清洗硅片的顺序

太阳能硅片表面等离子体清洗工艺

硅片表面残留颗粒的等离子体清洗方法，它包括以下步骤：首先进行气体冲洗流程，然后进行该气体等离子体启辉。 去除硅片表面颗粒的等离子体清洗方法过程控制容易，清洗彻底，无反应物残留，所霈工艺气体无毒，成本低，劳动量小，工作效率高。

等离子硅片清洗条件参数：

1、硅片表面残留颗粒的等离子体清洗方法，它包括以下步骤：首先进行气体冲洗流程，然后进行该气体等离子体启辉；所用气体选自02、Ar、N2中的任一种；气体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力10-40毫托，工艺气体流量100-500sccm，时间1-5s启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力1040毫托，工艺气体流量100-500sccm，上电极功率250-400W，时间1-10s。

2、如1所述的等离子体清洗方法，其特征在于所用气体为02。

3、等离子体清洗方法，其特征在于气体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力15毫托，工艺气体流量300sccm，时间3s启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力15毫托，工艺气体流量300sccm，上电极功率300W，时间Ss。

4、等离子体清洗方法，其特征在于气体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力10-20毫托，工艺气体流量100-300sccm，时间1-5s启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力10-20毫托，工艺气体流量100-300sccm，上电极功率250-400W，时闾1-5s。

5、等离子体清洗方法，其特征在于气体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力15毫托，工艺气体流量300sccm，时间3s启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力15毫托，工艺气体流量300sccm，上电极功率300W，时间Ss

说 明 书

等离子清洗涉及刻蚀工艺领域，并且完全满足去除刻蚀工艺后硅片表面残

留颗粒的清洗。

背景技术

在刻蚀过程中，颗粒的来源很多：刻蚀用气体如Cl2、HBr、CF4等都具有腐蚀性，刻蚀结束后会在硅片表面产生一定数量的颗粒；反应室的石英盖也会在等离子体的轰击作用下产生石英颗粒；反应室内的内衬( liner)也会在较长时间的刻蚀过程中产生金属颗粒。刻蚀后硅片表面残留的颗粒会阻碍导电连接，导致器件损坏。因此，在刻蚀工艺过程中对颗粒的控制很重要。

目前，常用的去除硅片表面颗粒的方法有两种：一种是标准清洗( RCA)清洗技术，另一种是用硅片清洗机进行兆声清洗。RCA清洗技术所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统。其清洗工序为：一号液( SC-1)(NH40H+H202)—，稀释的HF(DHF)(HF+H20)—，二号液( SC-2)(HCl+ H202)。其中，SC．1主要是去除颗粒沾污（粒子），也能去除部分金属杂质。去除颗粒的原理为：硅片表面由于H202氧化作用生成氧化膜（约6nm，呈亲水性），该氧化膜又被NH40H腐蚀，腐蚀后立即发生氧他，氧化和腐蚀反复进行，附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。自然氧化膜约0.6nm厚，与NH40H和H202的浓度及清洗液温度无关。SC-2是用H202和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与未被氧化的金属作用生成盐，并随去离子水冲洗而被去除，被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。RCA清洗技术存在以下缺陷：需要人工操作，劳动量大，操作环境危险；工艺复杂，清洗时间长，生产效率低；清洗溶剂长期浸泡容易对硅片过腐蚀或留下水痕，影响器件性能；清洗剂和超净水消耗量大，生产成本高；去除

粒子效果较好，但去除金属杂质Al、Fe效果欠佳。

用硅片清洗机进行兆声清洗是将硅片吸附在静电卡盘( chuck)上，清洗过程中硅片不断旋转，清洗液喷淋在硅片表面。可以进行不同转速和喷淋时间的设置，连续完成多步清洗步骤。典型工艺为：兆声_氨水+双氧水（可以进行加温）_水洗_盐酸+双氧水-水洗_兆声一甩干。

用硅片清洗机进行兆声清洗的缺陷表现为：只能进行单片清洗，单片清洗时间长，导致生产效率较低；清洗剂和超净水消耗量大，生产成本高。

等离子清洗硅片表面颗粒原理：

等离子体清洗方法的原理为：依靠处于“等离子态”的物质的“活化作用，，达到去除物体表面颗粒的目的。它通常包括以下过程：a．无机气体被激发到等离子态；b．气相物质被吸附在固体表面；c．被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子；d．产物分子解析形成气相；e．反应残余物脱离表面。

