半导体硅片清洗工艺的发展研究

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沾污的种类及对半导体硅片的影响
2 硅 片 的 化 学 清 洗 方 法 [2]: 化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗 物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用, 或伴以超声、 加 热 、抽 真 空 等 物 理 措 施 , 使 杂 质 从 被 清 除 物 体 的 表 面 脱 附 ( 解 吸 ) , 然 后 用 大 量 高 纯 热 、冷 去 离 子 水 冲 洗 , 从 而 获 得 洁 净 表 面 的 过 程 。化 学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗, 其中湿法化学清洗 技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位。
孔防喷器的现场应用试验。用水泥车模拟井喷现场, 模拟最高压力 参考文献
15MPa, 试 验 证 明 该 装 置 体 积 小 、重 量 轻 、结 构 简 单 、安 全 可 靠 , 额 定 [1] 《试 井 手 册 》编 写 组 , 试 井 手 册 ( 上 册 ) , 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 ,
1 硅 片 污 染 物 杂 质 的 分 类 [1]: 根据污染物产生的原因, 大致可将它们分为颗粒、有机物杂 质 、金 属 污 染 物 三 类 。 (1 ) 颗 粒 : 主 要 是 一 些 聚 合 物 、光 致 抗 蚀 剂 等 。颗 粒 的 存 在 会 造 成 IC 芯 片 短 路 或 大 大 降 低 芯 片 的 测 试 性 能 。 (2) 有 机 物 杂 质 : 它 在 硅 片 上 以 多 种 方 式 存 在 , 如 人 的 皮 肤 油 脂 、防 锈 油 、润 滑 油 、松 香 、蜡 等 。这 些 物 质 通 常 都 会 对 加 工 进 程 带 来 不良影响。 (3) 金 属 污 染 物 : 它 在 硅 片 上 以 范 德 华 引 力 、 共 价 键 以 及 电 子 转移等三种表面形式存在。这种玷污会破坏极薄的氧化层的完整 性 , 增 加 漏 电 流 密 度 , 影 响 MOS 器 件 的 稳 定 性 , 结 果 导 致 形 成 微 结 构缺陷或雾状缺陷。
室 热 冲 压 成 型 专 用 技 术 条 件 》中 第 3 .2 条 款 执 行 。
2 、压 型 后 回 火 工 艺 : 650 +10 ℃加 热 保 温 12 小 时 , 空 冷 。
3 、焊 后 回 火 工 艺 :
615

10 15
℃加



12
小时,
空冷至
300℃后 入
炉缓冷。( 每台份焊后回火保温期间温度的选择应根据该台份锻件
(作者单位系胜利石油管理局井下作业三公司)
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硅片表面。氧化层的厚度会随臭氧浓度的增高而增加。臭氧形成氧
在 湿 式 清 洗 工 艺 中 , 硅 片 表 面 都 有 一 层 化 学 氧 化 膜 , 这 层 氧 化 化 膜 为 规 律 性 形 成 , Ohimi 等 用 原 子 力 显 微 镜 观 察 表 面 形 貌 , 发 现 形
压 力 范 围 内 电 缆 的 动 、静 密 封 效 果 良 好 , 达 到 了 设 计 要 求 。
1991 : 245~258 。
电 缆 射 孔 防 喷 器 已 在 胜 利 油 田 推 广 应 用 , 在 200 余 口 井 的 电 缆 [2] 杨 永 宁 , 液 压 防 喷 器 剪 切 闸 板 的 设 计 , 油 矿 场 机 械 , 2002, 31 (5):
3 干法清洗技术: 干法清洗技术, 一般是指不采用溶液的清洗技术, 是一种气相化 学 处 理 方 法 , 通 常 需 利 用 等 离 子 体 、紫 外 线 、激 光 产 生 的 激 活 能 在 低 温 下 加 强 化 学 反 应 。在 集 成 电 路 制 备 中 使 用 的 干 法 清 洗 技 术 有 H F / H 2 O 气 相 清 洗 、 紫 外 线 - 臭 氧 清 洗 ( UVOC) 、H 2 / Ar 等 离 子 清 洗 、热 清 洗 等 多 种 干 法 清 洗 工 艺 。目 前 通 常 采 用 的 干 法 清 洗 技 术 有 : 等 离 子 体 清 洗 技 术 、气 相 清 洗 等 。等 离 子 体 清 洗 属 于 全 干 法 清 洗 , 而 气相法清洗属于半干法清洗。 超 声 液 清 洗 与 HF/ H2O 相 结 合 的 清 洗 流 程 如 下 :
