第五章硅片加工- 硅片清洗

一.硅片的化学清洗工艺原理硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：A.有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。

B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。

C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。

b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。

硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述办法进行清洗去除沾污。

a.使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

b.用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。

c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。

自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。

美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。

⑶美国VERTEQ 公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。

⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。

⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。

⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。

目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。

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、王水一氢氟酸一去离子水(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F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：2AI+6HCI=2AICI3+3H2 TAI2O3+6HCI=2AICI3+3H2OCu+2H2SO4= CuSO4 +SC2 T +2H2O2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2+2H2OCu+4HNO3= Cu(NO32 +2NO2 +2H2OAg+4HNO3= AgNO3+2NO2+2H2OAu+4HCI+HNO3=H[AuCI4]+NO T +2H2OSiO2+4HF=SiF4 T +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。

硅材料加工中的硅片清洗技术教程硅片清洗是硅材料加工过程中的重要环节之一，它直接影响到硅片的质量和性能。

在硅材料的加工过程中，硅片表面会附着各种有害物质，包括灰尘、油污、光刻胶等。

若不进行适当的清洗处理，这些污染物会严重影响硅片的电性能、光学性能以及其他性能指标。

因此，掌握合适的硅片清洗技术，并运用正确的方法清洗硅片，对于确保硅材料加工的质量和稳定性至关重要。

本文将向读者介绍一些常见的硅片清洗技术，并提供一些实用的清洗步骤和注意事项，以供参考。

常见的硅片清洗技术1. 碱性清洗技术碱性清洗技术是目前应用最广泛的硅片清洗技术之一。

其原理是利用碱性溶液的腐蚀性，将硅片表面的污染物溶解掉。

碱性清洗液一般选用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化铵(NH4OH)等碱性溶液。

清洗时，将硅片浸泡在碱性溶液中，通过机械搅拌或超声波震荡等方法加速清洗过程。

碱性清洗技术适用于去除硅片表面的有机物、无机污染物以及光刻胶等。

2. 酸性清洗技术酸性清洗技术主要用于去除硅片表面的金属杂质和氧化物等。

常用的酸性溶液有氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)等。

与碱性清洗不同，酸性清洗在清洗过程中要注意反应速度和清洗时间，以免对硅片造成深度腐蚀或毁坏。

3. 气体清洗技术气体清洗技术是一种对硅片进行无接触清洗的方法。

常用的气体包括氮气(N2)、氦气(He)和氩气(Ar)等。

气体清洗方法有两种：气体溶剂用于直接除去硅片表面的污染物，而气体辅助溶剂则通过溶剂蒸发、溅射等方式清洗硅片。

该技术的优点是避免了接触清洗可能带来的机械损伤，并且能够清洗到微米级别的细小尘埃。

实用清洗步骤和注意事项1. 预处理在进行硅片清洗之前，必须进行预处理步骤来减少不必要的腐蚀和污染。

首先，将硅片浸泡在纯水中去除尘埃和颗粒物，并通过超声波清洗去除表面吸附的杂质。

其次，使用有机溶剂去除表面的油污，如酒精、丙酮等。

最后，使用纯水进行冲洗，确保硅片表面干净。

2. 碱性清洗将经过预处理步骤的硅片浸泡在碱性清洗液中，进行机械搅拌或超声波震荡，清洗5-10分钟。

硅片清洗过程太阳能电池硅片清洗过程制绒-扩散-刻蚀-清先(去PSG)-沉积减反射膜-丝网印刷-烧结-分选-组装以下为制绒工艺1、去损伤层目的：用高温NaOH或KOH去除硅表面的切割损伤层，划痕、手印、杂质等要求：浓度20%，温度80C，时间5min达到：硅片表面减薄10-20μm注意事项：1、浓度保证为20%，要求有补液槽，补充每次清洗的消耗。

2、80C温度要有加热管。

3、30S时间准确控制。

4、有自动盖，减少挥发。

2、温水隔离目的：稀释硅表面或洗篮上残留的碱液。

要求：水50C，时间5min达到：浓碱被稀释注意事项：1、要有鼓泡2、鼓泡要均匀3、换水：a、溢流：1-2方/小时，快排7S，30S上水，补水管口径1寸，水压2kg。

