專利名稱：一種半導體硅片的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體硅片的清洗方法。
背景技術：
目前硅片的清洗技術仍主要是化學清洗。化學清洗是指利用各種化學試劑與基底表面上 的雜質和污染物發生化學反應或溶解作用，然后利用高純去離子水沖洗基底，從而獲得潔凈 表面的過程。化學清洗可分為濕式化學清洗和干法化學清洗。其中，濕式化學清洗技術在硅 片表面清洗中仍處于主導地位。濕式化學清洗中主要應用的清洗劑仍是美國無線電公司 (Radio Corporation of America)研制的標準清洗劑，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。分別用于去除硅片表層的金屬顆粒和有機污染 物。硅片經清洗后，表層被氧化為硅氧化物，從而表現出很強的親水性。但是在該法中，需 要較長的清洗時間，較高的溫度，所用試劑也均為高純化學試劑，這就使清洗費用比較高， 同時對環境的污染也比較大。其它傳統的濕式化學清洗方法中，比較常見的有利用HF溶 液、HF/HA溶液、HF/緩沖溶液或NH4F溶液的腐蝕作用，腐蝕硅片的自然氧化層，從而獲得 原子級平整的氫端基表面，使基底表現出較強的疏水性。這些方法中，幾乎都用到有劇毒性 的HF溶液，對環境造成很大的污染和危害操作人員的健康。電解離子水法和臭氧水清洗法 是近年來發展起來的化學濕式清洗方法。電解離子水法主要是利用電解的方法將超凈水或添 加電解質的超凈水分解為陰離子和陽離子，通過調節電解液的濃度、電流密度等來控制其PH 值和氧化還原電位，得到所需要的強氧化性溶液和強還原性溶液，作為去除硅片表面金屬顆 粒和有機污染物的清洗液。此法的應用可以減少高純化學試劑的用量，降低成本和減少對環 境的污染。臭氧水清洗法主要利用臭氧的強腐蝕性和氧化性，腐蝕掉硅片表面的自然氧化層， 并迅速形成一層均勻的氧化膜。氧化膜的厚度隨臭氧濃度的增高而增加，且形成的氧化膜的 表面也比較平坦。
干法清洗技術，是指利用等離子體、紫外線或激光產生的激活能在低溫下加強化學反應， 是一種氣相化學處理方法。主要有等離子體清洗，束流清洗和UV/03清洗法。等離子體清洗 是指在系統中通入少量的氧氣，在強電場作用下，使低壓的氧氣產生等離子體，其中活化的 原子態氣體具有很強的氧化性，從而可以去除硅片表面的有機污染物。束流清洗技術是指利 用含有較高能量的呈束流狀的物質流(能量流)與硅片表面的顆粒和有機污染物相互作用， 并將其帶離硅片表面，達到清除的目的。常用的束流清洗技術有激光束技術，微集射束流技 術，冷凝噴霧技術等。UV/(V凊洗法中，使用來自水銀石英燈的短波UV照射硅片表面，在氧 氣存在的情況下，將有機沾污所氧化。同時，有機污染物可以吸收其中特定波長的光能，從 而分解為C0、 C02和H20。 UV/0:;法對大多數的有機污染物清洗效果明顯，對硅片表面無機械 損傷，清洗后也無需干燥，但是卻對去除無機沾污和金屬沾污效果不佳。從上述敘述中可以
看出，在干法清洗過程中，其僅能去除特定類型的污染物，而且在清洗過程中會留下一些物 質顆粒和金屬污染物，對硅片表面造成二次污染。
此外，工業化生產中比較常用的硅片清洗方法還有機械刮片法，超聲(兆聲)清洗法和 旋轉噴淋法等。機械刮片法主要利用在硅片表層刮擦的方法去除表層的蠟膜、灰塵、殘膠和 其它固體顆粒。但該法容易造成硅片表層的劃傷。超聲清洗主要是利用超聲波在水中產生的 微空腔在硅片表面崩開時的巨大能量，來清洗硅片表面的污染物。該法操作簡單，清洗效果 好，但在操作過程中會產生較大的噪音，同時由于聲能的作用，對硅片表層也有損傷。旋轉 噴淋法是指利用機械方法將硅片以較高的速度旋轉起來，同時不斷向硅片表面噴液體(高純 去離子水或其它清洗液)，從而清洗硅片的一種方法。該法集合了化學清洗、流體力學清洗 和高壓擦洗的優點，同時該法還可以與硅片的甩干工序結合在一起進行。但該法中需要較復 雜的旋轉機械裝置及其控制系統。
現階段的硅片清洗技術中，過多地使用高純度的化學試劑，能量消耗過大，清洗過程耗 時長，且有的方法對硅片表面的損傷較大，僅能去除特定類型的污染物等。所以，這些方法 已經逐漸不能適應半導體工業高速發展的需求，而急需開發一種新型綠色快速的硅片清洗技 術，尤其是小批量的硅片的清洗。
發明內容
