1、硅片清洗工藝與粘污雜質成份的分析王聚安徐瑞平劉濤（天津環歐半導體材料有限公司）張維連張恩懷陳洪建孫軍生（河北工業大學材料學院天津）引言提出了利用兆聲波激發臭氧水對硅片進行清洗；年等人提出了用隨著大規模集成電路與超大規模集成電路的發展，在一塊芯片上要集成幾十萬個器件，線條從幾十微米發展到僅一微米左右，因而對硅片表面的潔凈度要求愈來愈嚴。硅研磨片表面的潔凈度直接影響到后道工序（拋光、擴散）的生產，因此，器件生產廠家對研磨片產品表面潔凈度要求的不斷提高，引起硅片生產廠家對硅研磨片的清洗工藝的不斷革新和改進。國外早就對硅片清洗工藝做了大量研究，目前世界各國在半導體器件生產中普遍采用的是于年發明的標準清

2、洗方法。許多研究人員開始致力于新型清洗工藝和清洗劑的研究以取代清洗技術。年和提出了采用四甲基氫氧化氨（。）與羧酸鹽緩沖劑配置的堿性水溶液噴霧清洗法；年和水和水。混合溶液在高溫、高壓下的清洗等等。本文在此介紹一種新型的清洗工藝，它由清洗劑一和表面活性劑配合清洗。它的清洗效果明顯優于手工擦洗法。另外，本文還重點對清洗工藝完成后部分硅片表面仍粘有的黑點進行了成份測定，以期來指導科學研究和生產。實驗方法清洗劑一是一種硅片專用清洗劑，溶液呈堿性，對切片和磨片產品表面清洗有較好的效果，特別對在磨片工藝中造成的硅片表面淺劃痕有較好的去除性能。一是一種表面活性劑，它是一種有機絡合物，跟不同的污物都能夠發生絡合

3、反應，從而能夠破壞硅片表面和污物之間的親和力達到去污的目的。硅片清洗過程中就是利用它與清洗液一配合作用達到清潔硅片表面的目的。實驗清洗對象：（）型區熔法（）生長的直徑為英寸的硅研磨片，片厚為左右，電阻率為一。試驗中所用設備主要有波達單槽式超聲清洗機（超聲功率：最大；超聲頻率：）、甩干機及其它一些輔助器具。實驗試劑選擇：（）清洗液配比：酸：水：。（）清洗溶液的配比：一一：水：。所用水為高純去離子水。實驗步驟：）常溫高壓高純水沖洗分鐘。）酸：水：浸泡分鐘。）常溫高壓高純水沖洗分鐘。）清洗溶液超聲清洗分鐘。）常溫高壓高純水沖洗分鐘。）常溫高純水超聲清洗分鐘。）常溫高壓高純水沖洗分鐘并甩干。實驗結果與

4、分析采用上述工藝清洗的結果如表。表清洗效果統計次數投片量合格花片劃道黑點擦傷總計通過上表的結果，我們可以看到，與混合配置的清洗液清洗效果非常好，產品一次合格率達到，這是手工擦洗法所達不到的（一次合格率大約是）。由上表可以看出這種清洗方法的劃道率是可以說它有效的解決了硅片的劃道問題。其清洗原理可能是配制的清洗液呈堿性對硅片有腐蝕作用，但研究結果發現硅片厚度并沒有受太大影響。另外，黑點問題比較突出，占不合格產品的。再者，花片中出現同心圓花紋現象。這可能是由于超聲波駐波作用形成的。這種花紋用其它的清洗方法都不能夠使其去除但用（配比：（注：是）腐蝕液腐蝕分鐘同心圓花紋消失。硅片表面出現微小黑點現象在一

5、與一清洗中出現的比較多。為此對它們用掃描電子顯微鏡和能譜分析技術對黑點的形貌和成份進行了分析，結果如圖（、）所示。 （）放大倍放大倍圖黑點的掃描電子顯微鏡形貌然后，用掃描電子顯微鏡對以上選取的兩個黑點的成分進行分析的結果發現，這兩種黑點中共含有、五種元素。其來源主要是硅片切磨清洗后殘存的金剛砂微粉。金剛砂的成份主要包括：、。，另外金剛砂在使用時還會加入一些添加劑，來改善金剛砂的研磨性能。清洗液也是影響黑點成份的一個主要因素，清洗液成份包括：、等元素。氧的來源主要有三方面：一是金剛砂，二是清洗液，三是硅片受空氣中氧氣的氧化作用生成；硫的來源有兩個：一是金剛砂，二是表面活性劑；鋁和鈣的來源都只有一

6、個就是金剛砂：碳主要來源有三個方面：一是粘結硅單品用的蠟和樹脂；二是磨片時用的金剛砂；再一個就是清洗硅片時清洗液的殘留。圖顯示的黑點像是空氣中的灰塵粘附上去的為此，專門做了一個實驗。首先將清洗完成的硅片在掃描電子顯微鏡下觀察，發現有少量的形似圖的黑點，記錄下來。然后將此硅片在空氣中防置一段時間，再觀察硅片表面，發現形似圖的黑點比上次要多。可見此種黑點是由于在空氣中的污染造成的可能性最大。因此，要想獲得合格的晶片，生產環境的潔凈度是一個不容忽視的因素。實驗發現利用丙酮做清洗液超聲清洗可以有效的去除一部分黑點粘污，從而提高了產品的整體臺格率。小結通過以上對清洗工藝的研究和對黑點的分析可以得出以下幾個結論：（）利用與配合清洗效果要比手工擦洗法效果好，產品一次合格率比較高。（）利用一與一配合清洗可以有效解決產品的劃道問題。（）利用掃描電子顯微鏡對黑點進行