【半导体清洗】半导体第五讲硅片清洗(4课时)

半导体第五讲硅片清洗(4课时)——芯片制造流程课件PPT

70～80C, 10min
碱性（pH值>7）
✓可以氧化有机膜
✓和金属形成络合物
✓缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒
✓NH4OH对硅有腐蚀作用
RCA clean is
OH－
OH－
OH－
OH－ OH－
OH－
“standard process” used to remove organics,
heavy metals and
=0.02 ppb !!
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颗粒粘附
所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。
颗粒来源：
✓空气 ✓人体 ✓设备 ✓化学品
超级净化空气
风淋吹扫、防护服、面罩、手套等，机器手/人
超纯化学品去离子水
特殊设计及材料定期清洗
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各种可能落在芯片表面的颗粒
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❖粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等 ❖去除的机理有四种：
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自然氧化层（Native Oxide）
➢ 在空气、水中迅速生长 ➢ 带来的问题：
✓ 接触电阻增大 ✓ 难实现选择性的CVD或外延 ✓ 成为金属杂质源 ✓ 难以生长金属硅化物
➢ 清洗工艺：HF＋H2O（ca. 1: 50）
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2、硅片清洗
有机物/光刻胶的两种清除方法：
SPM：sulfuric/peroxide mixture H2SO4(98％):H2O2(30％)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2＋H2O （适合于几乎所有有机物）
alkali ions.
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SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）

硅片清洗的方法

硅片清洗的方法一、硅片清洗的重要性硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性。

现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术，常见的有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动力学法、干法清洗、微集射束流法、激光束清洗、冷凝喷雾技术、气相清洗、非浸润液体喷射法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、等离子体清洗、原位水冲洗法等。

这些方法和技术现已广泛应用于硅片加工和器件制造中的硅片清洗。

表面沾污指硅表面上沉积有粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化物等的一种或几种。

超纯表面定义为没有沾污的表面, 或者是超出检测量极限的表面。

二、硅片的表面状态与洁净度问题：硅片的真实表面由于暴露在环境气氛中发生氧化及吸附，其表面往往有一层很薄的自然氧化层，厚度为几个埃、几十个埃甚至上百埃。

真实的硅片表面是内表面和外表面的总合，内表面是硅与自然氧化层的界面，。

外表面是自然氧化层与环境气氛的界面，它也存在一些表面能级，并吸附一些污染杂质原子，而且不同程度地受到内表面能级的影响，可以与内表面交换电荷，外表面的吸附现象是复杂的。

完好的硅片清洗总是去除沾污在硅片表面的微粒和有害膜层，代之以氧化物的、氯化物的或其它挥发元素(或分子)的连续无害膜层，即具有原子均质的膜层。

硅片表面达到原子均质的程度越高．洁净度越高。

三、硅片表面沾污杂质的来源和分类：在硅片加工及器件制造过程中，所有与硅片接麓的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。

这主要包括以下几方面：硅片加工成型过程中的污染，环境污染，水造成的污染，试剂带来的污染，工业气体造成的污染，工艺本身造成的污染，人体造成的污染等。

表1.硅片表面沾污杂质的分类四、清洗方法（一）RCA清洗：RCA 由Werner Kern 于1965年在N.J.Princeton 的RCA 实验室首创, 并由此得名。

