矽片清洗

矽片清洗,半導體器件生產中矽片須經嚴格清洗。微量污染也會導致器件失效。清洗的目的在於清除表面污染雜質,包括有機物和無機物。

矽片清洗

這些雜質有的以原子狀態或離子狀態,有的以薄膜形式或顆粒形式存在於矽片表面。有機污染包括光刻膠、有機溶劑殘留物、合成蠟和人接觸器件、工具、器皿帶來的油脂或纖維。無機污染包括重金屬金、銅、鐵、鉻等,嚴重影響少數載流子壽命和表面電導;鹼金屬如鈉等,引起嚴重漏電;顆粒污染包括矽渣、塵埃、細菌、微生物、有機膠體纖維等,會導致各種缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化學清洗兩種。
物理清洗 物理清洗有三種方法。①刷洗或擦洗:可除去顆粒污染和大多數粘在片子上的薄膜。②高壓清洗:是用液體噴射片子表面,噴嘴的壓力高達幾百個大氣壓。高壓清洗靠噴射作用,片子不易產生劃痕和損傷。但高壓噴射會產生靜電作用,靠調節噴嘴到片子的距離、角度或加入防靜電劑加以避免。③超音波清洗:超音波聲能傳入溶液,靠氣蝕作用洗掉片子上的污染。但是,從有圖形的片子上除去小於 1微米顆粒則比較困難。將頻率提高到超高頻頻段,清洗效果更好。
化學清洗 化學清洗是為了除去原子、離子不可見的污染,方法較多,有溶劑萃取、酸洗(硫酸、硝酸、王水、各種混合酸等)和電漿法等。其中雙氧水體系清洗方法效果好,環境污染小。一般方法是將矽片先用成分比為H2SO4:H2O2=5:1或4:1的酸性液清洗。清洗液的強氧化性,將有機物分解而除去;用超純水沖洗後,再用成分比為H2O:H2O2:NH4OH=5:2:1或5:1:1或7:2:1的鹼性清洗液清洗,由於H2O2的氧化作用和NH4OH的絡合作用,許多金屬離子形成穩定的可溶性絡合物而溶於水;然後使用成分比為H2O:H2O2:HCL=7:2:1或5:2:1的酸性清洗液,由於H2O2的氧化作用和鹽酸的溶解,以及氯離子的絡合性,許多金屬生成溶於水的絡離子,從而達到清洗的目的。
放射示蹤原子分析和質譜分析表明,採用雙氧水體系清洗矽片效果最好,同時所用的全部化學試劑 H2O2、NH4OH、HCl能夠完全揮發掉。用H2SO4和H2O2清洗矽片時,在矽片表面會留下約2×1010原子每平方厘米的硫原子,用後一種酸性清洗液時可以完全被清除。用H2O2體系清洗矽片無殘留物,有害性小,也有利於工人健康和環境保護。矽片清洗中用各步清洗液處理後,都要用超純水徹底沖洗。

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