硅片清洗效果解析
硅片清洗及原理.
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 TAI2O3+6HCI=2AICI3+3H2OCu+2H2SO4= CuSO4 +SC2 T +2H2O2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2+2H2OCu+4HNO3= Cu(NO32 +2NO2 +2H2OAg+4HNO3= AgNO3+2NO2+2H2OAu+4HCI+HNO3=H[AuCI4]+NO T +2H2OSiO2+4HF=SiF4 T +2H2O如果HF 过量则反应为:SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2OH2O2的作用:在酸性环境中作还原剂，在碱性环境中作氧化剂。
硅片清洗技术
硅片清洗技术半导体硅片SC-2清洗技术1 清洗液中的金属附着现象在碱性清洗液中易发生，在酸性溶液中不易发生，并具有较强的去除晶片表面金属的能力，但经SC-1洗后虽能去除Cu等金属，而晶片表面形成的自然氧化膜的附着（特别是Al）问题还未解决。
2 硅片表面经SC-2液洗后，表面Si大部分以O 键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。
3 由于晶片表面的SiO2和Si不能被腐蚀，因此不能达到去除粒子的效果。
a.实验表明：据报道将经过SC-2液，洗后的硅片分别放到添加Cu的DHF清洗或HF+H2O2清洗液中清洗、硅片表面的Cu浓度用DHF液洗为1014 原子/cm2，用HF+H2O2洗后为1010 原子/cm2。
即说明用HF+H2O2液清洗去除金属的能力比较强，为此近几年大量报导清洗技术中，常使用HF+H2O2来代替DHF清洗。
半导体硅片DHF清洗技术a. 在DHF洗时，可将由于用SC-1洗时表面生成的自然氧化膜腐蚀掉，而Si几乎不被腐蚀。
b. 硅片最外层的Si几乎是以H 键为终端结构，表面呈疏水性。
c. 在酸性溶液中，硅表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶片表面。
d. 去除金属杂质的原理：①用HF清洗去除表面的自然氧化膜，因此附着在自然氧化膜上的金属再一次溶解到清洗液中，同时DHF清洗可抑制自然氧化膜的形成。
故可容易去除表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属。
但随自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu等贵金属（氧化还原电位比氢高），会附着在硅表面，DHF清洗也能去除附在自然氧化膜上的金属氢氧化物。
②实验结果：据报道Al3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+ 的氧化还原电位E0 分别是- 1.663V、-0.763V、-0.440V、0.250V 比H+ 的氧化还原电位（E0=0.000V）低，呈稳定的离子状态，几乎不会附着在硅表面。
③如硅表面外层的Si以H 键结构，硅表面在化学上是稳定的，即使清洗液中存在Cu等贵金属离子，也很难发生Si的电子交换，因经Cu等贵金属也不会附着在裸硅表面。
硅片清洗技术详解
硅片清洗主要内容讲解1、清洗的基本概念和目的。
硅片加工的目的是为器件生产制作一个清洁完美符合要求的使用表面，所谓清洗，就是清洗硅片的表面，去除附着在硅片上的污染物。
2、硅片清洗室的管理与维护；（1）人员流动的管理和清洁室的作业人数。
（2）清洗室内物品器具的管理。
（3）清洗室内其它影响清洗质量因素的管理维护。
如；空气过滤系统、防静电处理、温度与湿度系统等！3、硅片表面沾污的类型；（！）有机杂质沾污；如；胶黏剂、石蜡、油脂等。
（2）颗粒类型杂质沾污；一般来自加工中磨料和环境中的尘粒。
（3）金属杂质沾污；由生产加工的设备引起的金属杂质沾污。
4、硅片清洗处理方法分类；硅片清洗处理方法分为湿法清洗和干法清洗两大类。
而湿法清洗又分为化学清洗和物理清洗两种方法。
化学清洗——利用各种化学试剂对各种杂质的腐蚀、溶解、氧化及络合等作用去除硅片表面的沾污。
物理清洗——硅片的物理清洗法主要指的是利用超声波和兆声波清洗方法。
