?硅片清洗原理與方法---蘇州華林科納CSE

1 引言?

硅片經(jīng)過(guò)切片、倒角、研磨、表面處理、拋光、外延等不同工序加工后，表面已經(jīng)受到嚴(yán)重的沾污，清洗的目的就是為了去除硅片表面顆粒、金屬離子以及有機(jī)物等污染。

2 硅片清洗的常用方法與技術(shù)

化學(xué)清洗是指利用各種化學(xué)試劑和有機(jī)溶劑與吸附在被清洗物體表面上的雜質(zhì)及油污發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或溶解作用，或伴以超聲、加熱、抽真空等物理措施，使雜質(zhì)從被清除物體的表面脫附（解吸），然后用大量高純熱、冷去離子水沖洗，從而獲得潔凈表面的過(guò)程。

在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，大約有30％的工序和硅片清洗有關(guān)，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，這就必須采用各種不同的清洗方法和技術(shù)手段，以達(dá)到清洗的目的。?化學(xué)清洗又可分為濕法化學(xué)清洗和干法化學(xué)清洗，其中濕法化學(xué)清洗技術(shù)在硅片表面清洗中仍處于主導(dǎo)地位，因此本文僅對(duì)濕法化學(xué)清洗及與之相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行介紹。

3 濕法化學(xué)清洗原理

常用化學(xué)試劑及洗液的去污能力，對(duì)于濕法化學(xué)清洗的清洗效率有決定性的影響，根據(jù)硅片清洗目的和要求選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖拖匆菏菨穹ɑ瘜W(xué)清洗的首要步驟。

4 濕法化學(xué)清洗方法

4.1 溶液浸泡法

溶液浸泡法就是通過(guò)將要清洗的硅片放入溶液中浸泡來(lái)達(dá)到清除表面污染目的的一種方法，它是濕法化學(xué)清洗中最簡(jiǎn)單也是最常用的一種方法。它主要是通過(guò)溶液與硅片表面的污染雜質(zhì)在浸泡過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及溶解作用來(lái)達(dá)到清除硅片表面污染雜質(zhì)的目的。

選用不同的溶液來(lái)浸泡硅片可以達(dá)到清除不同類型表面污染雜質(zhì)的目的。單純的溶液浸泡法其效率往往不盡人意，所以在采用SC1浸泡的同時(shí)往往還輔以加熱、超聲或兆聲波、搖擺等物理措施。

4.2 超聲波清洗法

超聲波清洗是半導(dǎo)體工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種清洗方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是：清洗效果好，操作簡(jiǎn)單，對(duì)于復(fù)雜的器件和容器也能清除，但該法也具有噪音較大、換能器易壞的缺點(diǎn)。?

該法的清理原理如下：在強(qiáng)烈的超聲波作用下，液體介質(zhì)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生疏部和密部，疏部產(chǎn)生近乎真空的空腔泡，當(dāng)空腔泡消失的瞬間，其附近便產(chǎn)生強(qiáng)大的局部壓力，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂，因此使硅片表面的雜質(zhì)解吸。當(dāng)超聲波的頻率和空腔泡的振動(dòng)頻率共振時(shí)，機(jī)械作用力達(dá)到最大，泡內(nèi)積聚的大量熱能，使溫度升高，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。?

超聲波清洗的效果與超聲條件（如溫度、壓力、超聲頻率、功率等）有關(guān)，而且提高超聲波功率往往有利于清洗效果的提高，但對(duì)于小于1μm的顆粒的去除效果并不太好。該法多用于清除硅片表面附著的大塊污染和顆粒。

4.3 兆聲波清洗法

兆聲波清洗不但保存了超聲波清洗的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了它的不足。兆聲波清洗的機(jī)理是由高能頻振效應(yīng)并結(jié)合化學(xué)清洗劑的化學(xué)反應(yīng)對(duì)硅片進(jìn)行清洗的。在清洗時(shí)，由換能器發(fā)出波長(zhǎng)為1．5μm頻率為0．8兆赫的高能聲波。溶液分子在這種聲波的推動(dòng)下作加速運(yùn)動(dòng)，最大瞬時(shí)速度可達(dá)到30cm／s。因此形成不了超聲波清洗那樣的氣泡，而只能以高速的流體波連續(xù)沖擊晶片表面，使硅片表面附著的污染物和細(xì)小微粒被強(qiáng)制除去并進(jìn)入到清洗液中。

兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上小于0．2μm的粒子，起到超聲波起不到的作用。這種方法能同時(shí)起到機(jī)械擦片和化學(xué)清洗兩種方法的作用。目前兆聲波清洗方法已成為拋光片清洗的一種有效方法。?

4.4 旋轉(zhuǎn)噴淋清洗法

旋轉(zhuǎn)噴淋法是指利用機(jī)械方法將硅片以較高的速度旋轉(zhuǎn)起來(lái)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)不斷向硅片表面噴液體（高純?nèi)ルx子水或其它清洗液）而達(dá)到清除硅片目的的一種方法。該方法利用所噴液體的溶解（或化學(xué)反應(yīng)）作用來(lái)溶解硅片表面的沾污，同時(shí)利用高速旋轉(zhuǎn)的離心作用，使溶有雜質(zhì)的液體及時(shí)脫離硅片表面，這樣硅片表面的液體總保持非常高的純度。同時(shí)由于所噴液體與旋轉(zhuǎn)的硅片有較高的相對(duì)速度，所以會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力達(dá)到清除吸附雜質(zhì)的目的。?

因此，可以說(shuō)旋轉(zhuǎn)噴淋法既有化學(xué)清洗、流體力學(xué)清洗的優(yōu)點(diǎn)，又有高壓擦洗的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該法還可以與硅片的甩干工序結(jié)合在一起進(jìn)行。也就是在采用去離子水噴淋清洗一段時(shí)間后，停止噴水，而采用噴惰性氣體，同時(shí)還可以通過(guò)提高旋轉(zhuǎn)速度，增大離心力，使硅片表面很快脫水。?

隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，對(duì)硅片表面潔凈度的要求也越來(lái)越高，這在一定程度上促進(jìn)了硅片清洗技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了人們對(duì)硅片清洗工藝的研究。當(dāng)前，濕法化學(xué)清洗技術(shù)在硅片表面清洗中仍處于主導(dǎo)地位。但是由于化學(xué)試劑的存放以及環(huán)境問(wèn)題，濕法化學(xué)清洗技術(shù)還有待進(jìn)一步改進(jìn)，如何減少或避免使用化學(xué)試劑將成為業(yè)內(nèi)重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

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