半導(dǎo)體單晶拋光片清洗技術(shù)

1半導(dǎo)體單晶拋光片污染雜質(zhì)

在實(shí)際清洗處理中，常采用物理、或化學(xué)反應(yīng)的方法去除;有機(jī)物主要來源于清洗容積、機(jī)械油、真空脂、人體油脂、光刻膠等方面，在實(shí)際清洗環(huán)節(jié)可采取雙氧水或酸性溶液去除 ;氧化物主要是相應(yīng)半導(dǎo)體單晶拋光片在自然含氧環(huán)境中形成的，且在后期會(huì)形成較為嚴(yán)重的化學(xué)缺陷。在實(shí)際清洗環(huán)節(jié)可采用稀氫氟酸或稀鹽酸進(jìn)行浸泡處理。

2 半導(dǎo)體單晶拋光片清洗技術(shù)

2.1 硅拋光片清洗技術(shù)

硅拋光片清洗主要包括 DHF 清洗、APM 清洗、HPM 清洗三個(gè)步驟。首先采用 DHF 法，將附著在硅拋光片表面的自然氧化膜進(jìn)行清除處理。在硅拋光片表面鋅、鋁、鐵、鎳等金屬氧化物質(zhì)去除之后，由于雙氧水的作用，硅拋光片外層會(huì)逐漸形成新的氧化物。這種情況下，就需要將硅拋光片浸泡入 DHF 清洗液中，一段時(shí)間后，可去除硅拋光片外部大部分的氧化膜及金屬離子。DHF 清洗液進(jìn)行硅拋光片清洗主要是依據(jù) DHF 清洗液中的氫離子與硅拋光片表層斷裂鍵結(jié)合，在硅拋光片外部形成氫離子終端，而氫離子的疏水性可為表面離子去除提供依據(jù)。其次 APM清洗，APM清洗主要采用水、雙氧水、氫氧化銨等物質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)比例拌和。在雙氧水的催化作用下，硅拋光片外部可形成一層自然氧化膜，即二氧化硅，其具有親水性質(zhì)。將硅拋光片浸泡入 APM清洗液后，硅拋光片外部自然氧化層可與硅拋光片清洗液中的氫氧化銨溶液發(fā)生反應(yīng)，形成溶于水的物質(zhì)，便于自然氧化膜的有效去除。最后在 HPM清洗，HPM清洗液主要由水、雙氧水、鹽酸等試劑進(jìn)行適當(dāng)拌和而成，其主要針對(duì)硅拋光片外部的鐿鋁鈉、鐵等堿性金屬物資。由于硅拋光片外層金屬物質(zhì)具有較為良好的抗腐蝕性能，在實(shí)際ＨＰＭ清洗完畢之后，可采用超聲儀器進(jìn)行進(jìn)一步清潔處理。

2.2砷化家拋片光清洗技術(shù)

生砷化鎵單晶體拋光處理之后，形成的自然氧化膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有三氧化二砷、五氧化二砷、三氧化二鎵等物質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，相較于砷而言，鎵的化學(xué)性質(zhì)更加活潑，因此在砷化鎵單晶拋光片中表層氧化物質(zhì)主要為砷氧化物。而由于砷自然氧化層厚度較大，其實(shí)際晶體拋光片完整性也具有一定缺失。因此在砷化鎵單晶拋光片清洗過程中，主要針對(duì)其表層三氧化二砷、三氧化二鎵氧化物。首先可采用氫氧化鉀溶液，通過氫氧根離子與三氧化二镲三氧化二砷五氧化二砷的反應(yīng)，可有效去除砷化鎵表層自然氧化物質(zhì)。由于在實(shí)際清除過程中，氫氧化鉀溶液與砷化鎵在持續(xù)的發(fā)生反應(yīng)，其可在砷化鎵拋光片外層形成親水表層，在不損傷光片表層結(jié)構(gòu)的情況下，將砷化鎵表層顆粒有效去除。然后可采用臭氧水與紫外光進(jìn)行清除處理。在紫外光的催化作用下，臭氧水可與砷化鎵表層物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而形成穩(wěn)定的活化能。最后在砷化鎵表層物質(zhì)狀態(tài)變化的基礎(chǔ)上，可采用１KHZ超聲波，結(jié)合稀硫酸溶液，為砷化鎵表層物質(zhì)去除營造一個(gè)良好的酸性環(huán)境，便于砷化鎵表層金屬物資及其他有機(jī)吸附雜質(zhì)的有效去除。

