2022年半导体化学清洗总结.docx

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1、精品_精品资料_化学清洗总结1.3 各洗液的清洗说明. 1.3.1SC-1洗液. 1.3.1.1去除颗粒. 硅片表面由于 H2O2氧化作用生成氧化膜 约 6mm.自然氧化膜约 0.6nm 厚,其与 NH4O、H H2. SiO2 的腐蚀速度随 NH4OH的浓度上升而加快. Si 的腐蚀速度,随 NH4OH的浓度上升而快当, . NH4OH促进腐蚀, H2O2阻碍腐蚀.如H2O2的浓度肯定, NH4OH浓度越低,颗粒1.3 各洗液的清洗说明1.3.1 SC-1洗液1.3.1.1 去除颗粒硅片表面由于 H2O2氧化作用生成氧化膜 约 6mm呈亲水性 ,该氧化膜又被 NH4OH腐蚀,腐蚀后立刻又发生

2、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.自然氧化膜约0.6nm 厚,其与 NH4OH、H2O2浓度及清洗液温度无关.SiO2 的腐蚀速度随 NH4OH的浓度上升而加快,其与H2O2的浓度无关.Si 的腐蚀速度,随 NH4OH的浓度上升而快当,到达某一浓度后为肯定值,H202浓度越高这一值越小. NH4OH促进腐蚀, H2O2阻碍腐蚀.如 H2O2的浓度肯定, NH4OH浓度越低, 颗粒去除率也越低, 假如同时降低 H2O2浓度可抑制颗粒的去除率的下降.随着清洗液温度上升,颗粒去除率也提高在肯定温度下可达最大值.颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关为确保颗粒的去除要

3、有肯定量以上的腐蚀.超声波清洗时由于空化现象只能去除0.4 m颗粒.兆声清洗时由于 0.8Mhz 的加速度作用能去除 0.2 m颗粒,即使液温下降到 40也能得到与 80超声清洗去除颗粒的成效,而且又可防止超声清洗对晶片产生损耗.在清洗液中硅表面为负电位有些颗粒也为负电位,由于两者的电的排斥力作用可防止粒子向晶片表面吸附,但也有部分粒子表面是正电位,由于两者电的吸引力作用,粒子可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_易向晶片表面吸附.1.3.1.2 去除金属杂质由于硅表面氧化和腐蚀,硅片表面的金属杂质,随腐蚀层而进入清洗液中.由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反应,生成氧化物的自由

4、能的肯定值大的金属简单附着在氧化膜上.如:Al 、Fe、Zn 等便易附着在自然氧化膜上而Ni 、Cu 就不易附着. Fe、Zn、Ni 、Cu 的氢氧化物在高pH 值清洗液中是不行溶的有时会附着在自然氧化膜上. 清洗后硅表面的金属浓度取决于清洗液中的金属浓度.其吸附速度与清洗液中的金属络合离子的形状无关.清洗时,硅表面的金属的脱附速度与吸附速度因各金属元素的不同而不同.特殊是对 Al 、Fe、Zn.如清洗液中这些元素浓度不是特别低的话清洗后的硅片表面的金属浓度便不能下降.对此在选用化学试剂时按要求特殊要选用金属浓度低的超纯化学试剂.清洗液温度越高,晶片表面的金属浓度就越高.如使用兆声波清洗可使温

5、度下降有利去除金属沾污.去除有机物由于 H2O2的氧化作用,晶片表面的有机物被分解成CO2、H2O而被去除.微粗糙度 Ra晶片表面 Ra 与清洗液的 NH4OH组成比有关,组成比例越大,其 Ra 变大. Ra 为 0.2nm的晶片在 NH4OH：H202：H2O=1:1:5 的 SC-1 清洗后 Ra 可增大至 0.5nm.为掌握晶片表面 Ra有必要降低 NH4OH的组成比例如 0.5:1:5 . COP晶体的原生粒子缺陷 对于 CZ直拉 硅单晶片经反复清洗后经测定每次清洗后硅片表面的颗粒 2 m的颗粒会增加,但对外延晶片,即使反复清洗也不会使 0.2 m的颗粒增加.1.3.2 DHF在 DH