本發明的目的在于提供一種半導體硅片的清洗方法，該方法成本低、操作簡單。 為了實現上述目的，本發明的技術方案是 一種半導體硅片的清洗方法，其特征在于它 包括如下步驟
1) 將半導體硅片放入玻璃培養皿中，并一同放入微波反應器中，調節微波反應器的功
率100 1000 W，微波輻照清洗1 10 min，輻照后用超純水對半導體硅片沖洗，用高純氮 氣將半導體硅片吹干；
2) 重復步驟l)的微波輻照2 5次；每次輻照后，待微波反應器冷卻，取出玻璃培養 皿，利用超純水對半導體硅片沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
3) 然后將清洗后的半導體硅片放入充滿高純氬氣的干燥器里保存。
步驟1)所述的半導體硅片為預處理后的半導體硅片，半導體硅片的預處理為在室溫 條件下(10 35°C)，將半導體硅片放入分析純的甲苯中，超聲清洗3 8min，超聲的功率 為100 800W，取出后用超純水沖洗，高純氮氣吹干；然后將清洗后的半導體硅片放入超純 水中，超聲清洗2 3 min，超聲的功率為100 800 W,取出后用超純水沖洗，高純氮氣吹 干；得預處理后的半導體硅片。
超純水為電阻率大于18.00 MQ 'cm的純凈水，高純氮氣、高純氬氣均為市售產品(質 量含量>99. 995%)。
本發明采用半導體硅片首先經預處理，以去除表層的有機污染物；然后在一定的功率條 件下，半導體硅片在微波反應器中經微波輻照后，表層被均勻的氧化為一層硅氧化合物，從 而使得基底表層具有很強的親水性；由于微波輻照的高熱效率，從而可以使該清洗過程在很 短的時間內完成；同時，利用微波輻照的加熱均勻性，可以在半導體硅片表面形成一層厚度
均勻平整的氧化物表層；由于表層為親水性很強的硅氧化物，從而提供了一層化學活性很強 的表層羥基基團，為半導體硅片表面的進一步改性和修飾提供了良好的基底。本發明的方法 可以應用到各種半導體材料的表面清洗和改性過程當中。
在每次清洗處理后，接著就是利用超純水的快速清洗和高純氮氣的吹干步驟，因該過程 僅需要清洗硅片上殘留的很少的化學清洗劑，所以清洗時間比現階段正在使用的濕法處理技 術短的多。
本發明的有益效果是該方法可以使化學試劑(本發明為分析純的甲苯)和超純水的消 耗最小化，化學試劑浪費最小化，清洗時間短，降低了成本；同時所需設備裝置的操作也比 較簡單。
具體實施例方式
為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不 僅僅局限于下面的實施例。 實施例1:
一種半導體硅片的清洗方法，它包括如下步驟
1) 半導體硅片的預處理在室溫條件下G0 35'C)，將半導體硅片放入分析純的甲
苯中(浸沒在甲苯中)，超聲清洗5 6 min，超聲的功率為100 W，取出后用超純水沖洗， 高純氮氣吹干；然后將清洗后的半導體硅片放入超純水中，超聲清洗2min，超聲的功率為 IOOW，取出后用超純水沖洗，高純氮氣吹干；得預處理后的半導體硅片。
2) 將預處理后的半導體硅片放入清洗干凈的玻璃培養皿中，并一同放入微波反應器中， 調節微波反應器的功率100 W，微波輻照清洗1 min(硅片總表面積小于0. 5 cm 2時選擇1 min)， 輻照后用超純水對半導體硅片充分沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
3) 重復步驟2)的微波輻照2次；每次輻照后，待微波反應器冷卻，取出玻璃培養皿， 利用超純水對半導體硅片充分沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
4) 然后將清洗后的半導體硅片放入充滿高純氬氣的干燥器里保存。 超純水為電阻率大于18.00 MQ 'cm的純凈水，高純氮氣和高純氬氣均為市售產品(質
量含量》99. 995%)。 實施例2:
一種半導體硅片的清洗方法，它包括如下步驟
1) 半導體硅片的預處理在室溫條件下(10 35°C)，將半導體硅片放入分析純的甲 苯中(浸沒在甲苯中)，超聲清洗5 6 min，超聲的功率為500 W，取出后用超純水沖洗， 高純氮氣吹干；然后將清洗后的半導體硅片放入超純水中，超聲清洗2min，超聲的功率為 500 W，取出后用超純水沖洗，高純氮氣吹干；得預處理后的半導體硅片。
