半导体单晶抛光片清洗工艺分析.pdf
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1、半导体单晶抛光片清洗工艺分析 赵权 (中国电子科技集团公司 第四十六研究所,天津300220) 摘要:通过对Si , CaAs , Ge等半导体材料单晶抛光片清洗工艺技术的研究,分析得出了半 导体材料单晶抛光片的清洗关键技术条件。首先用氧化性溶液将晶片表面氧化,然后用一定的方 法将晶片表面的氧化物去除,从而实现对晶片进行清洗的目的。采用这种先氧化再剥离的方法, 可有效去除附着在晶片表面的杂质及各种沾污物。对于不同的材料,氧化过程以及剥离过程可以 在不同的溶液中相互独立地进行;也可以组合在一起,使用一种混合液同时实现氧化及剥离。采 用氧化、剥离的清洗原理,可提高半导体材料抛光片的清洗工艺技术水平
2、,同时也对新材料抛光 片的清洗工艺起到一定的指导作用。 关键词:半导体;抛光片;清洗工艺 中图分类号: TN30512; TN405 文献标识码: A 文章编号: 10032353X (2007) 1221049203 Research on the Cleaning Process of Polished Wafer of Semiconductor Materials ZHAO Quan ( The46thResearch Institute , CETC,Tianjin300220,China) Abstract : A new process condition was obtaine
3、d by researching the cleaning process of the single2crystal polishing wafer of semiconductor materials , such as Si , GaAs and Ge.T o polish the particle and the contamination absorbed on the wafer surface , the oxidization solution was used to oxidize the wafer surface first , then a certain method
4、 was adopted to remove the oxides from the wafer surface.For the various materials , the oxidization and the removing procedure could be done in different solutions; the oxidization and the removing procedures could be done in one mixture simultaneously by combining the materials.The mechanism can i
5、mprove the process of single2crystal polished wafer of semiconductor materials , and develop the process of new material polished wafer. Key words : semiconductor ; polished wafer ; process mechanism EEACC : 2550 ; 2220 1 引言 随着半导体器件和大规模集成电路的迅速发 展,对半导体器件的电性能和可靠性的要求越来越 高,这就使半导体材料抛光片表面洁净度成为了材 料和器件发展的首要
6、问题。要得到高质量的半导体 抛光片,仅仅除去抛光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的重要参数1。超 洁净表面是指不存在颗粒、金属、有机物等污染物 的洁净表面。目前, Si单晶抛光片的清洗工艺已比 较成熟,普遍采用的是RCA (美国无线电公司) 清洗法。Si抛光片的清洗工艺技术已不属于保密范 畴,而GaAs , Ge等抛光片的清洗工艺技术由于仅 被世界上少数公司所掌握,现在还是商业秘密。本 文通过对几种半导体抛光片清洗工艺实例的分析, 找出了半导体材料抛光片的关键技术。该关键技术 对进一步提高Si , GaAs , Ge等半导体材
7、料抛光片 工艺技术与材料 Process Technique and Materials December 2007Semiconductor Technology Vol132 No112 1049 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 清洗技术水平有一定的指导作用。 2 清洗工艺 半导体材料抛光片的清洗工艺因其氧化物种 类、数量、性质的差异而不同。下面给出了Si , GaAs , Ge抛光片的具体清洗工艺。 Si单晶抛光片清洗工艺 清洗方案: DHF
8、APMHPM DHF:VHFVH2O= 1100 ; APM:VNH4OHVH2O2VH2O= 1220 ; HPM:VHClVH2O2VH2O= 116。 GaAs抛光片清洗工艺 清洗方案: K OH清洗 紫外光+ O3清洗 酸 性活性剂清洗。 Ge单晶抛光片清洗工艺 清洗方案:浓硫酸 稀硫酸 APM。 3 分析与讨论 311 Si抛光片清洗机理 抛光结束后,抛光片表面的断裂键力场很强, 极易吸附抛光环境中的各种污染物, Si抛光片表面 沉积污染物一般有颗粒、金属、有机物、湿气分子 和自然氧化膜。因为有机物会遮盖部分Si片表面, 使氧化层和与之相关的沾污难以去除,清洗的思路 是首先去除表面的
9、有机沾污;然后溶解氧化层;最 后再去除颗粒、金属沾污,同时使表面钝化2。 DHF清洗 DHF可以去除Si片表面的自然氧化膜,附着 在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中,因此 可以很容易地去除Si片表面的Al , Fe , Zn , Ni等 金属。由于H2O2的作用,在Si片表面不断形成新 的氧化膜,新的氧化膜又不断被腐蚀,最终将Si 片表面的金属离子大部分去除。用DHF清洗Si片 后, H离子和Si片表面的断裂键结合, Si片最外 端的Si几乎都以H为终端,故Si片呈疏水表面, 不利于表面颗粒的去除。 APM清洗 APM清洗液由NH4OH , H2O2, H2O组成。由 于H2O2的作用,
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- 半导体 抛光 清洗 工艺 分析
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