6、F清洗时将用 SC-1 清洗时表面生成的自然氧化膜腐蚀掉, Si 几乎不被腐蚀. 硅片最外层的 Si 几乎是以 H 键为终端结构 . 表面呈疏水性.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简单附着在晶片表面.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_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简单去除表面的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 氧化仍原电位比氢高 ,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

7、.如硅表面外层的 Si 以 H 键结构,硅表面在化学上是稳固的,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Cu 等贵金属也不会附着在裸硅表面.但是如液中存在 Cl- 、Br- 等阴离子,它们会附着于Si 表面的终端氢键不完全的方,附着的Cl- 、Br- 阴离子会帮忙 Cu 离子与 Si 电子交换,使 Cu 离子成为金属 Cu 而附着在晶片表面. 因 溶 液 中的 Cu2+离 子 的 氧 化 仍 原 电 位 E0=0.337V 比 Si的 氧 化 仍 原 电位E0=-0.857V 高得多,因此 Cu2+离子从硅表面的 Si 得到电子进行仍原,变成金属Cu 从晶片表面析出.另一

8、方面被金属Cu 附着的 Si 释放与 Cu的附着相平稳的电子, 自身被氧化成SiO2.从晶片表面析出的金属Cu 形成 Cu 粒子的核.这个Cu 粒子核比 Si 的负电性大,从Si 吸引电子而带负电位,后来Cu 离子从带负电位的Cu 粒子核得到电子析出金属Cu,Cu 粒子就这样生长起来.Cu 下面的断一面供应与 Cu 的附着相平稳的电子一面生成Si02 .在硅片表面形成的SiO2,在 DHF清洗后被腐蚀成小坑,其腐蚀小坑数量与去除Cu 粒子前的 Cu 粒子量相当腐蚀小坑直径为0.01 0.1cm,与 Cu 粒子大小也相当, 由此可知这是由结晶引起的粒子,常称为Mip 金属致拉子 .1.3.3 S

9、C-2洗液(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才能,但经 SC-1 洗后虽能去除 Cu 等金属,但晶片表面形成的自然氧化膜的附着 特殊是 Al 问题仍未解决.(2) 硅片表面经 SC-2 清洗后, 表面 Si 大部分以 O键为终端结构, 形成成一层自然氧化膜,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成效.如在 SC-1 和 SC-2 的前、中、后加入 98%的 H2SO4、30%的 H2O2和 HF.HF终结中可得到高纯化表面,阻挡离子的重新沾污.在稀HCl 溶液中加氯乙酸,可

10、极好的除去金属沾污.表面活性剂的加入,可降低硅表面的自由能,增强其表面纯化.它在HF中使用时,可增加疏水面的浸润性,以削减表面对杂质粒子的吸附.2 清洗技术的改进可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2.1 SC-1液的改进a. 为抑制 SC-1 时表面 Ra 变大,应降低 NH4OH组成比即 NH4OH:H20：2 H20=0.05:1:1 ,当 Ra=0.2nm的硅片清洗后其值不变在APM洗后的 DIW漂洗应在低温下进行.b. 可使用兆声波清洗去除超微粒子,同时可降低清洗液温度,削减金属附着.c. SC-1 液中添加表面活性剂、可使清洗液的表面张力从 6.3dyn/cm 下降到

11、19dyn/cm.选用低表面张力的清洗液可使颗粒去除率稳固维护较高的去除效率. 使用 SC-1 液洗,其 Ra 变大,约是清洗前的 2 倍.用低表面张力的清洗液,其 Ra 变化不大 基本不变 .d. SC-1 液中加入 HF,掌握其 pH 值,可掌握清洗液中金属络合离子的状态抑制金属的再附着,也可抑制 Ra 的增大和 COP的发生.e. SC-1 加入鳌合剂可使洗液中的金属不断形成赘合物有利于抑制金属的表面的附着.2.2 有机物的去除(1) 如硅片表面附着有机物,就不能完全去除表面的自然氧化层和金属杂质,因此清洗时第一应去除有机物.(2) 添加 210ppmO3超净水清洗对去除有机物很有效,可

