硅片清洗及原理.
硅片清洗工艺原理及现状
硅片清洗工艺原理及现状硅片清洗工艺是半导体工业中非常重要的一项工艺，它主要用于去除硅片表面的杂质和污染物，保证硅片表面的纯净度和光洁度，从而提高半导体器件的制造质量和性能。
本文将从硅片清洗工艺的原理和现状两个方面进行探讨。
一、硅片清洗工艺的原理硅片清洗工艺的原理可以分为物理清洗和化学清洗两个方面。
物理清洗主要是通过机械力和流体力的作用，去除硅片表面的颗粒、尘埃等杂质。
常见的物理清洗方法有超声波清洗、喷洗清洗和旋转清洗等。
其中，超声波清洗是一种利用超声波的高能量和高频率振动来产生液体中的微小气泡，从而形成强大的冲击力和剥离力，将硅片表面的污染物剥离下来的方法。
喷洗清洗则是通过高速喷射的液体流动来冲击和清洗硅片表面的污染物。
旋转清洗则是将硅片浸泡在清洗液中，通过旋转硅片来增加清洗液与硅片表面的接触面积，从而加强清洗效果。
化学清洗主要是利用化学反应来去除硅片表面的有机和无机污染物。
常见的化学清洗方法有酸洗、碱洗和氧化洗等。
酸洗是通过将硅片浸泡在酸性溶液中，利用酸对污染物进行化学反应，从而去除硅片表面的有机和无机污染物。
碱洗则是利用碱性溶液对硅片表面的污染物进行中和和溶解，从而实现清洗的目的。
氧化洗则是将硅片置于氧化剂溶液中，利用氧化剂对硅片表面的污染物进行氧化和溶解。
二、硅片清洗工艺的现状硅片清洗工艺已经非常成熟，并且在半导体工业中得到广泛应用。
随着半导体器件的不断发展和制造工艺的不断进步，硅片清洗工艺也在不断改进和创新。
在物理清洗方面，超声波清洗是目前最常用的物理清洗方法之一。
它具有清洗效果好、能耗低的优点，可以在不损伤硅片表面的情况下去除硅片表面的污染物。
此外，喷洗清洗和旋转清洗也得到了广泛的应用。
在化学清洗方面，酸洗和碱洗仍然是主要的化学清洗方法。
但是，由于酸洗和碱洗会产生大量的废液和废气，对环境造成污染，因此研究人员正在寻找更环保的清洗方法。
例如，一些研究者正在开发利用超临界流体进行清洗的方法，超临界流体具有较高的溶解能力和较低的粘度，可以更彻底地去除硅片表面的污染物，并且不会对环境造成污染。
化学实验报告（15篇）
化学实验报告化学实验报告(15篇)在不断进步的时代，报告与我们的生活紧密相连，报告包含标题、正文、结尾等。
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化学实验报告1实验名称：硅片的清洗实验目的：1.熟悉清洗设备2.掌握清洗流程以及清洗前预准备实验设备：1.半导体兆声清洗机（SFQ-1006T）2.SC-1；SC-2实验背景及原理：清洗的目的在于清除表面污染杂质，包括有机物和无机物。
这些杂质有的以原子状态或离子状态，有的以薄膜形式或颗粒形式存在于硅片表面。
有机污染包括光刻胶、有机溶剂残留物、合成蜡和人接触器件、工具、器皿带来的油脂或纤维。
无机污染包括重金属金、铜、铁、铬等，严重影响少数载流子寿命和表面电导；碱金属如钠等，引起严重漏电；颗粒污染包括硅渣、尘埃、细菌、微生物、有机胶体纤维等，会导致各种缺陷。
清除污染的方法有物理清洗和化学清洗两种。
我们这里所用的的是化学清洗。
清洗对于微米及深亚微米超大规模集成电路的良率有着极大的影响。
SC-1及SC-2对于清除颗粒及金属颗粒有着显著的作用。
实验步骤：1. 清洗前准备工作：仪器准备：①烧杯的清洗、干燥②清洗机的预准备：开总闸门、开空气压缩机；开旋转总电源（清洗设备照明自动开启）；将急停按钮旋转拉出，按下旁边电源键；缓慢开启超纯水开关，角度小于45o；根据需要给1#、2#槽加热，正式试验前提前一小时加热，加热上限为200o。
本次实验中选用了80℃为反应温度。
③SC-1及SC-2的配置：我们配制体积比例是1:2:5，所以选取溶液体积为160ml，对SC-1 NH4OH：H2O2：H2O=20:40:100ml，对SC-2 HCl：H2O2：H2O=20:40:100ml。
2. 清洗实际步骤：① 1#号槽中放入装入1号液的烧杯，待温度与槽中一样后，放入硅片，加热10min,然后超纯水清洗。
② 2#号槽中放入装入2号液的烧杯，待温度与槽中一样后，放入硅片，加热10min,然后超纯水清洗。
第五章硅片加工--硅片清洗
浓硫酸的安全使用：较强的吸水性，放热性。 不可：将水倒入浓硫酸。 正确：浓硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌。
(4) HF酸——危险
用途：强腐蚀性，主要用来腐蚀SiO2，而不腐 蚀Si
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6] 使用：表面存在SiO2将其腐蚀完，即结束，
3）金属杂质
这是一种最重要的污染物。比如Cu、Fe、Al、 Mn等原子或者离子。
危害：导致硅表面电阻率降低，并且随温度 不稳定，器件易被击穿。
分为两类：
1）物理吸附在硅表面，一般较大金属颗粒。
2）化学吸附，形成金属硅化物，即成化学键。
清洗方法：依靠化学清洗，腐蚀表层的硅， 附带将其清除，或者依靠形成络合物而去除。