等离子体清洗方法，它包括以下步骤：首先进行气体冲洗（purge）流程，然后进行该气体等离子体启辉。

所用工艺气体选自02、Ar、N2中的任一种。优选地，所用工艺气体选

02。

以上所述的等离子体清洗方法，氕体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力10-40毫托，工艺气体流量100-500sccm，时间1-5s；启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力10-40毫托，工艺气体流量100-500sccm，上电极功率250-400W，时间1-10s。

优选地，气体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力10-20毫托，工艺气体流量100-300sccm，时间1-5s启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力10-20毫托，工艺气体流量100-300sccm，上电极功率250-400W，时间1.Ss。

更优选地，气体冲洗流程的工艺参数设置为：腔室压力15毫托，工艺气体流量300sccm，时间3s启辉过程的工艺参数设置为：腔室压力15毫托，工艺气体流量300sccm，上电极功率300W，时间Ss。

等离子清洗硅片后效果：

本发明所述的去除硅片表面颗粒的等离子体清洗方法过程控制容易，清洗彻底，无反应物残留，所需工艺气体无毒，成本低，劳动量小，工作效率高。

附图说明

图1等离子体清洗前后的CD-SEM（关键尺寸量测仪器）图片；

其中，CD: Criticaldimension关键尺寸。

图2等离子体清洗前后的FE-SEM（场发射显微镜）图片；

其中，FE: field emission场发射。

图3等离子体清洗前后的particle（粒子）图片。

在进行完BT（break through自然氧化层去除步骤）、ME（Main Etch主刻步骤）、OE（过刻步骤）的刻蚀过程后，立即在ICP等离子体刻蚀机( PM2)中进行以下气体等离子体冲洗和启辉流程：首先，进行02的清洗过程，去除上一步的残留气体，腔室压力设置为15毫托，02流量为300sccm，通气时间为3s然后，进行含有02的启辉过程：腔室压力设置为15毫托，02流量为300sccm，上RF的功率设置为300W．启辉时间为Ss。

采用本工艺有效去除了刻蚀工艺后硅片表面残留的颗粒。

在进行完BT、ME、OE的刻蚀过程后，立即在ICP等离子体刻蚀机( PM2)中进行以下气体等离子体冲洗和启辉流程：首先，进行Ar的清洗过程，去除上一步的残留气体，腔室压力设置为10毫托，Ar流量为100sccm，通气时间为Ss然后，进行含有Ar的启辉过程：腔室压力设置为10毫托，Ar流量为100sccm，上RF的功率设置为400W，启辉时间为10s。

采用本工艺有效去除了刻蚀工艺后硅片表面残留的颗粒。

在进行完BT、ME、OE的刻蚀过程后，立即在ICP等离子体刻蚀机( PM2)中进行以下气体等离子体冲洗和启辉流程：首先，进行N2的清洗过程，去除上一步的残留气体，腔室压力设置为40毫托，N2流量为500sccm，通气时间为Ss然后，进行含有N2的启辉过程：腔室压力设置为40毫托，N2流量为500sccm，上RF的功率设置为250W，启辉时间为10s。

采用本工艺有效去除了刻蚀工艺后硅片表面残留的颗粒。

南京世锋科技等离子研究中心 QQ283加5883加29

用酒精棉擦拭后，洗耳球吹干即可。

严谨一些的话可以置于酒精溶液中超声清洗，效果差不多。

硅片制备扫描电镜样品大多都是纳米颗粒溶液分散后滴到硅片表面，烘干。这类样品的测试效果与硅片的前处理关系不大，主要和样品的分散和样品的烘干有关，多数纳米颗粒尺寸小，易团聚，取溶液时可以取中层或者上层的清液。滴到硅片上后，有条件的可以用红外灯烘烤，或者50℃左右的烘箱干燥，以减少样品表面有机膜对成像带来的困难。

清洗方法

（一）RCA清洗：

RCA 由Werner Kern 于1965年在N.J.Princeton 的RCA 实验室首创, 并由此得名。RCA 清洗是一种典型的湿式化学清洗。RCA 清洗主要用于清除有机表面膜、粒子和金属沾污。