12、在室温进行清洗而不必进行废液处理,比 SC-1 清洗的成效更好.2.3 DHF 的改进2.3.1 HF+H202 清洗(1) HF 0.5%+H2O2 10%可在室温下清洗可防止DHF清洗中的 Cu等贵金属附着.(2) 由于 H202氧化作用可在硅表面形成自然氧化膜,同时又因 HF的作用将自然氧化层腐蚀掉,附着在氧化膜上的金属被溶解到清洗液中.在APM清洗时附着在晶片表面的金属氢氧化物也可被去除.晶片表面的自然氧化膜不会再生长.(3) Al 、Fe、Ni 等金属同 DHF清洗一样,不会附着在晶片表面.(4) 对 n+、P+型硅表面的腐蚀速度比n、p 型硅表面大得多,可导致表面粗糙因而不能使用于

13、 n+、p+型硅片清洗.(5) 添加强氧化剂 H202E.=1.776V ,比 Cu2+离子优先从 5i 中夺取电子,因此硅表面由于 H202被氧化, Cu 以 Cu2+离子状态存在于清洗液中. 即使硅表面附着金属 Cu 也会从氧可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_化剂 H202夺取电子呈离子化.硅表面被氧化形成一层自然氧化膜.因此Cu2+离子和 5i 电子交换很难发生,并越来越不易附着.2.3.2 DHF+ 表面活性剂清洗在 HF 0.5%的 DHF液中加入表面活性剂,其清洗成效与HF+H202清洗相同.2.3.3 DHF+ 阴离子表面活性剂清洗在 DHF液中,硅表面为负电位,粒

14、子表面为正电位,当加入阴离子表面活性剂,可使得硅表面和粒子表面的电位为同符号,即粒子表面电位由正变为负,与硅片表面正电位同符号,使硅片表面和粒子表面之间产生电的排斥力,可以防止粒子的再附着.2.4 ACD 清洗2.4.1 AC清洗在标准的 AC清洗中,将同时使用纯水、 HF, 03,表面活性剂与兆声波.由于03 具有特别强的氧化性, 可以将硅片表面的有机沾污氧化为CO2和 H2O,达到去除表面有机物的目的,同时可以快速在硅片表面形成一层致密的氧化膜.HF可以有效的去除硅片表面的金属 沾污,同时将 03 氧化形成的氧化膜腐蚀掉,在腐蚀掉氧化膜的同时,可以将附着在氧化膜上的颗粒去除掉,兆声波的使用

15、将使颗粒去除的效率更高,而表面活性剂的使用,可以防止已经清洗掉的颗粒重新吸附在硅片表面.2.4.2 AD清洗在 AD干燥法中,同样使用 HF与 03.整个工艺过程可以分为液体中反应与气相处理两部分. 第一将硅片放入布满 HF/03 的干燥槽中,经过肯定时间的反应后,硅片将被渐渐的抬出液面.由于 HF酸的作用,硅片表面将呈疏水性,因此,在硅片被抬出液面的同时,将自动达到干燥的成效.在干燥槽的上方安装有一组03 的喷嘴,使得硅片被抬出水面后就与高浓度的03 直接接触,进而在硅片表面形成一层致密的氧化膜.在采纳 AD干燥法的同时, 可以有效的去除金属沾污. 该干燥法可以协作其他清洗工艺来共同使用,干

16、燥过程本身不会带来颗粒沾污.2.5 酸系统溶液2.5.1 SE洗液可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_HNO（3 60%）：HF0.025%一 0.1% ,SE能使硅片表面的铁沾污降至常规清洗工艺的特别之一,各种金属沾污均小于1010 原子/cm2,不增加微粗糙度.这种洗液对硅的腐蚀速率比对二氧化硅快 10 倍,且与 HF含量成正比,清洗后硅片表面有1nm的自然氧化层.2.5.2 CSE洗液HNO：3 HF：H2O2=50：（0.50.9 ）：（ 49.549.1 ）,35, 35min.用 CSE清洗的硅片表面没有自然氧化层,微粗糙度较SE 清洗的降低.对硅的腐蚀速率不依靠于HF