2）1961年到1971年，研究清楚了污染的形成 机理和清洗的原理。而且Kern发明了RCA清 洗方法，主要由SC-1和SC-2两种清洗液。这 是硅片清洗技术发展的重要里程碑。
3）1972年到1989年，全世界广泛研究RCA清 洗的原理，并对其进行不断改进。
4）1989年至今，广泛研究RCA清洗机理与动 力学过程，并在此基础上，发展新型清洗方 法。
这些清洗，一般称为：切割片清洗，研磨 片清洗，抛光片清洗，其中抛光片清洗对 洁净度要求最高。
扫描电镜（SEM）测量的材料表面图像
2）材料表面的特点
表面的特点：
最表层存在悬挂键，即不饱和键。 表面粗糙不平整。 微观表面积可能很大，而不同于宏观的表面。 存在较强局域电场。
表面的这些特点决定，表面易吸附杂质颗粒， 而被沾污。
(2)浓硝酸——HNO3 特点：强氧化性。 用途：溶解金属颗粒。
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Mg+10HNO3(稀)=4Mg(NO3)2+NH4NO3↑+
硅片表面污染及清洗机理
在半导体材料的制备过程中，每一道工序都涉及到清洗，而且清洗的好坏直接影响下一道工序，甚至影响器件的成品率和可靠性。
由于ULSI集成度的迅速提高和器件尺寸的减小，对于晶片表面沾污的要求更加严格，ULSI工艺要求在提供的衬底片上吸附物不多于500个/m20.12um，金属污染小于 1010atom/cm2。
晶片生产中每一道工序存在的潜在污染，都可导致缺陷的产生和器件的失效。
因此，硅片的清洗引起了专业人士的重视。
以前很多厂家都用手洗的方法，这种方法人为的因素较多，一方面容易产生碎片，经济效益下降，另一方面手洗的硅片表面洁净度差，污染严重，使下道工序化抛腐蚀过程中的合格率较低。
所以，硅片的清洗技术引起了人们的重视，找到一种简单有效的清洗方法是当务之急。
本文介绍了一种超声波清洗技术，其清洗硅片的效果显著，是一种值得推广的硅片清洗技术。
硅片表面污染的原因：晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，形成表面附近的自由力场，尤其磨片是在铸铁磨盘上进行，所以铁离子的污染就更加严重。
同时，由于磨料中的金刚砂粒径较大，造成磨片后的硅片破损层较大，悬挂键数目增多，极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子、硅粉粉尘等，造成磨片后的硅片易发生变花、发蓝、发黑等现象，使磨片不合格。
硅片清洗的目的就是要除去各类污染物，清洗的洁净程度直接决定着ULSI向更高集成度、可靠性、成品率发展，这涉及到高净化的环境、水、化学试剂和相应的设备及配套工艺，难度越来越大，可见半导体行业中清洗工艺的重要性。
实验及结果分析 1.实验设备和试剂实验设备：TE-6000硅片清洗机实验使用的试剂：有机碱、Q325-B清洗剂、活性剂、去离子水、助磨剂 2.实验过程（1）超声波清洗的基本原理利用28KHz以上的电能，经超声波换能器转换成高频机械振荡而传入到清洗液中。
超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动，并不停地产生数以万计的微小气泡。
硅片清洗原理
一.硅片的化学清洗工艺原理硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：A.有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。
B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。
C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。
b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。
硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述办法进行清洗去除沾污。
a.使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。
b.用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。
c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。
自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。
美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。
⑶美国VERTEQ 公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。
⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。
⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。
⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。
目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。
光伏硅片吸杂工序原理
光伏硅片吸杂工序原理光伏硅片吸杂工序是光伏电池制造过程中的重要环节之一，其目的是去除硅片表面的杂质，提高硅片的纯度和表面质量，从而提升光伏电池的转换效率。
本文将从表面清洗、吸杂材料准备、吸杂工艺处理、吸杂物质回收、清洗水处理、吸杂环境控制、吸杂效果检测和安全防护措施等方面，详细介绍光伏硅片吸杂工序的原理。
表面清洗表面清洗是吸杂工序的第一步，其目的是去除硅片表面的污垢、氧化层、金属杂质等有害物质，以提高硅片的表面质量和吸杂效果。
表面清洗的方法包括机械清洗和化学清洗。
机械清洗主要是通过研磨、刷洗等方法去除表面污垢和氧化层，而化学清洗则是利用酸碱溶液或其他化学试剂溶解杂质，达到清洁效果。
评价清洗效果的好坏通常会采用表面粗糙度、氧化层厚度和金属杂质含量等指标。
吸杂材料准备吸杂材料是针对硅片表面杂质的一种具有吸附作用的材料，常用的有活性炭、硅胶、分子筛等。
选择合适的吸杂材料需要考虑其吸附性能、杂质特定、成本等因素。
在准备吸杂材料时，需要根据具体的吸杂需求选择合适的材料，并通过研磨、筛分、活化等手段进行预处理，以增强其吸附能力。
吸杂工艺处理吸杂工艺处理是整个吸杂工序的核心环节，其目的是通过一定的工艺手段将吸杂材料与硅片表面的杂质相互作用，使杂质被吸附在吸杂材料上，从而达到净化硅片表面的目的。
吸杂工艺处理的方法包括热处理、化学处理和机械处理等。
热处理是将硅片和吸杂材料一起置于高温炉中加热，通过高温作用促进杂质和吸杂材料之间的相互作用，提高吸附效果。
化学处理则是利用化学反应将杂质转化为易于吸附的物质，如将杂质离子转化为络合物或螯合物等，然后再与吸杂材料相互作用。
机械处理则是利用物理机械力作用将杂质从硅片表面去除，如用刷子或研磨机进行研磨或刷洗。
吸杂物质回收吸杂物质回收是将吸附了杂质的吸杂材料从硅片上分离，并将杂质回收再利用的过程。
回收的杂质主要包括金属杂质、非金属杂质和有害物质等。
回收的方法一般有溶解法、焚烧法和化学法等。
1号液清洗原理
1号液清洗原理
1号液（SC-1）清洗液是一种常用的半导体清洗剂，主要用于去除硅片表面的有机物、金属和颗粒等污染物。
其清洗原理主要包括氧化、腐蚀和排斥三个过程。
1号液中的过氧化氢（H2O2）会在硅片表面发生氧化作用，生成约6nm厚的亲水性氧化膜。
该氧化膜的形成可以防止后续的腐蚀对硅片表面的损伤，同时也可以增加粒子与硅片表面的接触角，减少粒子在硅片表面的吸附。
1号液中的氨水（NH4OH）会与硅片表面的氧化膜发生腐蚀作用，将氧化膜腐蚀掉一部分。
由于腐蚀过程中产生的氢气会形成气泡，从而将附着在硅片表面的颗粒和金属也随着腐蚀层落入清洗液内。
因此，粒子的去除率与硅片表面的腐蚀量有关，为了有效去除粒子，需要进行一定量的腐蚀。
在清洗液中，由于硅片表面的电位为负，与大部分粒子间都存在排斥力，可以防止粒子向硅片表面吸附。
此外，由于腐蚀后的硅片表面具有亲水性，而大部分粒子是疏水性的，因此粒子会被清洗液中的水分子包围并悬浮在水中，从而实现了对粒子的去除。
1号液清洗液主要通过氧化、腐蚀和排斥三个过程来去除硅片表面的污染物。
其中，氧化和腐蚀过程可以有效地去除有机物污染、各种金属和颗粒；而排斥过程则可以防止粒子再次沉积到
硅片表面。
这些过程相互配合，使得1号液成为一种非常有效的半导体清洗剂。
硅片清洗原理与方法介绍
硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。
2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。
由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。
化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。
3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。
表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。
它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。
选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。
如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。
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硅片清洗及原理
硅片的清洗很重要，它影响电池的转换效率，如器件的性能中反向电流迅速加大及器件失效等。
