单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施 程志峰
硅片表面污染及清洗机理
在半导体材料的制备过程中，每一道工序都涉及到清洗，而且清洗的好坏直接影响下一道工序，甚至影响器件的成品率和可靠性。
由于ULSI集成度的迅速提高和器件尺寸的减小，对于晶片表面沾污的要求更加严格，ULSI工艺要求在提供的衬底片上吸附物不多于500个/m20.12um，金属污染小于 1010atom/cm2。
晶片生产中每一道工序存在的潜在污染，都可导致缺陷的产生和器件的失效。
因此，硅片的清洗引起了专业人士的重视。
以前很多厂家都用手洗的方法，这种方法人为的因素较多，一方面容易产生碎片，经济效益下降，另一方面手洗的硅片表面洁净度差，污染严重，使下道工序化抛腐蚀过程中的合格率较低。
所以，硅片的清洗技术引起了人们的重视，找到一种简单有效的清洗方法是当务之急。
本文介绍了一种超声波清洗技术，其清洗硅片的效果显著，是一种值得推广的硅片清洗技术。
硅片表面污染的原因：晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，形成表面附近的自由力场，尤其磨片是在铸铁磨盘上进行，所以铁离子的污染就更加严重。
同时，由于磨料中的金刚砂粒径较大，造成磨片后的硅片破损层较大，悬挂键数目增多，极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子、硅粉粉尘等，造成磨片后的硅片易发生变花、发蓝、发黑等现象，使磨片不合格。
硅片清洗的目的就是要除去各类污染物，清洗的洁净程度直接决定着ULSI向更高集成度、可靠性、成品率发展，这涉及到高净化的环境、水、化学试剂和相应的设备及配套工艺，难度越来越大，可见半导体行业中清洗工艺的重要性。
实验及结果分析 1.实验设备和试剂实验设备：TE-6000硅片清洗机实验使用的试剂：有机碱、Q325-B清洗剂、活性剂、去离子水、助磨剂 2.实验过程（1）超声波清洗的基本原理利用28KHz以上的电能，经超声波换能器转换成高频机械振荡而传入到清洗液中。
超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动，并不停地产生数以万计的微小气泡。
硅片脏污清洗分析报告1
硅片脏污清洗分析报告一、硅片表面污染硅片表面的最外层即为吸附层，是氧化层与环境气氛的界面，吸附一些污染杂质，这些沾污可以分为分子、离子、原子、或者分为有机杂质、金属和粒子，如下图1所示。
图1 硅片表面污染示意图二、清洗工艺程序吸附在硅片表面上的杂质可分为原子型、离子型和分子型。
1、分子型杂质与硅片表面之间的吸附力较弱，清楚这类杂质粒子比较容易。
它们多属油脂类杂质，具有疏水性的特点，对于清除离子型和原子型杂质具有掩蔽作用。
因此在对硅片进行化学清洗时，首先应该把它们清楚干净。
2、离子型和原子型吸附的杂质属于化学吸附杂质，其吸附力都较强。
在一般情况下，原子型吸附杂质的量较小，在化学清洗时，先清除掉离子型吸附杂质，然后再清除残存的离子型杂质及原子型杂质。
清洗硅片的一般工艺程序为：去分子→去离子→去原子→去离子水冲洗，清洗时清洗剂配合超声波清洗。
三、硅片清洗剂清洗原理图2 清洗剂清洗硅片表面脏污示意图硅片清洗剂大多数呈碱性液体，主要成分是苛性碱、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、螯合剂和表面活性剂。
1、苛性碱具有强碱性，中和硅片表面的酸性沾污，强碱的皂化作用可以将油脂分解成可溶的物质随清洗液冲走。
2、磷酸盐和硅酸盐具有一定的清洁效果。
3、碳酸盐呈弱碱性，PH值在9-9.5，起到缓冲作用，使清洗液的PH值保持在一定的范围内。
4、螯合剂与溶液中的金属离子结合，并且减少溶液中的金属离子吸附到硅片表面。
5、表面活性剂现在主要是非离子型表面活性剂，吸附各种粒子、有机分子，并且在硅片表面形成一层吸附膜，阻止粒子和有机分子沾粘到硅片表面，另一方面可渗入到粒子和油污粘附的界面上，把粒子和油污从界面分离随清洗液带走，起到清洗作用。
五、粉尘脏污清洗出现粉尘脏污，所谓的“粉尘”到底是什么物质，目前并没有分析出结果。
个人认为“粉尘”有可能是两种，需要专业人员及专业仪器进行分析，利用原子吸收光谱与扫描电镜进行分析，可寻找合适机构进行检测。
