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硅片外表净化及洗濯机理

在半导体资料的制备进程中,每道工序都触及到洗濯,并且洗濯的黑白间接影响下一道工序,乃至影响器件的制品率和靠得住性。

因为ULSI集成度的敏捷进步和器件尺寸的减小,对晶片外表沾污的请求加倍严酷,ULSI工艺请求在供给的衬底片上吸附物未几于500个/m2×0.12um,金属净化小于 1010atom/cm2。晶片出产中每道工序存在的潜伏净化,都可导致缺点的发生和器件的生效。是以,硅片的洗濯引发了专业人士的正视。

之前良多厂家都用手洗的方式,这类方式报酬的身分较多,一方面轻易发生碎片,经济效益降落,另外一方面手洗的硅片外表清洁度差,净化严峻,使下道工序化抛侵蚀进程中的及格率较低。以是,硅片的洗濯手艺引发了人们的正视,找到一种简略有用的洗濯方式是燃眉之急。本文先容了一种超声波洗濯手艺,其洗濯硅片的成果较着,是一种值得推行的硅片洗濯手艺。    硅片外表净化的缘由:

晶片外表层原子因垂直切片标的目标的化学键被粉碎而成为悬空键,构成外表四周的自在力场,特别磨片是在铸铁磨盘长进行,以是铁离子的净化就加倍严峻。同时,因为磨猜中的金刚砂粒径较大,构成磨片后的硅片粉碎层较大,吊挂键数量增添,极易吸附各种杂质,如颗粒、无机杂质、无机杂质、金属离子、硅粉粉尘等,构成磨片后的硅片易发生变花、发蓝、发黑等景象,使磨片不及格。硅片洗濯的目标便是要撤除各种净化物,洗濯的清洁水平间接决议着ULSI向更高集成度、靠得住性、制品率成长,这触及到高净化的环境、水、化学试剂和响应的装备及配套工艺,难度愈来愈大,可见半导体行业中洗濯工艺的首要性。


尝试及成果阐发

1.尝试装备和试剂

  尝试装备:TE-6000硅片洗濯机
  尝试操纵的试剂:无机碱、Q325-B洗濯剂、活性剂、去离子水、助磨剂

2.尝试进程
(1)超声波洗濯的根基道理
  操纵28KHz以上的电能,经超声波换能器转换成高频机器振荡而传入到洗濯液中。超声波在洗濯液中疏密相间地向前辐射,使液体活动,并不停地发生数以万计的细小气泡。这些气泡是在超声波纵向传布的负压区构成及成长,而在正压区敏捷闭合。这类细小气泡的构成、天生敏捷闭合称为空化景象,在空化景象中气泡闭应时构成跨越1000个大气压的刹时高压,持续不时发生的刹时高压,像连续串小爆炸不停地轰击物体外表,使物体及裂缝中的污垢敏捷剥落。这类空化侵蚀感化便是超声波洗濯的根基道理。

(2)洗濯工艺流程
  主动上料→去离子水+超声波洗濯+抛动→碱液+超声波洗濯+抛动→去离子水+超声波洗濯+抛动→碱液+超声波洗濯+抛动→碱液+超声波洗濯+抛动→去离子水+超声波洗濯+抛动+溢流→去离子水+超声波洗濯+抛动+溢流→主动下料
(3)洗濯液的最好配比简直定
  取4″及500祄厚的硅片做十组尝试,牢固5分钟洗濯时候及超声洗濯的温度,见上面列表。
  从表中察看差别前提下硅片外表,用荧光灯照耀外表可清晰看出硅外表的清洁水平。是以得出洗濯液的最好配比为 活性剂:洗濯剂: 去离子水=0.10:1.00:7.0
  经由过程尝试发明当洗濯剂的浓度越低,越有益于水的洗濯,但洗濯剂的浓度不能低于15%,不然洗濯成果反而降落。
(4)超声洗濯时候简直定
  将磨片分为十组,以上述最好配比为洗濯液超声洗濯,按差别的时候分为十批洗濯, 洗濯时候别离是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10min。同时用去离子水取代洗濯液一样前提下做对照尝试,得出论断, 洗濯剂的洗濯成果较着好过去离子水,并且超声洗濯时候在3min洗濯成果就已比拟抱负了。
(5)超声洗濯温度简直定
  非离子外表活性剂在液固界面的吸附量随温度降低而增添。这是因为在高温时非离子外表活性剂与水完整混溶,亲水基聚氧乙烯与水构成的氢键能量低,当温度降低后,份子的热活动加重,导致氢键粉碎,使非离子外表活性剂在水中的消融度降落,温度降低到必然值时,非离子外表活性剂从水溶液中析出变浑浊,此温度即为浊点。是以温度降低时非离子外表活性剂逃离水的趋向加强,吸附量增大。温度对非离子外表活性剂的去污才能的影响是较着的,当温度靠近于浊点时,洗濯成果最好。经由过程尝试得出30~50℃之间都可,但45℃为最好。
(6)扫描电子显微镜的察看
  经由过程扫描电子显微镜能谱阐发能够得出:研磨片的外表斑点首要是颗粒净化物和碳元素堆积物。

3. 尝试成果和会商
(1) 硅片颠末磨片工序后,一向使硅片处于去离子水中浸泡状况,如许在颠末洗濯机洗濯后外表清洁,在化抛后特别较着, 化抛后硅片外表相称光芒清洁,使其及格率大大进步;若因为工艺须要测试硅片厚度或电阻率,使其离开水后,在从头洗濯后的硅片化抛时, 外表大大都会呈现暗花及不较着的净化陈迹,直观外表较差。
(2) 洗濯次数对洗濯成果有很大影响,洗濯次数多的硅片比洗濯次数少的硅片外表光亮,这就请求在今后的摸索中若何节制洗濯液的时效性,如洗濯四英寸硅片达500片刻,需实时改换洗濯液。
(3)恰当插手无机碱,操纵碱的侵蚀性,络合硅片外表的金属离子,以加速洗濯的速率,进步洗濯的效力。

近几年来,时期超声之前所未有的成长速率向半导体、太阳能硅片制作范畴挺进,自2000年以来市场发卖额以每一年60%的速率递增。特别是近几年开辟出产的洗濯装备前后稀有十台装备进入日立、LG、飞利浦、无锡尚德、南京中电光伏等多家大型出产线。装备在出产线上与外洋同类装备并线操纵,完整到达用户的操纵请求。


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