3、A单晶制绒面目的：通过高温低浓度的NaOH/KOH将硅表面腐蚀出均匀的金字塔型表面，减少硅片对光的反射。

要求：在浓度为3%左右时，在80C上下的温度，约25min增加一定量的乙醇，加快溶液反应，起到消除气泡的作用。

达到：硅片表面形成金字塔，大小均匀，单体尺寸2-10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙的完整绒面。

工艺要求：有鼓泡，有加热管，循环泵，使溶液均匀，温度均匀，浓度均匀。

注意事项：a、浓度、温度和清洗时间有一定的比例。

b、在制绒过程中不能有鼓泡。

c、测温点靠近硅片中部。

d、从制绒槽到水洗槽的时间控制在20s以内。

（否则在高温状态下残留的碱液会挥发留下硅表面。

B多晶制绒目的：通过恒定温度，较高浓度的酸液制绒（HNO3+HF）要求：浓度60%左右温度：15-20C，时间3-4min达到：硅片表面形成金字塔，大小均匀，单体尺寸2-10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙的完整绒面。

注意事项：a、硅与酸反应是放热过程，需要降温，制冷。

b、有循环泵和溢流，保证温度。

工艺流程：注酸——放料——排酸——注水喷淋——鼓泡——提料——排水——注酸c、加自动盖和喷淋：HNO3+HF在高温下有很强的挥发性，有害酸气会会腐蚀设备和损害人体，加盖保护。

硅片清洗技术详解硅片清洗主要内容讲解1、清洗的基本概念和目的。

硅片加工的目的是为器件生产制作一个清洁完美符合要求的使用表面，所谓清洗，就是清洗硅片的表面，去除附着在硅片上的污染物。

2、硅片清洗室的管理与维护；（1）人员流动的管理和清洁室的作业人数。

（2）清洗室内物品器具的管理。

（3）清洗室内其它影响清洗质量因素的管理维护。

如；空气过滤系统、防静电处理、温度与湿度系统等！3、硅片表面沾污的类型；（！）有机杂质沾污；如；胶黏剂、石蜡、油脂等。

（2）颗粒类型杂质沾污；一般来自加工中磨料和环境中的尘粒。

（3）金属杂质沾污；由生产加工的设备引起的金属杂质沾污。

4、硅片清洗处理方法分类；硅片清洗处理方法分为湿法清洗和干法清洗两大类。

而湿法清洗又分为化学清洗和物理清洗两种方法。

化学清洗——利用各种化学试剂对各种杂质的腐蚀、溶解、氧化及络合等作用去除硅片表面的沾污。

物理清洗——硅片的物理清洗法主要指的是利用超声波和兆声波清洗方法。

5、化学清洗的各种试剂的性质应用和分级；（1）有机溶剂清洗；有机溶剂能去除硅片表面的有机杂质沾污。

主要溶液有；甲苯、丙酮、乙醇等。

根据其性质须在使用甲苯、丙酮后在使用乙醇进行处理，最后在用水冲洗。

（2）无机酸及氧化还原清洗；无机酸试剂主要为；盐酸（HCI）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、氢氟酸（HF）以及过氧化氢（H2O2）—双氧水。

其中过氧化氢主要用于氧化还原清洗。

其它试剂按其本省性质进行应用清洗。

硅片金属清洗主要是利用了它们的强酸性、强腐蚀性、强氧化性的特性从而达到去除表面金属沾污的目的。

（3）化学清洗的分级主要分为优级纯、分析纯和化学纯三个级别。

视清洗的种类和场合进行合理选择。

通常硅片切割片和研磨片的清洗可以使用分析纯试剂，抛光片须用优级纯试剂。

具体试剂分类有国家规定标准。

6、超声波清洗原理、结构和应用要素；原理—提供高频率的震荡波在溶剂中产生气泡和空化效应，利用液体中气泡破裂所产生的冲击来波达到清洗目地。

硅片清洗的方法一、硅片清洗的重要性硅片清洗是硅片生产的最后一道工序。

其步骤最频繁，而且其效率将直接影响到良品率、硅片的性能和可靠性。

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：超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、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、、激光束清洗、冷凝喷雾技术、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。

