关于半导体硅材料的清洗方法探究

【摘 要】在半导体这一领域内极为关键的一大步骤即对半导体原料实施清洁，这关系到半导体原料本身的质量与下游一类产品自身的特性。文章就对现阶段硅片关键的清洁方式相应的工作理念、清洁成效、运用面积等特征实施探究，并指出了各式清洁方式相关的优势、不足。生产企业应依据具体的生产状况与产品规定选取适宜的清洁方式。

【关键词】清洗方法；半导体硅材料；运用；分析

1.前言

从上个世纪中期，民众就意识到了干净的衬底表层在半导体微电子型元件内的必要性。而大范围集成型电路的持续进步、集成程度持续增强、线宽持续变小，就对硅片表层的干净程度予以了更多规定。硅片本身的干净程度对领域的进步无可或缺，因为细小污物潜藏，集成型电路在制作期间会丢失一半。如果半导体原料表层有痕量型杂质，在高温期间就会分散、传播，进到半导体原料中，伤害元件。所以，务必要在低温前后全方位消除表层的杂质。

2.国内半导体硅原料的进步进程

上个世纪五十年代，我国就把快速提升国内半导体这一领域当作急迫事宜归入到国务院公布的十二年科技进步规划内，并构建了许多半导体试验室，以对半导体硅原料实施研发。那时，国内与西方各国差不多一同起步。至六十年代，逐步实施了工业型生产，并构建了很多半导体原料厂。国内硅产业自无至有，自试验室至工业化，迈入了迅速进步的轨道，不单具备研究处，还具备优良的生产企业，稳固了国内硅原料这一领域的根基。那时，国内硅原料的研发、工业化层次与日本这一国家的硅原料层次一致。至七十年代，因为被电子核心论与全民大办电子所制约，我国变成了无次序、盲目地进步，低层次多次构建，生产企业猛增。因为生产企业遍布、投入不多、面积不大、技术层次较低，其成果即产品本身质量较低、投入较大，产品无法售出，使得很多生产企业只有停产，导致资源被过多耗费，同时，减缓了国内硅原料这一领域的进步态势。

后来，我国对微电子这一领域报以了极大的注重。国务院构建了电子型计算机与大范围集成型电路领导团队。此间，国内硅原料这一领域二次收获了迅速进步的机遇[1]。虽然西方各国对国内实施技术型封锁，但是，在国内硅原料这一领域所有工作者的努力之下，很好地给国内的银河计算机一类关键科研与项目予以了更多新兴原料，给国内微电子与国防这类领域、讯息事务的进步予以了大量扶持。至八十年代，国内半导体硅这一领域面对着自计划经济这一机制变换成市场经济这一难题。而半导体硅原料在这时已实施了市场调整与以销定产，同时，刚开始开放的国家，让很多外国电子类产品与其部件涌进我国，不单全方位打击了国内刚构建的微电子这一领域，还对其上游有关产品即半导体硅原料施以了大量挑战。处于这一状况内，我国半导体硅原料这一领域实施的生产较缓，技术进步较慢。后来，尤其是近几年，国际硅片售价下降，使得硅片企业频频产生兼并与破产，部分小型企业无法为继。加之前些年亚洲产生的金融风暴所干涉，让国内半导体硅原料一类企业很多都处于负债运转这一状况内。

3.硅片清洁的关键方式

至上个世纪七十年代之前，清洁半导体原料运用的方式依旧即原始的方式，包含机械型与化学型。机械型即在清洁剂内实施超声或是毛刷清洁。前一类方式会使得硅片碎裂，而后一类就会留存刷毛。化学型即借助各类化学制剂，比如浓氢氟酸、王水、混合型热酸与热硝酸等。这类方式在清洁过后均会导致环境被破坏或是引进其余杂质，所以，无法与半导体这一领域内部的清洁规定相符。这一领域急切需要一类新兴的清洁方法。

3.1RCA型清洁

RCA型清洁即一类经典的湿化化学型清洁。这即第一类总体进步的能够被运用到裸硅片与氧化硅片内的清洁技艺。这一方式借助双氧水、酸/碱试剂相应的融合物实施两步氧化，先在碱性条件内实施操作，再在酸性条件内实施操作。因为这一方式即经由RCA企业在上个世纪六十年代所研发，所以叫做RCA型清洁。

