半导体硅片清洗工艺的发展研究

１ 硅 片 污 染 物 杂 质 的 分 类 ［１］： 根据污染物产生的原因， 大致可将它们分为颗粒、有机物杂 质 、金 属 污 染 物 三 类 。 （１ ） 颗 粒 ： 主 要 是 一 些 聚 合 物 、光 致 抗 蚀 剂 等 。颗 粒 的 存 在 会 造 成 ＩＣ 芯 片 短 路 或 大 大 降 低 芯 片 的 测 试 性 能 。 （２） 有 机 物 杂 质 ： 它 在 硅 片 上 以 多 种 方 式 存 在 ， 如 人 的 皮 肤 油 脂 、防 锈 油 、润 滑 油 、松 香 、蜡 等 。这 些 物 质 通 常 都 会 对 加 工 进 程 带 来 不良影响。 （３） 金 属 污 染 物 ： 它 在 硅 片 上 以 范 德 华 引 力 、 共 价 键 以 及 电 子 转移等三种表面形式存在。这种玷污会破坏极薄的氧化层的完整 性 ， 增 加 漏 电 流 密 度 ， 影 响 ＭＯＳ 器 件 的 稳 定 性 ， 结 果 导 致 形 成 微 结 构缺陷或雾状缺陷。
３ 干法清洗技术： 干法清洗技术， 一般是指不采用溶液的清洗技术， 是一种气相化 学 处 理 方 法 ， 通 常 需 利 用 等 离 子 体 、紫 外 线 、激 光 产 生 的 激 活 能 在 低 温 下 加 强 化 学 反 应 。在 集 成 电 路 制 备 中 使 用 的 干 法 清 洗 技 术 有 Ｈ Ｆ ／ Ｈ ２ Ｏ 气 相 清 洗 、 紫 外 线 － 臭 氧 清 洗 （ ＵＶＯＣ） 、Ｈ ２ ／ Ａｒ 等 离 子 清 洗 、热 清 洗 等 多 种 干 法 清 洗 工 艺 。目 前 通 常 采 用 的 干 法 清 洗 技 术 有 ： 等 离 子 体 清 洗 技 术 、气 相 清 洗 等 。等 离 子 体 清 洗 属 于 全 干 法 清 洗 ， 而 气相法清洗属于半干法清洗。 超 声 液 清 洗 与 ＨＦ／ Ｈ２Ｏ 相 结 合 的 清 洗 流 程 如 下 ：
（下 转 ９９ 页 ）
－ ９６ －
的确定即要保证焊缝性能又不影响锻件强度还要兼顾母材性能。经 过 ５３０ ℃五 次 回 火 ， 其 性 能 没 有 明 显 变 化 。综 合 上 述 因 素 将 最 终 焊 后 回 火 的 试 验 温 度 选 择 在 ６２０ ℃保 温 １２ 小 时 ， 其 性 能 结 果 与 同 炉 处 理 的 未 经 ６２０ ℃焊 后 回 火 的 母 材 试 板 做 比 较 ， 结 果 见 表 ３ 、表 ４ 。表 ４ 中 的 试 板 试 验 用 料 是 用 新 进 厂 的 ６４５ － Ⅲ 钢 。
供货的强度来具体确定） 。
（作者单位系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上 接 ９５ 页 ）
密 闭 测 试 装 置 的 传 统 思 维 的 束 缚 ， 对 完 善 、拓 展 电 缆 测 试 作 业 过 程
如 果 井 口 压 力 在 ６ － １２ ＭＰａ 之 间 ， 停 止 起 电 缆 ， 压 井 后 再 起 电 中 的 井 控 举 措 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。
室 热 冲 压 成 型 专 用 技 术 条 件 》中 第 ３ ．２ 条 款 执 行 。
２ 、压 型 后 回 火 工 艺 ： ６５０ ＋１０ ℃加 热 保 温 １２ 小 时 ， 空 冷 。
３ 、焊 后 回 火 工 艺 ：
６１５
＋
１０ １５
℃加
热
保
温
１２
小时，
空冷至
３００℃后 入
炉缓冷。（ 每台份焊后回火保温期间温度的选择应根据该台份锻件
电缆固定装置将留井电缆和下井仪器一同起出。
井报废和可能造成的一系列火灾和人身伤害等事故， 为电缆测试作
２ 现场试验及应用
业提供可靠的安全井控保障。并可以避免电缆和井下工具的打捞，
在 河 口 采 油 厂 大 ６５ － Ｘ６０ 井 用 水 泥 车 模 拟 井 喷 进 行 了 电 缆 射 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 和 节 省 作 业 成 本 费 用 ， 社 会 效 益 显 著 。
常用的化学清洗液：
（ １） 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。
４ 清洗技术的最新发展： ４．１ 电 解 离 子 水 清 洗 硅 片［３］： 用电解的方法将超净水或添加电解质的超净水分解为阴离子和 阳 离 子 ， 并 通 过 调 节 电 解 液 的 浓 度 、 电 流 密 度 等 来 控 制 其 ＰＨ 值 和 氧化还原电位， 得到所需要的强氧化性溶液或强还原性溶液， 以达 到 去 除 硅 片 表 面 的 有 机 物 、颗 粒 和 金 属 的 作 用 。 此清洗方法的应用， 将大幅度地减少化学试剂的用量， 而且也 减少了冲洗用的超净水的用量， 简化了回收再利用所需的设备， 既 降低成本， 又减少对环境的污染。电解粒子水的使用将有可能是未 来硅片清洗的重要发展方向。 ４．２ 只 用 ＨＦ 清 洗 ：
