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硅片的清洁

[ Addtime:2016-01-12 Hits: ]

介绍

半导体器件生产中硅片须经严格清洗。微量污染也会导致器件失效。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。
 

分类

物理清洗
物理清洗有三种方法。①刷洗或擦洗:可除去颗粒污染和大多数粘在片子上的薄膜。②高压清洗:是用液体喷射片子表面,喷嘴的压力高达几百个大气压。高压清洗靠喷射作用,片子不易产生划痕和损伤。但高压喷射会产生静电作用,靠调节喷嘴到片子的距离、角度或加入防静电剂加以避免。③超声波清洗:超声波声能传入溶液,靠气蚀作用洗掉片子上的污染。但是,从有图形的片子上除去小于 1微米颗粒则比较困难。将频率提高到超高频频段,清洗效果更好。
化学清洗
化学清洗是为了除去原子、离子不可见的污染,方法较多,有溶剂萃取、酸洗(硫酸、硝酸、王水、各种混合酸等)和等离子体法等。其中双氧水体系清洗方法效果好,环境污染小。一般方法是将硅片先用成分比为H2SO4:H2O2=5:1或4:1的酸性液清洗。清洗液的强氧化性,将有机物分解而除去;用超纯水冲洗后,再用成分比为H2O:H2O2:NH4OH=5:2:1或5:1:1或7:2:1的碱性清洗液清洗,由于H2O2的氧化作用和NH4OH的络合作用,许多金属离子形成稳定的可溶性络合物而溶于水;然后使用成分比为H2O:H2O2:HCL=7:2:1或5:2:1的酸性清洗液,由于H2O2的氧化作用和盐酸的溶解,以及氯离子的络合性,许多金属生成溶于水的络离子,从而达到清洗的目的。
放射示踪原子分析和质谱分析表明,采用双氧水体系清洗硅片效果最好,同时所用的全部化学试剂 H2O2、NH4OH、HCl能够完全挥发掉。用H2SO4和H2O2清洗硅片时,在硅片表面会留下约2×1010原子每平方厘米的硫原子,用后一种酸性清洗液时可以完全被清除。用H2O2体系清洗硅片无残留物,有害性小,也有利于工人健康和环境保护。硅片清洗中用各步清洗液处理后,都要用超纯水彻底冲洗。

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