硅片表面杂质的种类与硅片清洗步骤

硅片表面杂质的种类与硅片清洗步骤

硅片从单晶硅棒拉制完成经历了切片、研磨、抛光等加工工序，中间接触了抛光剂、研磨料等各种化学试剂，同时还受到了微粒的污染，因此最后需要将硅表面杂质清除干净。

几乎所有的工作环境和工艺操作都可能造成硅片表面的沾污，所以现代半导体器件生产普遍采用超净车间或超净工作台，并采用超纯或高纯化学试剂或高纯水，对硅片、金属材料、生产用具等进行严格的化学清洗。

下面 小编给大家科普一下硅片表面杂质的种类与硅片清洗步骤，希望能对您有所帮助！

一、硅片表面杂质的种类：

硅片表面沾污的杂质是多种多样的，可分为分子型、离子型和原子型三种。

1、分子型杂质：以分子型吸附的杂质主要有：切、磨、抛的机器设备涂有的各种油脂，如润滑油、防锈油等；固定硅片用的各种黏合剂，如松香、石蜡或两者的混合物；操作者手上的油脂；光刻胶以及有机溶剂的残渣等。

分子型杂质常借助分子间的弱静电引力（范德华力）吸附在硅片上，是一种物理吸附。这种吸附力比较弱，随着分子间距的增大很快被削弱。因此，清除分子型沾污是比较容易的。由于分子型杂质大多是不溶于水的有机物，当它们吸附在硅片表面时，硅片表面呈现疏水性，从而妨碍了去离子水或酸、碱溶液与硅片表面的接触，因此无法进行有效的化学清洗。

2、离子型杂质：吸附在硅片表面的离子型杂质有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、H+、OH-、F-、Cl-、S2-等。这类杂质的来源很广，比如磨料（SiC、Al2O3等）和抛光料（如MgO、SiO2、Cr2O3等）中的金属氧化物、空气、化学药品、纯度不高的去离子水、自来水以及操作者呼出的气体、汗液等都是离子型杂质的来源。离子型杂质的吸附多属于化学吸附（依靠化学键力的结合），由于化学吸附力较强，所以对离子型杂质的清除比分子型杂质难得多。

3、原子型杂质：原子型杂质主要是指铜、银、金等重金属。这些金属原子一般来自于酸性的腐蚀液，通过置换反应将这些重金属离子（如Cu2+、Ag+、Au2+等）还原成原子吸附在硅片表面上。原子型杂质吸附也属于化学吸附范畴，其吸附力最强，比较难以清除。如金、铂等重金属原子不易和一般的酸、碱溶液起化学反应，因此必须用王水之类的化学反应试剂，使之形成络合物并溶于溶剂水中，然后用高纯水冲洗除去。

二、硅片清洗的步骤：

当分子型杂质吸附在硅片表面时，硅片表面呈现疏水性，从而妨碍清除离子型和原子型杂质，因此化学清洗首先要清除这些疏水性的有机物。清洗这些有机杂质可用四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、丙酮、无水乙醇等有机溶剂，也可采用浓硫酸碳化、硝酸或碱性过氧化氢洗液氧化等方法去除。

离子型和原子型吸附的杂质由于其吸附力都较强，因此一般都采用反应性试剂去除，如先用盐酸、硫酸、硝酸或碱性过氧化氢洗液以清洗掉离子型吸附杂质，然后再用王水或酸性过氧化氢清洗掉残存的离子型杂质及原子型杂质，最后用高纯水将硅片冲洗干净。

综合上述内容：硅片清洗的步骤为：去分子型杂质→去离子型杂质→去原子型杂质→高纯水清洗。

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