毕业论文--半导体硅片清洗工艺的发展研究

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1、 1 *学院 课 程 设 计 题 目：硅片清洗工艺的原理和现状 专 业： 光伏材料加工与应用技术 班 级： 学生姓名： 院 系： 光伏材料系 指导教师： 日 期： 2013 年 10 月 07 日 2 半导体硅片清洗工艺的发展研究半导体硅片清洗工艺的发展研究 【摘要】【摘要】 随着大规模集成电路的发展，集成度的不断提高，线宽的不断减小，对硅片 的质量要求也越来越高，特别是对硅抛光片的表面质量要求越来越严。 在硅晶体管和集成电路生产中，几乎每道工序都有硅片清洗的问题，硅片清 洗的好坏对器件性能有严重的影响，处理不当，可能使全部硅片报废，做不出晶 体管来，或者制造出来的器件性能低劣，稳定性和可靠性

2、很差。因此弄清楚硅片 清洗的方法，不管是对于从事硅片加工的人，还是对于从事半导体器件生产的人 来说都有着重要的意义。 本文对硅片清洗的基本理论、常用工艺方法和技术进行了详细的论述，同时 对一些常用的清洗方法做出了浅析， 并对硅片清洗的重要性和发展前景作了简单 论述。最后介绍了清洗工艺的最新进展。 关键词关键词: 硅片硅片; 清洗清洗; 工艺；工艺； 最新发展。最新发展。 3 目录 第 1 章 硅片清洗工艺的原理 4 1.1 硅片清洗工艺的背景和意义 4 1.2 硅片清洗工艺的组要作用.4 1.3 硅片污染物杂质的分类.4 1.4 硅片清洗的原理及工艺4 第二章 硅片清洗工艺的现状8 2.1 硅

3、片清洗工艺的现状的背景和意义 8 2.2 硅片清洗工艺的发展.9 2.3 硅片清洗工艺的最新发展9 第三章 结束语10 4 第第 1 1 章章 硅片清洗工艺的原理硅片清洗工艺的原理 1.1 1.1 硅片清洗工艺的背景和意义硅片清洗工艺的背景和意义 硅片的清洗很重要，它影响电池的转换效率，如器件的性能中反向电流迅速 加大及器件失效等。因此硅片的清洗很重要，下面主要介绍清洗的作用和清洗的 原理。 1.2 1.2 硅片清洗工艺的主要作用硅片清洗工艺的主要作用 1.在太阳能材料制备过程中，在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄 膜， 有害的杂质离子进入二氧化硅层， 会降低绝缘性能， 清洗后绝缘性能会更

4、好。 2.在等离子边缘腐蚀中，如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在，会影响 器件的质量，清洗后质量大大提高。 3.硅片中杂质离子会影响 P-N 结的性能，引起 P-N 结的击穿电压降低和表 面漏电，影响 P-N 结的性能。 4.在硅片外延工艺中，杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。 1.3 1.3 硅片污染物杂质的分类硅片污染物杂质的分类 根据污染物产生的原因，大致可将它们分为颗粒、有机物杂质、金属污染物 三类。 ）颗粒：主要是一些聚合物、光致抗蚀剂等。颗粒的存在会造成芯片 短路或大大降低芯片的测试性能。 ）有机物杂质：它在硅片上以多种方式存在，如人的皮肤油脂、防锈油、 润滑油、松香、蜡等。这

5、些物质通常都会对加工进程带来不良影响。 ）金属污染物：它在硅片上以范德华引力、共价键以及电子转移等三种表 面形式存在。这种玷污会破坏极薄的氧化层的完整性，增加漏电流密度，影响 器件的稳定性，结果导致形成微结构缺陷或雾状缺陷。 1.4 1.4 硅片清洗的原理及工艺硅片清洗的原理及工艺 目前最常用的清洗方法有：化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。 1） 化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上 的杂质及油污发生化学反应或溶解作用， 或伴以超声、 加热、 抽真空等物理措施， 5 使杂质从被清除物体的表面脱附 （解吸） ， 然后用大量高纯热、 冷去离子水冲洗， 从而获得洁净表

6、面的过程。 1.1）化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中干法清洗又分 为等离子体清洗、底温冷凝喷雾清洗、超临界气相清洗、超凝态过冷动力学气相 清洗等清洗技术。迄今为止，在硅片表面清洗中仍处于主导地位仍然是湿化学清 洗技术。 湿化学法清洗的原理 湿化学法清洗主要是利用溶液、酸碱、表面活性剂、水及其混合物，通过腐 蚀、溶解、化学反应等方法，实现某种功能要求或去除晶片表面的沾污物。 湿化学法清洗常用化学液为酸、碱及有机化学液，见表 1 表 1 为湿法清洗常用化学液 名 称 分子式 浓度/% 密度/kgL-1 乙 酸 CH3COOH 100 1.05 氟化铵 NH4F 40 1.11 氢氧化胺 NH4OH 30 0.90 盐 酸 HCL 37 1.19 氢氟酸 HF 49 1.17 双氧水