硅半导体表面杂质清洗的化学知识简介

215中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.05 （上）近年来，随着半导体技术的发展，半导体晶圆的应用日益广泛，对工艺技术和质量要求也不断提高。

但是，在半导体晶圆表面可能存在各种杂质，导致器件质量及成品率受到影响。

据统计，在当前集成电路生产中，由于半导体晶圆杂质问题而造成的材料损失可能达到50%以上。

半导体生产中每道工序都需要清洗，而清洗技术和清洗质量将直接影响器件性能。

因此，要重视对半导体晶圆污染杂质的分析和清洗技术的掌握，以提高材料质量。

1 半导体晶圆的污染杂质1.1 颗粒杂质半导体晶圆的颗粒杂质，主要包括刻蚀杂质、光刻胶、聚合物等。

这些污染物在圆片表面可能通过范德瓦尔斯吸引力吸附，对器件光刻工序的电学参数、几何图形形成等造成影响。

对于这些污染杂质，一般需要采用化学方法或物理方法，对颗粒进行底切，使杂质和圆片表面接触面积逐渐缩小，进而达到去除杂质的目的。

1.2 金属杂质铁、铝、钨、钠、锂、铜、铬、钛、钾等金属杂质，在半导体工艺中都十分多见，这些杂质可能是以化学试剂、管道、器皿等为主要来源。

另外，在半导体圆片加工中，当金属互连形成的过程中，也会有一定的金属杂质形成。

一般需要利用化学方法去除此类杂质，使用相应的化学药品和试剂等配置专用清洗液，和金属离子发生化学反应，产生金属离子络合物，进而使杂质与圆片表面脱离清除。

1.3 有机物杂质有机物杂质具有相对广泛的来源，包括清洗溶剂、光刻胶、真空脂、机械油、细菌、人皮肤油脂等。

在圆片表面，这些有机物杂质可能形成有机物薄膜，导致圆片表面和清洗液无法直接接触，进而造成无法彻底清洗圆片表面的问题。

在常规清洗后，圆片表面仍然会残留各种类型的污染杂质。

对于这些类型的污染杂质，通常需要在第一步的清洗工序中，使用双氧水、硫酸等试剂清除。

1.4 氧化物杂质半导体晶圆在常规环境下，与空气中的水、氧气等成分接触，在其表面会有自然氧化层形成。

硅片清洗技术半导体硅片SC-2清洗技术1 清洗液中的金属附着现象在碱性清洗液中易发生，在酸性溶液中不易发生，并具有较强的去除晶片表面金属的能力，但经SC-1洗后虽能去除Cu等金属，而晶片表面形成的自然氧化膜的附着（特别是Al）问题还未解决。

2 硅片表面经SC-2液洗后，表面Si大部分以O 键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。

3 由于晶片表面的SiO2和Si不能被腐蚀，因此不能达到去除粒子的效果。

a.实验表明：据报道将经过SC-2液，洗后的硅片分别放到添加Cu的DHF清洗或HF+H2O2清洗液中清洗、硅片表面的Cu浓度用DHF液洗为1014 原子/cm2，用HF+H2O2洗后为1010 原子/cm2。

即说明用HF+H2O2液清洗去除金属的能力比较强，为此近几年大量报导清洗技术中，常使用HF+H2O2来代替DHF清洗。

半导体硅片DHF清洗技术a. 在DHF洗时，可将由于用SC-1洗时表面生成的自然氧化膜腐蚀掉，而Si几乎不被腐蚀。

b. 硅片最外层的Si几乎是以H 键为终端结构，表面呈疏水性。

c. 在酸性溶液中，硅表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶片表面。

d. 去除金属杂质的原理：①用HF清洗去除表面的自然氧化膜，因此附着在自然氧化膜上的金属再一次溶解到清洗液中，同时DHF清洗可抑制自然氧化膜的形成。

故可容易去除表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属。

但随自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu等贵金属（氧化还原电位比氢高），会附着在硅表面，DHF清洗也能去除附在自然氧化膜上的金属氢氧化物。

②实验结果：据报道Al3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+ 的氧化还原电位E0 分别是- 1.663V、-0.763V、-0.440V、0.250V 比H+ 的氧化还原电位（E0=0.000V）低，呈稳定的离子状态，几乎不会附着在硅表面。

