硅片清洗工艺与粘污杂质成份的分析_图文

1、硅片清洗工艺与粘污杂质成份的分析王聚安徐瑞平刘涛（天津环欧半导体材料有限公司）张维连张恩怀陈洪建孙军生（河北工业大学材料学院天津）引言提出了利用兆声波激发臭氧水对硅片进行清洗；年等人提出了用随着大规模集成电路与超大规模集成电路的发展，在一块芯片上要集成几十万个器件，线条从几十微米发展到仅一微米左右，因而对硅片表面的洁净度要求愈来愈严。硅研磨片表面的洁净度直接影响到后道工序（抛光、扩散）的生产，因此，器件生产厂家对研磨片产品表面洁净度要求的不断提高，引起硅片生产厂家对硅研磨片的清洗工艺的不断革新和改进。国外早就对硅片清洗工艺做了大量研究，目前世界各国在半导体器件生产中普遍采用的是于年发明的标准清

2、洗方法。许多研究人员开始致力于新型清洗工艺和清洗剂的研究以取代清洗技术。年和提出了采用四甲基氢氧化氨（。）与羧酸盐缓冲剂配置的碱性水溶液喷雾清洗法；年和水和水。混合溶液在高温、高压下的清洗等等。本文在此介绍一种新型的清洗工艺，它由清洗剂一和表面活性剂配合清洗。它的清洗效果明显优于手工擦洗法。另外，本文还重点对清洗工艺完成后部分硅片表面仍粘有的黑点进行了成份测定，以期来指导科学研究和生产。实验方法清洗剂一是一种硅片专用清洗剂，溶液呈碱性，对切片和磨片产品表面清洗有较好的效果，特别对在磨片工艺中造成的硅片表面浅划痕有较好的去除性能。一是一种表面活性剂，它是一种有机络合物，跟不同的污物都能够发生络合

3、反应，从而能够破坏硅片表面和污物之间的亲和力达到去污的目的。硅片清洗过程中就是利用它与清洗液一配合作用达到清洁硅片表面的目的。实验清洗对象：（）型区熔法（）生长的直径为英寸的硅研磨片，片厚为左右，电阻率为一。试验中所用设备主要有波达单槽式超声清洗机（超声功率：最大；超声频率：）、甩干机及其它一些辅助器具。实验试剂选择：（）清洗液配比：酸：水：。（）清洗溶液的配比：一一：水：。所用水为高纯去离子水。实验步骤：）常温高压高纯水冲洗分钟。）酸：水：浸泡分钟。）常温高压高纯水冲洗分钟。）清洗溶液超声清洗分钟。）常温高压高纯水冲洗分钟。）常温高纯水超声清洗分钟。）常温高压高纯水冲洗分钟并甩干。实验结果与

4、分析采用上述工艺清洗的结果如表。表清洗效果统计次数投片量合格花片划道黑点擦伤总计通过上表的结果，我们可以看到，与混合配置的清洗液清洗效果非常好，产品一次合格率达到，这是手工擦洗法所达不到的（一次合格率大约是）。由上表可以看出这种清洗方法的划道率是可以说它有效的解决了硅片的划道问题。其清洗原理可能是配制的清洗液呈碱性对硅片有腐蚀作用，但研究结果发现硅片厚度并没有受太大影响。另外，黑点问题比较突出，占不合格产品的。再者，花片中出现同心圆花纹现象。这可能是由于超声波驻波作用形成的。这种花纹用其它的清洗方法都不能够使其去除但用（配比：（注：是）腐蚀液腐蚀分钟同心圆花纹消失。硅片表面出现微小黑点现象在一

5、与一清洗中出现的比较多。为此对它们用扫描电子显微镜和能谱分析技术对黑点的形貌和成份进行了分析，结果如图（、）所示。 （）放大倍放大倍图黑点的扫描电子显微镜形貌然后，用扫描电子显微镜对以上选取的两个黑点的成分进行分析的结果发现，这两种黑点中共含有、五种元素。其来源主要是硅片切磨清洗后残存的金刚砂微粉。金刚砂的成份主要包括：、。，另外金刚砂在使用时还会加入一些添加剂，来改善金刚砂的研磨性能。清洗液也是影响黑点成份的一个主要因素，清洗液成份包括：、等元素。氧的来源主要有三方面：一是金刚砂，二是清洗液，三是硅片受空气中氧气的氧化作用生成；硫的来源有两个：一是金刚砂，二是表面活性剂；铝和钙的来源都只有一

6、个就是金刚砂：碳主要来源有三个方面：一是粘结硅单品用的蜡和树脂；二是磨片时用的金刚砂；再一个就是清洗硅片时清洗液的残留。图显示的黑点像是空气中的灰尘粘附上去的为此，专门做了一个实验。首先将清洗完成的硅片在扫描电子显微镜下观察，发现有少量的形似图的黑点，记录下来。然后将此硅片在空气中防置一段时间，再观察硅片表面，发现形似图的黑点比上次要多。可见此种黑点是由于在空气中的污染造成的可能性最大。因此，要想获得合格的晶片，生产环境的洁净度是一个不容忽视的因素。实验发现利用丙酮做清洗液超声清洗可以有效的去除一部分黑点粘污，从而提高了产品的整体台格率。小结通过以上对清洗工艺的研究和对黑点的分析可以得出以下几个结论：（）利用与配合清洗效果要比手工擦洗法效果好，产品一次合格率比较高。（）利用一与一配合清洗可以有效解决产品的划道问题。（）利用扫描电子显微镜对黑点进行