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半导体硅片清洗工艺的发展研究
文 / 舒福璋
【摘 要 】 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, 做不出晶体管来, 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 , 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。 【关 键 词 】 半 导 体 清 洗 工 艺 污 染
缆和仪器;
(2) 在 电 缆 测 试 作 业 过 程 中 , 使 用 电 缆 射 孔 防 喷 器 防 止 失 控 井 喷
如 果 井 口 压 力 大 于 12MPa , 应 立 即 停 止 起 电 缆 , 卡 紧 电 缆 ( 以 避 事 故 的 发 生 , 可 避 免 经 济 损 失 50 万 元 / 口 , 经 济 效 益 可 观 。
表面非常稳定, 不易被其它杂质污染, 具有很好的钝化特性。此种
5 结束语:
工 艺 的 最 大 难 题 是 颗 粒 增 加 无 规 律 、清 洗 完 后 硅 片 表 面 有 水 迹 。 而
传 统 的 清 洗 方 法 已 不 能 满 足 要 求 , 臭 氧 水 、兆 声 波 、电 解 离 子 水
且残留的颗粒、负电位高的金属杂质会直接沉积在疏水性表面上, 等的应用显示出很好的去除硅片表面颗粒和金属沾污的能力, 对硅
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的确定即要保证焊缝性能又不影响锻件强度还要兼顾母材性能。经 过 530 ℃五 次 回 火 , 其 性 能 没 有 明 显 变 化 。综 合 上 述 因 素 将 最 终 焊 后 回 火 的 试 验 温 度 选 择 在 620 ℃保 温 12 小 时 , 其 性 能 结 果 与 同 炉 处 理 的 未 经 620 ℃焊 后 回 火 的 母 材 试 板 做 比 较 , 结 果 见 表 3 、表 4 。表 4 中 的 试 板 试 验 用 料 是 用 新 进 厂 的 645 - Ⅲ 钢 。
静密封以及不同阶段压力的适应性井控施工工艺等方面具有一定 北京。
的 新 颖 性 , 能 够 有 效 防 止 带 电 缆 作 业 中 井 喷 事 故 的 发 生 。 尤 其 是 剪 [5] SY/ T5053.1- 2000《防喷器及控制装置 防喷器》石油天然气行业标准。
断电缆并防止电缆落井的设计思路, 更是打破了使用带防喷导管的
表 3 焊后回火机械性能
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四 、结 论
综 合 以 上 试 验 数 据 制 定 冷 凝 器 水 室 (大 封 头 )热 处 理 工 艺 如 下 : 1 、冷 凝 器 水 室 壳 体 及 循 环 水 接 管 压 型 加 热 工 艺 规 范 按 《衬 里 水
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表 4 焊 后 回 火 机 械 性 能 (645 - Ⅲ 新 材 料 )
常用的化学清洗液:
( 1) 溶液浸泡法: 溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶 液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法, 它是湿法化学清洗 中最简单也是最常用的一种方法。它主要是通过溶液与硅片表面的 污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片 表面污染杂质的目的。
