硅片清洗原理与方法介绍

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硅的清洗实验报告(3篇)

硅的清洗实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 掌握硅表面清洗的基本原理和方法。

2. 了解不同清洗剂对硅表面污染物的去除效果。

3. 分析清洗过程对硅表面形貌和结构的影响。

二、实验原理硅表面清洗是微电子制造过程中的重要环节,其目的是去除硅表面残留的有机物、金属离子、氧化物等污染物。

清洗方法主要有物理清洗和化学清洗两种。

物理清洗包括超声波清洗、机械清洗等;化学清洗则利用清洗剂与污染物发生化学反应,将其溶解、分解或沉淀,从而实现清洗目的。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 硅片(直径100mm,厚度500μm)- 氯化钠、氢氧化钠、硝酸、丙酮、乙醇、蒸馏水等2. 实验仪器:- 超声波清洗机- 电子天平- 显微镜- X射线衍射仪(XRD)- 扫描电子显微镜(SEM)四、实验步骤1. 准备实验材料:将硅片用丙酮和乙醇清洗,去除表面的油污和有机残留物。

2. 氯化钠清洗:将硅片浸泡在0.5mol/L的氯化钠溶液中,超声清洗10分钟,取出后用蒸馏水冲洗。

3. 氢氧化钠清洗:将硅片浸泡在0.1mol/L的氢氧化钠溶液中,超声清洗10分钟,取出后用蒸馏水冲洗。

4. 硝酸清洗:将硅片浸泡在1mol/L的硝酸溶液中,超声清洗10分钟,取出后用蒸馏水冲洗。

5. 比较清洗效果:将清洗后的硅片用显微镜观察表面形貌,并用XRD和SEM分析其结构变化。

6. 记录实验数据:记录不同清洗剂对硅片重量、表面形貌、结构的影响。

五、实验结果与分析1. 氯化钠清洗:氯化钠清洗后,硅片表面残留物较少,但仍有部分残留。

清洗效果一般。

2. 氢氧化钠清洗:氢氧化钠清洗后,硅片表面残留物明显减少,表面形貌较为光滑。

XRD分析显示,硅片结构未发生明显变化。

清洗效果较好。

3. 硝酸清洗:硝酸清洗后,硅片表面残留物最少,表面形貌最为光滑。

XRD分析显示,硅片结构未发生明显变化。

清洗效果最佳。

4. 清洗效果比较:通过实验结果可知,硝酸清洗效果最佳,其次是氢氧化钠清洗,氯化钠清洗效果最差。

硅片清洗技术详解

硅片清洗技术详解

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。

硅片超声波 清洗技术

硅片超声波 清洗技术

硅片超声波清洗技术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/m2×0.12um,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。

图:硅片表面黑点的扫面电子显微镜照片实验及结果分析1.实验设备和试剂实验设备:SQX-3916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。

硅片清洗技术

硅片清洗技术

硅片清洗
1.N2喷时使液体通过很小的喷口,使其形成很细的雾状,至硅片表面达到更好的清洗目的。

2.刷洗器主要用于硅片抛光后的清洗,可有效地去除硅片正反两面1μm以及更大的颗粒。

主要配置包括专用刷洗器、优化的化学清洗液及超纯水或者IPA。

在水动力条件下,颗粒被旋转的海绵状刷子赶出。

3.化学清洗
①溶解反应;②剥离去除
如:RCA清洗法
a、APM(SC-1)氨和双氧水→去除有机物与细颗粒;
b、HPM(SC-2)盐酸和双氧水→去除金属污染;
c、SPM 硫酸和双氧水→去除有机物、光刻胶
d、DHF 稀氢氟酸→去除薄氧化层
e、BHF 氢氟酸缓冲溶液→去除自然氧化膜
4.存在问题:①加热引起化学溶液蒸发使得溶液浓度发生变化;②对环境造成污染,成本高
5.将晶圆一片一片进行处理的工艺设备,是未来的一种趋势(随着晶圆直径的增大,无法确保晶圆表面清洗的均匀性)
6.对硅片进行干燥
硅表面存在悬空键(即硅共价键的未配对电子),硅表面是疏水性(即排斥水)。

