第五章硅片加工-硅片清洗教材課件

第五章硅片表面的清洗主要內(nèi)容

1.表面污染和清洗簡介。2.硅片表面清洗的原理與方法。3.切割、研磨、拋光片清洗的工藝與流程。第五章硅片表面的清洗主要內(nèi)容1.污染和清洗簡介1）清洗的目的和意義2）材料表面的吸附污染與去除原理3）較少吸附的主要途徑4）環(huán)境潔凈度的概念5）硅片表面的污染種類——清洗對象1.污染和清洗簡介1）清洗的目的和意義硅片清洗的目的：硅片加工過程中，表面會不斷被各種雜質(zhì)污染，為獲得潔凈的表面，需要采用多種方法，將硅片進(jìn)行清洗，進(jìn)行潔凈化。一般每道工序結(jié)束之前，都有一次清洗的過程，要求做到本流程污染，本流程清洗。意義：多次清洗工序可以保證最終硅片表面的潔凈性。1）清洗的目的和意義硅片清洗的目的：1）清洗的目的和意義何時需要清洗切片、倒角、磨片、熱處理、背損傷、化學(xué)剪薄，CMP等各個階段，在工藝結(jié)束之后，都需要進(jìn)行一次清洗，盡量消除本加工階段的污染物，從而達(dá)到一定的潔凈標(biāo)準(zhǔn)。而隨著加工的進(jìn)行，對表面潔凈度的要求也不斷提高，最終拋光結(jié)束之后，還要進(jìn)行一次清洗。這些清洗，一般稱為：切割片清洗，研磨片清洗，拋光片清洗，其中拋光片清洗對潔凈度要求最高。何時需要清洗切片、倒角、磨片、熱處理、背損傷、化學(xué)剪薄，CM掃描電鏡（SEM）測量的材料表面圖像掃描電鏡（SEM）測量的材料表面圖像第五章硅片加工-硅片清洗教材課件表面的特點(diǎn)：最表層存在懸掛鍵，即不飽和鍵。表面粗糙不平整。微觀表面積可能很大，而不同于宏觀的表面。存在較強(qiáng)局域電場。表面的這些特點(diǎn)決定，表面易吸附雜質(zhì)顆粒，而被沾污。2）材料表面的特點(diǎn)表面的特點(diǎn)：2）材料表面的特點(diǎn)材料表面吸附的原理表面吸附：硅材料的表面存在大量的懸掛鍵，這本身是不飽和鍵，因此具有很高的活性，很容易與周圍原子或者顆粒團(tuán)簇發(fā)生吸引，引起表面沾污，這就是表面的吸附。硅表面吸附的三個因素：1）硅表面性質(zhì)，包括粗糙度，原子密度等，這歸根到底是表面勢場的分布。2）雜質(zhì)顆粒的性質(zhì)（如大小，帶電密度等），以及吸附后的距離。3）溫度。溫度高，雜質(zhì)顆粒動能大，不易被吸附（束縛）。材料表面吸附的原理表面吸附：硅材料的表面存在大量的懸掛鍵，這硅表面的吸附形式：1）化學(xué)吸附。2）物理吸附。硅表面的吸附形式：1）化學(xué)吸附定義：在硅片表面上，通過電子轉(zhuǎn)移（離子鍵）或電子對共用（共價鍵）形式，在硅片和雜質(zhì)之間，形成化學(xué)鍵或生成表面配位化合物等方式產(chǎn)生的吸附。主要特點(diǎn)：是一種較近距離的作用，成鍵穩(wěn)定，比較難清除。和表面最上層的原子分布有關(guān)，更確切說，和表層電子云的分布有關(guān)。1）化學(xué)吸附化學(xué)吸附的特點(diǎn)：

