半导体单晶抛光片清洗工艺分析

摘要：目前，在当前社会中，半导体单晶抛光片是一种极为重要的材料。在极大程度上影响着大规模集成电路和半导体器件的发展和应用。本文通过以硅、砷化稼、锗等半导体单晶抛光片为例，深入研究了半导体单晶抛光片的清洗工艺，具有重要意义。

关键词：半导体单晶抛光片，清洗工艺

1.引言

随着我国科学技术水平的不断提高，当前社会对半导体器件、大规模集成电路的运用越来越广泛，同时也对其提出了越来越高的要求。所以，半导体单晶抛光片的表面洁净程度是非常重要的。在清洗半导体单晶抛光片过程中，不但要将半导体单晶抛光片的污垢抛光，而且还应高度重视半导体单晶抛光片的表面化学态、氧化膜厚度、表面粗糙度等问题。

2.半导体单晶抛光片的清洗工艺

2.1硅抛光片的清洗

在抛光处理完成硅抛光片以后，硅抛光片表面的断裂键力场是比较强的，极易吸附抛光环境中的污染物。一些污染物极易沉积硅抛光片的表面，包括自然氧化膜、濕气分子、有机物、金属等污染物、颗粒等。因为一些有机物会覆盖硅片表面，大大增大了氧化膜污染物的清除难度。所以在清洗硅抛光片过程中，应先去除有机污染物，然后溶解氧化层，最后去除其它污染物，如颗粒、金属等。同时应钝化处理硅抛光片的表面。

在利用稀氟氢酸进行清洗时，可以将硅片表面的氧化膜清除，所以可以轻易去除自然氧化膜中的一些金属物质，如铁、铝、镍、锌等。硅片表面在双氧水作用下，会形成新的氧化膜，然后会不断会被腐蚀。在以上过程中，硅片表面大多数的金属离子可以被去除。在利用稀氟氢酸清洗完成以后，硅片表面的断裂键可以有效结合硅片中的氢离子。所以，氢是硅的终端、硅片最外段的主要物质成分。在利用双氧水、氢氧化铵混合溶液进行清洗时，硅片表面的氧化膜可以产生亲水性，有助于硅片表面颗粒污染物的去除。在利用双氧水、盐酸混合溶液进行清洗时，硅片表面中的一些金属污染物能够被清除，如铁、钠、铝、镁等。通过以上几大步骤的清洗以后，抛光片表面的有机物、颗粒、金属等污染物可以被有效清除。但是，在利用双氧水、盐酸混合液进行清洗以后，抛光片表面会产生疏水性，所以为保证抛光片的清洁，应选用兆声波进行清洗。

2.2砷化稼抛光片的清洗

在砷化稼完成抛光以后，砷化稼的表面会形成一层自然氧化膜，其中，这层自然氧化膜的主要成分包括三氧化二稼、三氧化二砷、五氧化二砷等物质。其中，和砷相比，稼的化学性质更为活跃，稼的氧化速度更快一些，所以，砷化稼表面氧化膜中稼含量常常会更高一些。为保证稼原子与砷原子的比例为1：1，在清洗砷化稼抛光片过程中，应尽量确保三氧化二稼、三氧化二砷含量的平衡，以有效提高砷化稼抛光片的表面质量。

在砷化稼抛光片清洗工艺中，为避免三氧化二砷、五氧化二砷二者之间发生反映，保证砷化稼抛光片表面免受损伤，先选用浓度比较低氢氧化钾溶液，有效去除砷化稼抛光片表面富含稼的自然氧化层。与此同时，在碱性环境中，砷化稼抛光片的表面具有亲水性，有助于砷化稼抛光片表面颗粒的去除。在自然氧化膜去除以后，应尽快形成稳定氧化膜。在紫外光的照射环境中，利用臭氧进行清洗，在稳定氧化膜形成的同时，还可以有效清除砷化稼抛光片表面的有机污染物。在较短时间中产生的氧化膜中，可以有效保证稼、砷的一致性。在利用臭氧进行清洗以后，因为砷化稼抛光片表面的清洁情况会发生一定程度的变化，所以应选用兆声波或者、酸性表面活性剂进行清洗，以将抛光片表面的其它污染物予以清除。其中，兆声波清洗工艺，就是通过运用声波来提高溶液的运动速度，通过运用速度较快的溶液流体，有效冲击砷化稼抛光片，进而抛光片表面的污染物便会从抛光片中脱离出来，进入溶液内，最终实现抛光片表面污染物的清除目的。

2.3锗抛光片的清洗

锗元素在经过氧化以后，会产生两种物质，即氧化锗、二氧化锗。所以在反应过程中，会先产生氧化锗，然后在一定条件下，会继续发生氧化反应，产生二氧化锗。当温度达到600-650℃之间时，氧化锗便会出现大量的挥发，不过二氧化锗的挥发温度会更高一些，高约1150-1200℃。所以在锗抛光片抛光完成以后，锗抛光片表面会有金红石结构的二氧化锗、氧化锗残留。为保证锗片可以更好地生长砷化稼，一定要严格控制锗片表面生成的二氧化锗。

在锗抛光片清洗工艺中，应选利用用浓硫酸进行清洗，将其中的金属污染物去除，以产生可以溶解的硫酸盐。另外，浓硫酸还可以将锗片中的有机物去除，分解成为二氧化碳、水;浓硫酸可以将锗片上的氧化物去除。然后利用稀硫酸，稀释锗抛光片表面的浓度，以便于后续表面浓硫酸的去除。最后，通过利用双氧水、氢氧化铵混合溶液进行清洗。锗抛光片在双氧水作用会形成自然氧化膜，然后自然氧化膜在氢氧化铵作用下会被腐蚀，同时锗片表面残留的浓硫酸、锗片表面的颗粒会被去除，最终完成锗抛光片的清洗。在锗抛光片的表面上，因为不应当存在二氧化锗，所以，在以上清洗过程中，应尽量降低腐蚀液的温度，减缓二氧化锗的产生速度，进而锗抛光片表面中二氧化锗的含量便会得到有效降低，有效提高锗抛光片的质量。

3.小结

目前，在当下社会中，半导体单晶抛光片是一种极为重要的材料，在极大程度上影响着大规模集成电路和半导体器件的发展和应用。其中，抛光片表面的清洁度是一项极为重要的参数，对抛光片的质量和效果能够造成极大的影响。所以，针对各种材料的半导体单晶抛光片，需要选取相应有效的清洗工艺，以保证抛光片表面的清洁度满足实际使用要求。

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作者简介：

康海洋，1985.9，男，汉族，籍贯：河南，职务：质量工程科负责人，本科，单位：天津中环领先材料技术有限公司，