因此硅片的清洗很重要，下面主要介绍清洗的作用和清洗的原理。
清洗的作用
1•在太阳能材料制备过程中，在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜，有害的杂质离子进入二氧化硅层，会降低绝缘性能，清洗后绝缘性能会更好。
2. 在等离子边缘腐蚀中，如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在，会影响器件的质量，清洗后质量大大提高。
3. 硅片中杂质离子会影响P-N结的性能，引起P-N结的击穿电压降低和表面漏电，影响P-N结的性能。
4. 在硅片外延工艺中，杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。
清洗的原理
要了解清洗的原理，首先必须了解杂质的类型，杂质分为三类：一类是分子型杂质包括加工中的一些有机物；二类是离子型杂质，包括腐蚀过程中的钠离子、氯离子、氟离子等；三是原子型杂质，如金、铁、铜和铬等一些重金属杂质。
目前最常用的清洗方法有:化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。
1•目前的化学清洗步骤有两种：
(1有机溶剂(甲苯、丙酮、酒精等—去离子水—无机酸(盐酸、硫酸、硝酸、王水一氢氟酸一去离子水
(2碱性过氧化氢溶液—去离子水—酸性过氧化氢溶液—去离子水
F面讨论各种步骤中试剂的作用
a. 有机溶剂在清洗中的作用
用于硅片清洗常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、酒精等。
在清洗过程中，甲苯、丙酮、酒精等有机溶剂的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蜡等有机物杂质。
所利用的原理是相似相溶”
b. 无机酸在清洗中的作用
硅片中的杂质如镁、铝、铜、银、金、氧化铝、氧化镁、二氧化硅等杂质，只
能用无机酸除去。
有关的反应如下：
2AI+6HCI=2AICI3+3H2 T
AI2O3+6HCI=2AICI3+3H2O
Cu+2H2SO4= CuSO4 +SC2 T +2H2O
2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2+2H2O
Cu+4HNO3= Cu(NO32 +2NO2 +2H2O
Ag+4HNO3= AgNO3+2NO2+2H2O
Au+4HCI+HNO3=H[AuCI4]+NO T +2H2O
SiO2+4HF=SiF4 T +2H2O
如果HF 过量则反应为:SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
H2O2的作用:在酸性环境中作还原剂，在碱性环境中作氧化剂。
在硅片清洗中对一些难溶物质转化为易溶物质。
如：
As2S5+20 H2O2+16NH4OH=2(NH43AsO4+5(NH42SO4+28H2O
MnO2+ H2SO4+ H2O2= Mn SO4+2H2O+O2
c. RCA清洗方法及原理
在生产中，对于硅片表面的清洗中常用RCA方法及基于RCA清洗方法的改
进,RCA清洗方法分为I号清洗剂(APM和U号清洗剂(HPM。
1号清洗剂(APM的配置是用去离子水、30%过氧化氢、25%的氨水按体积比为：5:1:1至5:2:1; H号清洗剂(H PM的配置是用去离子水、30%过氧化氢、25%的盐酸按体积比为:6:1:1至8:2:1。
其清洗原理是：氨分子、氯离子等与重金属离子如：铜离子、铁离子等形成稳定的络合物如:[AuCI4]-、[Cu(NH34]2+、[SiF6]2-。
清洗时，一般应在75~85°C条件下清洗、清洗15分钟左右，然后用去离子水冲洗干净。
I号清洗剂(APM和U号清洗剂(HPM有如下优点：
(1这两种清洗剂能很好地清洗硅片上残存的蜡、松香等有机物及一些重金属如金、铜等杂质；
(2相比其它清洗剂，可以减少钠离子的污染；
(3相比浓硝酸、浓硫酸、王水及铬酸洗液，这两种清洗液对环境的污染很小，操作相对方便。
2.超声波在清洗中的作用
目前在半导体生产清洗过程中已经广泛采用超声波清洗技术。
超声波清洗有以下优点：
(1清洗效果好，清洗手续简单，减少了由于复杂的化学清洗过程中而带来的杂质的可能性；
(2对一些形状复杂的容器或器件也能清洗。
超声波清洗的缺点是当超声波的作用较大时，由于震动磨擦，可能使硅片表面产生划道等损伤。
超声波产生的原理：高频震荡器产生超声频电流，传给换能器,当换能器产生超声震动时，超声震动就通过与换能器连接的液体容器底部而传播到液体内，在液体中产生超声波。
3.真空高温处理的清洗作用
硅片经过化学清洗和超声波清洗后，还需要将硅片真空高温处理，再进行外延生长。
真空高温处理的优点：
(1由于硅片处于真空状态，因而减少了空气中灰尘的玷污；
(2硅片表面可能吸附的一些气体和溶剂分子的挥发性增加，因而真空高温易除去；
(3硅片可能玷污的一些固体杂质在真空高温条件下，易发生分解而除去。