硅片清洗技术详解

硅片清洗技术详解硅片清洗主要内容讲解1、清洗的基本概念和目的。

硅片加工的目的是为器件生产制作一个清洁完美符合要求的使用表面，所谓清洗，就是清洗硅片的表面，去除附着在硅片上的污染物。

2、硅片清洗室的管理与维护；（1）人员流动的管理和清洁室的作业人数。

（2）清洗室内物品器具的管理。

（3）清洗室内其它影响清洗质量因素的管理维护。

如；空气过滤系统、防静电处理、温度与湿度系统等！3、硅片表面沾污的类型；（！）有机杂质沾污；如；胶黏剂、石蜡、油脂等。

（2）颗粒类型杂质沾污；一般来自加工中磨料和环境中的尘粒。

（3）金属杂质沾污；由生产加工的设备引起的金属杂质沾污。

4、硅片清洗处理方法分类；硅片清洗处理方法分为湿法清洗和干法清洗两大类。

而湿法清洗又分为化学清洗和物理清洗两种方法。

化学清洗——利用各种化学试剂对各种杂质的腐蚀、溶解、氧化及络合等作用去除硅片表面的沾污。

物理清洗——硅片的物理清洗法主要指的是利用超声波和兆声波清洗方法。

5、化学清洗的各种试剂的性质应用和分级；（1）有机溶剂清洗；有机溶剂能去除硅片表面的有机杂质沾污。

主要溶液有；甲苯、丙酮、乙醇等。

根据其性质须在使用甲苯、丙酮后在使用乙醇进行处理，最后在用水冲洗。

（2）无机酸及氧化还原清洗；无机酸试剂主要为；盐酸（HCI）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、氢氟酸（HF）以及过氧化氢（H2O2）—双氧水。

