半导体硅片的清洗

   2022-07-30 3960

       半导体硅片的加工过程是包括清洗工艺在内的复杂过程。由于最先进的清洗技术属于高度保密的内容,所以只能对其大致情况作一介绍。
       
半导体硅片的制造,首先是用活泼金属还原二氧化硅制得高纯度的多晶硅单质,然后把得到的多晶硅单质加热到熔化状态,引入单晶硅晶种,使硅单质在晶种表面缓慢结晶长大,形成单晶硅固体,然后把得到的单晶硅切成薄圆片(一般硅片厚度为500 um)。

  
为了去除硅片表面的划道以及表面缺陷以得到表面平整光洁的硅片要进行研磨.抛光处理。抛光液是用三氧化二铬细粉起研磨作用,重铬酸铵是氧化剂能够腐蚀去除硅片表面的损伤层,并把表面抛光。
  
在抛光过程中,切削碎屑,研磨碎屑,磨料的粉末,尘埃以及光洁剂粉末.乳化蜡都会不同程度的污染硅片.必须加以清除。清除工作是在硅片热处理之前进行的。
  
近几十年来各国通行的方法都是先用含氨的弱碱性过氧化氢溶液进行碱性氧化清洗,然后用稀氢氟酸溶液清洗,再用含盐酸的酸性过氧化氢溶液进行酸性氧化清洗,最后用纯水和超纯水进行冲洗,并用低沸点有机溶剂蒸气进行干燥。下面根据下图说明美国公开的一种清洗工艺流程(RCA法)。

  RCA法清洗流程大致分为以下几个步骤:
  
把单晶硅棒切割成单晶硅薄片,并用研磨剂去掉表面污垢层和浸入本体的污垢层,得到镜面般光滑的表面,然后用表面活性剂水溶液去除表面上的一般污垢。
  
把硅片浸泡,再用三氯乙烯等有机溶剂充分脱脂,然后放在甲醇或丙醇等亲水有机溶剂中浸泡除去三氯乙烯,再用纯水冲洗干净,这步工艺的目的是为了去脂。
  
将硅片放在由浓氨水,过氧化氢及水按1:1:(5-7)的比例组成的溶液中浸泡10-20 min,水温为75-85℃。这步工艺的目的是在碱性条件下对表面污垢层进行氧化处理以去除有机污垢,同时在表面形成二氧化硅薄膜,并把表面附着的微粒状污垢包含在此薄膜内。
  用氢氟酸溶液去除二氧化硅薄膜,并使包含在薄膜内的微粒污垢从硅片表面脱落,得到洁净表面。
  
把硅片放入由浓盐酸,过氧化氢和水按1:1:(5-7)比例配成的溶液中,在75-85℃温度下浸泡10-20 min。目的为把硅片中含有的微量金属杂质溶解去除,同时在表面形成稳定的二氧化硅保护膜。
  
最后用超纯水充分冲洗,并在旋转干燥器中进行离心干燥,并用低沸点有机溶剂。进一步置换干燥。

  
RCA法工艺的主要特点是充分利用单晶硅的特性,有针对性地把单晶硅片中的各种污垢一一去除。

之所以要使用盐酸,氨水这些挥发性酸和碱,主要为避免在清洗过程中造成吸附残留的问题。

 
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