硅片清洗技术的研究进展

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1、硅片清洗技术的研究进展　摘要：文章综述了国内外关于硅片清洗技术的研究进展，包括清洗技术的种类、清洗原理、清洗的特点以及清洗的效果。重点介绍了硅片清洗技术中的湿法清洗和干法清洗，并分析了各种清洗工艺的优缺点，讨论了硅片清洗工艺中存在的问题，并提出了进一步发展的方向。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息。　关键词：硅片；清洗；湿法；干法　　1概述　　硅片清洗作为制作光伏电池和集成电路的基础，非常重要，清洗的效果直接影响到光伏电池和集成电路最

2、终的性能、效率和稳定性[1]。硅片是从硅棒上切割下来的，硅片表面的多层晶格处于被破坏的状态，布满了不饱和的悬挂键，悬挂键的活性较高，十分容易吸附外界的杂质粒子，导致硅片表面被污染且性能变差。其中颗粒杂质会导致硅片的介电强度降低，金属离子会增大光伏电池P-N结的反向漏电流和降低少子的寿命，有机化合物使氧化?拥闹柿苛踊?、H2O会加剧硅表面的腐蚀[2]。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。高规格的硅晶片对表面的洁净度要求非常严格，理论上不允许存在任何颗粒、金属离子、有机粘附、水汽、氧化层，而且硅片表面要求具有原子级的

3、平整度，硅片边缘的悬挂键以结氢终止[3]。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%，因此优化硅片的清洗工艺极其必要[4]。　　2硅片清洗技术　　2.1清洗技术的分类和原理　　常用的硅片清洗技术有湿法清洗和干法清洗。　　湿法清洗采用具有较强腐蚀性和氧化性的化学溶剂，如H2SO4、H2O2、DHF、NH3?H2O等溶剂，硅片表面的杂质粒子与溶剂发生化学反应生成可溶性物质、气体或直接脱落。为了提高杂质的清除效果，可以利用兆声、加热、真空等技术手段，最后利用超纯水清洗硅片表面，获取满足洁净度要求的硅片。　　

4、干法清洗指清洗过程中不采用化学溶剂，例如气相干洗技术、束流清洗技术。气相干洗技术采用气化无水HF与硅片表面的自然氧化层相互作用，可以有效的去除硅片表面的氧化物及氧化层中的金属粒子，并且具有一定的抑制硅片表面氧化膜产生的效果。气相干洗极大缩减了HF的用量而且加快了清洗的效率。　　2.2湿法清洗　　2.2.1RCA清洗　　Kern[5]等人于1965年提出了RCA清洗法，清洗流程分为两步：SC-1、SC-2。后由Ohnishi、Akiya等研究者的改进，形成了目前通用的RCA清洗技术-SPM、DHF、SC-1、SC-2。　　SPM即体积分数为98%的H2SO4和

5、30%H2O2按照4：1比例配置而成，在120～150℃之间具有极强的氧化性，可以将硅片表面粘附的有机物氧化为H2O和CO2，从而有效去除有机物杂质。但是高浓度的硫酸往往会将有机物碳化，SPM溶液无法除去碳化后的有机物。　　DHF即稀HF溶液，HF：H2O为1：100～1：250[6]之间，在20～25℃之间具有较强的腐蚀性，可以有效去除硅片表面的自然氧化层，同时与氧化层中的金属元素（Al、Zn、Fe等）发生氧化还原反应，形成金属离子进而被除去，而且不影响硅片表层的硅原子。　　SC-1即NH3?H2O和H2O2和H2O按照1：1：5的比例配置而成，于70℃清

6、洗10min，硅片表面的硅原子薄层被NH3?H2O腐蚀剥落，连带在硅片表面的颗粒状杂质随之脱落进入到清洗液中，从而有效去除颗粒杂质。实验表明，当H2O：H2O2：NH3?H2O为5：1：0.25[7]时，颗粒的去除率最高，但是增加了硅片表层的粗糙度和缺陷。　　SC-2即HCl和H2O2和H2O按照1：1：5[8]的比例配置而成，于70℃清洗10min，硅片表面的金属及其化合物产生氧化还原反应，形成金属离子进入到清洗液中，从而有效去除金属杂质。实验表明，当溶液的PH值在3～5.6之间，不仅可以去除金属及其氧化物，而且可以防止金属离子的再次附着[9]。　　按照S

7、PM、DHF、SC-1、SC-2顺序的RCA清洗技术基本上满足了大部分硅片洁净度的要求，而且使硅片表面钝化。　　TMPan[10]等人在RCA清洗的SC-1过程中加入了羟化四甲胺（TMAH）和乙二胺四乙酸（EDTA），于80℃环境下清洗硅片3min。　　由于羟化四甲胺阳离子与Si结合显示出疏水性，而羟化四甲胺阳离子与杂质粒子吸附显示亲水性，羟化四甲胺阳离子逐渐渗透到Si与杂质粒子之间，携带杂质离开硅片表面融入水中。测量显示硅片表面的颗粒杂质和金属离子基本被除去而且效果优于传统的RCA清洗，同时还提高了硅片的电化学性能。　　这种方法省去了SC-2的清洗过程，简

8、化了RCA清洗技术。用该方法清洗硅片，不仅提高了清洗