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如何选用合适的硅晶片清洗剂

  如风岁月,硅是地球上储藏最丰富的材料之一。硅的单体,具有基本完整的点阵结构的晶体。硅片是半导体器件、集成电路和太阳能电池中使用最广泛的材料。

  目前,硅片主流产品是200mm,逐渐向300mm过渡,研制水平达到400mm~450mm。据统计,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余占20%左右。Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明,全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计,全球目前已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条,主要分布在美国和我国台湾等,仅我国台湾就有20多条生产线,其次是日、韩、新加坡及欧洲。

  硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。随着技术的不断进步,对硅片质量的要求也越来越高,特别是对硅抛光片表面质量的要求越来越严。这主要是因为抛光片表面的颗粒、金属沾污、有机物沾污、自然氧化膜、微粗糙度等会严重影响器件的品质和成品率。因此,硅片表面的清洗就成为了半导体材料及器件生产中至关重要的环节。

  RCA标准清洗法是1965年由Kern和Puotinen 等人在N.J.Princeton的RCA实验室首创的,并由此而得名。RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法,该清洗法主要包括以下几种清洗液。

  (1)SPM:H2SO4 /H2O2 120~150℃ SPM具有很高的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液中,并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属,但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。

  (2)HF(DHF):HF(DHF) 20~25℃ DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜,因此,附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属,DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀。

  (3)APM (SC-1):NH4OH/H2O2 /H2O 30~80℃ 由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2),呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH 4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的。在 NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。

  (4)HPM (SC-2):HCl/H2O2/H2 O 65~85℃ 用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。在室温下HPM就能除去Fe和Zn。

  由于RCA清洗法使用大量的化学试剂(NH4OH、HCl、H2O2、HF等),大量使用高纯度化学试剂,将增加运行成本,同时也将带来对环境的污染。因此,摸索新的硅片清洗的工艺势在必行。

  艾森实验室经过多年的探索和研究,研发出ES-375硅晶片专用清洗剂。能够克服RCA清洗的缺点,达到良好的清洗效果。

  本产品具有以下优点:1.清洗剂中加入了特选的渗透剂,能够降低清洗剂的表面张力,增强清洗剂渗透性,对硅片有很好的清洗效果。2.清洗剂选用有机碱类,根据相似相容原理,能够提高清洗剂对硅片有机物的清洗效果。3.清洗剂中的表面活性剂和渗透剂能够很好的降低清洗剂的表面张力,同时具有水溶性好、渗透性强、无污染等优点。4.清洗剂中的表面活性剂能够增强质量传递,保证清洗的均匀性,降低硅片的表面粗糙度。5.清洗剂中选用高效螯合剂,能够和几十种金属离子形成稳定的螯合物,能有效的去除硅片上的金属离子。6.清洗剂中选用的化学试剂属于非破坏臭氧层物质,满足环保要求。7.工艺流程简单,操作方便,是理想的清洗配套产品。

  附录:ES-375硅晶片清洗剂

  1.产品简介

    本品是一种硅晶片(多晶、单晶)专用清洗剂,可有效清除线切割、研磨等加工后的污垢;是超声波清洗的最佳选择;

  2.产品特性

  2.1 浓缩型产品,低浓度稀释使用,平均清洗成本低;

  2.2 清洗能力强,通过螯合、络合、剥离等物理和化学作用,使硅晶片表面的污物杂质去除干净;清洗效果好,清洗后硅晶片表面色泽一致,无花斑;

  2.3 对硅晶片安全无腐蚀;易于漂洗;

  2.4 性能稳定,在正常贮存条件下,有效期内质量不会变化;运输、储存安全方便。

  3. 技术参数

  外观 黄色透明液体 可燃性 不燃 参考温度 50~70℃

  密度 1.06±0.15 g/ml PH值 12.5±0.5  参考用量

  沸点 100℃  保质期 2年  使用浓度 5~15%

  气味 无     执行标准: Q/OCKX001-2007

  4.用 途

  适用于硅晶片(包括单晶硅、多晶硅)线切割、研磨等加工后的清洗。

  5.使用方法

  适用于刷洗、浸泡、超声波等清洗方式,是进口及国产清洗机理想的配套产品;

  线切割后的硅晶片先进行清水喷淋以及热水除胶等预处理;将预处理后的硅晶片放入清洗机中,首先是两槽清水常温鼓泡清洗,然后进入二槽配有5%-15%的ES-375清洗剂的超声波清洗机中,加温至50~70℃,清洗3-10min,随即采用二槽纯水漂洗; 洗净后的硅晶片按生产工艺要求实施离心烘干、检验和包装等后续工序;如果ES-375清洗液呈疲劳时,可适当补充一定量的ES-375清洗剂;清洗剂槽建议配有过滤装置以延长槽液的使用寿命,减少颗粒污染,避免划痕提高清洗效果;循环过滤装置建议采用下进水,避免液体运动产生大量泡沫;用户可根据硅晶片污物残留量、污垢组成、清洁度要求、清洗方式、干燥方式等具体情况在线试验,以确定最佳的工艺参数。

  6.注意事项

  6.1 避免清洗液长时间直接接触皮肤;如产品溅入眼睛,立即用大量清水冲洗,严重不适时求助医生;

  6.2少量泄漏可使用拖布水洗,大量泄漏时可使用沙土吸收。

  7.包装规格

  25L/桶


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