5、化学清洗的各种试剂的性质应用和分级；（1）有机溶剂清洗；有机溶剂能去除硅片表面的有机杂质沾污。
主要溶液有；甲苯、丙酮、乙醇等。
根据其性质须在使用甲苯、丙酮后在使用乙醇进行处理，最后在用水冲洗。
（2）无机酸及氧化还原清洗；无机酸试剂主要为；盐酸（HCI）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、氢氟酸（HF）以及过氧化氢（H2O2）—双氧水。
其中过氧化氢主要用于氧化还原清洗。
其它试剂按其本省性质进行应用清洗。
硅片金属清洗主要是利用了它们的强酸性、强腐蚀性、强氧化性的特性从而达到去除表面金属沾污的目的。
（3）化学清洗的分级主要分为优级纯、分析纯和化学纯三个级别。
视清洗的种类和场合进行合理选择。
通常硅片切割片和研磨片的清洗可以使用分析纯试剂，抛光片须用优级纯试剂。
具体试剂分类有国家规定标准。
6、超声波清洗原理、结构和应用要素；原理—提供高频率的震荡波在溶剂中产生气泡和空化效应，利用液体中气泡破裂所产生的冲击来波达到清洗目地。
关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究
关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究单晶硅片是半导体制造中的重要材料，广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。
在单晶硅片的生产过程中，清洗检验工艺是至关重要的环节，直接影响到单晶硅片的质量和性能。
本文将针对单晶硅片的清洗检验工艺进行分析与研究，探讨其影响因素和优化方法，以提高单晶硅片的生产效率和产品质量。
一、清洗检验工艺的重要性单晶硅片在制造过程中会受到各种污染物的影响，比如粉尘、油污、金属杂质等。
这些污染物会降低单晶硅片的电性能和表面平整度，影响其在半导体制造和太阳能电池领域的应用。
清洗检验工艺是确保单晶硅片质量的关键环节。
清洗检验工艺包括前处理、清洗、检验和包装等步骤。
在前处理阶段，需要对原料进行表面处理，去除表面氧化物和污染物。
清洗阶段需要使用化学清洗剂和超纯水进行清洗，去除表面污染物。
检验阶段需要对清洗后的单晶硅片进行表面检查和电性能测试，以确保其质量符合要求。
对合格的单晶硅片进行包装，以防止二次污染和损坏。
二、清洗检验工艺影响因素分析1. 清洗剂的选择清洗剂的选择直接影响到清洗效果和单晶硅片表面的质量。
一般来说，清洗剂需要具有良好的去污能力、不会对单晶硅片造成腐蚀，并且易于清洗剂残留物的去除。
常用的清洗剂有氢氧化钠、氢氟酸、过氧化氢等。
2. 清洗工艺参数清洗工艺参数包括清洗温度、时间、浓度等。
这些参数的选择需要综合考虑单晶硅片的污染程度和清洗剂的特性。
过高或过低的清洗温度都会对单晶硅片表面造成损害，影响其电性能。
清洗时间和浓度则会直接影响到清洗效率。
3. 检验设备的精度在单晶硅片的检验阶段，需要使用电子显微镜、电性能测试仪等设备进行表面粗糙度和电性能的测试。
这些设备的精度和稳定性会直接影响到检验结果的准确性。
检验设备的维护和校准是保证检验结果准确性的关键。
三、清洗检验工艺优化方法1. 清洗剂的改进研发更环保、高效的清洗剂是保障单晶硅片清洁度和表面质量的关键。
可以通过改进清洗剂的配方，提高其去污能力和稳定性，并减少对单晶硅片的腐蚀性。
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。
关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究
关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究单晶硅片作为半导体材料，在电子产业中有着非常广泛的应用。
在生产过程中，单晶硅片的清洗检验工艺却是一个非常重要的环节。
好的清洗工艺可以保证单晶硅片的质量，从而保证产品的性能稳定和可靠性。
本文将对单晶硅片清洗检验工艺进行分析与研究，以期为相关行业提供一些有用的参考信息。
一、单晶硅片的清洗检验工艺意义单晶硅片作为半导体材料，通常用来制造各种电子元器件，如集成电路、太阳能电池等。
在制造期间，单晶硅片会接触到各种杂质和污染物，这些杂质和污染物会严重影响单晶硅片的性能，并且还会影响最终产品的品质。
对单晶硅片进行有效的清洗和检验工艺是至关重要的。