17、 的浓度,这样有利于工艺掌握.当HF浓度掌握在 0.1%时成效较好.3 几种的清洗方案3.1 硅片衬底的常规清洗方法 三氯乙烯（除脂） 80, 15 分钟. 丙酮、甲醇 20,依次 2 分钟. 去离子水流洗 2 分钟. 2 号液 4 1 1 90 , 10 分钟. 去离子水流洗 2 分钟. 擦片 用擦片机 . 去离子水冲 5 分钟. 1 号液 4 1 1 9095 , 10 分钟. 去离子水流洗 5 分钟. 稀盐酸 50 1 , 2.5分钟.11 去离子水流洗 5 分钟.12 甩干 硅片 .该方案的清洗步骤为 : 先去油,接着去除杂质, 其中 10 步用于进一步去除残余的杂质 主要是碱金属离子

18、 .3.2 DZ-1 、DZ-2 清洗半导体衬底的方法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 去离子水冲洗. DZ-1 955 , 5060 超声 10 分钟. 去离子水冲洗 5 分钟 . DZ-2 955 , 5060 超声 10 分钟. 去离子水冲洗 5 分钟 . 甩干或氮气吹干.该方案中用电子清洗剂代替方案一中的酸碱及双氧水等化学试剂,清洗成效大致与方案一相当.3.3 硅抛光片的一般清洗方法 无钠清洗剂加热煮三次. 热去离子水冲洗. 3 号液. 热去离子水冲洗. 去离子水冲洗. 稀氢氟酸漂洗. 去离子水冲洗. 1 号液. 去离子水冲洗. 甩干.对于用不同的抛光方式 有蜡或无蜡

19、得到的抛光片,其被各种类型的污染杂质沾污的情形各不相同,清洗的侧重点也就各不相同,因此上述各清洗步骤的采纳与否及清洗次数的多少也就各不相同.3.4 某一化学清洗流程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_以下全部试剂配比均为体积比.所用有机试剂均是分析级试剂.部分试剂的浓度如下:wH2O2 20%.wHF40%. wH2SO4:9598%. 除脂三氯乙烯溶液中旋转清洗3 次,每次 3 min.异丙醇中旋转清洗 3 次,每次 3 min.去离子水漂洗 3 次.高纯氮气吹干. 氧化在新配的 H2SO4 H2O21 1 溶液中氧化 3 min.在 70温水中漂洗 3 min 防止 Si 表面

20、因骤冷显现裂纹 .去离子水中漂洗 2 次,每次 3 min . 刻蚀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_HF C2H5OH1干.10) 溶液中刻蚀 3 min . C2H5OH中漂洗 3 次,每次 3 min .高纯氮气吹可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_化学清洗后,把样品快速传入真空系统,这是由于H 钝化的硅表面在空气中只能维护几分钟内不被重新氧化.如清洗后的Si 片不能准时进入超高真空系统,可将清洗后的Si 片放入无水 C2H5OH中,这既可以延缓表面被氧化的速度,又可以防止清洗后的表面被空气中的杂质所污染.1 传统的 RCA清洗法1.1 主要清洗液1.1.1 S

21、PM （三号液）（H2SO4 H2O2H2O）在 120 150清洗 10min 左右, SPM具有很高的氧化才能,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殊严峻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SPFMH2SO4/H2O2/HF溶 液, 可使表面的硫化物转化为氟化物而有效的冲洗掉.由于臭氧的氧化性比 H2O2的氧化性强,可用臭氧来取代H2O2H2SO4/O3/H2O称为 SOM溶

