CN109560023A - 一种清洗单晶硅片的混酸及其清洗方法 - Google Patents

一种清洗单晶硅片的混酸及其清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种清洗单晶硅片的混酸及其清洗方法，混酸包括硝酸20‑30份；氢氟酸5‑10份；醋酸15‑25份；其余为水。清洗方法包括步骤一：将单晶硅片浸泡到混酸中进行浸泡；步骤二：浸泡后取出单晶硅片放入去离子水中先冲洗，再浸泡在去离子水中。本发明的混酸可以有效的去除单晶硅片上的金属杂质和氧化物薄膜，控制去除程度和速度，对单晶硅片表面既不会产生损伤，又能达到工艺制程对硅片的清洁度要求。

Description

一种清洗单晶硅片的混酸及其清洗方法
技术领域
本发明涉及半导体零件清洗技术领域，具体涉及一种清洗单晶硅片的混酸及其清洗方法。
背景技术
普通硅片电阻率都是1-5Ω-cm，低电阻率比普通电阻率的掺杂更多，导致材料性质不一样。在硅产品生产过程中，几乎每道工序都有硅片清洗的问题，硅片清洗的好坏对器件性能有严重的影响，处理不当就可能使全部硅片报废，硅片清洗不管是对于从硅片加工的人还是对于从事半导体器件生产的人来说都有着重要的意义，所以在半导体器件生产中，硅产品必须经严格清洗，因为微量污染也会导致器件失效。清洗的目的在于清除表面污染杂质，包括有机物和无机物。这些杂质有的以原子状态或离子状态，有的以薄膜形式或颗粒形式存在于硅片表面，而化学清洗就是为了除去原子、离子等不可见的污染。
现有技术主要针对的是砂浆切割单晶硅片的一种清洗工艺，而在对应用于半导体行业中的单晶硅片进行清洗时，该种清洗工艺刻蚀时间过长，在浸泡刻蚀的过程中很容易损伤单晶硅片的功能性，同时也会缩短它本身的使用寿命。由于该工艺中的混酸溶液清洗达不到工艺制程对硅片清洁度的要求，只能对硅片表面进行一个简单的处理，更达不到去除硅片表面损伤层的效果。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种清洗单晶硅片的混酸及其清洗方法，。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种清洗单晶硅片的混酸，混酸按重量份数包括以下组分：硝酸20-30份；氢氟酸5-10份；醋酸15-25份；其余为水。
其中，混酸按重量分数包括以下组分：硝酸25份；氢氟酸8份；醋酸20份；其余为水。
本发明还公开了一种使用上述混酸对单晶硅片进行清洗的清洗方法：
所述清洗方法包括以下步骤：
步骤一：将单晶硅片浸泡到混酸中进行浸泡；
步骤二：浸泡后取出单晶硅片放入去离子水中先冲洗，再浸泡在去离子水中。
其中，步骤一中，单晶硅片浸泡到混酸中后，先使用超声波超生，使单晶硅片表面浸润。
其中，步骤一中，浸泡时间为100-300秒。
其中，步骤一中，混酸为温度为10-40℃。
其中，步骤一中，混酸为温度为15-25℃。
其中，超生时间为5分钟，所述浸泡时间为200秒。
其中，步骤二中，冲洗时间为3分钟，浸泡时间为5分钟。
其中，步骤二中冲洗和浸泡的去离子水温为45-55℃。
本发明的有益效果是：
本发明的混酸可以有效的去除单晶硅片上的金属杂质和氧化物薄膜，控制去除程度和速度，对单晶硅片表面既不会产生损伤，又能达到工艺制程对硅片的清洁度要求。
具体实施方式
示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