1）吸附穩(wěn)定牢固，不易脫離。2）只吸附單原子層，而且至多吸附滿整個表層。這是因?yàn)橹荒茉诮嚯x成化學(xué)鍵。3）對吸附原子的種類有選擇性。比如Si表層吸附O原子較容易。4）表面原子密度越大，吸附越強(qiáng)。比如硅（111）面的化學(xué)吸附能力最強(qiáng)?；瘜W(xué)吸附的特點(diǎn)：表面化學(xué)吸附的原子此區(qū)域無法化學(xué)吸附物理吸附區(qū)表面化學(xué)吸附的原子此區(qū)域無法化學(xué)吸附物理吸附區(qū)2）物理吸附定義：硅片表面和雜質(zhì)顆粒之間，由于長程的范德瓦耳斯吸引作用，所引起的表面吸附。特點(diǎn)：這種吸附，可以吸附較遠(yuǎn)范圍，而且較大的雜質(zhì)顆粒，吸附之后，顆粒和表面的距離比較大，結(jié)合能力也比較弱，因此雜質(zhì)也比較容易脫落。2）物理吸附物理吸附的特點(diǎn)：

1）作用距離大，從幾十納米到微米量級。2）可吸附的雜質(zhì)種類多。

3）作用力弱。

4）可釋放性強(qiáng)。簡單說，環(huán)境越干凈，雜質(zhì)少，物理吸附量就少，反之，吸附量就大，因此，環(huán)境潔凈是物理吸附的主要途徑。物理吸附的特點(diǎn)：項(xiàng)目物理吸附化學(xué)吸附吸附力范德華力化學(xué)鍵力選擇性所有雜質(zhì)可反應(yīng)雜質(zhì)吸附層多層單層吸附活化能<4kJ/mol小>40kJ/mol大吸附溫度低溫，吸附很快高溫，吸附減慢低溫，吸附很慢高溫，顯著增大可逆性可逆易去除通常不可逆不易去除項(xiàng)目物理吸附化學(xué)吸附吸附力范德華力化學(xué)鍵力選擇性所有雜質(zhì)可反3）減少吸附的主要途徑物理吸附：提高潔凈度，減少可吸附顆?！瑵崈舳啻吻逑矗锢砦交瘜W(xué)吸附：每道工藝結(jié)束，進(jìn)行清洗，減少雜質(zhì)最終進(jìn)行可消除化學(xué)吸附的清洗（拋光片清洗）3）減少吸附的主要途徑物理吸附：4）環(huán)境潔凈度的概念定義：在空間中，單位體積空氣中，含有雜質(zhì)粒子的數(shù)目。通常以大于或等于被考慮粒徑的粒子最大濃度限值進(jìn)行劃分的等級標(biāo)準(zhǔn)。潔凈環(huán)境：超凈間。4）環(huán)境潔凈度的概念定義：在空間中，單位體積空氣中，含有雜質(zhì)等級110100…100000≤0.5um≤1≤10≤100…≤100000≥0.5um001…≤700數(shù)值越大，潔凈度越低，環(huán)境越臟等級110100…100000≤0.5um≤1≤10≤1第五章硅片加工-硅片清洗教材課件第五章硅片加工-硅片清洗教材課件5）硅片表面污染的種類污染的種類是清洗的對象，硅片表面的污染物主要有：1）有機(jī)雜質(zhì)。2）顆粒雜質(zhì)。

3）金屬污染——最難清洗。5）硅片表面污染的種類污染的種類是清洗的對象，硅片表面的污染1）有機(jī)污染有機(jī)類分子或者液滴粘附在硅片表面形成的污染。比如：潤滑油類，研磨漿油性的，粘膠硅棒和CMP中硅片固定的蠟。特點(diǎn)：一般是物理吸附，不過有機(jī)分子，一般親硅片表面而疏水，不能用水溶解。清洗方法：采用表面活性劑，進(jìn)行物理溶解而清洗。使其在酸、堿環(huán)境中水解，再清洗。1）有機(jī)污染不浸潤液滴易清除浸潤液滴不易清除不浸潤液滴浸潤液滴2）顆粒雜質(zhì)顆粒尺寸比較大，物理吸附在硅表面，吸附能力很低，容易去除。比如：空氣中的顆粒、粉塵。清除方法：超聲清洗。超聲清洗：硅片浸在清洗液中，在超聲波作用下，顆粒做受迫振動，其動能增強(qiáng)，可以脫離硅片表面，并懸浮在溶液中。≥0.4um顆粒：超聲清洗。0.2um～0.4um顆粒：兆聲波清洗。2）顆粒雜質(zhì)3）金屬雜質(zhì)這是一種最重要的污染物。比如Cu、Fe、Al、Mn等原子或者離子。危害：導(dǎo)致硅表面電阻率降低，并且隨溫度不穩(wěn)定，器件易被擊穿。分為兩類：