1、“粉尘”为硅粉：“粉尘”为硅粉，是因为硅片表面有损伤，在硅片与硅片摩擦的过程中，产生的硅粉，在清洗过程中硅粉是无法存在的，在加热并且有氢氧化钠的情况下，硅粉是会与氢氧化钠反应的。
关于硅片油污问题的分析与解决办法
关于硅片油污问题的分析与解决办法油污多发生在季节变换的时期，温度变化较大的环境中，所以油污的产生除了有些公司使用的切割液本身存在的问题外，大部分都是生产过程当中的控制问题了，而这些问题当中最主要的原因就是硅片在去胶过程中冲洗不到位，下面就此问题阐述一下个人的见解，希望能起到抛砖引玉的作用。
一、对于硅片产生油污问题的主要原因:1、如果ＰＥＧ质量有问题，在切割过程中会直接产生油污片，一般这种情况多是发生在回收液当中，对于这种问题的预防只能是在回收液到厂之后进行抽检其液的成份，确保在使用之前发现问题。
2、如果硅片下机后等待的时间过长或者是因为冲洗不到位而产生盲区都会产生油污片，主要是因为砂浆粘附在硅片表面时间过长渗透到硅片表层里而无法去除造成的。
二、硅片去胶工序操作的工艺历程：1、人工去胶阶段：硅片下机后放到铁皮槽内使用简易喷嘴用自来水冲洗，之后用循环水冲洗，最后放到不锈钢槽内倒入热水，人工去胶，水位有高有低，多晶加入三分之一左右，单晶没过倒角即可；根据加入水量的多少即水冷却的速度，加入水的水温一般在60℃—90℃之间，去胶时间10分钟左右。
2、半自动去胶阶段：硅片下机后人工放入半自动去胶机里使用简易喷嘴用自来水冲洗，之后再人工放入另外一个槽内进行纯乳酸浸泡去胶，乳酸温度控制在60℃左右，去胶时间15分钟左右。
3、全自动去胶阶段：人工只负责上、下料，中间冲洗、清洗、浸泡、去胶过程都由机器自动完成，为了保证工艺的严谨性和减少人工操作的失误，现阶段许多公司都使用全自动去胶机来完成去胶的整个过程。
三、全自动去胶机的整个工作流程及工序细节1、工作流程：进料——预冲洗——超声波清洗——超声波清洗——乳酸浸泡——出料2、工序细节：1）预冲洗：喷嘴的位置始终保持固定，现在调整时只是调整一下喷嘴俯仰的角度。
喷嘴的构造为喷嘴口处有一个一字形的槽，使喷出的水柱呈发散状，如果此时让每个喷嘴的槽口都处在同一条直线上的话，那么在冲洗的时候就会抵消掉很多冲洗时的力道，从而影响冲洗的效果。
关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究
关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究【摘要】本文主要围绕单晶硅片的清洗和检验工艺展开研究。
在介绍了研究的背景和目的，以及研究的意义。
在从清洗工艺分析和检验工艺分析入手，分别探讨了单晶硅片的清洗和检验工艺的具体方法和流程。
随后，重点讨论了单晶硅片清洗和检验工艺的优化改进，提出了可能的方案和措施。
在结论部分对工艺的可行性进行分析，探讨了工艺在实际生产中的应用，并展望了未来研究的方向。
通过本文的研究和探讨，将有助于进一步提高单晶硅片的生产质量和效率，推动该领域的发展和进步。
【关键词】单晶硅片、清洗、检验、工艺分析、研究、优化、改进、可行性、应用、展望、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景单晶硅片是目前集成电路制造中最基础的材料之一，其质量直接影响到集成电路的性能和可靠性。
在单晶硅片的制备过程中，清洗工艺和检验工艺是至关重要的环节，直接影响到单晶硅片的质量和成本。
随着集成电路制造技术的不断发展和进步，单晶硅片的要求越来越高，对清洗工艺和检验工艺的要求也越来越严格。
传统的清洗工艺和检验工艺已经不能满足现代集成电路制造的需求，因此有必要对单晶硅片的清洗工艺和检验工艺进行深入的分析与研究，以优化和改进现有工艺，提高单晶硅片的质量和生产效率。
本文旨在对单晶硅片的清洗工艺和检验工艺进行系统的分析与研究，探讨其优化和改进的途径，为提高单晶硅片生产的效率和质量提供理论依据和实际操作指导。
通过对清洗工艺和检验工艺的研究，可以更好地了解单晶硅片制备过程中的关键环节，为今后的研究和生产实践提供参考和借鉴。
1.2 研究目的本文主要目的在于研究单晶硅片的清洗检验工艺，通过对现有清洗检验工艺进行分析和研究，探讨其优势和不足之处，进一步优化和改进工艺流程。
具体目标包括：1. 深入了解单晶硅片清洗检验工艺的原理和流程，梳理各个环节的关键步骤，并找出存在的潜在问题；2. 探究单晶硅片清洗检验工艺的关键技术及其影响因素，分析影响工艺效果的关键因素；3. 对比不同清洗检验工艺的优缺点，寻找优化的可能性，提高工艺的效率和稳定性；4. 探讨工艺优化和改进的方向，为提高单晶硅片的质量和生产效率提供技术支持。