其中过氧化氢主要用于氧化还原清洗。

其它试剂按其本省性质进行应用清洗。

硅片金属清洗主要是利用了它们的强酸性、强腐蚀性、强氧化性的特性从而达到去除表面金属沾污的目的。

（3）化学清洗的分级主要分为优级纯、分析纯和化学纯三个级别。

视清洗的种类和场合进行合理选择。

通常硅片切割片和研磨片的清洗可以使用分析纯试剂，抛光片须用优级纯试剂。

具体试剂分类有国家规定标准。

6、超声波清洗原理、结构和应用要素；原理—提供高频率的震荡波在溶剂中产生气泡和空化效应，利用液体中气泡破裂所产生的冲击来波达到清洗目地。

清洗硅片流程

清洗硅片流程
清洗硅片是半导体制造中非常重要的一个步骤，主要用于去除硅片表
面的杂质和污染物，保证硅片的表面洁净度达到要求。

下面我将详细介绍
清洗硅片的流程。

首先，在开始清洗硅片之前，需要准备好一些必要的实验设备和材料，例如离子交换水、去离子水、溶液盛器、超声波清洗器、干燥箱等。

清洗硅片的流程主要包括以下几个步骤：
1.去除有机污染物：将硅片浸泡在有机溶剂，如醇类、醚类溶剂中，
通过超声波清洗去除硅片表面的有机污染物。

2.酸洗：将硅片放入酸性溶液中，一般常用的有盐酸、氢氟酸、硝酸等，通过酸洗去除硅片表面的无机杂质和金属离子。

此步骤可以分为冷酸
洗和热酸洗两个过程，冷酸洗温度一般为20-25℃，热酸洗温度可达60-70℃。

3.碱洗：将硅片放入碱性溶液中，常用的有氨水、氢氧化钠等碱性溶液，通过碱洗去除硅片表面的残余酸性和有机物质。

4.水洗：将硅片放入离子交换水中，通过超声波清洗去除硅片表面残
留的酸、碱等溶液。

5.去离子水清洗：将硅片放入去离子水中，通过超声波清洗去除离子
杂质和微量污染物。

6.高纯化学品清洗：将硅片放入高纯的有机溶剂和酸性溶液中，通过
超声波清洗去除硅片表面的微量杂质。

7.烘干：将洗净的硅片放入干燥箱中，通过加热将硅片表面的水分蒸发掉。

以上是清洗硅片的主要流程，每个步骤的细节和参数可以根据具体的要求进行调整。

需要注意的是，在整个清洗过程中，要保持操作环境的洁净度，避免再次污染硅片。

清洗硅片是半导体制造过程中非常关键的一环，只有通过精细而规范的清洗流程，才能得到表面洁净度达到要求的硅片，从而保证半导体产品的质量。

硅片清洗PPT

当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 2、晶体硅太阳电池的制作过程: "硅"是我们这个星球上储藏最丰富的材料之一。自从上个世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维，20世纪末，我们的生活中处处可见"硅"的身影和作用,晶体硅太阳电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤:a)提纯过程 b)拉棒过程 c)切片过程 d)制电池过程 e)封装过程. 如下图所示：
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硅片制绒
单晶制绒
单晶制绒工艺：
NaOH，Na2SiO3，IPA混合体系进行硅片制绒。配比要求： NaOH浓度0.8wt%-2wt%； Na2SiO3浓度0.8wt%2wt%；IPA浓度5vol%-8vol%。制绒时间：25-35min，制绒温度75-90oC。
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硅片制绒
单晶制绒
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硅片制绒
单晶制绒
各向异性腐蚀机理：
1967年，Finne和Klein第一次提出了由OH-，H2O与硅反应的各向异性反应过程的氧化还原方程式： Si+2OH-+4H2O→Si(OH)62-+2H2； 1973年，Price提出硅的不同晶面的悬挂键密度可能在各项异性腐蚀中起主要作用； 1975年，Kendall提出湿法腐蚀过程中，（111）较（ 100）面易生长钝化层； 1985年，Palik提出硅的各向异性腐蚀与各晶面的激活能和背键结构两种因素相关，并提出SiO2（OH）22-是基本的反应产物；

硅片清洗技术

硅片清洗
1.N2喷时使液体通过很小的喷口，使其形成很细的雾状，至硅片表面达到更好的清洗目的。

2.刷洗器主要用于硅片抛光后的清洗，可有效地去除硅片正反两面1μm以及更大的颗粒。

主要配置包括专用刷洗器、优化的化学清洗液及超纯水或者IPA。

在水动力条件下，颗粒被旋转的海绵状刷子赶出。

3.化学清洗
①溶解反应；②剥离去除
如：RCA清洗法
a、APM（SC-1）氨和双氧水→去除有机物与细颗粒；
b、HPM（SC-2）盐酸和双氧水→去除金属污染；
c、SPM 硫酸和双氧水→去除有机物、光刻胶
d、DHF 稀氢氟酸→去除薄氧化层
e、BHF 氢氟酸缓冲溶液→去除自然氧化膜
4.存在问题：①加热引起化学溶液蒸发使得溶液浓度发生变化；②对环境造成污染，成本高
5.将晶圆一片一片进行处理的工艺设备，是未来的一种趋势（随着晶圆直径的增大，无法确保晶圆表面清洗的均匀性）
6.对硅片进行干燥
硅表面存在悬空键（即硅共价键的未配对电子），硅表面是疏水性（即排斥水）。

当硅表面形成热氧化膜或自然氧化膜时，硅片会变得具有亲水性（即容易被水弄湿）。

注：水渍多发生在疏水性表面/有图形的地方/在甩干的时候/到干燥完毕时所需时间过长。

7.IPA(异丙醇）
8.马兰戈尼干燥（慢提拉）、罗塔戈尼干燥（旋转+N2）
9.污染物根据其发生情况分为四类：颗粒物、有机物、金属污染物和氧化物。

硅片清洗的方法

硅片清洗的方法一、硅片清洗的重要性硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性。

现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术，常见的有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动力学法、干法清洗、微集射束流法、激光束清洗、冷凝喷雾技术、气相清洗、非浸润液体喷射法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、等离子体清洗、原位水冲洗法等。

这些方法和技术现已广泛应用于硅片加工和器件制造中的硅片清洗。

表面沾污指硅表面上沉积有粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化物等的一种或几种。

超纯表面定义为没有沾污的表面, 或者是超出检测量极限的表面。

二、硅片的表面状态与洁净度问题：硅片的真实表面由于暴露在环境气氛中发生氧化及吸附，其表面往往有一层很薄的自然氧化层，厚度为几个埃、几十个埃甚至上百埃。

真实的硅片表面是内表面和外表面的总合，内表面是硅与自然氧化层的界面，。

外表面是自然氧化层与环境气氛的界面，它也存在一些表面能级，并吸附一些污染杂质原子，而且不同程度地受到内表面能级的影响，可以与内表面交换电荷，外表面的吸附现象是复杂的。

完好的硅片清洗总是去除沾污在硅片表面的微粒和有害膜层，代之以氧化物的、氯化物的或其它挥发元素(或分子)的连续无害膜层，即具有原子均质的膜层。

硅片表面达到原子均质的程度越高．洁净度越高。

三、硅片表面沾污杂质的来源和分类：在硅片加工及器件制造过程中，所有与硅片接麓的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。