1）物理吸附在硅表面，一般較大金屬顆粒。2）化學(xué)吸附，形成金屬硅化物，即成化學(xué)鍵。清洗方法：依靠化學(xué)清洗，腐蝕表層的硅，附帶將其清除，或者依靠形成絡(luò)合物而去除。3）金屬雜質(zhì)最表層有機(jī)污染表層和內(nèi)層金屬原子、離子表層顆粒有機(jī)層金屬顆粒清理的順序：最表層有機(jī)污染表層和內(nèi)層表層顆粒有機(jī)層金屬顆粒清理的順序：需清洗的樣品切割片研磨片拋光片——最高潔凈度的清洗需清洗的樣品切割片清洗的對象：1）有機(jī)污染——覆蓋層（首先處理）。2）金屬污染——淺表層（其次處理）。3）顆粒污染——（若很多，則先超聲水清洗），反應(yīng)中會形成（最終要處理一次）。清洗原則：

1）可以將污染物去除。

2）防止清洗反應(yīng)物二次污染表面。清洗的對象：硅表面的吸附形式：1）化學(xué)吸附——成化學(xué)鍵，結(jié)合牢固。處理方案：將Si表層腐蝕而清理污染，如金屬原子難點(diǎn)：二次污染（清洗的主要難點(diǎn)）2）物理吸附——靜電吸引，束縛較弱。對象：有機(jī)物，各種顆粒等等處理方案：有機(jī)物——若水溶，則用水清洗不水溶，尋找溶解劑或活性劑氧化分解為小分子顆?！暦稚?，而脫離表面溶解硅表面，附帶去除大量有機(jī)物少量硅表面的吸附形式：大量有機(jī)物少量2硅片清洗的方法與原理清洗方法分為兩類：1）濕法清洗：√A:化學(xué)清洗：腐蝕性反應(yīng)（腐蝕表層的硅）B:物理清洗:分子態(tài)溶解，活性劑分散等2）干法清洗氣相反應(yīng)，氣相沖洗清洗過程中的環(huán)境潔凈度2硅片清洗的方法與原理清洗方法分為兩類：硅片清洗濕法化學(xué)清洗RCA法濕法清洗干法清洗濕法物理清洗超聲清洗即溶液中清洗氣體清洗物理清洗化學(xué)清洗硅片清洗濕法化學(xué)清洗濕法清洗干法清洗濕法物理清洗即溶液中清洗理想的硅表面與清洗的目標(biāo)1）潔凈化：無有機(jī)污染、無金屬污染、無顆粒污染、無自然氧化膜SiO22）平面化：原子級別平整度3）上表面是硅原子的懸掛鍵，杜絕Si—O鍵三種污染物和表面的SiO2氧化層是清洗的目標(biāo)。理想的硅表面與清洗的目標(biāo)1）潔凈化：無有機(jī)污染、無金屬污染、A.濕法化學(xué)清洗(1)對幾種污染物的基本處理方案a：有機(jī)；b：金屬；c：顆粒;(2)典型RCA清洗RCA清洗液的原理RCA的不足與改進(jìn)A.濕法化學(xué)清洗A.濕法化學(xué)清洗定義：利用化學(xué)試劑對硅材料或者雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而進(jìn)行溶解，最終去除雜質(zhì)。處理對象：有機(jī)類污染——（溶劑溶解、表面活性劑分散），氧化。全部金屬顆粒。部分顆粒，反應(yīng)去除表層時，附帶去除。(大量顆粒的去除方式是，物理超聲清洗。)典型濕法化學(xué)清洗：RCA法。A.濕法化學(xué)清洗a.有機(jī)污染—溶劑溶解，活性劑分散，氧化處理原則：找到合適溶劑或表面活性劑，將雜質(zhì)溶解，同時溶劑可以方便去除，或者將有機(jī)物氧化分解。處理對象：如潤滑油，研磨液等各種油脂，粘結(jié)的蠟，硅棒的粘結(jié)膠。溶解方式：