22、液 ,以降低 H2SO4的用量和反应温度. H2SO498%:H2O230%=4:11.1.2 DHF （ HFH2O2 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,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中,可以很简单的去除硅片表面的Al ,Fe,Zn,Ni 等金属,但不能充分的去除Cu.HF： H2O2=1： 50.1.1.3 APMSC-1（一号液）（ NH4OHH2O2 H2O）在 65 80清洗约 10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属.由于 H2O2的作用, 硅片表面有一层自然

23、氧化膜Si02,呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透.由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si 被 NH4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落 入清洗液中,从而达到去除粒子的目的.此溶液会增加硅片表面的粗糙度.Fe, Zn , Ni 等金属会以离子性和非离子性的金属氢氧化物的形式附着在硅片表面,能降低硅片表面的Cu 的附着.体积比为 1 1 51 27 的 NH4OH27 % 、H2O230%和 H2O组成的热溶液.稀释化学试剂中把水所占的比例由1 5 增至 1 50,协作超声清洗,可在更短时间内达到相当或更好的清洗成效.SC-1 清洗后再用很稀的酸 HCl H2O为 1 104 处理

24、,在去除金属杂质和颗粒上可收到良好的成效,也可以用稀释的HF 溶液短时间浸渍,以去除在SC-1 形成的水合氧化物膜.最终,经常用 SC-1 原始溶液浓度 1/10 的稀释溶液清洗,以防止表面粗糙,降低产品成本, 以及削减对环境的影响.1.1.4 HPMSC-2 （二号液）（ HCl H2O2H2O）在 65 85清洗约 10min 用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污,.在室温下 HPM就能除去 Fe 和 Zn.H2O2会使硅片表面氧化,但是HCl 不会腐蚀硅片表面,所以不会使硅片表面37 硅片的化学清洗总结的 Si 几乎是以 H键为终端结构 . 表面呈疏水性. 在酸. 用 HF清洗去除表面

25、的自然氧化膜,因此附着在自然.如硅表面外层的Si 以 H键结构,硅表面在化学上是.因溶液中的 Cu2+离子的氧化仍原电位 E0=0 .从晶片表面析出的金属Cu形成 Cu 粒子的核. 在硅片表面形成的SiO2,在 DHF清洗后被腐蚀. 1.3.3SC-2洗液. 1 清洗液中的金属附着现象在碱性清洗液中的 Si 几乎是以 H 键为终端结构 . 表面呈疏水性.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简单附着在晶片表面.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简单去除表面的Al 、Fe

26、、Zn、Ni 等金可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_属.但随自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu 等贵金属 氧化仍原电位比氢高 ,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.如硅表面外层的 Si 以 H 键结构,硅表面在化学上是稳固的,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Cu 等贵金属也不会附着在裸硅表面.但是如液中存在 Cl- 、Br- 等阴离子,它们会附着于Si 表面的终端氢键不完全的方,附着的Cl- 、Br- 阴离子会帮忙 Cu 离子与 Si 电子交换,使 Cu 离子成为金属 Cu 而附着在晶片表面. 因 溶 液 中的 Cu2

27、+离 子 的 氧 化 仍 原 电 位 E0=0.337V 比 Si的 氧 化 仍 原 电位E0=-0.857V 高得多,因此 Cu2+离子从硅表面的 Si 得到电子进行仍原,变成金属Cu 从晶片表面析出.另一方面被金属Cu 附着的 Si 释放与 Cu的附着相平稳的电子, 自身被氧化成SiO2.从晶片表面析出的金属Cu 形成 Cu 粒子的核.这个Cu 粒子核比 Si 的负电性大,从Si 吸引电子而带负电位,后来Cu 离子从带负电位的Cu 粒子核得到电子析出金属Cu,Cu 粒子就这样生长起来.Cu 下面的断一面供应与 Cu 的附着相平稳的电子一面生成Si02 .在硅片表面形成的SiO2,在 DHF

