半导体硅片RCA清洗技术.doc

半导体硅片RCA清洗技术 　传统的RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统　　清洗工序： SC-1 → DHF → SC-2　　1. SC-1清洗去除颗粒：⑴ 目的：主要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。⑵ 去除颗粒的原理：　　硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。① 自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度及清洗液温度无关。② SiO2的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。③ Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快，当到达某一浓度后为一定值，H2O2浓度越高这一值越小。④ NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。⑤ 若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度,可抑制颗粒的去除率的下降。⑥ 随着清洗洗液温度升高，颗粒去除率也提高，在一定温度下可达最大值。⑦ 颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为确保颗粒的去除要有一 定量以上的腐蚀。⑧ 超声波清洗时，由于空洞现象，只能去除 ≥ 0.4 μm 颗粒。兆声清洗时，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除 ≥ 0.2 μm 颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声洗晶片产生损伤。⑨ 在清洗液中，硅表面为负电位，有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用，可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。　　⑶. 去除金属杂质的原理：① 由于硅表面的氧化和腐蚀作用，硅片表面的金属杂质，将随腐蚀层而进入清洗液中，并随去离子水的冲洗而被排除。② 由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反应，生成氧化物的自由能的绝对值大的金属容易附着在氧化膜上如：Al、Fe、Zn等便易附着在自然氧化膜上。而Ni、Cu则不易附着。③ Fe、Zn、Ni、Cu的氢氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的，有时会附着在自然氧化膜上。④ 实验结果：a. 据报道如表面Fe浓度分别是 HYPERLINK /stock-ic/1011.html \t _blank 1011、 HYPERLINK /stock-ic/1012.html \t _blank 1012、 HYPERLINK /stock-ic/1013.html \t _blank 1013 原子/cm2三种硅片放在SC-1液中清洗后，三种硅片Fe浓度均变成 HYPERLINK /stock-ic/1010.html \t _blank 1010 原子/cm2。若放进被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后，结果浓度均变成 HYPERLINK /stock-ic/1013.html \t _blank 1013/cm2。b. 用Fe浓度为1ppb的SC-1液，不断变化温度，清洗后硅片表面的Fe浓度随清洗时间延长而升高。　　对应于某温度洗 HYPERLINK /stock-ic/1000.html \t _blank 1000秒后，Fe浓度可上升到恒定值达 HYPERLINK /stock-ic/1012.html \t _blank 1012~4× HYPERLINK /stock-ic/1012.html \t _blank 1012 原子/cm2。将表面Fe浓度为 HYPERLINK /stock-ic/1012.html \t _blank 1012 原子/cm2硅片，放在浓度为1ppb的SC-1液中清洗，表面Fe浓度随清洗时间延长而下降，对应于某一温度的SC-1液洗 HYPERLINK /stock-ic/1000.html \t _blank 1000秒后，可下降到恒定值达4× HYPERLINK /stock-ic/1010.html \t _blank 1010~6× HYPERLINK /stock-ic/1010.html \t _blank 1010 原子/cm2。这一浓度值随清洗温度的升高而升高。　　从上述实验数据表明：硅表面的金属浓度是与SC-1清洗液中的金属浓度相对应。晶片表面的金属的脱附与吸附是同时进行的。　　即在清洗时，硅片表面的金属吸附与脱附速度差随时间的变化到达到一恒定值。　　以上实验结果表明：清洗后硅表面的金属浓度取决于清洗液中的金属浓度。其吸附速度与清洗液中的金属络合离子的形态无关。c. 用Ni浓度为100ppb的SC-1清洗液，不断变化液温，硅片表面的Ni浓度在短时间内到达一恒定值、即达 HYPERLINK /stock-ic/1012.html \t