如風歲月,硅是地球上儲藏最豐富的材料之一。硅的單體,具有基本完整的點陣結構的晶體。硅片是半導體器件、集成電路和太陽能電池中使用最廣泛的材料。
目前,硅片主流產品是200mm,逐漸向300mm過渡,研制水平達到400mm~450mm。據統計,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余占20%左右。Gartner發布的對硅片需求的5年預測表明,全球300mm硅片將從2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韓等國家都已經在1999年開始逐步擴大300mm硅片產量。據不完全統計,全球目前已建、在建和計劃建的300mm硅器件生產線約有40余條,主要分布在美國和我國臺灣等,僅我國臺灣就有20多條生產線,其次是日、韓、新加坡及歐洲。
硅片直徑越大,技術要求越高,越有市場前景,價值也就越高。隨著技術的不斷進步,對硅片質量的要求也越來越高,特別是對硅拋光片表面質量的要求越來越嚴。這主要是因為拋光片表面的顆粒、金屬沾污、有機物沾污、自然氧化膜、微粗糙度等會嚴重影響器件的品質和成品率。因此,硅片表面的清洗就成為了半導體材料及器件生產中至關重要的環節。
RCA標準清洗法是1965年由Kern和Puotinen 等人在N.J.Princeton的RCA實驗室首創的,并由此而得名。RCA是一種典型的、至今仍為最普遍使用的濕式化學清洗法,該清洗法主要包括以下幾種清洗液。
?。?)SPM:H2SO4 /H2O2 120~150℃ SPM具有很高的氧化能力,可將金屬氧化后溶于清洗液中,并能把有機物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有機沾污和部分金屬,但是當有機物沾污特別嚴重時會使有機物碳化而難以去除。
?。?)HF(DHF):HF(DHF) 20~25℃ DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜,因此,附著在自然氧化膜上的金屬將被溶解到清洗液中,同時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等金屬,DHF也可以去除附著在自然氧化膜上的金屬氫氧化物。用DHF清洗時,在自然氧化膜被腐蝕掉時,硅片表面的硅幾乎不被腐蝕。
?。?)APM (SC-1):NH4OH/H2O2 /H2O 30~80℃ 由于H2O2的作用,硅片表面有一層自然氧化膜(SiO2),呈親水性,硅片表面和粒子之間可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化層與硅片表面的Si被NH 4OH腐蝕,因此附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中,從而達到去除粒子的目的。在 NH4OH腐蝕硅片表面的同時,H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。
?。?)HPM (SC-2):HCl/H2O2/H2 O 65~85℃ 用于去除硅片表面的鈉、鐵、鎂等金屬沾污。在室溫下HPM就能除去Fe和Zn。
由于RCA清洗法使用大量的化學試劑(NH4OH、HCl、H2O2、HF等),大量使用高純度化學試劑,將增加運行成本,同時也將帶來對環境的污染。因此,摸索新的硅片清洗的工藝勢在必行。
艾森實驗室經過多年的探索和研究,研發出ES-375硅晶片專用清洗劑。能夠克服RCA清洗的缺點,達到良好的清洗效果。
本產品具有以下優點:1.清洗劑中加入了特選的滲透劑,能夠降低清洗劑的表面張力,增強清洗劑滲透性,對硅片有很好的清洗效果。2.清洗劑選用有機堿類,根據相似相容原理,能夠提高清洗劑對硅片有機物的清洗效果。3.清洗劑中的表面活性劑和滲透劑能夠很好的降低清洗劑的表面張力,同時具有水溶性好、滲透性強、無污染等優點。4.清洗劑中的表面活性劑能夠增強質量傳遞,保證清洗的均勻性,降低硅片的表面粗糙度。5.清洗劑中選用高效螯合劑,能夠和幾十種金屬離子形成穩定的螯合物,能有效的去除硅片上的金屬離子。6.清洗劑中選用的化學試劑屬于非破壞臭氧層物質,滿足環保要求。7.工藝流程簡單,操作方便,是理想的清洗配套產品。
附錄:ES-375硅晶片清洗劑
1.產品簡介
?。?61656; 本品是一種硅晶片(多晶、單晶)專用清洗劑,可有效清除線切割、研磨等加工后的污垢;是超聲波清洗的最佳選擇;
2.產品特性
2.1 濃縮型產品,低濃度稀釋使用,平均清洗成本低;
2.2 清洗能力強,通過螯合、絡合、剝離等物理和化學作用,使硅晶片表面的污物雜質去除干凈;清洗效果好,清洗后硅晶片表面色澤一致,無花斑;
2.3 對硅晶片安全無腐蝕;易于漂洗;
2.4 性能穩定,在正常貯存條件下,有效期內質量不會變化;運輸、儲存安全方便。
3. 技術參數
外觀 黃色透明液體 可燃性 不燃 參考溫度 50~70℃
密度 1.06±0.15 g/ml PH值 12.5±0.5 參考用量
沸點 100℃ 保質期 2年 使用濃度 5~15%
氣味 無 執行標準: Q/OCKX001-2007
4.用 途
適用于硅晶片(包括單晶硅、多晶硅)線切割、研磨等加工后的清洗。
5.使用方法
適用于刷洗、浸泡、超聲波等清洗方式,是進口及國產清洗機理想的配套產品;
線切割后的硅晶片先進行清水噴淋以及熱水除膠等預處理;將預處理后的硅晶片放入清洗機中,首先是兩槽清水常溫鼓泡清洗,然后進入二槽配有5%-15%的ES-375清洗劑的超聲波清洗機中,加溫至50~70℃,清洗3-10min,隨即采用二槽純水漂洗; 洗凈后的硅晶片按生產工藝要求實施離心烘干、檢驗和包裝等后續工序;如果ES-375清洗液呈疲勞時,可適當補充一定量的ES-375清洗劑;清洗劑槽建議配有過濾裝置以延長槽液的使用壽命,減少顆粒污染,避免劃痕提高清洗效果;循環過濾裝置建議采用下進水,避免液體運動產生大量泡沫;用戶可根據硅晶片污物殘留量、污垢組成、清潔度要求、清洗方式、干燥方式等具體情況在線試驗,以確定最佳的工藝參數。
6.注意事項
6.1 避免清洗液長時間直接接觸皮膚;如產品濺入眼睛,立即用大量清水沖洗,嚴重不適時求助醫生;
6.2少量泄漏可使用拖布水洗,大量泄漏時可使用沙土吸收。
7.包裝規格
25L/桶