28、清洗后被腐蚀成小坑,其腐蚀小坑数量与去除Cu 粒子前的 Cu 粒子量相当腐蚀小坑直径为0.01 0.1cm,与 Cu 粒子大小也相当, 由此可知这是由结晶引起的粒子,常称为Mip 金属致拉子 .1.3.3 SC-2洗液(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才能,但经 SC-1 洗后虽能去除 Cu 等金属,但晶片表面形成的自然氧化膜的附着 特殊是 Al 问题仍未解决.(2) 硅片表面经 SC-2 清洗后, 表面 Si 大部分以 O键为终端结构, 形成成一层自然氧化膜,呈亲水性.(3) 由于晶片表面的 SiO2 和 Si 不能被腐

29、蚀,因此不能达到去除粒子的成效.如在 SC-1 和 SC-2 的前、中、后加入 98%的 H2SO4、30%的 H2O2和 HF.HF终结中可得到高纯化表面,阻挡离子的重新沾污.在稀HCl 溶液中加氯乙酸,可极好的除去金属沾污.表面活性剂的加入,可降低硅表面的自由能,增强其表面纯化.它在HF中使用时,可增加疏水面的浸润性,以削减表面对杂质粒子的吸附.2 清洗技术的改进2.1 SC-1液的改进可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_a. 为抑制 SC-1 时表面 Ra 变大,应降低 NH4OH组成比即 NH4OH:H20：2 H20=0.05:1:1 ,当 Ra=0.2nm的硅片清洗后其

30、值不变在APM洗后的 DIW漂洗应在低温下进行.b. 可使用兆声波清洗去除超微粒子,同时可降低清洗液温度,削减金属附着.c. SC-1 液中添加表面活性剂、可使清洗液的表面张力从 6.3dyn/cm 下降到 19dyn/cm.选用低表面张力的清洗液可使颗粒去除率稳固维护较高的去除效率. 使用 SC-1 液洗,其 Ra 变大,约是清洗前的 2 倍.用低表面张力的清洗液,其 Ra 变化不大 基本不变 .d. SC-1 液中加入 HF,掌握其 pH 值,可掌握清洗液中金属络合离子的状态抑制金属的再附着,也可抑制 Ra 的增大和 COP的发生.e. SC-1 加入鳌合剂可使洗液中的金属不断形成赘合物有

31、利于抑制金属的表面的附着.2.2 有机物的去除(1) 如硅片表面附着有机物,就不能完全去除表面的自然氧化层和金属杂质,因此清洗时第一应去除有机物.(2) 添加 210ppmO3超净水清洗对去除有机物很有效,可在室温进行清洗而不必进行废液处理,比 SC-1 清洗的成效更好.2.3 DHF 的改进2.3.1 HF+H202 清洗(1) HF 0.5%+H2O2 10%可在室温下清洗可防止DHF清洗中的 Cu等贵金属附着.(2) 由于 H202氧化作用可在硅表面形成自然氧化膜,同时又因 HF的作用将自然氧化层腐蚀掉,附着在氧化膜上的金属被溶解到清洗液中.在APM清洗时附着在晶片表面的金属氢氧化物也可

32、被去除.晶片表面的自然氧化膜不会再生长.(3) Al 、Fe、Ni 等金属同 DHF清洗一样,不会附着在晶片表面.(4) 对 n+、P+型硅表面的腐蚀速度比n、p 型硅表面大得多,可导致表面粗糙因而不能使用于 n+、p+型硅片清洗.(5) 添加强氧化剂 H202E.=1.776V ,比 Cu2+离子优先从 5i 中夺取电子,因此硅表面由于 H202被氧化, Cu 以 Cu2+离子状态存在于清洗液中. 即使硅表面附着金属 Cu 也会从氧化剂 H202夺取电子呈离子化.硅表面被氧化形成一层自然氧化膜.因此Cu2+离子和 5i 电子交换很难发生,并越来越不易附着.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品

