產(chǎn)品介紹
傳統(tǒng)的RCA清洗技術(shù):
所用清洗裝置大多是多槽浸泡式清洗系統(tǒng)
清洗工序: SC-1 → DHF → SC-2
1. SC-1清洗去除顆粒:
⑴ 目的:主要是去除顆粒沾污(粒子)也能去除部分金屬雜質(zhì)。
⑵ 去除顆粒的原理:
硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(約6nm呈親水性),該氧化膜又被NH4OH腐蝕,腐蝕后立即又發(fā)生氧化,氧化和腐蝕反復(fù)進行,因此附著在硅片表面的顆粒也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。
① 自然氧化膜約0.6nm厚,其與NH4OH、H2O2濃度及清洗液溫
度無關(guān)。
② SiO2的腐蝕速度,隨NH4OH的濃度升高而加快,其與H2O2的濃度無關(guān)。
③ Si的腐蝕速度,隨NH4OH的濃度升高而快,當?shù)竭_某一濃度后為一定值,H2O2濃度越高這一值越小。
④ NH4OH促進腐蝕,H2O2阻礙腐蝕。
⑤ 若H2O2的濃度一定,NH4OH濃度越低,顆粒去除率也越低,如果同時降低H2O2濃度,可抑制顆粒的去除率的下降。
⑥ 隨著清洗洗液溫度升高,顆粒去除率也提高,在一定溫度下可達最大值。
⑦ 顆粒去除率與硅片表面腐蝕量有關(guān),為確保顆粒的去除要有一 定量以上的腐蝕。
⑧ 超聲波清洗時,由于空洞現(xiàn)象,只能去除 ≥ 0.4 μm 顆粒。兆聲清洗時,由于0.8Mhz的加速度作用,能去除 ≥ 0.2 μm 顆粒,即使液溫下降到40℃也能得到與80℃超聲清洗去除顆粒的效果,而且又可避免超聲洗晶片產(chǎn)生損傷。
⑨ 在清洗液中,硅表面為負電位,有些顆粒也為負電位,由于兩者的電的排斥力作用,可防止粒子向晶片表面吸附,但也有部分粒子表面是正電位,由于兩者電的吸引力作用,粒子易向晶片表面吸附。
⑶. 去除金屬雜質(zhì)的原理:
① 由于硅表面的氧化和腐蝕作用,硅片表面的金屬雜質(zhì),將隨腐蝕層而進入清洗液中,并隨去離子水的沖洗而被排除。
② 由于清洗液中存在氧化膜或清洗時發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧化物的自由能的絕對值大的金屬容易附著在氧化膜上如:Al、Fe、Zn等便易附著在自然氧化膜上。而Ni、Cu則不易附著。
③ Fe、Zn、Ni、Cu的氫氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的,有時會附著在自然氧化膜上。
④ 實驗結(jié)果:
a. 據(jù)報道如表面Fe濃度分別是1011、1012、1013 原子/cm2三種硅片放在SC-1液中清洗后,三種硅片Fe濃度均變成1010 原子/cm2。若放進被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后,結(jié)果濃度均變成1013/cm2。
b. 用Fe濃度為1ppb的SC-1液,不斷變化溫度,清洗后硅片表面的Fe濃度隨清洗時間延長而升高。
對應(yīng)于某溫度洗1000秒后,Fe濃度可上升到恒定值達1012~4×1012 原子/cm2。將表面Fe濃度為1012 原子/cm2硅片,放在濃度為1ppb的SC-1液中清洗,表面Fe濃度隨清洗時間延長而下降,對應(yīng)于某一溫度的SC-1液洗1000秒后,可下降到恒定值達4×1010~6×1010 原子/cm2。這一濃度值隨清洗溫度的升高而升高。
從上述實驗數(shù)據(jù)表明:硅表面的金屬濃度是與SC-1清洗液中的金屬濃度相對應(yīng)。晶片表面的金屬的脫附與吸附是同時進行的。
即在清洗時,硅片表面的金屬吸附與脫附速度差隨時間的變化到達到一恒定值。
以上實驗結(jié)果表明:清洗后硅表面的金屬濃度取決于清洗液中的金屬濃度。其吸附速度與清洗液中的金屬絡(luò)合離子的形態(tài)無關(guān)。
c. 用Ni濃度為100ppb的SC-1清洗液,不斷變化液溫,硅片表面的Ni濃度在短時間內(nèi)到達一恒定值、即達1012~3×1012原子/cm2。這一數(shù)值與上述Fe濃度1ppb的SC-1液清洗后表面Fe濃度相同。
這表明Ni脫附速度大,在短時間內(nèi)脫附和吸附就達到平衡。
⑤ 清洗時,硅表面的金屬的脫附速度與吸附速度因各金屬元素的不同而不同。特別是對Al、Fe、Zn。若清洗液中這些元素濃度不是非常低的話,清洗后的硅片表面的金屬濃度便不能下降。對此,在選用化學(xué)試劑時,按要求特別要選用金屬濃度低的超純化學(xué)試劑。
例如使用美國Ashland試劑,其CR-MB級的金屬離子濃度一般是:H2O2 <10ppb 、HCL <10ppb、NH4OH <10ppb、H2SO4<10ppb
⑥ 清洗液溫度越高,晶片表面的金屬濃度就越高。若使用兆聲波清洗可使溫度下降,有利去除金屬沾污。
⑦ 去除有機物。
由于H2O2的氧化作用,晶片表面的有機物被分解成CO2、H2O而被去除。
⑧ 微粗糙度。
晶片表面Ra與清洗液的NH4OH組成比有關(guān),組成比例越大,其Ra變大。Ra為0.2nm的晶片,在NH4OH: H2O2: H2O =1:1:5的SC-1液清洗后,Ra可增大至0.5nm。為控制晶片表面Ra,有必要降低NH4OH的組成比,例用0.5:1:5
⑨ COP(晶體的原生粒子缺陷)。
對CZ硅片經(jīng)反復(fù)清洗后,經(jīng)測定每次清洗后硅片表面的顆粒 ≥2 μm 的顆粒會增加,但對外延晶片,即使反復(fù)清洗也不會使 ≥0.2 μm 顆粒增加。據(jù)近幾年實驗表明,以前認為增加的粒子其實是由腐蝕作用而形成的小坑。在進行顆粒測量時誤將小坑也作粒子計入。
小坑的形成是由單晶缺陷引起,因此稱這類粒子為COP(晶體的原生粒子缺陷)。
據(jù)介紹直徑200 mm 硅片按SEMI要求:
256兆 ≥ 0.13 μm,<10個/ 片,相當COP約40個。
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