一方面，单晶硅片清洗检验工艺可以去除单晶硅片表面的各种污染物和杂质，保证其纯净度。
清洗检验工艺还能对单晶硅片进行各种性能参数的检测，确保其性能指标符合相关标准，从而提高产品的可靠性和稳定性。
单晶硅片的清洗检验工艺一般包括以下几个环节：预处理、清洗、干燥和检验。
具体的方法和步骤如下：1.预处理预处理阶段是单晶硅片清洗检验工艺的第一步，也是非常重要的一步。
在此阶段，需要对待清洗的单晶硅片进行表面处理，去除粗大的杂质、油污和其他有机物。
常用的预处理方法有机械刮擦、超声波清洗等。
这些方法可以有效地去除外表面的污染物，为后续的清洗工艺打下基础。
2.清洗清洗是整个工艺的核心环节。
在清洗阶段，需要选用适当的溶剂或溶液对单晶硅片进行清洗。
常用的溶剂有去离子水、醇类溶剂等，常用的溶液有氢氟酸、盐酸等。
清洗的过程中要注意清洗液的浓度和温度控制，以及清洗时间的掌握。
还需要根据具体情况选择适当的清洗设备，如超声波清洗机、离心式清洗机等。
3.干燥清洗完成后的单晶硅片需要进行干燥处理，以确保其表面完全干燥。
常用的干燥方法有空气干燥、真空干燥等。
这些方法可以有效地去除水汽和残留的溶剂，保证单晶硅片的表面干净。
4.检验最后一步是对清洗完成的单晶硅片进行各项性能参数的检验。
硅片加工-硅片清洗
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硅片分类
根据用途和纯度要求，硅片可分为电 子级、太阳能级、化学级等不同级别 ，不同级别的硅片在纯度、厚度、电 阻率等方面有不同的要求。
硅片表面污染物的种类和来源
表面污染物种类
硅片表面常见的污染物包括尘埃、金属离子、有机物、化学 残留物等，这些污染物可能来源于原料、加工过程或环境因 素。
表面污染物来源
06 硅片清洗的应用与发展趋 势
硅片清洗在光伏产业中的应用
硅片作为光伏电池的主要材料，其表面清洁度对光伏电池的性能至关重要。清洗 硅片可以去除表面的杂质和污染物，提高硅片的反射率和转换效率，从而提高光 伏电池的发电效率。
在光伏产业中，硅片清洗技术不断发展，从传统的手工清洗、超声波清洗到自动 清洗和机器人清洗，清洗效率和清洁度不断提高，为光伏产业的发展提供了有力 支持。
喷淋法
总结词
通过喷嘴将清洗液喷洒在硅片表面，利用高速水流将污渍冲刷掉。
详细描述
喷淋法适用于大面积硅片的清洗，能够快速去除硅片表面的污渍和残留物。喷嘴 的角度、距离和清洗液的流量都会影响清洗效果，需要根据实际情况进行调整。
超声波清洗法
总结词
利用超声波在清洗液中产生的高频振动，使污渍与硅片表面分离。
要指标。
表面粗糙度
硅片表面的粗糙度影响其光学 和电学性能，需控制在一定范 围内。
腐蚀度
清洗过程中对硅片的腐蚀程度 ，需控制在最低限度。
清洗效率
单位时间内清洗一定数量硅片 的速率，是衡量清洗效率的指
标。
硅片清洗质量检测的方法与设备
目视检测
颗粒计数器
表面粗糙度仪
化学分析
通过肉眼观察硅片表面， 判断其清洁度和表面质
半导体硅的清洗总结(标出重点了)
半导体硅的清洗总结(标出重点了)硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。
清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。
溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为CO2和H2O；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。
这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。
在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。
1 传统的RCA清洗法1.1 主要清洗液1.1.1 SPM（三号液）（H2SO4∶H2O2∶H2O）在120～150℃清洗10min左右，SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。
用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。
经SPM清洗后，硅片表面会残留有硫化物，这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。