这主要包括以下几方面：硅片加工成型过程中的污染，环境污染，水造成的污染，试剂带来的污染，工业气体造成的污染，工艺本身造成的污染，人体造成的污染等。

表1.硅片表面沾污杂质的分类四、清洗方法（一）RCA清洗：RCA 由Werner Kern 于1965年在N.J.Princeton 的RCA 实验室首创, 并由此得名。

【半导体清洗】半导体第五讲硅片清洗(4课时)

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B式清洗程序
• B式清洗程序的微粒、金属杂质去除效果比A式清洗好，已取代A式清洗程序成为主要的湿式化学清洗程序。DHF中的浸蚀时间根据去除氧化层的厚度而定，并需考虑氧化层刻蚀的均匀度。 B式清洗常被用来作为栅极氧化层前清洗，因此需特别注意清洗后有源区 (active Area)的洁净度、微粒、金属杂质、有机污染、自然氧化物和表面微粗糙度等。这种清洗程序也常被用来作为垫层氧化（pad oxide)及场区氧化(field oxide）前清洗和离子注人后清洗。
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金属的玷污
➢ 来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺
➢ 量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni,
Cr, W, Ti…
Na, K, Li…
➢ 影响： ➢ 在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降 ➢ 增加p-n结的漏电流，减少少数载流子的寿命
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不同工艺过程引入的金属污染
离子注入
的可靠性。
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SPM清洗
• 在前面已经讨论硫酸清洗去除光刻胶及其清洗配方。这里主要讨论 PSG、BFSG或全面离子注入(blanket implant)后的清洗。在磷硅玻璃或硼磷硅玻璃沉积后，SPM清洗的主要目的是将玻璃沉积后析出表面的磷玻璃及硼玻璃溶于硫酸，以消除表面的磷斑点或硼斑点。因为磷、硼玻璃的吸水性较强，沉积后的磷硅玻璃或硼磷硅玻璃放置在空气中，硼斑点或磷斑点将吸收空气中的水气形成磷酸或硼酸，使沉积后的晶片表面形成斑点的污染源，其反应式如下:B2O3+3H2O→2H3BO3
冷冻喷雾清洗可应用在任何刻蚀工艺后的清洗如多l晶硅栅极氧化层刻蚀氧化物刻蚀接触孔及走线孔刻蚀后的清洗能有效地去除刻蚀后残留下来的有机和无机副产品及不纯物抑制刻蚀后的化学反应使刻蚀后的图形和线路更清晰洁净提高产品的成6667图3金属刻蚀后侧壁残留物冷冻喷洗前后比较图4冷冻喷雾清洗与湿式清洗对金属腐蚀的影响比较68对硅造成表面腐蚀较难干燥价格化学废物的处理和先进集成工艺的不相容为解决这些问题开发了许多替代的清洗技术干式清洗技术drycleantechnology即是其中之一但仍无法完全取代湿式化学清洗技术

第五章2硅片的清洗.

2）颗粒沾污：
• 颗粒能引起电路的开路或短路。 • 在半导体制造中，可以接受的颗粒尺寸的粗略法则是它的尺寸必须小于最小器件特征尺寸的一半。
The relative size of the human hair is approximately 500 times the size of the smallest feature size on an integrated circuit. Minimum IC feature size = 0.18 mm ~90 mm 90 mm = 500 0.18 mm
RCA清洗原理
SC-1清洗原理： ⑴ 目的：主要是去除颗粒沾污（粒子），也能去除部分金属杂质。 ⑵ 去除颗粒的原理：硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm，呈亲水性），该氧化膜又被 NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，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。
DI water Drain
排空清洗
Boat with wafers
Spray water in
Trap door
Fill water in
Drain
RCA清洗工序
A. Organic removal: 5 minutes in SC-1 solution of 4:1:1 DI:H2O2:NH4OH solution at 75 C to remove organics and particles. B. Cascade Rinse in DI water. C. Oxide removal: 30 seconds in DHF solution(for dilute hydrofluoric acid) of 50:1 DI:HF solution to remove oxide and metal contamination. D. Cascade Rinse in DI water. E. Metal removal: 5 minutes in SC-2 solution of 4:1:1 DI:H2O2:HCl solution at 75C to remove metals and for a clean thin oxide. F. Cascade Rinse in DI water. G. Blow dry with UHP grade nitrogen gas.

