硅片表面雜質(zhì)的種類與硅片清洗步驟

硅片從單晶硅棒拉制完成經(jīng)歷了切片、研磨、拋光等加工工序，中間接觸了拋光劑、研磨料等各種化學(xué)試劑，同時(shí)還受到了微粒的污染，因此最后需要將硅表面雜質(zhì)清除干凈。

幾乎所有的工作環(huán)境和工藝操作都可能造成硅片表面的沾污，所以現(xiàn)代半導(dǎo)體器件生產(chǎn)普遍采用超凈車間或超凈工作臺(tái)，并采用超純或高純化學(xué)試劑或高純水，對(duì)硅片、金屬材料、生產(chǎn)用具等進(jìn)行嚴(yán)格的化學(xué)清洗。

下面合明科技小編給大家科普一下硅片表面雜質(zhì)的種類與硅片清洗步驟，希望能對(duì)您有所幫助！

一、硅片表面雜質(zhì)的種類：

硅片表面沾污的雜質(zhì)是多種多樣的，可分為分子型、離子型和原子型三種。

1、分子型雜質(zhì)：以分子型吸附的雜質(zhì)主要有：切、磨、拋的機(jī)器設(shè)備涂有的各種油脂，如潤(rùn)滑油、防銹油等；固定硅片用的各種黏合劑，如松香、石蠟或兩者的混合物；操作者手上的油脂；光刻膠以及有機(jī)溶劑的殘?jiān)取?/p>

分子型雜質(zhì)常借助分子間的弱靜電引力（范德華力）吸附在硅片上，是一種物理吸附。這種吸附力比較弱，隨著分子間距的增大很快被削弱。因此，清除分子型沾污是比較容易的。由于分子型雜質(zhì)大多是不溶于水的有機(jī)物，當(dāng)它們吸附在硅片表面時(shí)，硅片表面呈現(xiàn)疏水性，從而妨礙了去離子水或酸、堿溶液與硅片表面的接觸，因此無(wú)法進(jìn)行有效的化學(xué)清洗。

2、離子型雜質(zhì)：吸附在硅片表面的離子型雜質(zhì)有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、H+、OH-、F-、Cl-、S2-等。這類雜質(zhì)的來(lái)源很廣，比如磨料（SiC、Al2O3等）和拋光料（如MgO、SiO2、Cr2O3等）中的金屬氧化物、空氣、化學(xué)藥品、純度不高的去離子水、自來(lái)水以及操作者呼出的氣體、汗液等都是離子型雜質(zhì)的來(lái)源。離子型雜質(zhì)的吸附多屬于化學(xué)吸附（依靠化學(xué)鍵力的結(jié)合），由于化學(xué)吸附力較強(qiáng)，所以對(duì)離子型雜質(zhì)的清除比分子型雜質(zhì)難得多。

3、原子型雜質(zhì)：原子型雜質(zhì)主要是指銅、銀、金等重金屬。這些金屬原子一般來(lái)自于酸性的腐蝕液，通過(guò)置換反應(yīng)將這些重金屬離子（如Cu2+、Ag+、Au2+等）還原成原子吸附在硅片表面上。原子型雜質(zhì)吸附也屬于化學(xué)吸附范疇，其吸附力最強(qiáng)，比較難以清除。如金、鉑等重金屬原子不易和一般的酸、堿溶液起化學(xué)反應(yīng)，因此必須用王水之類的化學(xué)反應(yīng)試劑，使之形成絡(luò)合物并溶于溶劑水中，然后用高純水沖洗除去。

二、硅片清洗的步驟：

當(dāng)分子型雜質(zhì)吸附在硅片表面時(shí)，硅片表面呈現(xiàn)疏水性，從而妨礙清除離子型和原子型雜質(zhì)，因此化學(xué)清洗首先要清除這些疏水性的有機(jī)物。清洗這些有機(jī)雜質(zhì)可用四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、丙酮、無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑，也可采用濃硫酸碳化、硝酸或堿性過(guò)氧化氫洗液氧化等方法去除。

離子型和原子型吸附的雜質(zhì)由于其吸附力都較強(qiáng)，因此一般都采用反應(yīng)性試劑去除，如先用鹽酸、硫酸、硝酸或堿性過(guò)氧化氫洗液以清洗掉離子型吸附雜質(zhì)，然后再用王水或酸性過(guò)氧化氫清洗掉殘存的離子型雜質(zhì)及原子型雜質(zhì)，最后用高純水將硅片沖洗干凈。

綜合上述內(nèi)容：硅片清洗的步驟為：去分子型雜質(zhì)→去離子型雜質(zhì)→去原子型雜質(zhì)→高純水清洗。

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