半导体单晶抛光片清洗技术

1半导体单晶抛光片污染杂质

在实际清洗处理中，常采用物理、或化学反应的方法去除;有机物主要来源于清洗容积、机械油、真空脂、人体油脂、光刻胶等方面，在实际清洗环节可采取双氧水或酸性溶液去除 ;氧化物主要是相应半导体单晶抛光片在自然含氧环境中形成的，且在后期会形成较为严重的化学缺陷。在实际清洗环节可采用稀氢氟酸或稀盐酸进行浸泡处理。

2 半导体单晶抛光片清洗技术

2.1 硅抛光片清洗技术

硅抛光片清洗主要包括 DHF 清洗、APM 清洗、HPM 清洗三个步骤。首先采用 DHF 法，将附着在硅抛光片表面的自然氧化膜进行清除处理。在硅抛光片表面锌、铝、铁、镍等金属氧化物质去除之后，由于双氧水的作用，硅抛光片外层会逐渐形成新的氧化物。这种情况下，就需要将硅抛光片浸泡入 DHF 清洗液中，一段时间后，可去除硅抛光片外部大部分的氧化膜及金属离子。DHF 清洗液进行硅抛光片清洗主要是依据 DHF 清洗液中的氢离子与硅抛光片表层断裂键结合，在硅抛光片外部形成氢离子终端，而氢离子的疏水性可为表面离子去除提供依据。其次 APM清洗，APM清洗主要采用水、双氧水、氢氧化铵等物质进行适当比例拌和。在双氧水的催化作用下，硅抛光片外部可形成一层自然氧化膜，即二氧化硅，其具有亲水性质。将硅抛光片浸泡入 APM清洗液后，硅抛光片外部自然氧化层可与硅抛光片清洗液中的氢氧化铵溶液发生反应，形成溶于水的物质，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、双氧水、盐酸等试剂进行适当拌和而成，其主要针对硅抛光片外部的镱铝钠、铁等碱性金属物资。由于硅抛光片外层金属物质具有较为良好的抗腐蚀性能，在实际ＨＰＭ清洗完毕之后，可采用超声仪器进行进一步清洁处理。

2.2砷化家抛片光清洗技术

生砷化镓单晶体抛光处理之后，形成的自然氧化膜内部结构主要有三氧化二砷、五氧化二砷、三氧化二镓等物质。在实际应用过程中，相较于砷而言，镓的化学性质更加活泼，因此在砷化镓单晶抛光片中表层氧化物质主要为砷氧化物。而由于砷自然氧化层厚度较大，其实际晶体抛光片完整性也具有一定缺失。因此在砷化镓单晶抛光片清洗过程中，主要针对其表层三氧化二砷、三氧化二镓氧化物。首先可采用氢氧化钾溶液，通过氢氧根离子与三氧化二镲三氧化二砷五氧化二砷的反应，可有效去除砷化镓表层自然氧化物质。由于在实际清除过程中，氢氧化钾溶液与砷化镓在持续的发生反应，其可在砷化镓抛光片外层形成亲水表层，在不损伤光片表层结构的情况下，将砷化镓表层颗粒有效去除。然后可采用臭氧水与紫外光进行清除处理。在紫外光的催化作用下，臭氧水可与砷化镓表层物质发生反应，从而形成稳定的活化能。最后在砷化镓表层物质状态变化的基础上，可采用１KHZ超声波，结合稀硫酸溶液，为砷化镓表层物质去除营造一个良好的酸性环境，便于砷化镓表层金属物资及其他有机吸附杂质的有效去除。

2.3铬抛光片清洗技术

首先在有机物去除环节，主要依据相似相溶原理，将铬抛光片浸泡入有机溶剂内，随后采用乙醇、异丙醇等水基溶剂将其表层有机溶剂进行清除，如石油醚、甲苯等。在这个基础上，采用纯化水或去离子水将其表层杂质进行冲洗除净。需要注意的是，由于铬抛光片清洗环节，采用了大量的有机化学试剂，而有机化学试剂作用时效较长，对整体清洗效率造成了一定的影响。

其次金属物质去除，相较于硅、砷化镓等半导体单晶抛光片而言，铬抛光片在实际应用中，主要采用硫酸溶液进行金属物质去除。而由于硫酸溶液在实际应用过程中，极易在铬抛光片表层形成硫化物，而硫化物的难溶性为后续工作造成了一定的困难。因此本文主要采用不同浓度盐溶液的配置，对铬抛光片外层金属物质进行梯度洗脱。稀盐酸溶液自身稳定的化学性质，可以在保证铬抛光片外层金属离子去除效果的同时，生成溶解性良好的氯化盐，便于后续处理工作的顺利进行。而自然氧化膜去除工序的省略，也可以有效提高铬抛光片清除效率。

最后，采用兆声波清洗可以适当提高清洗效率，声波的能量从压电陶瓷传递至晶圆表面的液体薄层内，形成直进流，或者是由于声波能量的强弱变化导致一些微气泡的破裂，加快晶圆表面液体的流动，兆声波清洗技术主要是由 850kHz 的高能频振效应，结合相应化学 APM清洗剂的应用，对铬抛光片进行反复清洗。在清洗环节相应超声设备可以发出波长为1.50μm的高能声波，在高能声波的驱动下，溶液分子可以一个加速度运动，当其最大瞬时速度达到31cm/s 时，则可以形成高速流体波。高速流体波可通过连续冲击作用，将铬抛光片外部附着杂质、微小颗粒进行强制去除。在这个过程中，APM清洗液主要利用其内部氢氧化铵、去离子水、过氧化氢等物质，与铬抛光片外部物质发生反应，最终形成可溶于水的物质。

3总结

在半导体单晶抛光处理之后，其金属性质较强，可与一般性质氧化剂发生较为强烈的反应，从而形成一层坚固的自然氧化膜。因此在实际清洗处理过程中，相应人员可根据不同单晶抛光片的性质及结构形式，选择合理的清洗程序。结合半导体单晶抛光片清洗溶液的配比的合理分析，可有效控制半导体单晶抛光片外层氧化物浓度，提高清洗效率。

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