首先将需要清洗的硅片浸泡在现有的单槽超声波槽中，打开超声波浸泡清洗5分钟，使硅片表面得到充分湿润，然后将低电阻率(0.005-0.015)的硅片使用新型品种混酸进行刻蚀清洗100-300秒，而这种新型混酸由20％-30％的硝酸，5％-10％的氢氟酸，15％ -25％的醋酸混合而成，称之为413混酸，同时低电阻的硅片在使用混酸413进行刻蚀清洗作业时，需保证混酸的温度为常温状态，最优20±2℃之间。在进行刻蚀作业的过程中，均需保证硅片完全被混酸溶液浸没，并且在混酸刻蚀时间结束后，必须第一时间将硅片放入去离子水中漂洗3分钟，然后再浸泡5分钟，同时保证水温在50±5℃之间。由于现有的单晶硅片为重掺单晶硅，即掺杂了的杂质量比较多，所以便会出现电阻率不同的情况，而其中一种便是低电阻的单晶硅片，因此针对单晶硅片的酸蚀也会有不一样的反应特征，而根据自己这边所做的大量实验得出，低电阻的硅片适宜用混酸413进行蚀刻清洗，这样不仅能够最大限度地去除硅片表面因加工所造成的损伤层，也能有效地去除掺杂在单晶硅片中的杂质，同时降低了硅片在使用的过程中颗粒物掉落的风险，而且能够保证硅片内部构造的稳定性以及其功能性。而针对于硅片表面酸渍的残留，使用现有的清洗技术即可。
实施例1：
分别取质量百分比为50％的硝酸40g、40％的氢氟酸12.5g，50％的醋酸30g,水17.5g加入一容器中混合，搅拌均匀作为混酸备用，其中混酸中硝酸20份；氢氟酸5份；醋酸15份；其余为水。
将混酸加入单槽超声波槽中，将单晶硅片完全浸入混酸中进行浸泡，为了保证浸泡效果更好，先用超声波超生5分钟使硅片表面完全浸润，然后再停止超生浸泡300秒，通过控温装置将混酸的温度控制在40℃。
浸泡结束后立刻将硅片将硅片取出用去离子水对其表面进行冲洗，冲洗后再将硅片放入一个装有去离子水的容器中进行浸泡，冲洗和浸泡的去离子水为45℃左右。浸泡后取出硅片晾干即完成清洗过程。
硝酸和醋酸按上述配比可以有效腐蚀去除硅片表面的金属杂质，而且不会发生腐蚀过度对硅片产生新的损伤，氢氟酸可以去除硅片表面的氧化物薄膜。硅片表面因加工所造成的损伤层和掺杂再硅片中的杂质都可以被有效的去除，而且能够保证硅片内部结构的稳定性及其功能性。
实施例2：
分别取质量百分比为50％的硝酸50g、40％的氢氟酸20g，80％的醋酸25g,水5g加入一容器中混合，搅拌均匀作为混酸备用，其中混酸中硝酸25份；氢氟酸8份；醋酸20份；其余为水。
将混酸加入单槽超声波槽中，将单晶硅片完全浸入混酸中进行浸泡，为了保证浸泡效果更好，先用超声波超生5分钟使硅片表面完全浸润，然后再停止超生浸泡200秒，通过控温装置将混酸的温度控制在20℃。
浸泡结束后立刻将硅片将硅片取出用去离子水对其表面进行冲洗，冲洗3分钟，冲洗后再将硅片放入一个装有去离子水的容器中进行浸泡，浸泡5分钟，冲洗和浸泡的去离子水为50℃左右。浸泡后取出硅片晾干即完成清洗过程。
硝酸和醋酸按上述配比可以有效腐蚀去除硅片表面的金属杂质，而且不会发生腐蚀过度对硅片产生新的损伤，氢氟酸可以去除硅片表面的氧化物薄膜。硅片表面因加工所造成的损伤层和掺杂再硅片中的杂质都可以被有效的去除，而且能够保证硅片内部结构的稳定性及其功能性。
实施例3：
分别取质量百分比为70％的硝酸43g、40％的氢氟酸25g，80％的醋酸31g,水1g加入一容器中混合，搅拌均匀作为混酸备用，其中混酸中硝酸30份；氢氟酸10份；醋酸25份；其余为水。
将混酸加入单槽超声波槽中，将单晶硅片完全浸入混酸中进行浸泡，为了保证浸泡效果更好，先用超声波超生5分钟使硅片表面完全浸润，然后再停止超生浸泡100秒，通过控温装置将混酸的温度控制在40℃。
浸泡结束后立刻将硅片将硅片取出用去离子水对其表面进行冲洗，冲洗3分钟，冲洗后再将硅片放入一个装有去离子水的容器中进行浸泡，浸泡5分钟，冲洗和浸泡的去离子水为55℃左右。浸泡后取出硅片晾干即完成清洗过程。
硝酸和醋酸按上述配比可以有效腐蚀去除硅片表面的金属杂质，而且不会发生腐蚀过度对硅片产生新的损伤，氢氟酸可以去除硅片表面的氧化物薄膜。硅片表面因加工所造成的损伤层和掺杂再硅片中的杂质都可以被有效的去除，而且能够保证硅片内部结构的稳定性及其功能性。
实施例4：
分别取质量百分比为50％的硝酸50g、40％的氢氟酸20g，80％的醋酸25g,水5g加入一容器中混合，搅拌均匀作为混酸备用，其中混酸中硝酸25份；氢氟酸8份；醋酸20份；其余为水。