2.3鉻拋光片清洗技術(shù)

首先在有機(jī)物去除環(huán)節(jié)，主要依據(jù)相似相溶原理，將鉻拋光片浸泡入有機(jī)溶劑內(nèi)，隨后采用乙醇、異丙醇等水基溶劑將其表層有機(jī)溶劑進(jìn)行清除，如石油醚、甲苯等。在這個(gè)基礎(chǔ)上，采用純化水或去離子水將其表層雜質(zhì)進(jìn)行沖洗除凈。需要注意的是，由于鉻拋光片清洗環(huán)節(jié)，采用了大量的有機(jī)化學(xué)試劑，而有機(jī)化學(xué)試劑作用時(shí)效較長，對(duì)整體清洗效率造成了一定的影響。

其次金屬物質(zhì)去除，相較于硅、砷化鎵等半導(dǎo)體單晶拋光片而言，鉻拋光片在實(shí)際應(yīng)用中，主要采用硫酸溶液進(jìn)行金屬物質(zhì)去除。而由于硫酸溶液在實(shí)際應(yīng)用過程中，極易在鉻拋光片表層形成硫化物，而硫化物的難溶性為后續(xù)工作造成了一定的困難。因此本文主要采用不同濃度鹽溶液的配置，對(duì)鉻拋光片外層金屬物質(zhì)進(jìn)行梯度洗脫。稀鹽酸溶液自身穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可以在保證鉻拋光片外層金屬離子去除效果的同時(shí)，生成溶解性良好的氯化鹽，便于后續(xù)處理工作的順利進(jìn)行。而自然氧化膜去除工序的省略，也可以有效提高鉻拋光片清除效率。

最后，采用兆聲波清洗可以適當(dāng)提高清洗效率，聲波的能量從壓電陶瓷傳遞至晶圓表面的液體薄層內(nèi)，形成直進(jìn)流，或者是由于聲波能量的強(qiáng)弱變化導(dǎo)致一些微氣泡的破裂，加快晶圓表面液體的流動(dòng)，兆聲波清洗技術(shù)主要是由 850kHz 的高能頻振效應(yīng)，結(jié)合相應(yīng)化學(xué) APM清洗劑的應(yīng)用，對(duì)鉻拋光片進(jìn)行反復(fù)清洗。在清洗環(huán)節(jié)相應(yīng)超聲設(shè)備可以發(fā)出波長為1.50μm的高能聲波，在高能聲波的驅(qū)動(dòng)下，溶液分子可以一個(gè)加速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其最大瞬時(shí)速度達(dá)到31cm/s 時(shí)，則可以形成高速流體波。高速流體波可通過連續(xù)沖擊作用，將鉻拋光片外部附著雜質(zhì)、微小顆粒進(jìn)行強(qiáng)制去除。在這個(gè)過程中，APM清洗液主要利用其內(nèi)部氫氧化銨、去離子水、過氧化氫等物質(zhì)，與鉻拋光片外部物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，最終形成可溶于水的物質(zhì)。

3總結(jié)

在半導(dǎo)體單晶拋光處理之后，其金屬性質(zhì)較強(qiáng)，可與一般性質(zhì)氧化劑發(fā)生較為強(qiáng)烈的反應(yīng)，從而形成一層堅(jiān)固的自然氧化膜。因此在實(shí)際清洗處理過程中，相應(yīng)人員可根據(jù)不同單晶拋光片的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)形式，選擇合理的清洗程序。結(jié)合半導(dǎo)體單晶拋光片清洗溶液的配比的合理分析，可有效控制半導(dǎo)體單晶拋光片外層氧化物濃度，提高清洗效率。

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