但目前就用最广泛的主要是超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法。

二、清洗方法（一）RCA清洗：RCA 清洗主要用于清除有机表面膜、粒子和金属沾污。

1、颗粒的清洗硅片表面的颗粒去除主要用APM ( 也称为SC1) 清洗液(NH4OH + H2O2 + H2O) 来清洗。

在APM 清洗液中,由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2) , 呈亲水性, 硅片表面和粒子之间可用清洗液浸透, 硅片表面的自然氧化膜和硅被NH4OH 腐蚀,硅片表面的粒子便落入清洗液中。

粒子的去除率与硅片表面的腐蚀量有关, 为去除粒子,必须进行一定量的腐蚀。

在清洗液中, 由于硅片表面的电位为负, 与大部分粒子间都存在排斥力, 防止了粒子向硅片表面吸附。

2、表面金属的清洗(1)HPM (SC22) 清洗(2)DHF清洗硅片表面的金属沾污有两种吸附和脱附机制: (1) 具有比硅的负电性高的金属如Cu ,Ag , Au , 从硅表面夺取电子在硅表面直接形成化学键。

具有较高的氧化还原电位的溶液能从这些金属获得电子, 从而导致金属以离子化的形式溶解在溶液中, 使这种类型的金属从硅片表面移开。

(2) 具有比硅的负电性低的金属, 如Fe , Ni ,Cr , Al , Ca , Na , K 能很容易地在溶液中离子化并沉积在硅片表面的自然氧化膜或化学氧化膜上。

这些金属在稀HF 溶液中能随自然氧化膜或化学氧化膜容易地除去。

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。

硅片清洗技术随着超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，对硅片表面的洁净度及表面态的要求也越来越高。

要得到高质量的半导体器件，仅仅除去硅片表面的沾污已不再是最终的要求。

在清洗过程中造成的表面化学态、氧化膜厚度、表面粗糙度等已成为同样重要的参数。

目前，通常应用的清洗方法是湿式化学清洗法，即利用有机溶剂、碱性溶液、酸性溶液、表面活性剂等化学试剂，配合兆声、超声、加热等物理措施，使有机物、颗粒、金属等沾污脱离硅片表面，然后用大量的去离子水冲洗，获得洁净的硅片表面的清洗方法。

1.硅片清洗硅片表面沾污是指沉积在硅片表面的粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化膜的一种或几种。

因为有机物会遮盖部分硅片表面，使氧化层和与之相关的沾污难以去除，清洗的一般思路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。

2.清洗技术的最新发展2.1电解离子水清洗硅片用电解的方法将超净水或添加电解质的超净水分解为阴离子和阳离子，并通过调节电解液的浓度、电流密度等来控制其pH值和氧化还原电位，得到所需要的强氧化性溶液或强还原性溶液，以达到去除硅片表面的有机物、颗粒和金属的作用。

此清洗方法可大幅度地减少化学试剂的用量，而且也减少了冲洗用的超净水的用量，简化了回收再利用所需的设备，既降低成本，又减少对环境的污染。

电解粒子水的使用将有可能是未来硅片清洗的重要发展方向。

2.2只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗在湿式清洗工艺中，硅片表面都有一层化学氧化膜，这层氧化膜是主要的沾污源。

如果没有这层氧化膜可大大降低金属、有机物等沾污。

只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗，可通过降低与周围环境的接触来获得一个理想的钝化表面，减少颗粒吸附在敏感的疏水性表面上。

