硅片清洗工艺采用RCA方法,这是半导体行业硅片的标准清洗步骤: 1) 配制溶液(1:20,本次100ml 2000ml)
2) 硅片支架清洗、吹干待用
3) 取硅片放于支架上,按照顺序放好
4) 配3#液(硫酸:H2O2=3:1,本次660ml:220ml),硫酸最后加,同时另一容器煮水
5) 用3#液煮洗,15min,加热至250℃,拎起支架稍凉片刻
6) 将支架放到热水中,冲水
7) 配制1#液(氨水:H2O2:H2O=1:1:5-1:1:7),前两者倒入热水中,加热75~85℃,时间10~20min(时间不可太长,因为氨水对硅有腐蚀作用,利用络合作用去除重金属杂质),取出硅片支架,放入1#液,15min,取出放到热水中,冲水 8) 配制2#液(HCl:H2O2:H2O=1:1:5,本次240ml240ml1200ml)前两者倒入热水中。
9) 取出硅片,放入2#液,15min,取出放热水中,冲水。
10) 10%的(1:20,本次100ml2000ml)时间5~10s,去除硅表面氧化层 11) 去离子水冲洗时间20min
* RCA标准清洗法是1965年由Kern和Puotinen 等人在N.J.Princeton的RCA实验室首创的,并由此而得名。RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法,该清洗法主要包括以下几种清洗液。
(1)SPM:H2SO4 /H2O2 120~150℃ 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CO 2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。
(2)HF(DHF):HF(DHF) 20~25℃ DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜,因此,附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al,Fe,Zn,Ni等金属,DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀。
(3)APM (SC-1):NH4OH/H2O2 /H2O 30~80℃ 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被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH 4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的。在 NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O 2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。
(4)HPM (SC-2):HCl/H2O2/H2 O 65~85℃ 用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。在室温下HPM就能除去Fe和Zn。
清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有机沾污,因为有机物会遮盖部分硅片表面,从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除;然后溶解氧化膜,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、金属等沾污,同时使硅片表面钝化。