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在传统硅片清洗一文中,介绍了清洗的理论方法,本文对清洗方法做一点补充,再举出实例帮助读者厘清有关清洗的相关内容,现分述如下:
超声波在清洗中的作用原理
硅片的清洗
1 超声波在清洗中的作用
随着科技进步,传统的清洗方法在不断被完善,新的清洗方法也逐渐壮大,例如接下来要介绍的超声波技术。
下面列表总结超声波清洗技术的优缺点:
其原理做一个流程图帮助大家理解:
为什么超声清洗方法能够达到较好的清洗效果呢?对于超声的化学作用机理虽还不大清楚,但有些看法可供参考,例如超声波的空化现象,温度上升促进化学反应理论等。
2 硅片的清洗
在半导体器件生产中,一般去除油污、石蜡、松香等有机杂质常用甲苯、丙酮、乙醇、四氯化碳、三氯乙烯等有机溶剂,或用合成洗涤剂、或用有强氧化性的浓硫酸、浓硝酸、王水、铬酸洗液以及Ⅰ、Ⅱ号清洗液等,并且常常在水浴加热、或超声条件下进行。
下面以硅片为例进行举例:
1.外延工序中硅片的清洗
该工序的清洗分为两种,第一类是硅单晶,第二类是集成电路。
在硅平面晶体管制造工艺中,硅单晶通过切、磨、抛之后就是外延工序,硅单晶在经历过初步的打磨抛光后,表面大多是一些松香及无机物。
其清洗步骤一般为:无水乙醇超声两次,每次5min→(根据工作需求可在该步骤前加甲苯、丙酮超声)→热去离子水,冲洗多次→王水、硫酸各煮沸两次→大量冷、热去离子水冲洗→红外灯烘干→放置于干燥器内备用。
但对集成电路来说,切、磨、抛之后经过埋层扩散,表面有机沾污较少,故可不用有机溶剂清洗,有的用洗液超声,去离子水超声、浓硫酸超声再用水超声、 去离子水煮沸、最后用去离子水冲洗即可。
2.氧化工序中的硅片清洗
氧化前的硅片清洗是个关键,特别是硼扩散前的一次氧化更为重要。因为氧化膜是器件有源区的一个主要部分,管子和电路都要靠这一氧化层来掩蔽和绝缘,若被沾污将影响整个器件的性能。
氧化分为一次氧化和几次扩散前的氧化,一次氧化前的清洗要求较高,需要考虑有机杂质,而之后氧化则无需考虑,下面以一次氧化前的清洗为例:
其清洗步骤一般为:用蘸有丙酮的脱脂棉与无水乙醇棉擦拭硅片表面(先反后正)→丙酮、乙醇超声各一次(每次时间不超过5min不少于3min)每次3-5分钟→去离子水冲洗→用浓硫酸煮至冒白烟为止→用王水煮→用大量冷、热去离子水冲洗→将硅片放在石英舟中在红外灯下用干燥纯净的氮气吹干→放入清洗干净密封的容器内备用。
3.硼、磷扩散工序中的硅片清洗
硼、磷扩散前硅片的清洗主要是为了清除硅片表面的光刻胶,以及各种溶剂引入的一些杂质。
清洗步骤为:用浓硫酸煮沸至冒白烟(加入少量浓硝酸,防止暴沸)→用大量冷、热去离子水冲洗→将硅片在稀氢氟酸(HF:H2O=1:9)中漂洗→用王水煮沸→用冷、热去离子水冲洗→用稀氢氟酸漂洗→用大量冷、热去离子水冲洗→在红外灯下用干燥纯净的氮气吹干→放入清洁干燥密封的容器中备用。
值得一提的是:浓硫酸中加入少量浓HNO3,除了可防止爆沸现象外,对去除残留的光刻胶也是非常有效的。
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