一种半导体硅片的清洗方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体硅片的清洗方法。一种半导体硅片的清洗方法，其特征在于它包括如下步骤：１）将半导体硅片放入玻璃培养皿中，并一同放入微波反应器中，调节微波反应器的功率１００～１０００Ｗ，微波辐照清洗１～１０ｍｉｎ，辐照后用超纯水对半导体硅片冲洗，用高纯氮气将半导体硅片吹干；２）重复步骤１）的微波辐照２～５次；每次辐照后，待微波反应器冷却，取出玻璃培养皿，利用超纯水对半导体硅片冲洗，用高纯氮气将半导体硅片吹干；３）然后将清洗后的半导体硅片放入充满高纯氩气的干燥器里保存。该方法成本低、操作简单，环境污染小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
目前硅片的清洗技术仍主要是化学清洗。化学清洗是指利用各种化学试剂与基底表面上 的杂质和污染物发生化学反应或溶解作用，然后利用高纯去离子水冲洗基底，从而获得洁净 表面的过程。化学清洗可分为湿式化学清洗和干法化学清洗。其中，湿式化学清洗技术在硅 片表面清洗中仍处于主导地位。湿式化学清洗中主要应用的清洗剂仍是美国无线电公司 (Radio Corporation of America)研制的标准清洗剂，包括SCl (NH40H:H202:H20=1:1:6(V/V)) 溶液和SC2(HC1:HA:H2(M:1:6(V/V))溶液。分别用于去除硅片表层的金属颗粒和有机污染 物。硅片经清洗后，表层被氧化为硅氧化物，从而表现出很强的亲水性。但是在该法中，需 要较长的清洗时间，较高的温度，所用试剂也均为高纯化学试剂，这就使清洗费用比较高， 同时对环境的污染也比较大。其它传统的湿式化学清洗方法中，比较常见的有利用HF溶 液、HF/HA溶液、HF/缓冲溶液或NH4F溶液的腐蚀作用，腐蚀硅片的自然氧化层，从而获得 原子级平整的氢端基表面，使基底表现出较强的疏水性。这些方法中，几乎都用到有剧毒性 的HF溶液，对环境造成很大的污染和危害操作人员的健康。电解离子水法和臭氧水清洗法 是近年来发展起来的化学湿式清洗方法。电解离子水法主要是利用电解的方法将超净水或添 加电解质的超净水分解为阴离子和阳离子，通过调节电解液的浓度、电流密度等来控制其PH 值和氧化还原电位，得到所需要的强氧化性溶液和强还原性溶液，作为去除硅片表面金属颗 粒和有机污染物的清洗液。此法的应用可以减少高纯化学试剂的用量，降低成本和减少对环 境的污染。臭氧水清洗法主要利用臭氧的强腐蚀性和氧化性，腐蚀掉硅片表面的自然氧化层， 并迅速形成一层均匀的氧化膜。氧化膜的厚度随臭氧浓度的增高而增加，且形成的氧化膜的 表面也比较平坦。干法清洗技术，是指利用等离子体、紫外线或激光产生的激活能在低温下加强化学反应， 是一种气相化学处理方法。主要有等离子体清洗，束流清洗和UV/03清洗法。等离子体清洗 是指在系统中通入少量的氧气，在强电场作用下，使低压的氧气产生等离子体，其中活化的 原子态气体具有很强的氧化性，从而可以去除硅片表面的有机污染物。束流清洗技术是指利 用含有较高能量的呈束流状的物质流(能量流)与硅片表面的颗粒和有机污染物相互作用， 并将其带离硅片表面，达到清除的目的。常用的束流清洗技术有激光束技术，微集射束流技 术，冷凝喷雾技术等。UV/(V凊洗法中，使用来自水银石英灯的短波UV照射硅片表面，在氧 气存在的情况下，将有机沾污所氧化。同时，有机污染物可以吸收其中特定波长的光能，从 而分解为C0、 C02和H20。 UV/0:;法对大多数的有机污染物清洗效果明显，对硅片表面无机械 损伤，清洗后也无需干燥，但是却对去除无机沾污和金属沾污效果不佳。从上述叙述中可以看出，在干法清洗过程中，其仅能去除特定类型的污染物，而且在清洗过程中会留下一些物 质颗粒和金属污染物，对硅片表面造成二次污染。此外，工业化生产中比较常用的硅片清洗方法还有机械刮片法，超声(兆声)清洗法和 旋转喷淋法等。机械刮片法主要利用在硅片表层刮擦的方法去除表层的蜡膜、灰尘、残胶和 其它固体颗粒。但该法容易造成硅片表层的划伤。超声清洗主要是利用超声波在水中产生的 微空腔在硅片表面崩开时的巨大能量，来清洗硅片表面的污染物。该法操作简单，清洗效果 好，但在操作过程中会产生较大的噪音，同时由于声能的作用，对硅片表层也有损伤。旋转 喷淋法是指利用机械方法将硅片以较高的速度旋转起来，同时不断向硅片表面喷液体(高纯 去离子水或其它清洗液)，从而清洗硅片的一种方法。