当硅表面形成热氧化膜或自然氧化膜时,硅片会变得具有亲水性(即容易被水弄湿)。

注:水渍多发生在疏水性表面/有图形的地方/在甩干的时候/到干燥完毕时所需时间过长。

7.IPA(异丙醇)
8.马兰戈尼干燥(慢提拉)、罗塔戈尼干燥(旋转+N2)
9.污染物根据其发生情况分为四类:颗粒物、有机物、金属污染物和氧化物。

硅片的RCA清洗工艺

硅片的RCA清洗工艺

硅片的RCA清洗工艺
硅片的RCA清洗工艺是一种常用的表面清洗方法,用于去除硅片表面的有机和无机杂质,以保证硅片的纯净度和表面质量。

下面是硅片的RCA清洗工艺的详细步骤:
1. 准备工作:清洗室要保持干净,并确保所有使用的设备和容器都是清洁的。

准备好所需的化学试剂,包括去离子水、浓硝酸(HNO3)、浓氢氟酸(HF)和去离子水。

2. 第一次清洗(SC1):将硅片放入清洗容器中,并加入去离子水,使其完全浸没。

将容器放入超声波清洗器中,超声波清洗时间一般为5-10分钟。

然后将容器取出,将硅片转移到新的容器中,并加入浓硝酸(HNO3)和去离子水的混合液体。

浸泡时间一般为10-15分钟。

清洗结束后,用去离子水冲洗硅片,确保将所有化学物质冲洗干净。

3. 第二次清洗(SC2):将硅片转移到新的容器中,并加入浓氢氟酸(HF)和去离子水的混合液体。

浸泡时间一般为10-15分钟。

清洗结束后,用去离子水冲洗硅片,确保将所有化学物质冲洗干净。

4. 最后清洗:将硅片放入去离子水中,进行最后的冲洗,以确保将所有残留的化学物质彻底去除。

可以使用超声波清洗器来帮助清洗。

5. 干燥处理:将清洗后的硅片放入干燥器中,进行干燥处理。

确保硅片完全干燥,以避免水分残留。

需要注意的是,在进行硅片的RCA清洗工艺时,要注意安全操作,避免接触到化学试剂,以免对身体造成伤害。

同时,清洗过程中要保持环境的洁净,避免灰尘和其他杂质污染硅片表面。

硅片化学清洗

硅片化学清洗

半导体工艺化学实验报告实验名称: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:①1#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。