1）分子形式溶解，如酒精溶于水。2）表面活性劑，乳化顆粒溶解。溶劑選擇：

1）污染物和溶劑分子結(jié)構(gòu)類似，相似相溶。

2）雙親的表面活性劑，一端親溶劑，一端親污染物。a.有機(jī)污染—溶劑溶解，活性劑分散，氧化典型溶劑：

乙醇：極性溶劑，和水任意比例互溶，經(jīng)常替代水。

丙酮，甲苯等：溶解油脂。表面活性劑：比如：水為溶劑，污染油脂不溶于水。加入的表面活性劑，兩端具有雙親分子，一端親水，一端親有機(jī)污染物，這樣會形成，油滴外層包裹活性劑分子的乳化顆粒，這些顆粒分散在水中。典型溶劑：油脂表面活性劑溶劑油脂表面活性劑溶劑氧化有機(jī)物經(jīng)過強(qiáng)氧化劑氧化，有機(jī)物的大分子被分解為小分子，甚至CO2和H2O并且附帶水溶性基團(tuán)，如-OH,從而增強(qiáng)水溶性，而容易去除。氧化有機(jī)物處理有機(jī)物的方法選擇大量有機(jī)物：選擇溶劑，或者表面活性劑少量有機(jī)物：氧化處理有機(jī)物的方法選擇大量有機(jī)物：選擇溶劑，或者表面活性劑b.去除金屬——無機(jī)酸的濕化學(xué)腐蝕無機(jī)酸種類：(1)強(qiáng)酸性：濃HCL、稀H2SO4(2)強(qiáng)氧化性：濃HNO3，濃H2SO4(3)強(qiáng)腐蝕性：HF酸b.去除金屬——無機(jī)酸的濕化學(xué)腐蝕(1)濃鹽酸——HCL水溶液特點(diǎn)：強(qiáng)酸性，強(qiáng)腐蝕性。用途：通過化學(xué)反應(yīng)溶解金屬，只溶解部分活潑的金屬（重金屬靠絡(luò)合反應(yīng)去除）。典型反應(yīng)：Zn+HCL=ZnCL2+H2↑2Al+6HCL=2AlCL3+3H2↑Al2O3+6HCL=2AlCL3+3H2OCu(OH)2+2HCL=CuCL2+2H2OBaCO3+2HCL=BaCL2+H2O+CO2↑(1)濃鹽酸——HCL水溶液(2)濃硝酸——HNO3特點(diǎn)：強(qiáng)氧化性。用途：溶解金屬顆粒。Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O4Mg+10HNO3(稀)=4Mg(NO3)2+NH4NO3↑+3H2O4Zn+10HNO3(很稀)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O(2)濃硝酸——HNO3(3)硫酸——H2SO4特點(diǎn)：濃硫酸強(qiáng)氧化性、強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)吸水性、稀硫酸具有強(qiáng)酸性。濃硫酸反應(yīng)如下：Al2O3+H2SO4=Al2(SO4)3+3H2OCu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2OCu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2OHg+2H2SO4=HgSO4+SO2↑+2H2O2Ag+2H2SO4=Ag2SO4+SO2↑+2H2O3Zn+4H2SO4=3ZnSO4+S↓+4H2O4Zn+5H2SO4=4ZnSO4+H2S↑+4H2O(3)硫酸——H2SO4濃硫酸的安全使用：較強(qiáng)的吸水性，放熱性。不可：將水倒入濃硫酸。

正確：濃硫酸緩緩倒入水中，并不斷攪拌。濃硫酸的安全使用：較強(qiáng)的吸水性，放熱性。(4)HF酸——危險用途：強(qiáng)腐蝕性，主要用來腐蝕SiO2，而不腐蝕SiSiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2[SiF6]使用：表面存在SiO2將其腐蝕完，即結(jié)束，不再深層腐蝕。和氧化劑配合使用，通過氧化劑的氧化能力，而控制形成SiO2的厚度，而此厚度又可控制被HF腐蝕的深度，因此，控制氧化能力，可以控制被HF腐蝕的深度。(4)HF酸——危險過氧化氫H2O2的氧化性的使用用途：易分解，較強(qiáng)的氧化性，而且分解后殘留是H2O，無污染。H2O2

