多晶硅工藝技術及市場研究分析
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一、多晶硅清洗工藝
設備方面：多晶硅生產對環境及設備的清潔要求十分高。生產工藝過程比較復雜。尤其是塔器設備，對產品的質量影響極為重要。為了保證一次性開車投產順利，保證產品質量，在設備的安裝過程中，對設備及管線等重要設備的清洗工作十分嚴謹。在清洗過程中，使每個環節質量都達到標準。避免開車質量事故的發生。最大限度地降低調試費用，必須做好工藝設備和工藝管道安裝前的清洗處理。其設備清洗工藝為：
多晶硅設備的清洗主要工藝為酸洗、脫脂、鈍化、干燥等，其中最關鍵是脫脂工藝和干燥技術。油脂和水對多晶硅的產品有巨大影響。因此在多晶硅設備的清洗中，以脫脂工藝和干燥工藝為要點。主要清洗還原爐、氫化爐、CDI設備、合成車間、還原氫化車間、精餾系統、中間罐、管道等主要設備。并且為了保證脫脂和干燥的質量，多晶硅設備清洗需要對單臺設備進行單臺清洗并驗收后，再進行安裝。
注意，針對不同的工藝要求、不同的設備材質以及不同的設備類型，清洗處理要求和達到的基本標準（要求達到無油、無水與無塵的三無要求）也不同。同時符合《脫脂工程施工及驗收規范》和《工業設備化學清洗質量標準》并根據業主和成達公司的具體要求可分為一般清洗和潔凈清洗。
國內多晶硅設備主要清洗項目：
1）還原爐、氫化爐的清洗脫脂鈍化干燥；
2）CDI系統設備的清洗脫脂鈍化干燥；
3）還原氫化車間設備的清洗脫脂鈍化干燥；
4）合成車間設備的清洗脫脂鈍化干燥；
5）精餾工序設備的清洗脫脂鈍化干燥；
6）中間罐區的清洗脫脂鈍化干燥；
7）管道系統的清洗脫脂鈍化干燥。
原材料方面：在多晶硅原材料清洗方面，一般采用DHF、SPM、APM、HPM等產品。其中DHF是HF、?H2O2、?H2O的混合液；SPM是H2SO4、H2O2、H2O的混合液。各產品主要作用為：
SPM：H2SO4?/H2O2?120～150℃?SPM具有很高的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液中，并能把有機物氧化生成CO?2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有機沾污和部分金屬，但是當有機物沾污特別嚴重時會使有機物碳化而難以去除。
HF(DHF)：HF(DHF)?20～25℃?DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附著在自然氧化膜上的金屬將被溶解到清洗液中，同時DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金屬，DHF也可以去除附著在自然氧化膜上的金屬氫氧化物。用DHF清洗時，在自然氧化膜被腐蝕掉時，硅片表面的硅幾乎不被腐蝕。
APM?(SC-1）：NH4OH/H2O2?/H2O?30～80℃?由于H2O2的作用，硅片表面有一層自然氧化膜(SiO2)，呈親水性，硅片表面和粒子之間可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化層與硅片表面的Si被NH?4OH腐蝕，因此附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中，從而達到去除粒子的目的。在?NH4OH腐蝕硅片表面的同時，H2O?2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。?
HPM?(SC-2)：HCl/H2O2/H2?O?65～85℃?用于去除硅片表面的鈉、鐵、鎂等金屬沾污。在室溫下HPM就能除去Fe和Zn。?