这就对清洗工艺设备提出了多方面的要求。

目前较成功的是苏州华林科纳公司的清洗设备，它将所有的清洗工艺步骤（清洗和干燥）结合在一个工艺槽中，大大地减少了硅片与空气的接触。

硅片湿法清洗方法硅片湿法清洗是半导体制造过程中非常重要的一步，它能够有效去除硅片表面的杂质和污染物，提高硅片的品质和可靠性。

本文将介绍硅片湿法清洗的方法和步骤。

一、清洗剂的选择硅片湿法清洗的第一步是选择合适的清洗剂。

常用的清洗剂有氢氧化钠(NaOH)、氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、去离子水等。

这些清洗剂都具有一定的腐蚀性，使用时需要注意安全操作，并且根据需要选择合适的浓度和配比。

二、清洗设备的准备进行硅片湿法清洗时，需要准备清洗设备。

一般而言，清洗设备包括清洗槽、超声波清洗机、烘干器等。

清洗槽用于浸泡硅片，超声波清洗机可以加速清洗过程，烘干器用于去除水分。

清洗设备的选择和使用需要根据清洗的具体要求和硅片的尺寸来确定。

三、清洗步骤硅片湿法清洗的步骤一般包括预清洗、主清洗、去离子水漂洗和烘干。

1. 预清洗：将硅片放入清洗槽中，使用去离子水浸泡一段时间，去除表面的大颗粒杂质和污染物。

2. 主清洗：将预清洗后的硅片放入超声波清洗机中，加入适量的清洗剂，开启超声波清洗功能，进行清洗。

超声波的震动可以有效去除硅片表面的细微污染物。

3. 去离子水漂洗：将主清洗后的硅片放入清洗槽中，使用去离子水进行漂洗。

去离子水可以去除清洗剂残留和硅片表面的离子杂质。

4. 烘干：将去离子水漂洗后的硅片放入烘干器中，使用适当的温度加热，将水分蒸发掉，使硅片完全干燥。

四、注意事项在进行硅片湿法清洗时，需要注意以下几点：1. 安全操作：清洗剂具有一定的腐蚀性，使用时需要佩戴防护手套、护目镜等个人防护装备，避免直接接触清洗剂。

2. 清洗时间：清洗时间过长可能会导致硅片表面的腐蚀，清洗时间过短则无法充分去除污染物。

因此，需要根据具体情况控制清洗时间。

3. 清洗剂浓度：清洗剂浓度过高可能会导致硅片表面的腐蚀，浓度过低则无法有效清洗。

因此，需要根据清洗要求选择合适的清洗剂浓度。

4. 烘干温度：烘干温度过高可能会导致硅片表面的热应力，烘干温度过低则无法充分去除水分。

硅片清洗方法及硅片清洗设备摘要:随着科技的发展对集成电路的使用也越来越多，对其工艺制造技术要求也越来越严格。

硅片是集成电路的重要配件。

在实际使用过程中，为了能够提高集成电路制作工艺，保证其使用效果，必须对硅片进行清洗。

因此，研究和探索硅片清洗方法以及研发硅片清洗设备，是提高半导体加工效率的重中之重。

本篇文章主要针对硅片清洗方法以及硅片清洗设备进行分析和研究，希望能够对硅片清洗提供更多的参考意见。

关键词:硅片；清洗方法；清洗设备；引言:在对硅片进行加工和使用过程中，要求其表面必须洁净，无灰尘杂质才能够保证后续生产工艺顺利进行。

因此必须在生产前对硅片进行清洗，在整个生产过程当中清洗是被重复次数最多的步骤，硅片的清洗工序比较复杂，清洗方法的关键和难度在于随着硅片尺寸的不断缩小，半导体集成电路对硅片的敏感性越来越强。

半导体在制作和加工过程中必然会吸附一些颗粒和灰尘等物质。

为了能够减少其他污染物质对芯片质量的影响。

实际生产过程中，往往需要对硅片进行单独清洗，这一清洗过程复杂繁琐，单单一个清洗步骤就占据了整个半导体生产过程的1/3。

由此可见清洗方法以及清洗设备的重要性。

当前，硅片清洗方法应用最多的是湿法技术。

通过不断的技术革新和发展湿法清洗技术几乎已经替代了干法清洗，被广泛应用在硅片清洗工艺当中。

一、硅片的主要清洗方法（一）刷洗法刷洗法是目前清洗硅片最常用的一种方法之一，该方法能够有效的去除硅表面的灰尘杂质和颗粒。

一般情况下，该方法被用在切割或者抛光后的硅片清洗上。

能够有效的清除抛光后的硅片表面附着的大量灰尘和颗粒。

刷洗法可分为单面刷洗或双面刷洗，在实际生产过程中刷洗法有时会与超声法或者是化学液清洗方法共同使用来提高硅片清洗的质量效果和效率。

（二）化学清洗法1.RCA化学清洗法在上个世纪60年代，由美国一家公司研究和推出了一种化学清洗硅片的方法。

这种技术和方法后来便被称作 RCA清洗方法。

该方法主要是利用化学药剂来达到硅片清洗的目的，目前大多数的工厂所使用的硅片清洗方法都是RCA化学方法，可见该方法的应用范围之广。