?2H++O22-H2O2+2KI+2HCL=2KCl+I2↓+2H2O過氧化氫H2O2的氧化性的使用c：去除顆粒去離子水，超聲分散——大量。溶解硅表層，附帶清理——少量，堿性環(huán)境中。SiO2等的吸附作用。c：去除顆粒硅片清洗技術(shù)的發(fā)展1）1950年到1960年，初始創(chuàng)立了一些清洗方法，但是二次污染比較嚴(yán)重，比如，金屬雜質(zhì)溶解后，會重新吸附到硅片表面，有機(jī)物和顆粒也會形成二次污染吸附。2）1961年到1971年，研究清楚了污染的形成機(jī)理和清洗的原理。而且Kern發(fā)明了RCA清洗方法，主要由SC-1和SC-2兩種清洗液。這是硅片清洗技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。硅片清洗技術(shù)的發(fā)展1）1950年到1960年，初始創(chuàng)立了一些3）1972年到1989年，全世界廣泛研究RCA清洗的原理，并對其進(jìn)行不斷改進(jìn)。4）1989年至今，廣泛研究RCA清洗機(jī)理與動力學(xué)過程，并在此基礎(chǔ)上，發(fā)展新型清洗方法。3）1972年到1989年，全世界廣泛研究RCA清洗的原理，(2)典型清洗——RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗RCA法是一種典型的、至今仍是最普遍使用的硅片濕法化學(xué)清洗方法。它包括四種典型的清洗液。用途：清洗少量有機(jī)污染，全部金屬和顆粒雜質(zhì)。清洗的潔凈度非常高，進(jìn)行極微量污染物的去除。(2)典型清洗——RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗RCA法是一種典型的、至今RCA法的優(yōu)點(diǎn)：去除污染種類多：幾乎全部活潑金屬和重金屬，部分有機(jī)物。不使用NaOH，避免Na離子污染。和強(qiáng)氧化劑相比，環(huán)境污染小，易于操作。RCA法的優(yōu)點(diǎn)：清洗中的電位情況簡介硅片：溶液中帶負(fù)電，易吸附帶正電的顆粒和各種金屬離子，如Al3+顆粒：負(fù)電—堿性環(huán)境。正電—酸性環(huán)境。金屬離子—正電因此，堿性環(huán)境中（SC-1）,不易吸附顆粒，（可吸附正電金屬離子），且大部分金屬形成不溶堿，所以清洗顆粒效果好。清洗中的電位情況簡介硅片：溶液中帶負(fù)電，易吸附帶正電的顆粒和RCA法的四種清洗液:1)DHF(稀釋的氫氟酸）：HF(H2O2):H2O2)APM(SC-1)(一號液)：H2O2:NH3?H2O:H2O