②2#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。

③兆声清洗10分钟,去除颗粒④利用相似相溶原理,使用乙醇去除有机物,然后超纯水清洗并吹干。

实验结果:利用显微镜观察清洗前后硅片图像表面清洗前硅片照片清洗后的硅片照片实验总结:清洗过后明显地发现硅片表面不像原来那样油腻,小颗粒明显减少。

boe清洗原理

boe清洗原理
BOE清洗原理是指在BOE工艺中,对于杂质、残留物等污染物的处理方法和技术。

BOE清洗原理主要是基于氟化物溶液对硅表面的反应原理,通过少量的浸泡和摩擦作用,实现对硅表面的清洗。

BOE清洗原理首先要了解的是氟化物的性质,氟化物有很强的蚀刻作用,能够与硅表面的氧原子反应,形成气态的氟化硅气体和水,从而达到清洗的效果。

BOE清洗液中含有氢氟酸和硝酸,可以加速氟化物与硅表面反应。

BOE清洗原理的步骤包括:
1.准备BOE清洗液,一般是将氢氟酸和硝酸按比例混合而成。

2.将待清洗的硅片放入清洗液中,时间一般为20-30秒。

3.取出硅片,用去离子水清洗干净。

4.进行干燥处理,包括空气吹干、热座干燥等。

BOE清洗原理在BOE工艺中应用广泛,可以有效地去除硅表面的杂质、残留物等污染物,从而提高设备性能和产品质量。

然而,BOE 清洗液的腐蚀性很强,需要妥善保管和使用,避免对设备和操作人员造成危险。

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硅片清洗原理与方法综述

硅片清洗原理与方法综述刘传军 赵权 刘春香 杨洪星(电子四十六所,天津 300220)摘要 对硅片清洗的基本理论、常用工艺方法和技术进行了详细的论述,同时对一些常用的清洗方案进行了浅析,并对硅片清洗的重要性和发展前景作了简单论述。

关键词 硅片 清洗 湿法化学清洗中图分类号:TN30512 文献标识码:A 文章编号:100125507(2000)2230207 Theory and M ethod of Sil icon W afer Clean i ngL iu Chuan jun,Zhao Q uan,L iu Chunx iang,Yang Hongx ing(T he46th Institu te(E lectronics),T ianj in300220)Abstract In th is p ap er,the m ethods and m echan is m of silicon w afer clean ing are p re2 sen ted.Som e cases u sing silcon w afer clean ing are discu ssed.T he i m po rtance and ten2 dency of silicon w afer clean ing are also given b riefly.Keywords Silicon w afer C lean ing W et chem ical clean ing1 引 言随着大规模集成电路的发展,集成度的不断提高,线宽的不断减小,对硅片的质量要求也越来越高,特别是对硅抛光片的表面质量要求越来越严。

这主要是因为抛光片表面的颗粒和金属杂质沾污会严重影响器件的质量和成品率,对于线宽为0135Λm的64兆DRAM器件,影响电路的临界颗粒尺寸为0106Λm,抛光片的表面金属杂质沾污应全部小于5×1016at c m2,抛光片表面大于012Λm的颗粒数应小于20个 片[1]。