半导体硅的清洗总结(标出重点了)

半导体硅的清洗总结(标出重点了)硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。

清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。

溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为CO2和H2O；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。

这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。

在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。

1 传统的RCA清洗法1.1 主要清洗液1.1.1 SPM（三号液）（H2SO4∶H2O2∶H2O）在120～150℃清洗10min左右，SPM具有很高的氧化能力，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别严重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SPFM(H2SO4/H2O2/HF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而有效地冲洗掉。

由于臭氧的氧化性比H2O2的氧化性强，可用臭氧来取代H2O2(H2SO4/O3/H2O称为SOM 溶液)，以降低H2SO4的用量和反应温度。

H2SO4(98%):H2O2(30%)=4:11.1.2 DHF（HF(H2O2)∶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，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni 等金属，但不能充分地去除Cu。

HF：H2O2=1：50。

1.1.3 APM(SC-1)（一号液）（NH4OH∶H2O2∶H2O）在65～80℃清洗约10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属。

硅片清洗原理与方法介绍

硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。

2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。

由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗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，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。

3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2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。

选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。

如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。

硅片清洗原理与方法介绍

硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。

2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。

由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗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，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。

3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

CL2+UV（〈400nm〉表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2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。

选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。

如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。

硅片清洗技术

硅片清洗技术随着超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，对硅片表面的洁净度及表面态的要求也越来越高。

要得到高质量的半导体器件，仅仅除去硅片表面的沾污已不再是最终的要求。

在清洗过程中造成的表面化学态、氧化膜厚度、表面粗糙度等已成为同样重要的参数。

目前，通常应用的清洗方法是湿式化学清洗法，即利用有机溶剂、碱性溶液、酸性溶液、表面活性剂等化学试剂，配合兆声、超声、加热等物理措施，使有机物、颗粒、金属等沾污脱离硅片表面，然后用大量的去离子水冲洗，获得洁净的硅片表面的清洗方法。

1.硅片清洗硅片表面沾污是指沉积在硅片表面的粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化膜的一种或几种。

因为有机物会遮盖部分硅片表面，使氧化层和与之相关的沾污难以去除，清洗的一般思路是首先去除表面的有机沾污,然后溶解氧化层（因为氧化层是'沾污陷阱'，也会引入外延缺陷）,最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。

2.清洗技术的最新发展2.1电解离子水清洗硅片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。

此清洗方法可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。

2.2只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗在湿式清洗工艺中，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、有机物等沾污。

只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗，可通过降低与周围环境的接触来获得一个理想的钝化表面，减少颗粒吸附在敏感的疏水性表面上。

这就对清洗工艺设备提出了多方面的要求。

目前较成功的是苏州华林科纳公司的清洗设备，它将所有的清洗工艺步骤（清洗和干燥）结合在一个工艺槽中，大大地减少了硅片与空气的接触。

硅片清洗原理与方法介绍

硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。

2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。

由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗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，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。

3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

CL2+UV（〈400nm〉表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2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。

选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。

如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。

半导体硅片的化学清洗技术

半导体硅片的化学清洗技术一. 硅片的化学清洗工艺原理硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：A. 有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。

B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。

C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。

b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。

硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述方法进行清洗去除沾污。

a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。

c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。

自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：⑴美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。

⑵美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。

⑶美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。

⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。

⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。

⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。

目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子。

SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。

半导体第五讲硅片清洗(4课时)

