[发明专利]半导体晶片的清洁和微蚀刻的方法

说明书

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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1μm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。

发明内容

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10nm内晶片的硅矩阵中的金属。

具体实施方式