将混酸加入单槽超声波槽中，将单晶硅片完全浸入混酸中进行浸泡，为了保证浸泡效果更好，先用超声波超生5分钟使硅片表面完全浸润，然后再停止超生浸泡200秒，通过控温装置将混酸的温度控制在15℃。
浸泡结束后立刻将硅片将硅片取出用去离子水对其表面进行冲洗，冲洗3分钟，冲洗后再将硅片放入一个装有去离子水的容器中进行浸泡，浸泡5分钟，冲洗和浸泡的去离子水为50℃左右。浸泡后取出硅片晾干即完成清洗过程。
实施例5：
分别取质量百分比为50％的硝酸50g、40％的氢氟酸20g，80％的醋酸25g,水5g加入一容器中混合，搅拌均匀作为混酸备用，其中混酸中硝酸25份；氢氟酸8份；醋酸20份；其余为水。
将混酸加入单槽超声波槽中，将单晶硅片完全浸入混酸中进行浸泡，为了保证浸泡效果更好，先用超声波超生5分钟使硅片表面完全浸润，然后再停止超生浸泡200秒，通过控温装置将混酸的温度控制在25℃。
浸泡结束后立刻将硅片将硅片取出用去离子水对其表面进行冲洗，冲洗3分钟，冲洗后再将硅片放入一个装有去离子水的容器中进行浸泡，浸泡5分钟，冲洗和浸泡的去离子水为50℃左右。浸泡后取出硅片晾干即完成清洗过程。
本发明全面的考虑了可能对单晶硅片刻蚀作用产生影响的因素，并针对这些因素做出了改善，比如经过实验得出低电阻的材料对硅片刻蚀作用的影响之后，从而配置出新型的混酸溶液对该电阻的硅片进行更有效的刻蚀清洗，并保证了单晶硅产品的功能性。控制混酸溶液的组分和配比，加上对时间和温度的掌控，使之在最大限度的对硅片进行刻蚀的同时，也能够保证不会因刻蚀过度而影响到产品的整体质量，同时也能更有效地去除掺杂在单晶硅内的杂质。

Claims (10)

1.一种清洗单晶硅片的混酸，其特征在于，所述混酸按重量份数包括以下组分：硝酸20-30份；氢氟酸5-10份；醋酸15-25份；其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种清洗单晶硅片的混酸，其特征在于，所述混酸按重量分数包括以下组分：硝酸25份；氢氟酸8份；醋酸20份；其余为水。
3.使用权利要求1所述的一种清洗单晶硅片的混酸的清洗清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将单晶硅片浸泡到混酸中进行浸泡；
步骤二：浸泡后取出单晶硅片放入去离子水中先冲洗，再浸泡在去离子水中。
4.根据权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤一中，单晶硅片浸泡到混酸中后，先使用超声波超生，使单晶硅片表面浸润。
5.根据权利要求4所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤一中，浸泡时间为100-300秒。
6.根据权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤一中，混酸为温度为10-40℃。
7.根据权利要求6所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤一中，混酸为温度为15-25℃。
8.根据权利要求书5所述的清洗方法，其特征在于，所述超生时间为5分钟，所述浸泡时间为200秒。
9.根据权利要求书3所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤二中，冲洗时间为3分钟，浸泡时间为5分钟。
10.根据权利要求书9所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤二中冲洗和浸泡的去离子水温为45-55℃。
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