清洗剂残留：增加清洗次数使用更环保的清洗剂
清洗不彻底：加强清洗剂浓度延长清洗时间
硅片损伤：调整清洗参数避免过度清洗
清洗设备故障：定期维护清洗设备确保设备正常运行
清洗质量直接影响硅片的电学性能
清洗质量对硅片的光学性能有重要影响
清洗质量对硅片的机械性能有重要影响
清洗质量对硅片的热学性能有重要影响
提高硅片质量：清洗可以去除硅片表面的污染物和缺陷提高硅片的纯度
和性能
提高生产效率：清洗可以减少硅片表面的污染提高生产效
率和良品率
降低成本：清洗可以减少硅片表面的污染降低生产成本
和维护成本
保护环境：清洗可以减少硅片表面的污染降低对环境的
影响和污染
原理：利用物理作用如机械摩擦、超声波、气流等去除硅片表面
包装：将清洗好的硅片包装在防静电袋中防止二次污染
检测项目：表面粗糙度、颗粒度、缺陷密度等
检测方法：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等
检测标准：根据行业标准或客户要求制定
检测报告：提供详细的检测报告包括检测结果、分析及
建议
清洗设备种类：超声波清洗机、喷淋清洗机、真空清洗机等超声波清洗机：适用于去除硅片表面的颗粒和污垢喷淋清洗机：适用于去除硅片表面的有机物和化学物质真空清洗机：适用于去除硅片表面的金属离子和氧化物选择原则：根据硅片清洗的需求和工艺要求选择合适的清洗设备
清洗方法：化学清洗、物理清洗或两者结合
清洗步骤：预清洗、主清洗、漂洗、干燥
清洗剂：酸、碱、有机溶剂等
清洗设备：超声波清洗机、喷淋清洗机等
清洗效果评估：目视检查、颗粒计数等
清洗：使用化学试剂去除硅片表面的污染物

半导体硅的清洗总结(标出重点了)

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硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。

清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。

溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为co2和h2o；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。

这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。

在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。

1传统的RcA清洗法1.1主要清洗液1.1.1spm（三号液）（h2so4∶h2o2∶h2o）在120～150∶清洗10min左右，spm具有很高的氧化能力，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别严重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spFm(h2so4/h2o2/hF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而1/13有效地冲洗掉。

由于臭氧的氧化性比h2o2的氧化性强，可用臭氧来取代h2o2(h2so4/o3/h2o称为som溶液)，以降低h2so4的用量和反应温度。

h2so4(98%):h2o2(30%)=4:11.1.2DhF（hF(h2o2)∶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，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，ni等金属，但不能充分地去除cu。

第五章硅片加工-硅片清洗

不再深层腐蚀。
和氧化剂配合使用，通过氧化剂的氧化能力，而控制形成SiO2的厚度，而此厚度又可控制被HF腐蚀的深度，因此，控制氧化能力，可以控制被HF腐蚀的深度。
材料表面吸附的原理
表面吸附：硅材料的表面存在大量的悬挂键，这本身是不饱和键，因此具有很高的活性，很容易与周围原子或者颗粒团簇发生吸引，引起表面沾污，这就是表面的吸附。
硅表面吸附的三个因素：
1）硅表面性质，包括粗糙度，原子密度等，这归根到底是表面势场的分布。
2）杂质颗粒的性质（如大小，带电密度等），以及吸附后的距离。
化学吸附的特点：
1）吸附稳定牢固，不易脱离。
2）只吸附单原子层，而且至多吸附满整个表层。这是因为只能在近距离成化学键。
3）对吸附原子的种类有选择性。比如Si表层吸附O原子较容易。
4）表面原子密度越大，吸附越强。比如硅（111）面的化学吸附能力最强。
物理吸附区
此区域无法化学吸附表面化学吸附的原子
简单说，环境越干净，杂质少，物理吸附量就少，反之，吸附量就大，因此，环境洁净是物理吸附的主要途径。
项目吸附力选择性吸附层吸附活
化能吸附温
度可逆性
物理吸附范德华力所有杂质
多层
化学吸附化学键力可反应杂质
单层
<4kJ/mol 小
>40kJ/mol大
低温，吸附很快高温，吸附减慢
最表层有机污染
表层和内层金属原子、离子
表层颗粒
清理的顺序：
有机层
金属
颗粒
需清洗的样品
切割片研磨片抛光片——最高洁净度的清洗
清洗的对象： 1）有机污染——覆盖层（首先处理）。 2）金属污染——浅表层（其次处理）。 3）颗粒污染——（若很多，则先超声水清洗），反应中会形成（最终要处理一次）。清洗原则： 1）可以将污染物去除。 2）防止清洗反应物二次污染表面。