inner diameter saw)将半导体锭切割为所需的尺寸和形状。在切割过程中，来自该锯的金属如铁、氧化铁、铜、氧化铜以及锌污染该被切割的半导体表面。此外，在切割过程中施加至锯的浆料也污染该半导体。使用浆料切割半导体锭可通过减少残余加工变形、抑制加工应力以及抑制切割热来改善该切割工艺，该浆料是游离研磨粒子如碳化硅和有机材料或油基质如矿物油的混合物，或者是游离研磨粒子和水溶液基质如聚乙二醇的混合物。进一步，通过向该浆料添加碱性氢氧化物，可消除切割产生的加工应力(残余变形)，从而提供低形变晶片。在U. S. 6，568，384中讨论了这样的方法。这样的研磨粒子和有机材料污染该半导体晶片。如果不去除它们，其可损害该织构化工艺以及不期望地增大该最终太阳能电池产品的反射率。相应地，去除这样的表面污染物对于实现期望的太阳能电池性能是重要的。尚未发现清洁半导体晶片的如采用水和碱性清洁剂的传统方法能令半导体工业中的众多工人满意。金属如铁和铜难以去除，尤其是铁。如果铁未从晶片上去除，表现为黑点的氧化铁形成在晶片上，损害晶片的入射光吸收。已经发现有些碱性清洁剂能很好地去除有机材料但是无法去除金属。因此，在半导体工业中需要一种从半导体晶片上去除污染物的改进方法，以提高半导体晶片的整体性能和外观，以及最小化导电金属对该晶片的污染，该导电金属可减小该太阳能电池的效率。
技术实现思路
在一方面，一种方法包括提供半导体锭；切割该半导体锭以形成一片或更多片包括无机污染物和有机污染物的半导体晶片；以及施加足量的包括一种或更多种的氢氧化季铵、一种或更多种的碱性氢氧化物和一种或更多种的中等烷氧基化物的碱性水溶液以去除该污染物和微刻蚀该半导体晶片。另一方面，一种组合物包括一种或更多种的氢氧化季铵、一种或更多种的碱金属氢氧化物和一种或更多种的中等烷氧基化物，其含量足以去除该污染物和微刻蚀该半导体晶片。在半导体晶片被从锭切割之后且在任何进一步的工艺步骤之前使用该方法以去除半导体晶片上的污染物。在该切割工艺中使用的锯以金属如铁、氧化铁、铜、氧化铜和锌污染该半导体晶片的表面。在切割工艺中使用的浆料也以有机物和研磨粒子污染该表面。 这样的污染物是不期望的，因为它们可损害在其中使用了该半导体的器件的外观和性能。 金属污染物结合入该硅基体可导致其中包括了该半导体的器件的不良的导电性以及效率的整体下降。除了从半导体晶片上清洁金属、有机物和研磨粒子之外，该方法与超声清洁工艺是相容的，其低泡、环境友好且易于客户处理的定制化。该方法还微刻蚀该半导体晶片。 该微刻蚀有助于去除结壳的残留物如铁、铜、碳化硅和无水硅酸以及一般可能陷于晶片表面的第一个IOnm内晶片的硅矩阵中的金属。具体实施例方式贯穿此说明书使用的术语“组合物”和“浴(bath) ”可互换地使用。术语“选择性沉积”意指沉积发生在衬底的特定的所要的区域。术语“闪点”意指可然性液体的蒸气在空气中可被点燃的最低温度。贯穿此说明书使用的下面的缩写具有如下的含义，除非在文中清楚地指出其它含义°C=摄氏度；gm =克；L =升；mL =毫升；cm =厘米；ppm =百万分之一 ；ppb =十亿分之一 ；wt 重量百分比；A =安培；m =米；dm =分米；cm =厘米；μ m =微米；nm=纳米；min.=分钟；psig =磅/平方英寸(表压)=0. 06805大气压；1大气压=1. 01325X IO6达因/cm2 ；UV =紫外；以及IR =红外。术语“lux = lx”是照明的单位， 等于1流明/m2;以及1流明=1.46毫瓦的电磁(EM)功率以540太赫的功率辐射。所有的百分比和比率均指重量，除非另有说明。所有的范围都是以任意顺序包括和可结合的，除被合计至100%所约束的范围之外。可使用任何本领域公知的传统方法切割锭得到半导体晶片。一般地使用传统的线锯工具切割锭。这样的线锯工具的一个例子在U. S. 6，568，384中公开并示例了。在该锯中使用的该线具有#100至#6000的尺寸的研磨粒子如金刚砂、金刚石、碳化硅或其它研磨粒子粘附其上。将粘结剂施加至该线使研磨粒子粘附其上。在切割工艺中使用的浆料是游离研磨粒子和油基质或水溶液基质的混合物。使用的该油基质是矿物油，其中混合了分散剂和增稠剂。使用的该水溶液基质包括各种添加剂添加至30%至80%的水或聚乙二醇。碳化硅、绿色碳化硅(green silicon carbide)或各种金属以及氧化物颗粒(grit)可用作为游离研磨粒子。典型地使用具有粒子尺寸为#600 至#1000的碳化硅。浆料中的组分的具体配方和含量可由工人的优先选择决定而变化。典型地，该浆料是由矿物油作为基质的溶液混合物，所述基质中加入碳化硅。混合比例的范围可从基质碳化硅=1 1至1 1. 3。水性基质浆料可包括碳化硅以0. 8至0. 9 1的基质碳化硅混合物加入至30%至80%的水或聚乙二醇。切割该锭以形成半导体晶片的工艺在晶片的表面上产生许多污染物。来自线锯的金属如铁、氧化铁、铜、氧化铜和锌以及有机材料如矿物油和聚乙二醇和研磨粒子以及传统地包括在浆料中的其它添加剂涂覆该晶片的表面。在任何进一步的工艺步骤之前，使用包括一种或更多种的氢氧化季铵、一种或更多种的碱性氢氧化物和一种或更多种的中等烷氧基化物的水性碱性组合物清洁并微刻蚀半导体晶片。“微刻蚀”指从晶片上去硅除且一不规则的、0. 025 μ m至2 μ m(峰-至-谷的高度)的或如从0. 1 μ m至4 μ m的表面粗糙度形成在晶片表面上。本地的(native)氧化物(SiO2)也在微刻蚀中和结壳的(encrusted)残留物一样被去除。可通过任何本领域公知的方法施加该水性碱性清洁和微刻蚀复合物至该半导体晶片。该半导体晶片可浸入该水性碱性清洁和微刻蚀组合物中，该组合物可喷射在该半导体晶片上或该组合物可在传统的超声清洁工艺中使用。该水性碱性清洁和微刻蚀组合物可在30°C至900C的温度范围内施加，典型地从450C至60°C。该水性微刻蚀溶液施加至该半导体晶片的表面的停留时间是5分钟至40分钟，典型地从10分钟至30分钟。该半导体衬底然后可选地用本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种方法，所述方法包括：ａ）提供半导体锭；ｂ）切割该半导体锭以形成一片或更多片的包括无机污染物和有机污染物的半导体晶片；以及ｃ）施加足量的包括一种或更多种的氢氧化季铵、一种或更多种的碱金属氢氧化物和一种或更多种的中等烷氧基化物的水性碱性溶液以去除该污染物和微刻蚀该半导体晶片。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·K·巴尔，R·钱，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US