硅片表面雜質的種類與硅片清洗步驟

硅片從單晶硅棒拉制完成經歷了切片、研磨、拋光等加工工序，中間接觸了拋光劑、研磨料等各種化學試劑，同時還受到了微粒的污染，因此最后需要將硅表面雜質清除干凈。

幾乎所有的工作環境和工藝操作都可能造成硅片表面的沾污，所以現代半導體器件生產普遍采用超凈車間或超凈工作臺，并采用超純或高純化學試劑或高純水，對硅片、金屬材料、生產用具等進行嚴格的化學清洗。

下面合明科技小編給大家科普一下硅片表面雜質的種類與硅片清洗步驟，希望能對您有所幫助！

一、硅片表面雜質的種類：

硅片表面沾污的雜質是多種多樣的，可分為分子型、離子型和原子型三種。

1、分子型雜質：以分子型吸附的雜質主要有：切、磨、拋的機器設備涂有的各種油脂，如潤滑油、防銹油等；固定硅片用的各種黏合劑，如松香、石蠟或兩者的混合物；操作者手上的油脂；光刻膠以及有機溶劑的殘渣等。

分子型雜質常借助分子間的弱靜電引力（范德華力）吸附在硅片上，是一種物理吸附。這種吸附力比較弱，隨著分子間距的增大很快被削弱。因此，清除分子型沾污是比較容易的。由于分子型雜質大多是不溶于水的有機物，當它們吸附在硅片表面時，硅片表面呈現疏水性，從而妨礙了去離子水或酸、堿溶液與硅片表面的接觸，因此無法進行有效的化學清洗。

2、離子型雜質：吸附在硅片表面的離子型雜質有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、H+、OH-、F-、Cl-、S2-等。這類雜質的來源很廣，比如磨料（SiC、Al2O3等）和拋光料（如MgO、SiO2、Cr2O3等）中的金屬氧化物、空氣、化學藥品、純度不高的去離子水、自來水以及操作者呼出的氣體、汗液等都是離子型雜質的來源。離子型雜質的吸附多屬于化學吸附（依靠化學鍵力的結合），由于化學吸附力較強，所以對離子型雜質的清除比分子型雜質難得多。

3、原子型雜質：原子型雜質主要是指銅、銀、金等重金屬。這些金屬原子一般來自于酸性的腐蝕液，通過置換反應將這些重金屬離子（如Cu2+、Ag+、Au2+等）還原成原子吸附在硅片表面上。原子型雜質吸附也屬于化學吸附范疇，其吸附力最強，比較難以清除。如金、鉑等重金屬原子不易和一般的酸、堿溶液起化學反應，因此必須用王水之類的化學反應試劑，使之形成絡合物并溶于溶劑水中，然后用高純水沖洗除去。

二、硅片清洗的步驟：

當分子型雜質吸附在硅片表面時，硅片表面呈現疏水性，從而妨礙清除離子型和原子型雜質，因此化學清洗首先要清除這些疏水性的有機物。清洗這些有機雜質可用四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、丙酮、無水乙醇等有機溶劑，也可采用濃硫酸碳化、硝酸或堿性過氧化氫洗液氧化等方法去除。

離子型和原子型吸附的雜質由于其吸附力都較強，因此一般都采用反應性試劑去除，如先用鹽酸、硫酸、硝酸或堿性過氧化氫洗液以清洗掉離子型吸附雜質，然后再用王水或酸性過氧化氫清洗掉殘存的離子型雜質及原子型雜質，最后用高純水將硅片沖洗干凈。

綜合上述內容：硅片清洗的步驟為：去分子型雜質→去離子型雜質→去原子型雜質→高純水清洗。

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