硅片清洗技术

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1、硅片清洗技术半导体硅片SC-2清洗技术1清洗液中的金屈附着现象在碱性清洗液中易发生，在酸性溶液中不易发生，并具有较强的去除品片表面金属的能力，但经SC・1洗后虽能去除Cu等金属，而晶片表面形成的自然氧化膜的附着（特别是AI）问题还未解决。2硅片表面经SC-2液洗后，表面Si大部分以0键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。3由于晶片表而的SiO2和Si不能被腐蚀，因此不能达到去除粒子的效果。a.实验表明：据报道将经过SC-2液，洗后的硅片分别放到添加Cu的DHF清洗或HF+H2O2清洗液中清洗、硅片表面的Cu浓度用DH

2、F液洗为1014原子/cm2,用HF+H2O2洗后为1010原子/cm2o即说明用HF+H2O2液清洗去除金属的能力比较强，为此近几年人量报导清洗技术中，常使用HF+H2O2来代替DHF清洗。半导体硅片DHF清洗技术a・在DHF洗吋，可将由于用SG1洗II寸表面生成的自然氧化膜腐蚀掉，而Si几乎不被腐蚀。b.硅片最外层的Si几乎是以H键为终端结构，表面呈疏水性。c.在酸性溶液中，硅表面呈负电位，颗粒表面为止电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在品片表面。d・去除金属杂质的原理：①总HF清和£除表面的自然氧化膜，因此附着

3、在自然氧化膜上的金属再一次溶解到清洗液中，同吋DHF清洗可抑制自然氧化膜的形成。故可容易去除表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属。但随自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu等贵金屈（氧化述原电位比氢高）,会附着在硅表面，DHF清洗也能去除附在自然氧化膜上的金属氢氧化物。②实验结果：据报道AI3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+的氧化还原电位E0分别是-1.663V、-0.763V、・0・440V、0.250V比H+的氧化还原电位（E0=0・000V）低，呈稳定的离子状态，几乎不会附着在硅表而。③如硅表面外层的Si以H键结构，硅表面

4、在化学上是稳定的，即使清洗液中存在Cu等贵金属离子,也很难发牛Si的电子交换，因经Cu等贵金属也不会附着在裸硅表面。但是如液中存在Cl—、Br—等阴离子，它们会附着于Si表面的终端氢键不完全地方，附着的Cl—、Br—阴离子会帮助Cu离子与Si电子交换，使Cu离子成为金属Cu而附着在晶片表面。④因液中的Cu2+离子的氧化还原电位（E0=0.337V）比Si的氧化还原电位（E0=-0.857V）高得多，因此Cu2+离子从硅表面的Si得到电子进行还原，变成金属Cu从晶片表面析出，另一方面被金属Cu附着的Si释放与Cu的附着相平衡

5、的电子，自身被氧化成SiO2o⑤从晶片表面析出的金属Cu形成Cu粒子的核。这个Cu粒子核比Si的负电性大，从Si吸引电子而带负电位，后来Cu离子从带负屯位的Cu粒子核得到电子析出金属Cu,Cu粒子状这样生长起来。Cu下而的Si一而供给与Cu的附着相平衡的电子，一面生成Si02o⑥在硅片表面形成的SiO2,在DHF清洗后被腐蚀成小坑，其腐蚀小坑数量与去除Cu粒子前的Cu粒子量相当，腐蚀小坑直径为0.01-0.1pm,与Cu粒子大小也相当，由此可知这是由结晶引起的粒子,常称为金属致粒子（MIP）o半导体硅片RCA清洗技术传统的

6、RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统清洗工序：SC-1->DHF->SC-21.SC-1清洗去除颗粒：（0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，腐蚀后立即乂发牛氧化，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。①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH40H、H2O2浓度及清洗液温度无关。①SiO2的腐蚀速度，随NH40H的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。②S

7、i的腐蚀速度，随NH40H的浓度升高而快，当到达某一浓度后为一定值，H2O2浓度越高这一值越小。③NH40H促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。④若H2O2的浓度一定，NH40H浓度越低颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度，可抑制颗粒的去除率的下降。⑤随着清洗洗液温度升高，颗粒去除率也提高，在一定温度下可达最大值。⑥颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为确保颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。⑦超声波清洗吋，由于空洞现象，只能去除>0.4pm颗粒。兆声清洗吋，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除>0.2pm颗粒，即使液温下降到40°

8、C也能得到与80°C超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声洗品片产生损伤。⑧在清洗液中，硅表面为负电位，有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用，可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。(3).去除金属杂质的原理：①由于硅表而的氧化和腐蚀