4 清洗技术的最新发展: 4.1 电 解 离 子 水 清 洗 硅 片[3]: 用电解的方法将超净水或添加电解质的超净水分解为阴离子和 阳 离 子 , 并 通 过 调 节 电 解 液 的 浓 度 、 电 流 密 度 等 来 控 制 其 PH 值 和 氧化还原电位, 得到所需要的强氧化性溶液或强还原性溶液, 以达 到 去 除 硅 片 表 面 的 有 机 物 、颗 粒 和 金 属 的 作 用 。 此清洗方法的应用, 将大幅度地减少化学试剂的用量, 而且也 减少了冲洗用的超净水的用量, 简化了回收再利用所需的设备, 既 降低成本, 又减少对环境的污染。电解粒子水的使用将有可能是未 来硅片清洗的重要发展方向。 4.2 只 用 HF 清 洗 :
射孔作业中进行了现场应用, 应用效果良好, 满足了现场的施工要求。
31~33 。
3 结论
[3] 中 国 机 械 网 《密 封 》。
(1 ) 该 电 缆 射 孔 防 喷 器 在 电 缆 剪 切 、防 止 电 缆 落 井 、电 缆 的 动 [4] 徐 芝 纶 著 , 弹 性 力 学 , 上 册 , 第 二 版 , 高 等 教 育 出 版 社 , 1996 年 ,
供货的强度来具体确定) 。
(作者单位系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司)
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密 闭 测 试 装 置 的 传 统 思 维 的 束 缚 , 对 完 善 、拓 展 电 缆 测 试 作 业 过 程
如 果 井 口 压 力 在 6 - 12 MPa 之 间 , 停 止 起 电 缆 , 压 井 后 再 起 电 中 的 井 控 举 措 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。
免电缆和仪器落井) 后, 下放电缆使其处于松弛状态。此时, 两人同
(3) 电 缆 射 孔 防 喷 器 可 以 安 全 可 靠 的 防 止 电 缆 测 试 作 业 过 程 中
时 旋 紧 剪 断 手 轮 , 剪 断 电 缆 后 关 闭 防 喷 闸 板 , 待 挤 压 井 作 业 后 , 利 用 失 控 井 喷 事 故 的 发 生 , 避 免 失 控 井 喷 造 成 的 环 境 污 染 、油 层 损 伤 、油
( 2) 机械擦洗法: 当硅片表面沾有微粒或有机残渣时常用擦片 的方法清洗。机械擦洗法一般可分为手工擦洗和擦片机擦洗两种方法。
( 3) 超声波清洗技术: 超声波清洗是半导体工业中广泛应用的 一种清洗方法, 该方法的优点是: 清洗效果好, 操作简单, 对于复杂的器件 和容器也能清除, 但该法也具有噪音较大、换能器易坏的缺点。
膜 是 主 要 的 沾 污 源 。 如 果 没 有 这 层 氧 化 膜 可 大 大 降 低 金 属 、有 机 物 成 氧 化 膜 的 表 面 比 原 来 的 硅 表 面 更 为 平 坦 , 而 且 用 HF/ H2O2 去 除
等 沾 污 。 用 HF 清 洗 可 去 除 表 面 氧 化 层 , 而 且 用 HF 清 洗 后 , 氢 终 端 氧 化 膜 后 , 微 粗 糙 度 依 然 没 有 劣 化 的 迹 象 。
( 4) 兆声波清洗技术: 兆声波清洗不但保存了超声波清洗的优 点 , 而 且 克 服 了 它 的 不 足 。 兆 声 波 清 洗 的 机 理 是 由 高 能 (850kHz) 频 振效应并结合化学清洗剂的化学反应对硅片进行清洗的。
( 5) 旋转喷淋法: 旋转喷淋法是指利用机械方法将硅片以较高 的速度旋转起来, 在旋转过程中通过不断向硅片表面喷液体 (高纯 去离子水或其它清洗液) 而达到清除硅片目的的一种方法。该方法 利用所喷液体的溶解(或化学 反 应) 作 用 来 溶 解 硅 片 表 面 的 沾 污, 同 时利用高速旋转的离心作用, 使溶有杂质的液体及时脱离硅片表 面, 这样硅片表面的液体总保持非常高的纯度。
电缆固定装置将留井电缆和下井仪器一同起出。
井报废和可能造成的一系列火灾和人身伤害等事故, 为电缆测试作
2 现场试验及应用
业提供可靠的安全井控保障。并可以避免电缆和井下工具的打捞,
在 河 口 采 油 厂 大 65 - X60 井 用 水 泥 车 模 拟 井 喷 进 行 了 电 缆 射 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 和 节 省 作 业 成 本 费 用 , 社 会 效 益 显 著 。
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