硅片清洗原理与改进方法毕业论文[管理资料]
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毕业设计（论文）题目硅片清洗原理与改进方法所属系太阳能科学与工程系专业光伏材料加工与应用技术硅片清洗原理与改进方法摘要随着大规模集成电路的发展, 集成度的不断提高, 线宽的不断减小, 对硅片的质量要求也越来越高, 特别是对硅抛光片的表面质量要求越来越严。
在硅晶体管和集成电路生产中, 几乎每道工序都有硅片清洗的问题, 硅片清洗的好坏对器件性能有严重的影响, 处理不当, 可能使全部硅片报废, 做不出管子来, 或者制造出来的器件性能低劣, 稳定性和可靠性很差。
因此弄清楚硅片清洗的方法和原理, 不管是对于从事硅片加工的人, 还是对于从事半导体器件生产的人来说都有着重要的意义。
本文对硅片清洗的基本理论、常用工艺方法和技术进行了详细的论述, 同时对一些常用的清洗方案进行了浅析, 并对硅片清洗的重要性和发展前景作了简单论述。
最后介绍了清洗工艺的最新进展。
关键词：硅片；清洗；湿法化学清洗；干法清洗技术；最新进展Silicon wafer cleaning principle and improvingmethodsAbstractAlong with the development of large scale integrated circuit, the constant improvement of the level of integration, the line width of constantly decrease, the quality requirements of the silicon wafer of more and more is also high, especially in silicon PaoGuangPian surface quality requirements more and more severe.In silicon transistors and integrated circuit production, almost every process is the problem of silicon cleaning, the stand or fall of silicon cleaning device performance to have a serious impact, processes improper, may make all silicon scrap, can't make the tube to, or made the inferior device performance, stability and reliability is poor. So clear of the silicon cleaning method and principle, whether it be for wafer processing in person, still engaged in the production of semiconductor devices for people is of great significance.In this paper, the basic theory of silicon cleaning process method and common techniques are discussed in detail, at the same time for some commonly used cleaning solution for shallow, and the importance of silicon cleaning and development prospects were simply discusses. At last, the paper introduces the latest progress of the cleaning process.Keywords：Silicon wafer; Cleaning; Wet chemical cleaning; Dry cleaning technology; The latest progress of the目录摘要 (I)Abstract (II)第1章硅片清洗的基本理论 (1)硅面的表面状态与洁净度问题 ...................... 错误!未定义书签。