（1:1:5）~（1:1:7）3)HPM(SC-2)(二號液):H2O2:HCl:H2O（1:1:6）~（1:2:8）4)SPM（三號液）：H2SO4:H2O2:H2ORCA法的四種清洗液:1)DHF(稀釋的氫氟酸）：HF(1）DHF（HF(H2O2)∶H2O）稀釋的氫氟酸：去除對象：表層SiO2及附帶金屬。過程與原理：在20～25℃，DHF清洗30S，液腐蝕表層的SiO2，并同時去除被SiO2吸附的部分金屬、顆粒沾污，方程式:4HF+SiO2=SiF4+2H2OSi+2H2O2=SiO2+2H2O腐蝕表層的同時，在表層附著的金屬(含量低)隨著表層溶解，而進(jìn)入清洗液中，典型金屬如Al，F(xiàn)e，Zn，Ni等金屬。配比：HF：H2O2=1：501）DHF（HF(H2O2)∶H2O）稀釋的氫氟酸：2）APM(SC-1)（1#液）（NH3?H2O∶H2O2∶H2O）主要作用：在65～80℃，清洗約10min，去除顆粒、部分有機(jī)物及部分金屬。(1)由于硅片表面的SiO2被NH3?H2O腐蝕，同時附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中，從而達(dá)到去除顆粒的目的。Si+2NH3?H2O+H2O=(NH4)2SiO3+2H2↑Si+2H2O2=SiO2+2H2OSiO2+2NH3?H2O=(NH4)2SiO3+H2O(2)另外氨分子可以為部分金屬提供絡(luò)合結(jié)構(gòu)來去除，如：Cu，Ni，Co，Cr2）APM(SC-1)（1#液）（1）作用——去除顆粒表層Si被H2O2氧化為SiO2，NH4OH溶解SiO2，同時表層顆粒進(jìn)入溶液，并且Si片和顆粒均帶負(fù)電，不易形成二次污染。NH4OH腐蝕SiO2，而H2O2形成SiO2，最終達(dá)到氧化和腐蝕溶解的平衡。顆粒去除速率：取決于腐蝕速率，OH-濃度越大，腐蝕越快，則去除速率也越快。金屬離子的二次吸附：溶液中，Si片負(fù)電位，可以吸引溶液中帶正電的離子，形成二次污染。SC-1的主要作用與缺點(diǎn)（1）作用——去除顆粒SC-1的主要作用與缺點(diǎn)（2）作用——去除金屬——絡(luò)合、吸附作用絡(luò)合作用：可以去除某些惰性貴金屬SiO2的吸附作用：活潑金屬Fe、Al、Zn，吸附在SiO2表面，Ni、Cu不易吸附，不溶性堿沉淀，吸附在表面。（SiO2吸附作用非常強(qiáng)，而Si吸附能力低）。（2）作用——去除金屬——絡(luò)合、吸附作用SC-1的主要缺點(diǎn)存在兩點(diǎn)不足：堿性環(huán)境中，Si片負(fù)電，堿性環(huán)境中的可溶性金屬，易形成二次污染，比如Al。也會形成某些不溶解堿顆粒，如Fe3+，不過SiO2吸附可以防止深層污染。堿性環(huán)境中的腐蝕，會增加粗糙度，堿性越強(qiáng)，粗糙度會越大。SC-1的主要缺點(diǎn)存在兩點(diǎn)不足：3）HPM(SC-2)（2#液）（HCl∶H2O2∶H2O）在65～85℃清洗約10min用于去除硅片表面的鈉、鐵、鎂等活潑金屬沾污。Cl-有絡(luò)合性，因此可以和金屬離子反應(yīng)，生成溶于水的絡(luò)合物，而沖洗去除。H2O2有強(qiáng)氧化性，且無污染，可以將硅片表面氧化成SiO2。而HCl只能和活潑反應(yīng)，不會腐蝕硅片表面SiO2，所以，最終效果：處理活潑金屬，且不增加硅片表面的粗糙度。3）HPM(SC-2)（2#液）（HCl∶H2O2∶H2OSC-2的作用：去除硅片表面活潑單質(zhì)金屬（大量），如Na、Zn、Fe、Mg等。溶解去除金屬OH化物沉積。并形成保護(hù)層SiO2，吸附部分雜質(zhì)，防止深層污染。依靠Cl-和某些金屬生成溶于水的絡(luò)合物，而去除金屬離子。SC-2的作用：SC-2不足顆粒（金屬離子）的二次吸附——Si帶負(fù)電，而顆粒（金屬離子）在酸性環(huán)境中帶正電，因此易吸附。表面形成的SiO2可以防止深層污染。清洗的最后階段，會使用HF清洗，溶解表層SiO2的同時，其表面吸附的顆粒（金屬離子），大部分進(jìn)入溶液，少部分再形成二次沾污（無法再處理）。SC-2不足顆粒（金屬離子）的二次吸附——Si帶負(fù)電，而顆粒4）SPM(SC-2)（H2SO4∶H2O2∶H2O）在120～150℃清洗約10min用于去除硅片表面的有機(jī)物，和鈉、鐵、鎂等部分金屬沾污。作用：在高溫下SPM有較強(qiáng)氧化能力，能將金屬氧化并溶解(如Cu-CuO-CuSO4)。將有機(jī)物氧化為CO2和H2O。4）SPM(SC-2)（H2SO4∶H2O2∶H2O）上面介紹是基本原理，但是事實(shí)上，為降低金屬雜質(zhì)濃度，必須研究金屬離子在溶液中行為。而金屬離子在溶液中行為很復(fù)雜，比如，有的金屬離子傾向分散在溶液中，有的金屬離子傾向吸附在硅片表面，（和硅片和粒子的電位、表面浸潤性能有關(guān)），有的金屬離子還可以加速HF腐蝕硅片速率等等。上面介紹是基本原理，但是事實(shí)上，為降低金屬雜質(zhì)濃度，必須研究硅片表面雜質(zhì)吸附與浸潤的關(guān)系純凈的硅Si表面疏水，不浸潤。Si表面有一層SiO2，呈現(xiàn)親水性，易于浸潤。硅片表層的SiO2，會更易于吸附各種雜質(zhì)。溶液中雜質(zhì)為可溶離子：疏水表面，離子易溶于液體。親水表面，部分離子在表面吸附（濃度有關(guān)）。雜質(zhì)為不溶性顆粒：疏水表面，會易于吸附，而親水表面，不易吸附。硅片表面雜質(zhì)吸附與浸潤的關(guān)系純凈的硅Si表面疏水，不浸潤。第五章硅片加工-硅片清洗教材課件RCA法的四種清洗液:1)DHF(稀釋的氫氟酸）：HF(H2O2):H2O2)APM(SC-1)(一號液)：H2O2:NH3?H2O:H2O