RCA型清洁在消除晶片表层的有机物、因子与金属一类污物期间极为高效，这也即这一方法获得大量运用的关键要素。然而，这一清洁方式也具备许多缺陷：例如，清洁期间要运用很多各式化学制剂，给环境带来较大破坏；在清洁期间大多处于高温这一条件内，就要很多液体型化学物质与超纯水；还要有很多空气以阻碍化学制剂被蒸发；化学制剂的运用会增加硅片本身的粗糙程度。因此，耗费化学物质较多、排放总量较多与破坏环境就阻碍了RCA型清潔的持续运用，要改良并运用新兴的清洁方式。

3.2超声型清洁

RCA型清洁的关键目标即消除晶片表层的污物薄膜但是不可以消除颗粒。为了健全清洁有关技术，RCA企业就研发了超声型清洁这一技术[2]。在清洁期间，晶片浸入到清洁液内，借助超高频次的声波能量把晶片正反面相应的颗粒全方位消除。超声型清洁的关键理念即借助超声波空化这一效应、声流与辐射压，先把硅片放在槽中的清洁液内，借助槽底处的超声振子开展工作，将能量传送至液体，并借助声波波前这一模式穿过液体。在振动较大过后，液体产生分裂，进而形成许多气泡，即空穴泡。这类气泡即超声波型清洁的核心，其储藏了清洁能量，只要这类气泡触碰硅片表层，就会产生破裂，分散的较大能量就能够清洁硅片表层。在清洁液内加进适宜的表层活性液，能够提升超声波型清洁的成效。

超声波型清洁具备许多优势：清洁速率迅速；清洁成效较优；可以清洁各类繁杂形状的硅片表层；极易开展远控与自动化。其不足表现在如下几方面：超声波对颗粒尺寸不一致的污物带来的清洁成效不一致，颗粒大小愈大，清洁成效愈优；但颗粒大小愈小，清洁成效愈差，对粒径仅零点几微米一类颗粒，要借助兆声型清洁才可以消除；在空穴泡破裂过后，较大的能量会给硅片带来相应的损害。

3.3气相型清洁

气相型干洗期间，先使片子进行低速转动，再增加速率以让片子变干，此时，HF型蒸汽能够全方位消除氧化膜污物与金属污物。这一方式对构造繁杂的部位，例如沟槽，可以开展全方位清洁。对硅片表层因子的清洁成效也较优，且无法生成再次污染。尽管HF型蒸汽能够消除自然型氧化物，但是，无法全方位消除金属型污染。

3.4紫外-臭氧型清洁与其余清洁

这一方式即把晶片放到氧气条件内，借助汞灯生成的短波长型紫外光实施照射。氧气能够吸入180 nm这一辐射，进而构成活跃的臭氧与原子氧。这一方式尤其适宜氧化消除有机物，但是，对普通的无机物就没有成效[3]。所以，这一方式在原来的运用受到了制约，但是，也具备一类独特的运用，例如GaAs型清洁，就要借助紫外-臭氧型清洁。

此外，还具备部分比较罕见的清洁方式，比如干冰型清洁，能够高效地消除晶片表层的颗粒；借助氯自由基、微波或是光引导解吸入一类方式能够消除金属离子污物。现阶段，又逐步研发了借助超临界型流体、等离子与气溶胶实施干法型清洁一类技艺，这类清洁方式也逐渐获得运用。

4.结束语

总而言之，现如今对硅片实施清洁的方式各式各样，但是所有方式均具备自身的优势，企业应依据具体需求加以选取。硅片清洁的进步要朝资源节省、清洁成效较优与绿色一类朝向迈进，如此，就能够促使环境的维护与我国经济的长远进步得以实现。

参考文献：

[1]王艳茹，李贺梅.半导体硅材料的清洗方法[J].天津科技，2017，（05）：56-59.

[2]朱邵歆.我国化合物半导体产业状况分析[J].集成电路应用，2017，（01）：20-21.

[3]王欣.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].通讯世界，2016，（08）：237.