由Ohnishi提出的SPFM(H2SO4/H2O2/HF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而有效地冲洗掉。
由于臭氧的氧化性比H2O2的氧化性强，可用臭氧来取代H2O2(H2SO4/O3/H2O称为SOM 溶液)，以降低H2SO4的用量和反应温度。
H2SO4(98%):H2O2(30%)=4:11.1.2 DHF（HF(H2O2)∶H2O）在20～25℃清洗30s 腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DHF清洗可去除表面氧化层，使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni 等金属，但不能充分地去除Cu。
HF：H2O2=1：50。
1.1.3 APM(SC-1)（一号液）（NH4OH∶H2O2∶H2O）在65～80℃清洗约10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属。
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区 分
项目
1 海面厚度 2 平行度 3 稳定状态 4 扭曲
430 kHz
t6.7+0.1mm/0.2mm
标准规格 频率
750 kHz
T4.0+0.1mm/0.2mm
•气泡消除方法 •1).底板抛光处理。 •2）BATH液的连续供应，强制清除 •3）大约10秒左右为周期性DI / W，用AIR气泡强 制排斥。来自 •石英bath制作时注意事项
☞底部处理----平行度：10㎛以下 如果默认：小于50㎛ 精细抛光：＃2000或更高 扭曲：没有
☞抛光的表面处理工序后必须是声波的非均匀传输.（表面状态良好时窗玻璃的程度） ☞底部水平需要倾斜，防止杂物浮着底部 （影响兆声波2次衰减） ☞夹具底座晶片盒的底部，在设计中它不与声波传递干扰。 （应该是没有任何部分，涵盖晶圆。）
t는 υ= fλ(υ:速度, f=频率, λ=波长) λ= υ/f = 5900÷ 1000
≒ 5.91mm t = λ/2 ≒ 2.95 mm 3. 750 kHz 最佳厚度 t는 λ= υ/f = 5900÷ 750 ≒ 7.9mm t = λ/2 ≒ 3.9 mm
•Quartz底部厚度和渗透率DATA •频率: 970 kHz
970 kHz T2.96~2.95mm
10 ㎛ 以下
50 ㎛以内
应该没有
•4
石英板的megasonic穿透率。 共振振动板（⇔薄板使用方法---实际使用困难） （最佳厚度的半波长厚度----- Reisiner理论）
1.石英的音速( 25 ℃ )
5900 m/sec 2. 1000 kHz 最佳厚度
•实际应用厚度
•石英透射效率 (970kHz)
두께mm
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
3.5
4 4.5 5 5.5 6
측정 전압 mV
290 220 140 80 100 200 250
160
50 40 70 160 60
투과율 % 100% 76% 48% 28% 34% 69% 86%
55%
Megasonic的quartz bath使用方法
㈜경일메가소닉
Wafer洗净用双重bath使用结构
쿼츠 BATH 구성
θ:경사각 t :판 두께 L :거리
공기 방울 1면 OVER FLOW
진동자
θ L
QTZ BATH
물공급
MEGA BATH
Megasonic输出效率factor
清洗化学液 振动板-----平行度、厚度、材质等。 胶结材料---粘结力（强度、耐热性等） 振动元件--机械转换效率，温度特性 Quartz bath穿透率。(970 kHz)
17% 14% 24% 55% 21%
•间接方式（兆声波)
•-一般中期声波或超声波，如SUS
• 间接方式，透过率提高50%以上。.
(주)경일메가소닉
7
•底部的设计方法
•底部斜率的原因
•1) megasonic的透过率的改善 •2）megasonic考虑反射波的影响 •3）quartz清除底部气泡。 •4）bath内溶液的改善。
•Quartz bath反射/折射
•当声波穿过非均匀介质 •它可以被延长，但输出被分配.