（1:1:5）~（1:1:7）3)HPM(SC-2)(二號液):H2O2:HCl:H2O（1:1:6）~（1:2:8）4)SPM（三號液）：H2SO4:H2O2:H2ORCA法的四種清洗液:1)DHF(稀釋的氫氟酸）：HF(幾種RCA清洗液的作用SPM：去除少量有機(jī)物——氧化。SC-1：去除顆粒，絡(luò)合去除某些重金屬。SC-2：去除活潑金屬，絡(luò)合去除重金屬，溶解不溶沉淀。HF：去除氧化層SiO2，附帶溶解去除雜質(zhì)。幾種RCA清洗液的作用SPM：去除少量有機(jī)物——氧化。硅片清洗的流程H2SO4+H2O2去離子水SC-1SC-2HF酸去離子水去離子水去離子水HF酸去離子水去有機(jī)物去重金屬、顆粒去活潑金屬去氧化層硅片清洗的流程H2SO4+H2O2去離子水SC-1SC-2HRCA清洗液的不足RCA清洗液的缺陷不足包括：SC-1：表面粗糙化，堿中可溶的金屬沉積，Al3+。SC-2：酸性環(huán)境，顆粒（金屬）易吸附。RCA清洗液的不足RCA清洗液的缺陷不足包括：硅片清洗中的不足H2SO4+H2O2去離子水SC-1SC-2HF酸去離子水去離子水去離子水HF酸去離子水粗糙度增加金屬沉積顆粒(金屬)吸附硅片清洗中的不足H2SO4+H2O2去離子水SC-1SC-2RCA清洗的不足與改進(jìn)不足之處：界面粗糙度明顯增加：SC-1使用中形成不能徹底去除某些金屬，尤其是AL和Cu清洗液種類多，成本較大，另外造成環(huán)境污染。清洗中，廣泛使用大量純水，形成成本較高。發(fā)展目標(biāo)：更潔凈、環(huán)保、低成本的清洗技術(shù)。RCA清洗的不足與改進(jìn)不足之處：RCA技術(shù)的改進(jìn)方案1）引入O3作為氧化劑，氧化有機(jī)物、金屬。當(dāng)然也形成表面氧化膜SiO2。O3氣體易分解，氧化性很強(qiáng)，而且無污染。使用方法：純水中充入O3作為清洗液，替代H2SO4+H2O2的作為清洗液。RCA技術(shù)的改進(jìn)方案1）引入O3作為氧化劑，氧化有機(jī)物、金屬2）改進(jìn)SC-1降低粗糙度——降低NH3濃度，降低PH值引入兆聲清洗，去除超微小顆粒。使用表面活性劑，增強(qiáng)溶解性。加入螯合劑，以去除金屬離子，降低金屬吸附。螯合劑：捕捉并束縛金屬離子，形成絡(luò)合物。2）改進(jìn)SC-13）改進(jìn)DHF加入H2O2，形成HF+H2O2液體，腐蝕和溶解同時進(jìn)行，去除表層顆粒。加入表面活性劑，增強(qiáng)溶解性，降低顆粒沉淀吸附。防止酸性環(huán)境下顆粒吸附。硅片總是帶負(fù)電，而顆粒在酸性環(huán)境中帶正電，易發(fā)生吸附；顆粒在堿性環(huán)境中帶負(fù)電，不易吸附沉積。3）改進(jìn)DHFB.物理清洗物理清洗：1）刷洗

