D1500太陽能硅片切割技術(shù)的研究g(2)(2)

1、硅片清洗原理與方法綜述1引言硅片的質(zhì)量，尤其是硅拋光片的表面質(zhì)量，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，不 斷減小的線寬，不斷提高的集成度，其要求也就越來越嚴(yán)格。這是由于器件的質(zhì) 量和成品率很關(guān)鍵在于金屬雜質(zhì)沾污和拋光片表面的顆粒。目前仍有50%以上的 材料在目前的集成電路生產(chǎn)中被損失掉，都是由于硅拋光片表面被沾污了?？梢?器件的成品率和質(zhì)量跟拋光片表而的顆粒和金屈雜質(zhì)沾污有著莫大的關(guān)系。拋光 片表面大于0.2 u m的顆粒數(shù)應(yīng)小于20個(gè)/片，拋光片的表面金屬雜質(zhì)沾污應(yīng)全 部小于5x1016at/cm2,影響電路的臨界顆粒尺寸為0.06這些都是線寬為0.35 口 m的64兆dram器件的要求。2硅片清洗的

2、基本理論2.1硅片的表而狀態(tài)與潔凈度問題硅片的表面最理性的狀態(tài)應(yīng)該是：有規(guī)則的硅原子排列終止形成，以共價(jià)鍵 結(jié)合的內(nèi)部的硅原子，因?yàn)槲达柡偷耐夥较虻膬r(jià)鍵，可以俘獲電子表面態(tài)，所以 表面外部沒有其他的原子?？墒乾F(xiàn)實(shí)中不會(huì)存在這種理想的硅片表面，由外表面 和內(nèi)表面組成的真實(shí)的硅片，表面上常常會(huì)因?yàn)樵谕饴兜沫h(huán)境中發(fā)生吸附和氧 化，有一層厚度上達(dá)上百?；蛘邘讉€(gè)埃、幾十個(gè)埃的自然氧化層。硅片的內(nèi)表而 是能級(jí)密度為10111012個(gè)/cm2,不但存在著施主能級(jí)，而且存在著受主能級(jí) 的硅與自然氧化層的界面。而外表面是環(huán)境氣氛和自然氧化層的界面，它的吸附 現(xiàn)象很復(fù)雜，它的表面能級(jí)受到內(nèi)表面能級(jí)的不同程度的影響

3、，且能夠與內(nèi)表面 交換電荷，吸附一些污染雜質(zhì)原子。進(jìn)行清洗是為了讓硅片的表面潔凈，可是表 面的潔凈卻一直以來都沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)。在制造工藝方而來看，如果器件特性并 沒有因?yàn)槲廴疚镔|(zhì)而受到特別的影響，那就說明硅片的清潔度是合格的了。2.2吸附理論硅晶體的一個(gè)斷面形成了硅片表面，這個(gè)表面乂叫做不飽和鍵，原因是打開 了一層或多層硅原子的鍵，呈現(xiàn)一層到兒層的懸掛鍵，全部的晶格都是處在 被破壞了的狀態(tài)。上述這些是根據(jù)結(jié)晶學(xué)得知的，而根據(jù)物化性質(zhì)可以知道, 所說的“吸附”，就是指處在不穩(wěn)定狀態(tài)的非飽和化學(xué)鍵由于化學(xué)活性高， 很容易就和周圍的原子或者分子結(jié)合起來。何為“解吸” ？意思是指被吸附 的雜質(zhì)粒子在它

4、們平衡位置附近并不是固定不動(dòng)的，由于它們不斷的振動(dòng)， 其中就會(huì)有一些重新冋到周圍介質(zhì)比如空氣中去的被吸附的雜質(zhì)粒子（它們 能夠脫離硅片表面的動(dòng)能都是通過被吸附的雜質(zhì)粒子不斷振動(dòng)而獲得的）。一般而言，硅片表面層所吸附的雜質(zhì)粒子不會(huì)處于動(dòng)蕩狀態(tài)，反而一直會(huì)維 持動(dòng)態(tài)平衡，因?yàn)榈慕馕耐瑫r(shí)，會(huì)有另一些粒子重新被吸附到硅片的表而。3 硅片清洗的常用方法與技術(shù)本文除了對(duì)束流清洗技術(shù)和干法清洗等主要清洗方法進(jìn)行簡單的介紹外，重 點(diǎn)論述了濕法化學(xué)清洗的常用方法、所遵循的基木原理以及相關(guān)的技術(shù)手段。因 為約有20%的工序在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中涉及到硅片的清洗,必須要選擇不同的技 術(shù)手段和清洗方法來滿足不同工序不同

5、的清洗要求和目的。3.1濕法化學(xué)清洗干法化學(xué)清洗和濕法化學(xué)清洗作為化學(xué)清洗的兩種常用方法，目前在硅片表 面清洗中以后者為主要的清洗手段。具體的過程是指讓雜質(zhì)通過加熱、超聲、抽 真空等措施從硅片的表面解吸，或者讓雜質(zhì)和油污通過和各種有機(jī)溶劑和化學(xué)試 劑發(fā)生溶解或者化學(xué)反應(yīng)達(dá)到解吸，接著用大量的高純冷、熱水沖洗，最后完成 硅片表面的潔凈。3.2干法清洗技術(shù)相對(duì)濕法化學(xué)清洗來說，我們所說的干法清洗，是指在清洗過程中不使用溶 液。干法清洗有可以分為“半干法”和“全干法”兩大類，主要是看是否完全不 使用溶液工藝，比如清洗技術(shù)中汽相法清洗屬于前者，等離子清洗展于后者。而 這兩種清洗技術(shù)都是目前最常用的干法清洗技術(shù)。3.3束流清洗技術(shù)通過硅片表面的沾污雜質(zhì)和有較高能量的呈束流狀