在半導體材料的制備過(guò)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(gè)/m2×0.12um，金屬污染小于 1010atom/cm2。晶片生產(chǎn)中每一道工序存在的潛在污染，都可導致缺陷的產(chǎn)生和器件的失效。因此，硅片的清洗引起了專(zhuān)業(yè)人士的重視。以前很多廠(chǎng)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(chǎn)生碎片，經(jīng)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(guò)程中的合格率較低。所以，硅片的清洗技術(shù)引起了人們的重視，找到一種簡(jiǎn)單有效的清洗方法是當務(wù)之急。本文介紹了一種超聲波清洗技術(shù)，其清洗硅片的效果顯著(zhù)，是一種值得推廣的硅片清洗技術(shù)。 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(xué)鍵被破壞而成為懸空鍵，形成表面附近的自由力場(chǎng)，尤其磨片是在鑄鐵磨盤(pán)上進(jìn)行，所以鐵離子的污染就更加嚴重。同時(shí)，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(zhì)，如顆粒、有機雜質(zhì)、無(wú)機雜質(zhì)、金屬離子、硅粉粉塵等，造成磨片后的硅片易發(fā)生變花、發(fā)藍、發(fā)黑等現象，使磨片不合格。硅片清洗的目的就是要除去各類(lèi)污染物，清洗的潔凈程度直接決定著(zhù)ULSI向更高集成度、可靠性、成品率發(fā)展，這涉及到高凈化的環(huán)境、水、化學(xué)試劑和相應的設備及配套工藝，難度越來(lái)越大，可見(jiàn)半導體行業(yè)中清洗工藝的重要性。                                                         圖：硅片表面黑點(diǎn)的掃面電子顯微鏡照片　　 實(shí)驗及結果分析 　　1.實(shí)驗設備和試劑 　　實(shí)驗設備：PR-3916硅片清洗機 　　實(shí)驗使用的試劑：有機堿、清洗劑、活性劑、去離子水、助磨劑 　　2.實(shí)驗過(guò)程 　�。�1）超聲波清洗的基本原理 　　利用28KHz以上的電能，經(jīng)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(dòng)，并不停地產(chǎn)生數以萬(wàn)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(cháng)，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(chēng)為空化現象，在空化現象中氣泡閉合時(shí)形成超過(guò)1000個(gè)大氣壓的瞬時(shí)高壓，連續不斷產(chǎn)生的瞬時(shí)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。 　�。�2）清洗工藝流程 　　自動(dòng)上料→去離子水＋超聲波清洗＋拋動(dòng)→堿液＋超聲波清洗＋拋動(dòng)→去離子水＋超聲波清洗＋拋動(dòng)→堿液＋超聲波清洗＋拋動(dòng)→堿液＋超聲波清洗＋拋動(dòng)→去離子水＋超聲波清洗＋拋動(dòng)＋溢流→去離子水＋超聲波清洗＋拋動(dòng)＋溢流→自動(dòng)下料 　�。�3）清洗液的最佳配比的確定 　　取4″及500祄厚的硅片做十組實(shí)驗，固定5分鐘清洗時(shí)間及超聲清洗的溫度，見(jiàn)下面列表。 　　從表中觀(guān)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(guò)實(shí)驗發(fā)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。 　�。�4）超聲清洗時(shí)間的確定 　　將磨片分為十組，以上述最佳配比為清洗液超聲清洗，按不同的時(shí)間分為十批清洗， 清洗時(shí)間分別是1，2，3，4，5，6，7，8，9，10min。同時(shí)用去離子水代替清洗液同樣條件下做對比實(shí)驗，得出結論， 清洗劑的清洗效果明顯好于去離子水，而且超聲清洗時(shí)間在3min清洗效果就已經(jīng)比較理想了。 　�。�5）超聲清洗溫度的確定 　　非離子表面活性劑在液固界面的吸附量隨溫度升高而增加。這是因為在低溫時(shí)非離子表面活性劑與水完全混溶，親水基聚氧乙烯與水形成的氫鍵能量低，當溫度升高后，分子的熱運動(dòng)加劇，致使氫鍵破壞，使非離子表面活性劑在水中的溶解度下降，溫度升高到一定值時(shí)，非離子表面活性劑從水溶液中析出變混濁，此溫度即為濁點(diǎn)。因此溫度升高時(shí)非離子表面活性劑逃離水的趨勢增強，吸附量增大。溫度對非離子表面活性劑的去污能力的影響是明顯的，當溫度接近于濁點(diǎn)時(shí)，清洗效果最好。通過(guò)實(shí)驗得出30～50℃之間均可，但45℃為最佳。 　�。�6）掃描電子顯微鏡的觀(guān)察 　　通過(guò)掃描電子顯微鏡能譜分析可以得出：研磨片的表面黑點(diǎn)主要是顆粒污染物和碳元素聚集物。 3. 實(shí)驗結果和討論 　�。�1） 硅片經(jīng)過(guò)磨片工序后，一直使硅片處于去離子水中浸泡狀態(tài)，這樣在經(jīng)過(guò)清洗機清洗后表面潔凈，在化拋后尤為明顯， 化拋后硅片表面相當光澤干凈，使其合格率大大提高；若由于工藝需要測試硅片厚度或電阻率，使其脫離水后，在重新清洗后的硅片化拋時(shí)， 表面大多數會(huì )出現暗花及不明顯的污染痕跡，直觀(guān)表面較差。 　�。�2） 清洗次數對清洗效果有很大影響，清洗次數多的硅片比清洗次數少的硅片表面光潔，這就要求在以后的探索中如何控制清洗液的時(shí)效性，如清洗四英寸硅片達500片時(shí)，需及時(shí)更換清洗液。 　�。�3）適當加入有機堿，利用堿的腐蝕性，絡(luò )合硅片表面的金屬離子，以加快清洗的速度，提高清洗的效率。    硅片的清洗在半導體制作過(guò)程中十分重要，而磨片的清洗是所有清洗工序中最困難的。由于使用了清洗機，通過(guò)物理滲透作用，使污染顆粒脫離硅片表面，再通過(guò)超聲波清洗的機械作用和化學(xué)腐蝕作用，最終去除污染顆粒，達到了清洗硅片的目的。    博爾超聲波專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)全系列單槽、多槽、半自動(dòng)、全自動(dòng)硅片超聲波清洗機、及電子級工業(yè)超純水設備。歡迎來(lái)電咨詢(xún)！