③如硅表面外层的Si以H 键结构，硅表面在化学上是稳定的，即使清洗液中存在Cu等贵金属离子，也很难发生Si的电子交换，因经Cu等贵金属也不会附着在裸硅表面。

硅片清洗的方法一、硅片清洗的重要性硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性。

现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术，常见的有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动力学法、干法清洗、微集射束流法、激光束清洗、冷凝喷雾技术、气相清洗、非浸润液体喷射法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、等离子体清洗、原位水冲洗法等。

这些方法和技术现已广泛应用于硅片加工和器件制造中的硅片清洗。

表面沾污指硅表面上沉积有粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化物等的一种或几种。

超纯表面定义为没有沾污的表面, 或者是超出检测量极限的表面。

二、硅片的表面状态与洁净度问题：硅片的真实表面由于暴露在环境气氛中发生氧化及吸附，其表面往往有一层很薄的自然氧化层，厚度为几个埃、几十个埃甚至上百埃。

真实的硅片表面是内表面和外表面的总合，内表面是硅与自然氧化层的界面，。

外表面是自然氧化层与环境气氛的界面，它也存在一些表面能级，并吸附一些污染杂质原子，而且不同程度地受到内表面能级的影响，可以与内表面交换电荷，外表面的吸附现象是复杂的。

完好的硅片清洗总是去除沾污在硅片表面的微粒和有害膜层，代之以氧化物的、氯化物的或其它挥发元素(或分子)的连续无害膜层，即具有原子均质的膜层。

硅片表面达到原子均质的程度越高．洁净度越高。

三、硅片表面沾污杂质的来源和分类：在硅片加工及器件制造过程中，所有与硅片接麓的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。

这主要包括以下几方面：硅片加工成型过程中的污染，环境污染，水造成的污染，试剂带来的污染，工业气体造成的污染，工艺本身造成的污染，人体造成的污染等。

表1.硅片表面沾污杂质的分类四、清洗方法（一）RCA清洗：RCA 由Werner Kern 于1965年在N.J.Princeton 的RCA 实验室首创, 并由此得名。

半导体制造工艺之硅的氧化概述硅是半导体材料中最重要的成分之一，广泛应用于半导体器件的制造中。

在半导体制造工艺中，硅的氧化是一个关键步骤，该过程将硅材料与氧气反应，形成一层氧化硅薄膜。

这一步骤对于半导体器件的性能和可靠性起着至关重要的作用。

硅的氧化过程通常通过热氧化或化学气相沉积（CVD）两种方法实现。

热氧化是最常用的氧化方法之一，它是在高温环境下将硅材料暴露在氧气中进行反应。

反应时，氧气分子会与硅材料的表面发生化学反应，形成一层均匀、紧密的氧化硅薄膜。

这种氧化过程通常在高温（约900-1200摄氏度）下进行，需要较长的时间（几十分钟到几个小时）。

化学气相沉积是另一种常用的氧化方法，它使用气相前体将氧化物沉积在硅表面上。

在这个过程中，硅衬底被放置在一个高温反应室中，气相前体物质被输送到反应室中，并在硅表面上沉积。

一个常用的气相前体是二甲基二氧化硅（DMDSO），它在高温环境下分解成二氧化硅并沉积在硅表面上。

与热氧化相比，化学气相沉积可以在较低的温度和较短的时间内实现氧化过程。

无论是热氧化还是化学气相沉积，氧化过程都可以通过控制氧化温度、氧化时间和氧化气体浓度来调节氧化硅薄膜的厚度。

薄膜的厚度通常在几纳米到几百纳米之间，根据不同的应用需求进行选择。

氧化硅薄膜在半导体制造中具有多种重要功能。

首先，它可以作为保护层，防止杂质和水分进入硅材料，从而提高器件的稳定性和可靠性。

其次，氧化硅还可以作为电路的绝缘层，防止电流泄露和干扰。

此外，氧化硅还可以用作电容层、栅介质层等特定应用。

总之，硅的氧化是半导体制造工艺中一个非常重要的步骤。

通过热氧化或化学气相沉积方法，可以形成一层均匀、紧密的氧化硅薄膜，为半导体器件的性能和可靠性提供良好的基础。

硅的氧化在半导体制造中扮演着关键的角色，它不仅可以形成绝缘层，还可以作为介电材料、隔离层和衬底。

在现代集成电路的制造中，氧化硅通常是制造晶体管的基本材料之一。

硅的氧化过程一般分为两个主要阶段：表面清洗和氧气反应。

硅片清洗原理与方法综述刘传军　赵权　刘春香　杨洪星(电子四十六所,天津　300220)摘要　对硅片清洗的基本理论、常用工艺方法和技术进行了详细的论述,同时对一些常用的清洗方案进行了浅析,并对硅片清洗的重要性和发展前景作了简单论述。