33、_精品资料_2.3.2 DHF+ 表面活性剂清洗在 HF 0.5%的 DHF液中加入表面活性剂,其清洗成效与HF+H202清洗相同.2.3.3 DHF+ 阴离子表面活性剂清洗在 DHF液中,硅表面为负电位,粒子表面为正电位,当加入阴离子表面活性剂,可使得硅表面和粒子表面的电位为同符号,即粒子表面电位由正变为负,与硅片表面正电位同符号,使硅片表面和粒子表面之间产生电的排斥力,可以防止粒子的再附着.2.4 ACD 清洗2.4.1 AC清洗在标准的 AC清洗中,将同时使用纯水、 HF, 03,表面活性剂与兆声波.由于03 具有特别强的氧化性, 可以将硅片表面的有机沾污氧化为CO2和 H2O,达到去除

34、表面有机物的目的,同时可以快速在硅片表面形成一层致密的氧化膜.HF可以有效的去除硅片表面的金属 沾污,同时将 03 氧化形成的氧化膜腐蚀掉,在腐蚀掉氧化膜的同时,可以将附着在氧化膜上的颗粒去除掉,兆声波的使用将使颗粒去除的效率更高,而表面活性剂的使用,可以防止已经清洗掉的颗粒重新吸附在硅片表面.2.4.2 AD清洗在 AD干燥法中,同样使用 HF与 03.整个工艺过程可以分为液体中反应与气相处理两部分. 第一将硅片放入布满 HF/03 的干燥槽中,经过肯定时间的反应后,硅片将被渐渐的抬出液面.由于 HF酸的作用,硅片表面将呈疏水性,因此,在硅片被抬出液面的同时,将自动达到干燥的成效.在干燥槽的

35、上方安装有一组03 的喷嘴,使得硅片被抬出水面后就与高浓度的03 直接接触,进而在硅片表面形成一层致密的氧化膜.在采纳 AD干燥法的同时, 可以有效的去除金属沾污. 该干燥法可以协作其他清洗工艺来共同使用,干燥过程本身不会带来颗粒沾污.2.5 酸系统溶液2.5.1 SE洗液HNO（3 60%）：HF0.025%一 0.1% ,SE能使硅片表面的铁沾污降至常规清洗工艺的特别之一,各种金属沾污均小于1010 原子/cm2,不增加微粗糙度.这种洗液对硅的腐蚀速率比可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_对二氧化硅快 10 倍,且与 HF含量成正比,清洗后硅片表面有1nm的自然氧化层.2.5.

36、2 CSE洗液HNO：3 HF：H2O2=50：（0.50.9 ）：（ 49.549.1 ）,35, 35min.用 CSE清洗的硅片表面没有自然氧化层,微粗糙度较SE 清洗的降低.对硅的腐蚀速率不依靠于HF 的浓度,这样有利于工艺掌握.当HF浓度掌握在 0.1%时成效较好.3 几种的清洗方案3.1 硅片衬底的常规清洗方法 三氯乙烯（除脂） 80, 15 分钟. 丙酮、甲醇 20,依次 2 分钟. 去离子水流洗 2 分钟. 2 号液 4 1 1 90 , 10 分钟. 去离子水流洗 2 分钟. 擦片 用擦片机 . 去离子水冲 5 分钟. 1 号液 4 1 1 9095 , 10 分钟. 去离子

37、水流洗 5 分钟. 稀盐酸 50 1 , 2.5分钟.11 去离子水流洗 5 分钟.12 甩干 硅片 .该方案的清洗步骤为 : 先去油,接着去除杂质, 其中 10 步用于进一步去除残余的杂质 主要是碱金属离子 .3.2 DZ-1 、DZ-2 清洗半导体衬底的方法 去离子水冲洗.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ DZ-1 955 , 5060 超声 10 分钟. 去离子水冲洗 5 分钟 . DZ-2 955 , 5060 超声 10 分钟. 去离子水冲洗 5 分钟 . 甩干或氮气吹干.该方案中用电子清洗剂代替方案一中的酸碱及双氧水等化学试剂,清洗成效大致与方案一相当.3.3 硅抛