单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施程志峰
单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施程志峰单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施程志峰发表时间：2019-10-24T14:27:07.307Z 来源：《电力设备》2019年第12期作者：程志峰张晓俊赵洪军[导读] 摘要：单晶硅片表面脏污是金刚线切片行业中常见的不良。
总结了单晶硅片清洗过程后出现表面脏污的几种类型，分析其产生产生机理，通过实验验证，提出了解决办法。
（黄河上游水电开发有限责任公司青海西宁 810008）摘要：单晶硅片表面脏污是金刚线切片行业中常见的不良。
总结了单晶硅片清洗过程后出现表面脏污的几种类型，分析其产生产生机理，通过实验验证，提出了解决办法。
关键词：单晶硅片；表面脏污；预清洗；清洗；硅粉1.引言太阳能是一个行之有效的取之不尽的清洁能源，是发展低碳经济不可缺少的重要手段【1】，单晶硅片作为制作光伏电池和集成电路的基础，清洗效果直接影响光伏电池和集成电路最终性能、效率和稳定性。
单晶硅片切割过程，硅片表面的多层晶格处于被破坏的状态，布满了活性较高不饱和的悬挂键，易吸附外界杂质粒子，导致硅片表面被污染且性能变差。
清洗硅片不仅要除去硅片表面的杂质而且要使硅片表面钝化，从而减小硅片表面的吸附能力。
目前，由于硅片清洗技术的缺陷，大规模集成电路中因为硅材的洁净度不够而产生问题甚至失效的比例达到50%，因此提高单晶硅片清洗质量极其重要。
2.金刚线切片技术最主要的优势金刚线切单晶硅片切割技术中，以生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用。
随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化、薄片化方向发展。
使用金刚线切片技术后，由于刀缝损失的减小，能够带来单位耗硅量的减少，从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等，这也是金刚线切片最重要的驱动因素。
为了追求更高的效益，使用更细的金刚线切割薄硅片已成为行业趋势，但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时，如何保证单晶硅片清洗质量成行业内共同攻克的技术难题，本文以生产工艺及原辅材料为基础，研究单晶硅片清洗过程中产生的表面脏污，并通过实验验证提出了解决方法。
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单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施程志峰
摘要：单晶硅片表面脏污是金刚线切片行业中常见的不良。
总结了单晶硅片清洗过程后出现表面脏污的几种类型，分析其产生产生机理，通过实验验证，提出了解决办法。
关键词：单晶硅片；表面脏污；预清洗；清洗；硅粉
1.引言
太阳能是一个行之有效的取之不尽的清洁能源，是发展低碳经济不可缺少的重要手段【1】，单晶硅片作为制作光伏电池和集成电路的基础，清洗效果直接影响光伏电池和集成电路最终性能、效率和稳定性。
单晶硅片切割过程，硅片表面的多层晶格处于被破坏的状态，布满了活性较高不饱和的悬挂键，易吸附外界杂质粒子，导致硅片表面被污染且性能变差。
清洗硅片不仅要除去硅片表面的杂质而且要使硅片表面钝化，从而减小硅片表面的吸附能力。
目前，由于硅片清洗技术的缺陷，大规模集成电路中因为硅材的洁净度不够而产生问题甚至失效的比例达到50%，因此提高单晶硅片清洗质量极其重要。
2.金刚线切片技术最主要的优势
金刚线切单晶硅片切割技术中，以生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用。
随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化、薄片化方向发展。