关键词　硅片　清洗　湿法化学清洗中图分类号:TN30512　文献标识码:A　文章编号:100125507(2000)2230207 Theory and M ethod of Sil icon W afer Clean i ngL iu Chuan jun,Zhao Q uan,L iu Chunx iang,Yang Hongx ing(T he46th Institu te(E lectronics),T ianj in300220)Abstract　In th is p ap er,the m ethods and m echan is m of silicon w afer clean ing are p re2 sen ted.Som e cases u sing silcon w afer clean ing are discu ssed.T he i m po rtance and ten2 dency of silicon w afer clean ing are also given b riefly.Keywords　Silicon w afer　C lean ing　W et chem ical clean ing1　引　言随着大规模集成电路的发展,集成度的不断提高,线宽的不断减小,对硅片的质量要求也越来越高,特别是对硅抛光片的表面质量要求越来越严。

这主要是因为抛光片表面的颗粒和金属杂质沾污会严重影响器件的质量和成品率,对于线宽为0135Λm的64兆DRAM器件,影响电路的临界颗粒尺寸为0106Λm,抛光片的表面金属杂质沾污应全部小于5×1016at c m2,抛光片表面大于012Λm的颗粒数应小于20个 片[1]。

化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的研究本文研究了化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的变化，探讨了不同清洗液对硅片表面的影响，以及硅片表面化学键和形貌对清洗效果的影响。

下面是本店铺为大家精心编写的5篇《化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的研究》，供大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

《化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的研究》篇1引言硅片是半导体工业中不可或缺的重要材料，其在制造过程中需要经过多次清洗，以去除表面污垢和杂质，保证其表面干净度和电学性能。

化学清洗是硅片表面处理中最常用的方法之一，而清洗液的组成和浓度对硅片表面的化学键和形貌有着重要的影响。

本文旨在研究不同化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的变化，并探讨这些变化对清洗效果的影响。

实验方法本次实验采用三种不同的化学清洗液，分别为 A、B、C。

A 液主要成分为氢氟酸和硝酸，B 液主要成分为氢氧化钠和过氧化氢，C 液主要成分为硫酸和氢氧化钠。

将硅片分别浸泡在三种清洗液中，浸泡时间分别为 10 分钟、20 分钟和 30 分钟。

浸泡结束后，用去离子水将硅片清洗干净，并用吹风机将其吹干。

实验结果使用扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 对硅片表面形貌进行观察和分析。

结果表明，不同清洗液对硅片表面的形貌和化学键有着不同的影响。

在 A 液中浸泡 10 分钟后，硅片表面出现明显的腐蚀和刻蚀现象，表面形貌变得粗糙。

在 AFM 图像中，可以观察到硅片表面出现了许多纳米级别的凹凸不平的结构。

同时，X 射线光电子能谱 (XPS) 分析结果显示，硅片表面化学键的主要成分为氟化硅和氧化硅。

在 B 液中浸泡 20 分钟后，硅片表面变得光滑，表面形貌得到改善。

在 AFM 图像中，可以观察到硅片表面出现了许多微米级别的平滑结构。

同时，XPS 分析结果显示，硅片表面化学键的主要成分为氢氧化钠和过氧化氢。

在 C 液中浸泡 30 分钟后，硅片表面出现了一些微小的凹凸结构，表面形貌较之前略有改善。

半导体硅的清洗总结(标出重点了)硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。

清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。

溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为CO2和H2O；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。

这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。

在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。

1 传统的RCA清洗法1.1 主要清洗液1.1.1 SPM（三号液）（H2SO4∶H2O2∶H2O）在120～150℃清洗10min左右，SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。

用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。

经SPM清洗后，硅片表面会残留有硫化物，这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。

由Ohnishi提出的SPFM(H2SO4/H2O2/HF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而有效地冲洗掉。

由于臭氧的氧化性比H2O2的氧化性强，可用臭氧来取代H2O2(H2SO4/O3/H2O称为SOM 溶液)，以降低H2SO4的用量和反应温度。

H2SO4(98%):H2O2(30%)=4:11.1.2 DHF（HF(H2O2)∶H2O）在20～25℃清洗30s 腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DHF清洗可去除表面氧化层，使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni 等金属，但不能充分地去除Cu。

