[发明专利]清洁半导体晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及清除半导体晶片的污染物的方法。更具体地说，本发明涉及使用酸清洁剂然后用碱清洁剂清除半导体晶片的污染物的方法。

背景技术

按照常规，通过以下步骤制造半导体晶片：

(1)用内直径锯对半导体锭进行切片以获得晶片；

(2)用水清洗该晶片以去除污染物；和

(3)然后清洁该晶片以去除包括重金属和颗粒的杂质，然后干燥。

在太阳能电池制造中使用半导体晶片时，对晶片表现进行粗化或粗糙化(texturing)以减少光反射。太阳能电池是将入射在其表面上的光能如太阳光转化成电能的装置。已经尝试各种途径以提高能量吸收率。一种这样的途径是减少入射在该太阳能电池表面上的光反射。减少来自表面的光反射使得能够提高转化成电能的效率。通常通过在预定条件下用碱水溶液如氢氧化钠蚀刻半导体晶片表面来进行粗糙化。

在粗糙化之前，使用上述内直径锯将对半导体锭切片为所需尺寸和形状。在切割过程中，来自锯的金属例如铁、铜、铅和锌污染已切片的半导体的表面。另外，在切割过程中施用于锯的浆液也会污染该半导体。浆液或者是游离磨粒例如碳化硅与有机材料或油基料例如矿物油的混合物，或者是游离磨粒与水溶液基料例如聚乙二醇的混合物，通过使用这种浆液进行切割，可以提高以下效应：提高可切割性，减少残余加工变形，抑制过程应力并抑制切割热。而且，通过向这些浆液加入碱氢氧化物，消除切割产生的过程应力(残余变形)，由此切割低变形晶片。美国专利6568384中揭示了一种这样的方法。这些磨粒和有机材料也会污染半导体晶片，并可能影响粗糙化工艺，因而降低最终太阳能电池制品的所需吸收率。因此，在粗糙化之前去除这些表面污染物是很重要的。

常规方法在粗糙化之前用例如水和碱清洁剂清洁半导体晶片，已经证明常规方法对于半导体工业中的许多工人来说是不能令人满意的。难以去除铁和铜之类的金属，尤其是铁。如果没有从晶片上去除铁，则在晶片上形成表现为黑点的铁氧化物，铁氧化物影响该晶片表面的最佳吸收率。已经发现一些碱清洁剂能很好地去除有机材料而非金属。而且，除了从晶片清除有机物之外，碱清洁剂还具有蚀刻功能，即部分粗糙化的功能。当氢氧化物与硅反应形成溶解于该水溶液的可溶性硅酸盐时，发生部分粗糙化。理想情况下，在清洁过程中尽可能减少硅的蚀刻(希望为零蚀刻)。这种部分粗糙化表现为白点。当半导体为单晶晶片时，这种现象是尤其普遍的。因此半导体工业中需要在粗糙化之前从半导体晶片去除污染物的改进方法，以提高用于太阳能电池的半导体晶片的总体性能和外观；并尽可能减少导电金属对晶片的污染，导电金属污染会降低太阳能电池的效率。

发明内容

在一个方面中，本发明方法包括按照顺序的以下步骤：

a)向半导体晶片施用包含一种或多种选自多羧酸和无机酸的酸的第一组合物；和

b)向该半导体晶片施用包含一种或多种碱化合物的第二组合物，以从该晶片去除金属、有机物和研磨剂。

在另一个方面中，本发明方法包括按照顺序的以下步骤：

a)向半导体晶片施用包含一种或多种选自多羧酸和无机酸的酸的第一组合物；和

b)向该半导体晶片施用包含一种或多种碱化合物的第二组合物；和

c)向该半导体晶片施用包含一种或多种选自多羧酸和无机酸的酸的第二酸组合物以从该晶片去除金属、有机物和研磨剂。

从锭切割半导体晶片之后，使用该方法去除该半导体晶片上的污染物。切割工艺中使用的锯使该半导体表面被金属，例如铁、铜、铅和锌污染。切割工艺中使用的浆液使该表面被有机物和磨粒污染。这些污染物是不利的，因为它们会影响该半导体的外观和效率。在用于制造太阳能电池中使用该半导体晶片时，希望尽可能减少金属污染。这种污染使将金属污染物结合进硅基材中的可能性增大，导致导电率变差和太阳能电池效率整体下降。除了从半导体晶片清除金属、无机物和磨粒以外，该方法能适应超声清洁工艺、低发泡、环境友好、容易从半导体晶片冲洗、并且容易根据用户工艺定制。

在本说明书中，以下缩写具有以下含义，除非上下文中有另外的表示：℃＝摄氏度；gm＝克；L＝升；mL＝毫升；cm＝厘米；ppm＝百万分之份；ppb＝十亿分之份；wt％＝重量百分比。所有数字范围都包括端值并可以任何顺序组合，条件是在逻辑上形成这些数字范围为总和等于100％。