摘要：介绍了HF稀溶液在DGQ系列清洗⼯艺中对硅⽚表⾯的作⽤，⽆论是常规的酸碱清洗还是DGQ 系列清洗剂的清洗，在没有HF稀溶液浸泡的情况下，1108波数处的吸收都是不同价态硅氧化物的复合吸 收，⽤HF稀溶液浸泡后清洗的硅⽚，复合吸收变成仅有⼆氧化硅的吸收。
关键词：硅⽚清洗；；润湿性
1引⾔
硅⽚上的有机﹑⽆机和颗粒状杂质通常是以化学或物理吸附的⽅式结合于硅⽚表⾯或包埋于硅⽚⾃⾝的氧化膜中。这些沾染物及颗粒状杂质会严重影响器件的性能﹑可靠性和成品率。实验表明，有超过50％的次品是由于清洗不当造成的，
从⽽使得超净表⾯的制备⼯艺成了制作⼤规模和超⼤规模（VLSI）集成电路（IC）的关键技术。所谓超净表⾯即要求硅⽚表⾯⽆颗粒状杂质和有机、⾦属沾染物（保守地说，表⾯的⾦属杂质应少于每平⽅厘⽶1010个原⼦；⼤于0.1mm的粒⼦应少于每平⽅厘⽶0.1个），⽆⾃⾝氧化物，完全氢终端﹑表⾯的微观粗糙度要⼩[1，2]。因此清洗时必须有效地去除表⾯有机与⽆机沾染物，⽽⼜不侵蚀和破坏硅⽚表⾯或导致表⾯粗糙化。 ⽬前世界各国在半导体器件⽣产中普遍采⽤的是Kern于1970年发明的RCA标准清洗⽅法[1]。⾃90年代初期，⼈们开始致⼒于新型清洗⼯艺和清洗剂的研究以取代RCA清洗技术。1996年W.A.Cady和M.Varadarajan[3]提出了采⽤四甲基氢氧化氨[N(CH3)4OH)]与羧酸盐缓冲剂配置的碱性⽔溶液喷雾清洗法；1997年JoongS.Jeon和SriniRaghavan[4，5]提出了利⽤兆声波激发臭氧⽔对硅⽚进⾏清洗；1998年GeoffreyL.Bakker[6]等⼈提出了⽤⽔和⽔/CO2混合溶液在⾼温、⾼压下的清洗等等。1995年⼭东⼤学光电材料与器件研究所研制成功了含表⾯活性剂的新型清洗剂和与之配套的新型DGQ系列清洗⼯艺。它有DGQ-1﹑DGQ-2两种型号，DGQ-1去除油脂类杂质﹑DGQ-2去除⾦属类杂质，使⽤时稀释19倍。该清洗技术的清洗效果与RCA清洗技术相当，⽬前已在半导体分离器件得到了应⽤。我们对它的清洗效果与标准RCA清洗技术进⾏了⽐较，结果表明含表⾯活性剂⽔溶液的新型清洗技术在去除有机物和⾦属杂质离⼦⽅⾯相当于标准RCA清洗⼯艺[7]。其清洗的硅⽚，表⾯平整度⾼，明显优于标准RCA清洗技术[8]，⽽且新型清洗剂具有⽆毒﹑⽆腐蚀性﹑对⼈体⽆危害﹑对环境⽆污染，⼯艺简单﹑操作⽅便等优点。HF在清洗中的作⽤是什么，下⾯我们以实验来加以说明。
2实验结果和讨论
2.1HF稀溶液在DGQ系列清洗⼯艺中的作⽤
为了确定HF稀溶液在DGQ系列清洗⼯艺中的作⽤，将2英⼨的硅圆⽚分4组分别按照表1中的⽅法进⾏清洗。