HF：H2O2=1：50。

1.1.3 APM(SC-1)（一号液）（NH4OH∶H2O2∶H2O）在65～80℃清洗约10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属。

硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。

2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。

由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。

化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。

3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。

它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。

选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。

如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。

硅片清洗及原理硅片的清洗很重要,它影响电池的转换效率,如器件的性能中反向电流迅速加大及器件失效等。

因此硅片的清洗很重要,下面主要介绍清洗的作用和清洗的原理。

清洗的作用1.在太阳能材料制备过程中,在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜,有害的杂质离子进入二氧化硅层,会降低绝缘性能,清洗后绝缘性能会更好。

2.在等离子边缘腐蚀中,如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在,会影响器件的质量,清洗后质量大大提高。

3.硅片中杂质离子会影响P-N 结的性能,引起P-N 结的击穿电压降低和表面漏电,影响P-N 结的性能。

4.在硅片外延工艺中,杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。

清洗的原理要了解清洗的原理,首先必须了解杂质的类型,杂质分为三类:一类是分子型杂质,包括加工中的一些有机物;二类是离子型杂质,包括腐蚀过程中的钠离子、氯离子、氟离子等;三是原子型杂质,如金、铁、铜和铬等一些重金属杂质。

目前最常用的清洗方法有:化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。

1.目前的化学清洗步骤有两种:(1有机溶剂(甲苯、丙酮、酒精等→去离子水→无机酸(盐酸、硫酸、硝酸、王水→氢氟酸→去离子水(2碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水下面讨论各种步骤中试剂的作用。

a.有机溶剂在清洗中的作用用于硅片清洗常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、酒精等。

在清洗过程中,甲苯、丙酮、酒精等有机溶剂的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蜡等有机物杂质。

所利用的原理是“相似相溶”。

b.无机酸在清洗中的作用硅片中的杂质如镁、铝、铜、银、金、氧化铝、氧化镁、二氧化硅等杂质,只能用无机酸除去。

有关的反应如下:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OCu+2H2SO4= CuSO4 +SO2↑+2H2O2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2↑+2H2OCu+4HNO3= Cu(NO32 +2NO2↑+2H2OAg+4HNO3= AgNO3+2NO2↑+2H2OAu+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO↑+2H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O如果HF 过量则反应为:SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2OH2O2 的作用:在酸性环境中作还原剂,在碱性环境中作氧化剂。

硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。

2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。

由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。

化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。

3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

CL2+UV（〈400nm〉表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。

它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。

选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。

如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。

硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。

2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。

由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。

化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。

3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。

CL2+UV（〈400nm〉表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。

它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。

选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。

如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。

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硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。

清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。

溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为co2和h2o；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。

这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。

在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。

1传统的RcA清洗法1.1主要清洗液1.1.1spm（三号液）（h2so4∶h2o2∶h2o）在120～150∶清洗10min左右，spm具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成co2和h2o。

用spm 清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。

经spm清洗后，硅片表面会残留有硫化物，这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。

由ohnishi 提出的spFm(h2so4/h2o2/hF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而1/13有效地冲洗掉。

由于臭氧的氧化性比h2o2的氧化性强，可用臭氧来取代h2o2(h2so4/o3/h2o称为som溶液)，以降低h2so4的用量和反应温度。

h2so4(98%):h2o2(30%)=4:11.1.2DhF（hF(h2o2)∶h2o）在20～25∶清洗30s腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DhF清洗可去除表面氧化层，使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，ni等金属，但不能充分地去除cu。

化学清洗总结1。

3各洗液的清洗说明；1.3。

1SC—1洗液；1。

3。

1.1去除颗粒；硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6mm；①自然氧化膜约0。

6nm厚,其与NH4OH、H2;②SiO2的腐蚀速度随NH4OH的浓度升高而加快;③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快当，；④NH4OH 促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀；⑤若H2O2的浓度一定,NH4OH浓度越低，颗粒1。

3 各洗液的清洗说明1。

3。

1 SC-1洗液1。

3.1。

1 去除颗粒硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6mm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.②SiO2的腐蚀速度随NH4OH的浓度升高而加快,其与H2O2的浓度无关。

③Si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，H202浓度越高这一值越小.④NH4OH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化现象只能去除≥0。

4μm颗粒。

兆声清洗时由于0.8Mhz的加速度作用能去除≥0。

2μm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,而且又可避免超声清洗对晶片产生损伤。

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.1.3。

1。

2 去除金属杂质①由于硅表面氧化和腐蚀，硅片表面的金属杂质，随腐蚀层而进入清洗液中。