硅片的化学清洗原则与方法

硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层

(

“

”

因为氧化层是 沾污陷阱 ，

也 会 引 入 外 延 缺 陷

) ； 最 后 再 去 除 颗 粒 、 金 属 沾 污 ， 同 时 使 表 面 钝 化 。

清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能

:(1)去除硅片表面的污染物。溶液应具有高氧化能

力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为

CO2 和 H2O  

；

(2)防止被除去

的污染物再向硅片表面吸附。这就要求硅片表面和颗粒之间的

Z 电势具有相同的极性，使二者

存在相斥的作用。在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的

Z 电势存在，有利于去除

颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的

Z 电势存在，而多数的微粒子是以正的 Z 电势存在，不

利

于

颗

粒

的

去

除

。

1

 

传

统

的

RCA

清

洗

法

1.1

 

主

要

清

洗

液

1.1.1   SPM

（

三

号

液

）

（

H2SO4∶H2O2∶H2O

）

在

120～150℃

 

清洗

10min 左右，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。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 。 由

Ohnishi 提 出 的

SPFM(H2SO4/H2O2/HF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而有效地冲洗掉。由于臭氧
的氧化性比

H2O2 的氧化性强，可用臭氧来取代 H2O2(H2SO4/O3/H2O 称为 SOM 溶液)，

以 降 低

H2SO4 的 用 量 和 反 应 温 度 。 H2SO4(98%):H2O2(30%)=4:1

1.1.2

 

DHF

（

HF(H2O2)∶H2O

）

在

20～25℃清洗 30s 腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DHF 清洗可去除表面氧化层，使其上

附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的

Al，Fe，Zn，Ni 等

金 属 ， 但 不 能 充 分 地 去 除

Cu 。 HF ： H2O2=1 ： 50 。

1.1.3   APM(SC-1)

（

一

号

液

）

（

NH4OH∶H2O2∶H2O

）

在

65～80℃清洗约 10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属。由于 H2O2 的作用，硅

片表面有一层自然氧化膜

(Si02)，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 NH4OH 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。此溶液会增加硅片表面的粗糙度。

Fe  

，

Zn  

，

Ni 等金属会以离

子性和非离子性的金属氢氧化物的形式附着在硅片表面，能降低硅片表面的

Cu 的附着。体积

比为

(1∶1∶5)~(1∶2∶7)的 NH4OH (27 %)、H2O2(30%)和 H2O 组成的热溶液。稀释化学试剂

中把水所占的比例由

1∶5 增至 1∶50，配合超声清洗，可在更短时间内达到相当或更好的清洗效

果

。

SC-1 清洗后再用很稀的酸(HCl∶H2O 为 1∶104)处理，在去除金属杂质和颗粒上可收到良好的
效果，也可以用稀释的

HF 溶液短时间浸渍，以去除在 SC-1 形成的水合氧化物膜。最后，常常

用

SC-1 原始溶液浓度 1/10 的稀释溶液清洗，以避免表面粗糙，降低产品成本，以及减少对环

境

的

影

响

。

1.1.4   HPM(SC-2)

（

二

号

液

）

（

HCl∶H2O2∶H2O

）

在

65～85℃清洗约 10min 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。H2O2 会使硅片表面氧化，但是 HCl 不会腐蚀硅片表面，所以不会使硅片表