清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有機沾污，因為有機物會遮蓋部分硅片表面，從而使氧化膜和與之相關的沾污難以去除；然后溶解氧化膜，因為氧化層是“沾污陷阱”，也會引入外延缺陷；最后再去除顆粒、金屬等沾污，同時使硅片表面鈍化。
二、單晶硅清洗工藝
據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國多晶硅工藝技術市場競爭策略及投資潛力研究預測報告》統計數據顯示：在單晶硅片加工過程中很多步驟需要用到清洗。在國內絕大多數單晶硅生產過程中，清洗主要是拋光后的最終清洗。其目的在于清除晶片表面所有的污染源。?采用的清洗的方式主要是傳統的RCA濕式化學洗凈技術（RCA是一種典型的、至今仍為最普遍使用的濕式化學清洗法）。
下面，根據單晶硅具體生產工藝流程（切片→倒角→磨片→磨檢→CP→CVD→ML→最終洗凈→終檢→倉入），分析相關清洗細節：
1）硅棒粘接：用粘接劑對硅棒和碳板進行粘接，以利于牢固的固定在切割機上和方位角的確定。
2）切片(Slice)：主要利用內圓切割機或線切割機進行切割，以獲得達到其加工要求的厚度，X、Y方向角，曲翹度的薄硅片。
3）面方位測定：利用X射線光機對所加工出的硅片或線切割前要加工的硅棒測定其X、Y方位角，以保證所加工的硅片的X、Y方位角符合產品加工要求。
4）倒角前清洗：主要利用熱堿溶液和超聲波對已切成的硅片進行表面清洗，以去除硅片表面的粘接劑、有機物和硅粉等。
5）倒角(BV)：利用不同的砥石形狀和粒度來加工出符合加工要求的倒角幅值、倒角角度等，以減少后續加工過程中可能產生的崩邊、晶格缺陷、處延生長和涂膠工藝中所造成的表面層的厚度不均勻分布。
6）厚度分類：為后續的磨片加工工藝提供厚度相對均勻的硅片分類，防止磨片中的厚度不均勻所造成的碎片等。
7）磨片(Lapping):去除切片過程中所產生的切痕和表面損傷層，同時獲得厚度均勻一致的硅片。
8）磨片清洗：去除磨片過程中硅片表面的研磨劑等。
9）磨片檢查：鈉光燈下檢查由于前段工藝所造成的各類失效模式，如裂紋、劃傷、倒角不良等。
10）ADE測量：測量硅片的厚度、曲翹度、TTV、TIR、FPD等。
11）激光刻字：按照客戶要求對硅片進行刻字。
12）研磨最終清洗：去除硅片表面的有機物和顆粒。
13）擴大鏡檢查：查看倒角有無不良和其它不良模式。
14）CP前洗：去除硅片表面的有機物和顆粒。
15）CP(Chemical?Polishing):采用HNO3+HF+CH3COOH溶液腐蝕去除31um厚度，可有效去除表面損傷層和提高表面光澤度。
16）CP后洗：用堿和酸分別去除有機物和金屬離子。
17）CP檢查：在熒光燈和聚光燈下檢查表面有無缺陷和洗污，以及電阻率、PN判定和厚度的測量分類。
18）DK(Donar?Killer)：利用退火處理使氧原子聚為基團，以穩定電阻率。
19）IG(Intrinsic?Gettering):利用退火處理使氧原子形成二次缺陷以吸附表面金屬雜質。
20）BSD(Back?Side?Damage):利用背部損傷層來吸附金屬雜質。
21）CVD前洗：去除有機物和顆粒。
22）LP-CVD(Low?Pressure?Chemical?Vapor?Deposition):高溫分解SiH4外延出多晶硅達到增強型的外吸雜。
23）AP-CVD(Atmospheric?Pressure?Chemical?Vapor?Deposition):在硅片背部外延SiO2來背封并抑制自摻雜。
24）端面處理：去除硅片背面邊緣的SiO2。
25）CVD后洗：去除表面顆粒。
26）ML(Mirror?Lapping)倒角:防止后續工藝中的崩邊發生以及外延時的厚度不均勻等。
27）ML前洗：去除有機物、顆粒、金屬雜質等。
28）ML貼付：硅片表面涂臘貼附在陶瓷板上，固定硅片以利于ML加工。
29）ML:也稱之為CMP(Chemical?Mechanism?Polishing)，經過粗拋和精拋去除14um厚度，此可有效的去除表面損傷層和提高表面平坦度。
30）去臘洗凈：去除ML后背面的臘層。
31）ADE測量：測定硅片表面形貌參數如：平整度，翹曲度等。
32）ρ-t測量：對電阻率和厚度進行測定和分類。
33）擴大鏡檢查：檢查ML倒角不良。
34）最終洗凈：去除顆粒，有機物和金屬雜質。
35）WIS測定：測量最終洗凈后硅片表面顆粒。
36）最終檢查：在熒光燈和聚光燈下檢查硅片表面的情況。
37）倉入：對硅片進行包裝，防止再次污染，以待出貨。
市場最新單晶硅清洗工藝步驟：
（1）預沖洗：將單晶硅片依次在四槽脫膠機的四個槽中進行清洗；
（2）脫膠：將預沖洗后的硅片進行人工脫膠；
（3）超聲波清洗：將脫膠后的硅片浸入六槽式超聲波清洗機中清洗；
（4）甩干：將清洗后的硅片在離心甩干裝置中進行離心甩干；
（5）檢驗：將甩干后的硅片進行外觀檢測，檢測合格后轉入其他工序。
優勢：本工藝清洗效果好，合格率大幅提高，極大地提高了機器的工作效率。?