（ ２） 机械擦洗法： 当硅片表面沾有微粒或有机残渣时常用擦片 的方法清洗。机械擦洗法一般可分为手工擦洗和擦片机擦洗两种方法。
（ ３） 超声波清洗技术： 超声波清洗是半导体工业中广泛应用的 一种清洗方法， 该方法的优点是： 清洗效果好， 操作简单， 对于复杂的器件 和容器也能清除， 但该法也具有噪音较大、换能器易坏的缺点。
（ ４） 兆声波清洗技术： 兆声波清洗不但保存了超声波清洗的优 点 ， 而 且 克 服 了 它 的 不 足 。 兆 声 波 清 洗 的 机 理 是 由 高 能 （８５０ｋＨｚ） 频 振效应并结合化学清洗剂的化学反应对硅片进行清洗的。
（ ５） 旋转喷淋法： 旋转喷淋法是指利用机械方法将硅片以较高 的速度旋转起来， 在旋转过程中通过不断向硅片表面喷液体 （高纯 去离子水或其它清洗液） 而达到清除硅片目的的一种方法。该方法 利用所喷液体的溶解（或化学 反 应） 作 用 来 溶 解 硅 片 表 面 的 沾 污， 同 时利用高速旋转的离心作用， 使溶有杂质的液体及时脱离硅片表 面， 这样硅片表面的液体总保持非常高的纯度。
（作者单位系胜利石油管理局井下作业三公司）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上 接 ９６ 页 ）
硅片表面。氧化层的厚度会随臭氧浓度的增高而增加。臭氧形成氧
在 湿 式 清 洗 工 艺 中 ， 硅 片 表 面 都 有 一 层 化 学 氧 化 膜 ， 这 层 氧 化 化 膜 为 规 律 性 形 成 ， Ｏｈｉｍｉ 等 用 原 子 力 显 微 镜 观 察 表 面 形 貌 ， 发 现 形
表面非常稳定， 不易被其它杂质污染， 具有很好的钝化特性。此种
５ 结束语：
工 艺 的 最 大 难 题 是 颗 粒 增 加 无 规 律 、清 洗 完 后 硅 片 表 面 有 水 迹 。 而
传 统 的 清 洗 方 法 已 不 能 满 足 要 求 ， 臭 氧 水 、兆 声 波 、电 解 离 子 水
且残留的颗粒、负电位高的金属杂质会直接沉积在疏水性表面上， 等的应用显示出很好的去除硅片表面颗粒和金属沾污的能力， 对硅
科技论坛
中国高新技术企业
半导体硅片清洗工艺的发展研究
文 ／ 舒福璋
【摘 要 】 在 硅 晶 体 管 和 集 成 电 路 生 产 中 ， 几 乎 每 道 工 序 都 有 硅 片 清 洗 的 问 题 ， 硅 片 清 洗 的 好 坏 对 器 件 性 能有严重的影响， 处理不当， 可能使全部硅片报废， 做不出晶体管来， 或者制造出来的器件性能低劣， 稳定 性 和 可 靠 性 很 差 。因 此 弄 清 楚 硅 片 清 洗 的 方 法 ， 不 管 是 对 于 从 事 硅 片 加 工 的 人 ， 还 是 对 于 从 事 半 导 体 器 件 生 产的人来说都有着重要的意义。 【关 键 词 】 半 导 体 清 洗 工 艺 污 染
表 ３ 焊后回火机械性能
科技论坛
中国高新技术企业
四 、结 论
综 合 以 上 试 验 数 据 制 定 冷 凝 器 水 室 （大 封 头 ）热 处 理 工 艺 如 下 ： １ 、冷 凝 器 水 室 壳 体 及 循 环 水 接 管 压 型 加 热 工 艺 规 范 按 《衬 里 水
表 ４ 焊 后 回 火 机 械 性 能 （６４５ － Ⅲ 新 材 料 ）
静密封以及不同阶段压力的适应性井控施工工艺等方面具有一定 北京。
的 新 颖 性 ， 能 够 有 效 防 止 带 电 缆 作 业 中 井 喷 事 故 的 发 生 。 尤 其 是 剪 ［５］ ＳＹ／ Ｔ５０５３．１－ ２０００《防喷器及控制装置 防喷器》石油天然气行业标准。
断电缆并防止电缆落井的设计思路， 更是打破了使用带防喷导管的
压 力 范 围 内 电 缆 的 动 、静 密 封 效 果 良 好 ， 达 到 了 设 计 要 求 。
１９９１ ： ２４５～２５８ 。
Байду номын сангаас
电 缆 射 孔 防 喷 器 已 在 胜 利 油 田 推 广 应 用 ， 在 ２００ 余 口 井 的 电 缆 ［２］ 杨 永 宁 ， 液 压 防 喷 器 剪 切 闸 板 的 设 计 ， 油 矿 场 机 械 ， ２００２， ３１ （５）：
免电缆和仪器落井） 后， 下放电缆使其处于松弛状态。此时， 两人同
（３） 电 缆 射 孔 防 喷 器 可 以 安 全 可 靠 的 防 止 电 缆 测 试 作 业 过 程 中
时 旋 紧 剪 断 手 轮 ， 剪 断 电 缆 后 关 闭 防 喷 闸 板 ， 待 挤 压 井 作 业 后 ， 利 用 失 控 井 喷 事 故 的 发 生 ， 避 免 失 控 井 喷 造 成 的 环 境 污 染 、油 层 损 伤 、油
沾污的种类及对半导体硅片的影响