1、颗粒的清洗

硅片表面的颗粒去除主要用APM ( 也称为SC1) 清洗液(NH4OH + H2O2 + H2O) 来清洗。在APM 清洗液中,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用清洗液浸透, 硅片表面的自然氧化膜和硅被NH4OH 腐蚀,硅片表面的粒子便落入清洗液中。粒子的去除率与硅片表面的腐蚀量有关, 为去除粒子,必须进行一定量的腐蚀。在清洗液中, 由于硅片表面的电位为负, 与大部分粒子间都存在排斥力, 防止了粒子向硅片表面吸附。

表2常用的化学清洗溶液

名称 组成

作用

SPM

H2SO4∶H2O2∶H2O

去除重有机物沾污。但当沾污非常严重时, 会使有机物碳化而难以去除

DHF

HF∶(H2O2)∶H2O

腐蚀表面氧化层, 去除金属沾污

APM(SC1) NH4OH∶H2O2∶H2O 能去除粒子、部分有机物及部分金属。此溶液会增加硅片表面的粗糙度

HPM(SC2) HCl∶(H2O2)∶H2O 主要用于去除金属沾污

2、表面金属的清洗

(1) HPM (SC22) 清洗 (2) DHF清洗

硅片表面的金属沾污有两种吸附和脱附机制: (1) 具有比硅的负电性高的金属如Cu ,Ag , Au , 从硅表面夺取电子在硅表面直接形成化学键。具有较高的氧化还原电位的溶液能从这些金属获得电子, 从而导致金属以离子化的形式溶解在溶液中, 使这种类型的金属从硅片表面移开。(2) 具有比硅的负电性低的金属, 如Fe , Ni ,Cr , Al , Ca , Na , K能很容易地在溶液中离子化并沉积在硅片表面的自然氧化膜或化学氧化膜上。这些金属在稀HF 溶液中能随自然氧化膜或化学氧化膜容易地除去。

3、有机物的清洗

硅片表面有机物的去除常用的清洗液是SPM。SPM 具有很高的氧化能力, 可将金属氧化后溶于溶液中, 并能把有机物氧化生成CO2 和水。SPM 清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属,但是当有机物沾污较重时会使有机物碳化而难以去除。经SPM 清洗后, 硅片表面会残留有硫化物,这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。

（二）气相干洗

气相干洗是在常压下使用HF 气体控制系统的湿度。先低速旋转片子, 再高速使片子干燥, HF 蒸气对由清洗引起的化学氧化膜的存在的工艺过程是主要的清洗方法。另一种方法是在负压下使HF 挥发成雾。低压对清洗作用控制良好,可挥发反应的副产品, 干片效果比常压下好。并且采用两次负压过程的挥发, 可用于清洗较深的结构图形, 如对沟槽的清洗。

MMST工程

主要目标是针对高度柔性的半导体制造业而开发具有快速周期的工艺和控制方法。能够通过特定化学元素以及成分直接对硅片表面进行清理，避免了液体带来的成分不均匀和废液的回收问题，同时节约了成本。

1、氧化物去除：

用气相HF/水汽去除氧化物，所有的氧化物被转变为水溶性残余物, 被水溶性去除。绕开了颗粒清除过程，提高了效率。

2、金属化后的腐蚀残余物去除：

气相HF/氮气工艺用于去除腐蚀残余物，且金属结构没有被钻蚀。这个工艺避免了昂贵而危险的溶剂的使用, 对开支、健康、安全和环境等因素都有积极的影响。

3、氮化硅和多晶硅剥离：

在远离硅片的一个陶瓷管中的微波放电产生活性基, 去除硅片上的氮化硅和多晶硅, 位于陶瓷管和硅片之间的一块挡板将气体分散并增强工艺的均匀性, 剥离工艺使用NF3,Cl2,N2和O2的组合分别地去除Si3N4, 然后去除多晶硅。

4、炉前清洗：

用气相HF/HCl气体进行炉前清洗并后加一个原位水冲洗过程, 金属粒子的沾污被去除到了总反射X射线荧光光谱学(XRF)的探测极限范围之内。

5、金属化前,等离子腐蚀后和离子注入后胶的残余物去除:

臭氧工艺以及气相HF/氮气工艺还需进一步的改进才能应用。但是有一种微剥离工艺，用SC1/超声过程去除最后的颗粒。

---