硅片清洗與制絨1

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1、1硅片的清洗與制絨2硅片的化學(xué)清洗由硅棒、硅錠或硅帶所切割的硅片,表面可能沾污的雜質(zhì)可歸納為三類：①油脂、松香、蠟、環(huán)氧樹脂、聚乙二醇等有機(jī)物；②金屬、金屬離子及一些無機(jī)化合物；③塵埃及其他顆粒（硅，碳化硅）等。硅片表面沾污的雜質(zhì)3硅片的化學(xué)清洗顆粒沾污：運(yùn)用物理方法，可采取機(jī)械擦洗或超聲波清洗技術(shù)來去除。超聲波清洗時(shí)，由于空洞現(xiàn)象，只能去除≥0.4μm顆粒。兆聲清洗時(shí)，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除≥0.2μm顆粒，即使液溫下降到40℃也能得到與80℃超聲清洗去除顆粒的效果，而且又可避免超聲洗硅片產(chǎn)生損傷。超聲清洗4硅片的化學(xué)清洗硅片化學(xué)清洗的主要目的是針對(duì)

2、上述可能存在的硅片表面雜質(zhì)進(jìn)行去除。常用的化學(xué)清洗劑有高純水、有機(jī)溶劑（如甲苯、二甲苯、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等）、濃酸、強(qiáng)堿以及高純中性洗滌劑等。常用的化學(xué)清洗劑5硅片的化學(xué)清洗（1）硫酸熱的濃硫酸對(duì)有機(jī)物有強(qiáng)烈的脫水炭化作用，采用濃硫酸能有效去除硅片表面有機(jī)物；（2）王水王水具有極強(qiáng)的氧化性、腐蝕性和強(qiáng)酸性，在清洗中主要利用王水的強(qiáng)氧化性；王水能溶解金等不活潑金屬是由于王水溶液中生成了氧化能力很強(qiáng)的初生態(tài)氯[Cl]和氯化亞硝酰；HNO3+HCl=NOCl+2[Cl]+2H2O幾種常用化學(xué)清洗劑的去污作用6硅片化學(xué)清洗（3）RCA洗液（堿性和酸性過氧化氫溶液）R

3、CAⅠ號(hào)（堿性過氧化氫溶液），配比如下（體積比）：DIH2O：H2O2:NH4OH=5:1:1-5:2:1RCAⅡ號(hào)（酸性過氧化氫溶液），配比如下（體積比）：DIH2O：H2O2:HCl=6:1:1-8:2:1RCA洗液使用方法：75－85oC，清洗時(shí)間10－20分鐘，清洗順序?yàn)橄娶裉?hào)后Ⅱ號(hào)。7硅片化學(xué)清洗IC行業(yè)硅片常規(guī)RCA清洗H2SO4/H2O2DIWaterRisingHF/DHFDIWaterRisingRCAⅠDIWaterRisingRCAⅡDIWaterRisingDry8硅片化學(xué)清洗作用：硫酸、過氧化氫溶液通過氧化作用對(duì)有機(jī)薄膜進(jìn)行分解，從而完成有

4、機(jī)物去除。清洗過程，金屬雜質(zhì)不能去除，繼續(xù)殘留在硅片表面或進(jìn)入氧化層。溶液配比：H2SO4（98％）：H2O2(30%)=2:1-4:1。清洗方法：將溶液溫度加熱到100oC以上（130oC），將硅片置于溶液中，浸泡10－15分鐘，浸泡后的硅片先用大量去離子沖洗，隨后采用HF進(jìn)行清洗。H2SO4/H2O29硅片化學(xué)清洗作用：去除硅表面氧化物，清洗后的表面形成Si－H鍵荷層。配制方法：40%HF與去離子水（DIWater）以1：10－1：1000比例混合。當(dāng)比例為1：50－1：1000時(shí)，溶液又成為DHF。清洗方法：室溫條件下，將硅片置于酸液中浸泡1至數(shù)分鐘。HF和D

5、HF10硅片化學(xué)清洗作用：去除硅片表面有機(jī)物薄膜及其他表面雜質(zhì)和表面粘附的微粒。配制方法：DIWater:NH4OH(30%):H2O2(30%)＝5:1:1-5:2:1清洗方法：把溶液溫度控制在70－90oC，將硅片置于溶液中浸泡10－20分鐘。RCAⅠ11硅片化學(xué)清洗作用機(jī)理：有機(jī)物薄膜主要是通過H2O2的氧化以及NH4OH的溶解而得以去除。在高的PH條件下（如10、11），H2O2是很強(qiáng)的氧化劑，使硅片表面發(fā)生氧化，而與此同時(shí)，NH4OH則慢慢地溶解所產(chǎn)生的氧化物。正是這種氧化-溶解，再氧化再溶解過程，SCⅠ洗液逐漸去除硅片表面的有機(jī)薄膜，硅片表面雜質(zhì)微粒的去

6、除也是基于這種原理。RCAⅠ作用機(jī)理12硅片化學(xué)清洗作用機(jī)理：SCⅠ洗液還能去除硅片表面的部分金屬雜質(zhì)，如ⅠB族，ⅡB族，及Au，Cu，Ni，Cd，Co和Cr等。金屬雜質(zhì)的去除是通過金屬離子與NH3形成絡(luò)合物的形式去除。經(jīng)SCⅠ洗液處理，硅片的表面粗糙度并不會(huì)得到改善。降低洗液中NH4OH的含量可以在保證清洗效果的同時(shí)，提高硅片的表面的光滑程度。通過超聲處理可以增強(qiáng)洗液對(duì)微粒的去除能力，同時(shí)，對(duì)硅片表面粗糙度的改善也具備一定的促進(jìn)作用，而這種促進(jìn)作用在洗液溫度較高時(shí)更為明顯。RCAⅠ作用機(jī)理13硅片化學(xué)清洗作用：去除硅片表面的金屬雜質(zhì)，主要是堿金屬離子以及在SCⅠ清

7、洗過程中沒有去除的金屬雜質(zhì)離子。洗液的配置：HCl(37%)：H2O2(30%)：DIWater=1：1：6～1：2：8清洗方法：保持溶液溫度在70～85℃，硅片在溶液中浸泡10～20min。RCAⅡ14硅片化學(xué)清洗作用機(jī)理：SCⅡ洗液并不能腐蝕氧化層以及硅，經(jīng)SCⅡ洗液處理，會(huì)在硅片表面產(chǎn)生一層氫化氧化層。SCⅡ洗液盡管可以有效去除硅片中的金屬雜質(zhì)離子，但是它并不能使硅片的表面粗糙程度得到改善，相反地，由于電位勢(shì)的相互作用，硅片表面的粗糙程度將變得更差。與SCⅠ洗液中H2O2的分解由金屬催化不同，在SCⅡ洗液中的H2O2分解非常迅速，在80℃下，約20min左