该法集合了化学清洗、流体力学清洗 和高压擦洗的优点，同时该法还可以与硅片的甩干工序结合在一起进行。但该法中需要较复 杂的旋转机械装置及其控制系统。现阶段的硅片清洗技术中，过多地使用高纯度的化学试剂，能量消耗过大，清洗过程耗 时长，且有的方法对硅片表面的损伤较大，仅能去除特定类型的污染物等。所以，这些方法 已经逐渐不能适应半导体工业高速发展的需求，而急需开发一种新型绿色快速的硅片清洗技 术，尤其是小批量的硅片的清洗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法成本低、操作简单。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是 ，其特征在于它 包括如下步骤1) 将半导体硅片放入玻璃培养皿中，并一同放入微波反应器中，调节微波反应器的功率100 1000 W，微波辐照清洗1 10 min，辐照后用超纯水对半导体硅片冲洗，用高纯氮 气将半导体硅片吹干；2) 重复步骤l)的微波辐照2 5次；每次辐照后，待微波反应器冷却，取出玻璃培养 皿，利用超纯水对半导体硅片冲洗，用高纯氮气将半导体硅片吹干；3) 然后将清洗后的半导体硅片放入充满高纯氩气的干燥器里保存。步骤1)所述的半导体硅片为预处理后的半导体硅片，半导体硅片的预处理为在室温 条件下(10 35°C)，将半导体硅片放入分析纯的甲苯中，超声清洗3 8min，超声的功率 为100 800W，取出后用超纯水冲洗，高纯氮气吹干；然后将清洗后的半导体硅片放入超纯 水中，超声清洗2 3 min，超声的功率为100 800 W,取出后用超纯水冲洗，高纯氮气吹 干；得预处理后的半导体硅片。超纯水为电阻率大于18.00 MQ 'cm的纯净水，高纯氮气、高纯氩气均为市售产品(质 量含量>99. 995%)。本专利技术采用半导体硅片首先经预处理，以去除表层的有机污染物；然后在一定的功率条 件下，半导体硅片在微波反应器中经微波辐照后，表层被均匀的氧化为一层硅氧化合物，从 而使得基底表层具有很强的亲水性；由于微波辐照的高热效率，从而可以使该清洗过程在很 短的时间内完成；同时，利用微波辐照的加热均匀性，可以在半导体硅片表面形成一层厚度均匀平整的氧化物表层；由于表层为亲水性很强的硅氧化物，从而提供了一层化学活性很强 的表层羟基基团，为半导体硅片表面的进一步改性和修饰提供了良好的基底。本专利技术的方法 可以应用到各种半导体材料的表面清洗和改性过程当中。在每次清洗处理后，接着就是利用超纯水的快速清洗和高纯氮气的吹干步骤，因该过程 仅需要清洗硅片上残留的很少的化学清洗剂，所以清洗时间比现阶段正在使用的湿法处理技 术短的多。本专利技术的有益效果是该方法可以使化学试剂(本专利技术为分析纯的甲苯)和超纯水的消 耗最小化，化学试剂浪费最小化，清洗时间短，降低了成本；同时所需设备装置的操作也比 较简单。 具体实施例方式为了更好的理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不 仅仅局限于下面的实施例。 实施例1:，它包括如下步骤1) 半导体硅片的预处理在室温条件下G0 35'C)，将半导体硅片放入分析纯的甲苯中(浸没在甲苯中)，超声清洗5 6 min，超声的功率为100 W，取出后用超纯水冲洗， 高纯氮气吹干；然后将清洗后的半导体硅片放入超纯水中，超声清洗2min，超声的功率为 IOOW，取出后用超纯水冲洗，高纯氮气吹干；得预处理后的半导体硅片。2) 将预处理后的半导体硅片放入清洗干净的玻璃培养皿中，并一同放入微波反应器中， 调节微波反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体硅片的清洗方法，其特征在于它包括如下步骤：　１）将半导体硅片放入玻璃培养皿中，并一同放入微波反应器中，调节微波反应器的功率１００～１０００Ｗ，微波辐照清洗１～１０ｍｉｎ，辐照后用超纯水对半导体硅片冲洗，用高纯氮气将半导体硅片吹干；２）重复步骤１）的微波辐照２～５次；每次辐照后，待微波反应器冷却，取出玻璃培养皿，利用超纯水对半导体硅片冲洗，用高纯氮气将半导体硅片吹干；　３）然后将清洗后的半导体硅片放入充满高纯氩气的干燥器里保存。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘善堂，毛强强，吴元欣，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：83[]