使用金刚线切片技术后，由于刀缝损失的减小，能够带来单位耗硅量的减少，从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等，这也是金刚线切片最重要的驱动因素。
为了追求更高的效益，使用更细的金刚线切割薄硅片已成为行业趋势，但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时，如何保证单晶硅片清洗质量成行业内共同攻克的技术难题，本文以生产工艺及原辅材料为基础，研究单晶硅片清洗过程中产生的表面脏污，并通过实验验证提出了解决方法。
3.单晶硅片表面脏污的类型
单晶硅片表面脏污是指，在单晶硅片表面上，非有意地附加到晶片表面上的物质，它的线度远大于局部光散射体。
区域沾污可以是由机械接触印，手指或手套印记、污迹、蜡或溶剂残留物等形成的晶片表面上的外来物质【2】。
单晶硅片表面脏污呈现类型主要有3种：
1）表面硅粉残留脏污，这种脏污最为常见，大部分集中在整个硅片中间部位，也是比较难以避免和解决的脏污类型。
2）表面油污脏污，由于硅片清洗结束后，硅片表面残留不同程度的有点状脏污，且性状呈现圆形、椭圆形且不容易用水擦拭，蘸有酒精擦拭即可将污点变淡，此类硅片称之为不合格硅片（油污脏污片）。
3）硅片表面点状发白、大面积发黄、椭圆状发黑硅片脏污，此类脏污处于硅片任意部位，无规则型，较难清洗。
硅片表面脏污影响硅片外观，降低A极品率，增加硅片的成本。
4.单晶硅片表面脏污产生原因分析
单晶硅片表面脏污产生的原因包括很多，其跟设备、操作人员、原材料、工艺均有直接或间接的关系，下面将对表面脏污产生的主要原因进行分析。
从清洗完成后单晶硅片表面脏污性状判断可大致分为以下几项：
4.1表面硅粉残留脏污，主要是因单晶硅片切割后表面残留硅粉过多，预清洗
喷淋未有效去表面残留硅粉、金属离子和有机物残留，因残留量过多使用正常预
清洗及清洗工艺，药剂会出现清洗能力不足导致出现硅粉残留脏污。
如图1、图
2所示。
4.2表面油污状脏污，（1）硅片传送设备，上料端线槽接触轴承及传输皮带，轴承处润滑油通过线槽粘连到皮带，从而导致硅片表面产生油污。
（2）清洗机
机械臂丝杆处保养时润滑油过多，设备高速运行时飞溅至槽体导致油污片。
如图
3、图4所示。
4.3表面块状发黑、发黄脏污，主要是因单晶硅片制作过程中所使用的辅助材料，如切割液、脱胶剂、乳酸与单晶硅片接触后，反应时间过长、温度过高、药
液浓度不均匀、清洗时间过长及纯水电阻率不达标，造成硅片表面过腐蚀、氧化
呈现发白、发黄现状。
如图5、图6所示。
5.控制单晶硅片表面脏污措施
针对以上表面脏污产生因素，需要进行针对性改善，以将表面脏污降至最低。
1）表面硅粉残留脏污，首先确定切割液无分层现象，纯水PH=6-7之间，切
割过程中循环温度在20±2℃范围内，切割完成提料时使用纯水冲洗并迅速转运至
后道工序。
其次检查喷淋头有无堵塞，各槽温度及超声是否符合设定值。
最后依
据脱胶后硅片表面硅粉量来制定合理的清洗工艺。
2）表面油污状脏污，此种脏污异常可从两方面入手解决，一是开机前对清洗设备所有升降器、丝杆、气缸及导轨润滑处进行检查清理，防止清洗过程中油类
滴至硅片表面或清洗槽中；二是与硅片直接接触处进行检查，如人员劳保、传送带、机械吸盘等，防止接触部位污染。
3）表面块状发黑、发黄脏污，此两种脏污性状难以通过工艺手段解决，只能
防止其发生。
防止此类脏污发生的措施有如下3点：a.做好切割液（COD、PH），脱胶剂/乳酸（有效乳酸含量、密度、表面活性剂），清洗剂（游离碱度、密度、PH）等原辅材料进检监控。
b.工艺运行稳定，预清洗槽体运行温度控制在45-60℃，药剂槽浸泡时间≤300秒，药剂槽配比浓度16.6%-18.0%，每100刀更换药
液1次。
清洗槽体运行温度控制在45-60℃，药剂槽浸泡时间≤220秒，清洗剂浓
度0.8-1.3毫升/片，双氧水浓度0.4-0.5毫升/片，氢氧化钠浓度0.012-0.02克/片，每清洗6000-7000片进行补液，每清洗60000-70000片更换药液1次。
按此工艺
方案进行，可杜绝此类脏污发生。
6.结论
本文从工艺、材料等方面分析了单晶硅片清洗过程中表面脏污产生的原因，
并提出相应改善措施，能够有效降低清洗过程中硅片表面脏污。
参考文献：
[1]何思浅谈民用光伏系统【B】.安徽建筑，2010（04）：0141-02.
[2]孙燕，黄笑容，向磊，翟富义、卢立延、郑琪、邓志杰、贺东江 GB/T 14264-2009《半导体材料术语》.。