38、光片的一般清洗方法 无钠清洗剂加热煮三次. 热去离子水冲洗. 3 号液. 热去离子水冲洗. 去离子水冲洗. 稀氢氟酸漂洗. 去离子水冲洗. 1 号液. 去离子水冲洗. 甩干.对于用不同的抛光方式 有蜡或无蜡 得到的抛光片,其被各种类型的污染杂质沾污的情形各不相同,清洗的侧重点也就各不相同,因此上述各清洗步骤的采纳与否及清洗次数的多少也就各不相同.3.4 某一化学清洗流程以下全部试剂配比均为体积比.所用有机试剂均是分析级试剂.部分试剂的浓度如可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_下:wH2O2 20%.wHF40%. wH2SO4:9598%. 除脂三氯乙烯溶液中旋转清洗3 次,每次

39、3 min.异丙醇中旋转清洗 3 次,每次 3 min.去离子水漂洗 3 次.高纯氮气吹干. 氧化在新配的 H2SO4 H2O21 1 溶液中氧化 3 min.在 70温水中漂洗 3 min 防止 Si 表面因骤冷显现裂纹 .去离子水中漂洗 2 次,每次 3 min . 刻蚀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_HF C2H5OH1干.10) 溶液中刻蚀 3 min . C2H5OH中漂洗 3 次,每次 3 min .高纯氮气吹可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_化学清洗后,把样品快速传入真空系统,这是由于H 钝化的硅表面在空气中只能维护几分钟内不被重新氧化.如清洗后的S

40、i 片不能准时进入超高真空系统,可将清洗后的Si 片放入无水 C2H5OH中,这既可以延缓表面被氧化的速度,又可以防止清洗后的表面被空气中的杂质所污染.1 传统的 RCA清洗法1.1 主要清洗液1.1.1 SPM （三号液）（H2SO4 H2O2H2O）在 120 150清洗 10min 左右, SPM具有很高的氧化才能,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殊严峻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 O

41、hnishi提 出的SPFMH2SO4/H2O2/HF溶 液, 可使表面的硫化物转化为氟化物而有效的冲洗掉.由于臭氧的氧化性比 H2O2的氧化性强,可用臭氧来取代H2O2H2SO4/O3/H2O称为 SOM溶液 ,以降低 H2SO4的用量和反应温度. H2SO498%:H2O230%=4:11.1.2 DHF （ HFH2O2 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,可以很简单的去除硅片表面的Al ,Fe,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Zn,Ni 等金属,但不能充分的去除Cu.

42、HF： H2O2=1： 50.1.1.3 APMSC-1（一号液）（ NH4OHH2O2 H2O）在 65 80清洗约 10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属.由于 H2O2的作用, 硅片表面有一层自然氧化膜Si02,呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透.由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si 被 NH4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落 入清洗液中,从而达到去除粒子的目的.此溶液会增加硅片表面的粗糙度.Fe, Zn , Ni 等金属会以离子性和非离子性的金属氢氧化物的形式附着在硅片表面,能降低硅片表面的Cu 的附着.体积比为 1 1 51 27 的 NH4OH27 %、H

43、2O230%和 H2O组成的热溶液.稀释化学试剂中把水所占的比例由1 5 增至 1 50,协作超声清洗,可在更短时间内达到相当或更好的清洗成效.SC-1 清洗后再用很稀的酸 HCl H2O为 1 104 处理,在去除金属杂质和颗粒上可收到良好的成效,也可以用稀释的HF 溶液短时间浸渍,以去除在SC-1 形成的水合氧化物膜.最终,经常用 SC-1 原始溶液浓度 1/10 的稀释溶液清洗,以防止表面粗糙,降低产品成本, 以及削减对环境的影响.1.1.4 HPMSC-2 （二号液）（ HCl H2O2H2O）在 65 85清洗约 10min 用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污,.在室温下 HPM就能除去 Fe 和 Zn.H2O2会使硅片表面氧化,但是HCl 不会腐蚀硅片表面,所以不会使硅片表面的微粗糙度发生变化. 1 16 2 1 8 的 H2O230%、 HCl37% 和水组成的热混合溶液.对含有可见残渣的严峻沾污的晶片,可用热H2SO4-H2O21