2）高壓液體噴洗3）超聲（兆聲）清洗√B.物理清洗物理清洗：超聲簡介定義：一種機(jī)械振動，一定頻率的機(jī)械波，需要靠介質(zhì)傳播，比如水，空氣。頻率：通常高于20KHZ。清洗原理：液體的空化效應(yīng)，簡單說是在液體內(nèi)形成劇烈振動。超聲簡介定義：一種機(jī)械振動，一定頻率的機(jī)械波，需要靠介質(zhì)傳播超聲清洗原理超聲底部產(chǎn)生超聲頻段的機(jī)械振動，振動傳給水箱，并傳給清洗液，清洗液在產(chǎn)生作用下，發(fā)生振動，當(dāng)振動頻率足夠高時，液體被撕開，形成很多空腔，（類似于氣泡，不過內(nèi)部沒空氣），空腔遇到工件并破裂，并且把振動能量傳給工件，因此工件表面的小顆粒，在獲得能量以后，脫落下來。超聲清洗原理超聲底部產(chǎn)生超聲頻段的機(jī)械振動，振動傳給水箱，并水槽：超聲工作區(qū)箱底：超聲發(fā)生水槽：超聲工作區(qū)箱底：超聲發(fā)生超聲波清洗的因素(1)超聲頻率：頻率高，清洗小顆粒效果好，比如兆聲清洗比超聲好。(2)超聲功率密度：功率密度高，清洗速度快，但不能改變可以清洗的顆粒的尺寸范圍。(3)超聲清洗溫度：溶液溫度好，清洗效果好。(4)加入表面活性劑，超聲清洗的效果更好。超聲波清洗的因素(1)超聲頻率：頻率高，清洗小顆粒效果好，關(guān)于硅片清洗的參考文獻(xiàn)1）半導(dǎo)體硅片清洗工藝發(fā)展方向—閆志瑞20042）硅片清洗及最新發(fā)展——閆志瑞2003關(guān)于硅片清洗的參考文獻(xiàn)1）半導(dǎo)體硅片清洗工藝發(fā)展方向—閆志瑞清洗過程中環(huán)境潔凈度與設(shè)備操作環(huán)境的潔凈度。清洗用高純水的標(biāo)準(zhǔn)。清洗設(shè)備。清洗過程中環(huán)境潔凈度與設(shè)備操作環(huán)境的潔凈度。清洗過程中的環(huán)境控制清洗的過程在超凈間進(jìn)行，要保證清洗環(huán)境的潔凈度：操作人員的活動與外衣潔凈。清洗室內(nèi)的器具潔凈。其它因素：如潔凈空氣輸送，溫度與濕度控制，防靜電處理等等。清洗過程中的環(huán)境控制清洗的過程在超凈間進(jìn)行，要保證清洗環(huán)境的清洗使用的高純水標(biāo)準(zhǔn)純凈去離子水：18兆歐姆?厘米需要處理的水中的雜質(zhì)：礦物離子——離子交換軟化、電滲析。有機(jī)分子——活性炭過濾吸附。顆粒——微米級過濾網(wǎng)多次過濾。細(xì)菌——紫外殺毒。CO2和O2需要清除，N2可以接受。清洗使用的高純水標(biāo)準(zhǔn)純凈去離子水：18兆歐姆?厘米硅片清洗的設(shè)備設(shè)備：全自動硅片清洗機(jī)清洗原理：超聲配合清洗液將硅片清洗干凈。組成：上料臺、清洗箱、移載機(jī)械手、送風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)、送液系統(tǒng)、機(jī)柜、控制臺，等等。特點(diǎn)：高度自動化的硅片傳送、清洗和烘干。硅片清洗的設(shè)備設(shè)備：全自動硅片清洗機(jī)第五章硅片加工-硅片清洗教材課件控制臺玻璃罩清洗槽控制臺玻璃罩清洗槽硅片花籃硅片花籃3三種典型的清洗工藝硅片加工過程中，每道工藝結(jié)束之前，都要進(jìn)行清洗，清除加工造成的污染，這里介紹三種典型的清洗工藝：切割片清洗。研磨片清洗。