硅清洗总结

硅清洗总结简介硅清洗是一种常见的工艺,用于去除硅表面的杂质和污染物,以确保硅片的质量和性能。

本文将总结常见的硅清洗方法和步骤,并提供一些建议和注意事项。

硅清洗方法酸洗酸洗是最常见的硅清洗方法之一。

常用的酸洗溶液包括浓硝酸、浓盐酸和稀盐酸等。

酸洗可以去除硅表面的氧化物、金属杂质和有机污染物。

酸洗的步骤如下:1. 准备酸洗溶液:根据需要选择合适的酸洗溶液,并按比例混合。

2. 将硅片浸入酸洗溶液中,时间通常在几分钟到几十分钟之间。

清洗时间越长,清洗效果越好,但也可能对硅片造成损害。

3. 取出硅片并用去离子水冲洗,确保硅表面没有残留的酸洗溶液。

4. 可选的步骤:可以在酸洗后进行干燥步骤,以避免水的残留。

碱洗碱洗是另一种常见的硅清洗方法。

常用的碱洗溶液包括氢氧化钠和氢氧化铵等。

碱洗可以去除硅表面的氧化物和有机污染物。

碱洗的步骤如下: 1. 准备碱洗溶液:根据需要选择合适的碱洗溶液,并按比例混合。

2. 将硅片浸入碱洗溶液中,时间通常在几分钟到几十分钟之间。

清洗时间越长,清洗效果越好,但也可能对硅片造成损害。

3. 取出硅片并用去离子水冲洗,确保硅表面没有残留的碱洗溶液。

4. 可选的步骤:可以在碱洗后进行干燥步骤,以避免水的残留。

超声波清洗超声波清洗是一种常用的硅清洗方法,通过超声波震荡来去除硅片表面的杂质。

超声波清洗的步骤如下: 1. 准备清洗液:选择合适的清洗液,如去离子水或特定的清洗溶液。

2. 将硅片浸入清洗液中。

3. 打开超声波清洗仪,根据需要设置清洗时间和功率。

4. 硅片在超声波的作用下,会发生微小震动,从而去除硅片表面的污染物。

5. 取出硅片并用去离子水冲洗,确保硅表面没有残留的清洗液。

6. 可选的步骤:可以在超声波清洗后进行干燥步骤,以避免水的残留。

注意事项•在进行硅清洗之前,确保使用干净的操作环境和工作台,并佩戴适当的防护设备。

•根据硅片的要求和清洗步骤的需要,选择合适的清洗方法和清洗液。

硅片rca工艺

硅片rca工艺简介硅片rca工艺是一种常用的硅片清洗工艺,该工艺可用于去除硅片表面的杂质,提高硅片的纯度和质量,为后续工艺步骤提供良好的基础。

本文将详细介绍硅片rca 工艺的原理、步骤和注意事项。

原理硅片rca工艺主要依靠化学反应来清洗硅片表面的杂质。

常用的rca溶液组分包括HCl、H2O2和H2O,等;HCl可去除硅片表面的有机和无机杂质,H2O2可去除氧化物,H2O可用于稀释溶液和冲洗。

步骤硅片rca工艺通常包括以下步骤:1. 有机去除将硅片放入含有HCl和H2O2的混合溶液中,通常浓度比例为3:1。

将溶液加热至约70℃,并保持一段时间,使其与硅片表面的有机杂质发生化学反应。

有机去除步骤可以去除油脂、有机杂质和有机残留物。

有序列表1.准备HCl和H2O2混合溶液;2.将硅片放入溶液中;3.加热溶液至约70℃,维持一段时间。

2. 氧化物去除将硅片从有机去除溶液中取出,并置于新的含有HCl和H2O2的溶液中,该溶液的浓度比例为1:1。

同样将溶液加热至约70℃,维持一段时间,以去除硅片表面的氧化物杂质。

3. 油脂清洗将硅片取出并放入去离子水中进行冲洗,去除硅片表面的溶液残留物。

冲洗时间应足够长,以确保全部去除溶液。

4. 高纯水清洗将硅片放入含有H2O的容器中,充分浸泡硅片,并使用超声波或搅拌器等设备加速清洗。

注意事项1.操作过程中应佩戴防护手套和眼镜,确保安全;2.溶液的浓度和温度要掌握好,避免对硅片造成不可逆的损伤;3.清洗前要确保硅片表面无残留物,否则会影响清洗效果;4.清洗完毕后,及时将废液处理,避免对环境造成污染。

结论硅片rca工艺是一种常用的硅片清洗工艺,通过化学反应去除硅片表面的杂质。

正确使用硅片rca工艺可以提高硅片的纯度和质量,为后续工艺步骤提供良好的基础。

在操作过程中,应注意安全和溶液的控制,以确保清洗效果和硅片的完整性。

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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。

单纯的溶液浸泡法其效率往往不尽人意,所以在采用SC1浸泡的同时往往还辅以加热、超声或兆声波、摇摆等物理措施。

3.1.3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。

该法的清理原理如下:在强烈的超声波作用下(常用的超声波频率为20kHz到40kHz 左右),液体介质内部会产生疏部和密部,疏部产生近乎真空的空腔泡,当空腔泡消失的瞬间,其附近便产生强大的局部压力,使分子内的化学键断裂,因此使硅片表面的杂质解吸。

当超声波的频率和空腔泡的振动频率共振时,机械作用力达到最大,泡内积聚的大量热能,使温度升高,促进了化学反应的发生。

超声波清洗的效果与超声条件(如温度、压力、超声频率、功率等)有关,而且提高超声波功率往往有利于清洗效果的提高,但对于小于1μm的颗粒的去除效果并不太好。

该法多用于清除硅片表面附着的大块污染和颗粒。

3.1.4兆声波清洗技术
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。

在清洗时,由换能器发出波长为1.5μm频率为0.8兆赫的高能声波。

溶液分子在这种声波的推动下作加速运动,最大瞬时速度可达到30cm/s。

因此形成不了超声波清洗那样的气泡,而只能以高速的流体波连续冲击晶片表面,使硅片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。

兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子,起到超声波起不到的作用。

这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。

目前兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。

3.1.5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。

同时由于所喷液体与旋转的硅片有较高的相对速度,所以会产生较大的冲击力达到清除吸附杂质的目的。

因此,可以说旋转喷淋法既有化学清洗、流体力学清洗的优点,又有高压擦洗的优点。

同时该法还可以与硅片的甩干工序结合在一起进行。

也就是在采用去离子水喷淋清洗一段时间后,停止喷水,而采用喷惰性气体,同时还可以通过提高旋转速度,增大离心力,使硅片表面很快脱水。

目前,上海合晶有一台FSI 清洗机就是采用这种清洗方式。

3.1.5 晶盟所使用的清洗方式介绍:
3.1.5.1 SC-1清洗:
⑴ 目的:主要是去除颗粒沾污(粒子)也能去除部分金属杂质。

⑵ 去除颗粒及有机物的原理:硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6nm 呈亲水性),该氧化膜又被NH4OH 腐蚀,腐蚀后立即又发生氧化,氧化和腐蚀反复进行,因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。

由于H2O2的氧化作用,硅片表面的有机物会被分解成CO2和H2O 而被除去。

⑶反应方程式:Si+H2O2→ SiO2+H2O ;CxHyOz CO 2+H 2O 3.1.5.2 SC-2清洗:
⑴ 原理: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。

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。

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。

⑵相关化学反应方程式:
SC-2是H2O2和HCL 的酸性溶液,它具有极强的氧化性和络合性,能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。

被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。

Si+H2O2→ SiO2+H2O ;Zn+2HCL →ZnCL 2+H 2
Fe+2HCL →FeCL 2+H2 ;Mg+2HCL →MgCL+H2
2AL+6HCL=2ALCL 3+3H2
3.1.5.3 HF 清洗:
H2O2
氧化
⑴、原理:
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、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HF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, HF清洗也能去除附在自然氧化
膜上的金属氢氧化物。

⑵、反应方程式:
SiO2+6HF(aq)→H2(g)+SiF6(g)+2H2O(g)
4结束语
随着半导体工业的发展,对硅片表面洁净度的要求也越来越高,这在一定程度上促进了硅片清洗技术的发展,也促进了人们对硅片清洗工艺的研究。

当前,湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位。

但在今后,由于化学试剂的存放以及环境问题,湿法化学清洗技术的使用会逐渐减少。

据测算,目前某些半导体工厂用于超纯水的费用将接近30亿美元。

为了降低成本,减少水的消耗是一方面,采用自动在线硅片清洗技术也是很重要的一方面。

一种好的清洗方法应能带来以下益处:较高的电路成品率、低水耗、低污染、低设备成本。

国际上抛光片的清洗标准是开盒即用(也就是经清洗封装后的抛光片,从片盒里取出后即可以投入到器件工艺中直接使用而不需要额外的清洗步骤)。

国内硅片清洗多采用以
湿法化学清洗为主的清洗工艺,由于设备、工艺方法等方面还比较落后,特别是超净环境往往达不到相应的级别,所以往往还达不到开盒即用的标准。

尽管到目前为止,非在线式硅片清洗技术已有了很大的发展,但是清洗设备本身所产生的污染问题却一直没能彻底解决,从而成为影响成品率的一个重要因素。

因此人们迫切需要一种新方法,能够在线清除在硅片的取放、传输、升降、托盘旋转、设备抽气、排气以及反应室物理化学反应过程中所产生的污染。

总之,硅片清洗的发展趋势是全自动在线干法清洗技术,特别是随着硅片尺寸的大直径化,一些落后的非自动非在线清洗工艺必将被淘汰。

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