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硅片超聲波清洗技術

發布時間 : 2018-10-13 23:16:35
  在半導體材料的制備過程中,每一道工序都涉及到清洗,而且清洗的好壞直接影響下一道工序,甚至影響器件的成品率和可靠性。由于ULSI集成度的迅速提高和器件尺寸的減小,對于晶片表面沾污的要求更加嚴格,ULSI工藝要求在提供的襯底片上吸附物不多于500個/m2×0.12um,金屬污染小于 1010atom/cm2。晶片生產中每一道工序存在的潛在污染,都可導致缺陷的產生和器件的失效。因此,硅片的清洗引起了專業人士的重視。以前很多廠家都用手洗的方法,這種方法人為的因素較多,一方面容易產生碎片,經濟效益下降,另一方面手洗的硅片表面潔凈度差,污染嚴重,使下道工序化拋腐蝕過程中的合格率較低。所以,硅片的清洗技術引起了人們的重視,找到一種簡單有效的清洗方法是當務之急。本文介紹了一種超聲波清洗技術,其清洗硅片的效果顯著,是一種值得推廣的硅片清洗技術。硅片表面污染的原因
  晶片表面層原子因垂直切片方向的化學鍵被破壞而成為懸空鍵,形成表面附近的自由力場,尤其磨片是在鑄鐵磨盤上進行,所以鐵離子的污染就更加嚴重。同時,由于磨料中的金剛砂粒徑較大,造成磨片后的硅片破損層較大,懸掛鍵數目增多,極易吸附各種雜質,如顆粒、有機雜質、無機雜質、金屬離子、硅粉粉塵等,造成磨片后的硅片易發生變花、發藍、發黑等現象,使磨片不合格。硅片清洗的目的就是要除去各類污染物,清洗的潔凈程度直接決定著ULSI向更高集成度、可靠性、成品率發展,這涉及到高凈化的環境、水、化學試劑和相應的設備及配套工藝,難度越來越大,可見半導體行業中清洗工藝的重要性。
 ?。?)超聲波清洗的基本原理
  利用28KHz以上的電能,經超聲波換能器轉換成高頻機械振蕩而傳入到清洗液中。超聲波在清洗液中疏密相間地向前輻射,使液體流動,并不停地產生數以萬計的微小氣泡。這些氣泡是在超聲波縱向傳播的負壓區形成及生長,而在正壓區迅速閉合。這種微小氣泡的形成、生成迅速閉合稱為空化現象,在空化現象中氣泡閉合時形成超過1000個大氣壓的瞬時高壓,連續不斷產生的瞬時高壓,像一連串小爆炸不停地轟擊物體表面,使物體及縫隙中的污垢迅速剝落。這種空化侵蝕作用就是超聲波清洗的基本原理。
 ?。?)清洗工藝流程
  自動上料→去離子水+超聲波清洗+振動篩拋動→堿液+超聲波清洗+拋動→去離子水+超聲波清洗+拋動→堿液+超聲波清洗+拋動→堿液+超聲波清洗+拋動→去離子水+超聲波清洗+拋動+溢流→去離子水+超聲波清洗+拋動+溢流→自動下料
 ?。?)清洗液的最佳配比的確定
  取4″及500祄厚的硅片做十組實驗,固定5分鐘清洗時間及超聲清洗的溫度,見下面列表。
  從表中觀察不同條件下硅片表面,用熒光燈照射表面可清楚看出硅表面的潔凈程度。因此得出清洗液的最佳配比為活性劑:清洗劑: 去離子水=0.10:1.00:7.0
  通過實驗發現當清洗劑的濃度越低,越有利于水的清洗,但清洗劑的濃度不能低于15%,否則清洗效果反而降低。
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