2) 將預處理后的半導體硅片放入清洗干凈的玻璃培養皿中，并一同放入微波反應器中， 調節微波反應器的功率600 W，微波輻照清洗6 rain (硅片總表面積為18 cm 2)，輻照后用 超純水對半導體硅片充分沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
3) 重復步驟2)的微波輻照3次；每次輻照后，待微波反應器冷卻，取出玻璃培養皿，
利用超純水對半導體硅片充分沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
4)然后將清洗后的半導體硅片放入充滿高純氬氣的干燥器里保存。
超純水為電阻率大于18.00 MQ .cm的純凈水，高純氮氣和高純氬氣均為市售產品(質 量含量》99. 995%)。 實施例3:
一種半導體硅片的清洗方法，它包括如下步驟
1) 半導體硅片的預處理在室溫條件下G0 35。C)，將半導體硅片放入分析純的甲 苯中(浸沒在甲苯中)，超聲清洗5 6 min，超聲的功率為800 W，取出后用超純水沖洗， 高純氮氣吹千；然后將清洗后的半導體硅片放入超純水中，超聲清洗2 min，超聲的功率為 800 W，取出后用超純水沖洗，高純氮氣吹干；得預處理后的半導體硅片。
2) 將預處理后的半導體硅片放入清洗干凈的玻璃培養皿中，并一同放入微波反應器中， 調節微波反應器的功率1000 W，微波輻照清洗10 min (硅片總表面積大于50cn^時選擇10 min)，輻照后用超純水對半導體硅片充分沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
3) 重復步驟2)的微波輻照5次；每次輻照后，待微波反應器冷卻，取出玻璃培養皿， 利用超純水對半導體硅片充分沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；
4) 然后將清洗后的半導體硅片放入充滿高純氬氣的干燥器里保存。 超純水為電阻率大于18.00 MQ 'cm的純凈水，高純氮氣和高純氬氣均為市售產品(質
量含量》99. 995%)。
本發明各工藝參數(如清洗時間)的上下限取值以及區間值都能實現本發明，在此不 一一列舉實施例。
權利要求
1. 一種半導體硅片的清洗方法，其特征在于它包括如下步驟1)將半導體硅片放入玻璃培養皿中，并一同放入微波反應器中，調節微波反應器的功率100～1000W，微波輻照清洗1～10min，輻照后用超純水對半導體硅片沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；2)重復步驟1)的微波輻照2～5次；每次輻照后，待微波反應器冷卻，取出玻璃培養皿，利用超純水對半導體硅片沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；3)然后將清洗后的半導體硅片放入充滿高純氬氣的干燥器里保存。
2. 根據權利要求1所述的一種半導體硅片的清洗方法，其特征在于步驟l)所述的半 導體硅片為預處理后的半導體硅片，半導體硅片的預處理為在室溫條件下，將半導體硅片放入分析純的甲苯中，超聲清洗3 8 min,超聲的功率為100 800 W，取出后用超純水沖 洗，高純氮氣吹干；然后將清洗后的半導體硅片放入超純水中，超聲清洗2 3min，超聲的 功率為100 800 W，取出后用超純水沖洗，高純氮氣吹干；得預處理后的半導體硅片。
全文摘要
本發明涉及一種半導體硅片的清洗方法。一種半導體硅片的清洗方法，其特征在于它包括如下步驟1)將半導體硅片放入玻璃培養皿中，并一同放入微波反應器中，調節微波反應器的功率100～1000W，微波輻照清洗1～10min，輻照后用超純水對半導體硅片沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；2)重復步驟1)的微波輻照2～5次；每次輻照后，待微波反應器冷卻，取出玻璃培養皿，利用超純水對半導體硅片沖洗，用高純氮氣將半導體硅片吹干；3)然后將清洗后的半導體硅片放入充滿高純氬氣的干燥器里保存。該方法成本低、操作簡單，環境污染小。
文檔編號H01L21/00GK101393852SQ20081019758
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月11日 優先權日2008年11月11日
發明者劉善堂, 吳元欣, 毛強強 申請人:武漢工程大學