按照上述四种⽅法清洗好的硅⽚⽤傅⽴叶变换红外吸收光谱仪测量它们的红外（透过）吸收状况并绘制吸收光谱图，如图1所⽰。从图1中可以看出谱线中有两个明显的吸收峰，在609波数处的峰是硅衬底吸收峰，1108波数处的吸收是不同价态硅氧化物的复合吸收，其中的尖峰是由+2价态硅氧化物吸收产⽣的；由曲线3和曲线4可以看出，⽆论是常规的酸碱清洗还是DGQ系列清洗剂的清洗，在没有HF稀溶液浸泡的情况下，1108波数处的吸收都是不同价态硅氧化物的复合吸收，表明清洗后的硅⽚表⾯依然有⼀层不同价态硅氧化物存在；由曲线1和曲线2可以看出，⽤HF稀溶液浸泡后清洗的硅⽚，复合吸收变成仅有⼆氧化硅的吸收；表明DGQ-1﹑DGQ-2清洗剂与SC-1﹑SC-2⼀样对硅⽚表⾯的硅氧化膜都没有去除作⽤。因此采⽤DGQ系列清洗剂清洗硅⽚时，⾸先需⽤HF稀溶液浸泡硅⽚，将硅⽚表⾯的⾃然氧化膜去掉，以利于包埋于氧化层内的⾦属和有机污染物的去除。
Ishizaka证明了标准RCA清洗⼯艺在对半导体表⾯清洗的同时，在硅⽚的表⾯⽣成了⼀层厚度1～1.5nm的⼆氧化硅钝化膜[9]。⽐较⽤标准RCA清洗⼯艺和⽤DGQ系列清洗⼯艺清洗的硅⽚的红外透过吸收谱，⼆者除了硅衬底的吸收外，也都有⼆氧化硅的吸收，⽽且吸收峰的⾼度基本相同。这表明⽤DGQ系列清洗⼯艺清洗硅⽚同样在硅⽚表⾯⽣成了⼀层厚度1～1.5nm的⼆氧化硅钝化膜。
2.2清洗后硅⽚表⾯的润湿性能
硅⽚经不同的清洗⼯艺清洗后其表⾯的润湿性能各不相同。为了测定硅⽚表⾯的润湿性能，实验中采⽤了XZD-3型全量
硅⽚经不同的清洗⼯艺清洗后其表⾯的润湿性能各不相同。为了测定硅⽚表⾯的润湿性能，实验中采⽤了XZD-3型全量程界⾯张⼒﹑接触⾓测试仪，它是利⽤旋转滴法测量接触⾓⽽确定硅⽚表⾯润湿性的。接触⾓⽰意如图2，根据⾓度的⼤⼩即可判定硅⽚的润湿状况。 表2给出了硅⽚经常规酸碱清洗﹑DGQ系列新型清洗剂清洗和仅⽤稀HF浸泡20秒后⾼纯⽔冲洗的硅⽚表⾯的接触⾓。
由图2我们知道，⾓度越⼩，表明⾼纯⽔从硅⽚表⾯排开⽓泡的能⼒越强，⾼纯⽔与硅⽚的接触⾯积也就越⼤，硅⽚表⾯的润湿性也就越好。从表2中可以看到DGQ系列新型清洗剂清洗后的硅⽚表⾯的接触⾓的平均值最⼩（9.8°），因⽽润湿性也就最好。
3结论
红外吸收谱测量的结果表明：⽆论是常规的酸碱清洗还是DGQ系列清洗剂的清洗，在没有HF稀溶液浸泡的情况
下，1108波数处的吸收都是不同价态硅氧化物的复合吸收，⽤HF稀溶液浸泡后清洗的硅⽚，复合吸收变成仅有⼆氧化硅的吸收。因此，⽆论是⽤标准RCA清洗⼯艺，还是采⽤DGQ系列清洗剂清洗硅⽚时，⾸先需⽤HF稀溶液浸泡硅⽚，将硅⽚表⾯的⾃然氧化膜去掉，以利于包埋于氧化层内的⾦属和有机污染物的去除。
采⽤XZD-3型全量程界⾯张⼒﹑接触⾓测试仪测量接触⾓表明，DGQ系列新型清洗剂清洗后的硅⽚表⾯的接触⾓为最⼩，因⽽润湿性也最好；标准RCA清洗剂清洗的硅⽚表⾯的接触⾓稍⼤⼀点，润湿性稍差⼀些；⽽仅⽤HF稀溶液浸泡20秒后⾼纯⽔冲洗的硅⽚接触⾓为最⼤，因⽽润湿性最差。
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