CN114653679A - 一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法 - Google Patents

一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,通过将碳化硅晶片放入装有活化液的超声波清洗槽中进行超声清洗,在电解槽中接着进行电解处理,电解槽的阳槽中需要加入臭氧;电解完毕之后取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可。本发明通过先对碳化硅晶片表面进行活化处理,然后利用电解所产生的强氧化性液体,配合电场的作用,能够对碳化硅晶片表面进行有效清洗,不但能有效的去除表面的有机污染物,还能够彻底去除表面的颗粒污染物;本发明对晶片的表面不会造成损伤,从而获得最优异的清洗效果。

Description

一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,属于晶片清洗技术领域。
背景技术
第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。在通信、汽车、高铁、卫星通信、航空航天等应用场景中有优势。其中,碳化硅、氮化镓的研究和发展更为成熟。
目前,碳化硅晶片的常用清洗技术常采用化学方法清洗。化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗晶片表面的杂质及油污发生化学反应或溶解作用,使杂质从被清洗晶片的表面脱附,然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗,从而获得洁净表面的过程。化学清洗可分为湿法化学清洗和干法化学清洗,其中湿法化学清洗在半导体清洗工艺中仍处于主导地位。
在湿法化学清洗中,分为以下几种方法:
1)、溶液浸泡法
溶液浸泡法是将晶片浸泡在化学溶液中来达到清除表面污染的一种方法。它是湿法化学清洗中最常用的一种方法。选用不同的溶液可以达到清除晶片表面不同类型的污染杂质,如采用有机溶剂去除有机污染物,采用RCA溶液清除有机、无机和金属离子等杂质。通常这种方法不能彻底去净晶片表面的杂质,所以在采用浸泡的同时常辅以加热、超声、搅拌等物理措施。
2)、机械擦洗法
机械擦洗常用来去除晶片表面的微粒或有机残渣,一般可分为手工擦洗和擦片机擦洗两种方法。手工擦洗是最简单的一种擦洗方法,用不锈钢镊子夹着浸有无水乙醇等有机溶剂的棉球,在晶片表面沿同一方向轻擦,以去除蜡膜、灰尘、残胶或其它固体颗粒,这种方法易造成划伤,污染严重。擦片机是利用机械旋转,用软羊毛刷或刷辊擦刷晶片表面,这种方法对晶片的划伤大大减轻。而采用高压擦片机由于无机械磨擦,则不会划伤晶片,而且可以达到清除槽痕里的沾污。
3)、超声波清洗
超声波清洗是半导体工业中广泛应用的一种清洗方法,其优点是:清洗效果好,操作简单,对于复杂的器件和容器也能清除。这种清洗方法是在强烈的超声波作用下,液体介质内部会产生疏部和密部,疏部产生近乎真空的空腔泡,当空腔泡消失的瞬间,其附近便产生强大的局部压力,使分子内的化学键断裂将晶片表面的杂质解吸。超声波清洗的效果与超声条件(如温度、压力、超声频率、功率等)有关,多用于清除晶片表面附着的大块污染和颗粒。
4)、兆声波清洗
兆声波清洗不但具有超声波清洗的优点,而且克服了它的不足。兆声波清洗是由高能(850kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对晶片进行清洗。在清洗时,溶液分子在兆声波的推动下作加速运动(最大瞬时速度可达到30cm/s),以高速的流体波连续冲击晶片表面,使晶片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。目前兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。
5)、旋转喷淋法
旋转喷淋法是利用机械方法将晶片以较高的速度旋转,在旋转过程中不断向晶片表面喷淋液体(高纯去离子水或其它清洗液)以达到去除晶片表面杂质的一种方法。这种方法利用所喷液体的溶解或化学反应溶解晶片表面的沾污,同时利用高速旋转的离心作用,使溶有杂质的液体及时脱离晶片表面。旋转喷淋法既有化学清洗、流体力学清洗的优点,又有高压擦洗的优点,同时这种方法还可以与甩干工序结合在一起进行,在采用去离子水喷淋清洗一段时间后停止喷水,采用喷惰性气体,同时还可通过提高旋转速度,增大离心力,使晶片表面快速脱水。
在干法清洗中,目前常用的清洗技术有:
1)、等离子体清洗技术
等离子体清洗具有工艺简单、操作方便、没有废料处理和环境污染等问题。但它不能去除碳和其它非挥发性金属或金属氧化物杂质。等离子清洗常用于光刻胶的去除工艺中,在等离子体反应***中通入少量的氧气,在强电场作用下,使氧气产生等离子体,迅速使光刻胶氧化成为可挥发性气体状态物质被抽走。这种清洗技术在去胶工艺中具有操作方便、效率高、表面干净、无划伤、有利于确保产品的质量等优点,而且它不用酸、碱及有机溶剂等,因此越来越受到人们重视。
2)、汽相清洗技术
汽相清洗是指利用液体工艺中对应物质的汽相等效物与晶片表面的沾污物质相互作用而达到去除杂质目的的一种清洗方法。例如在MMST工程研究中的CMOS工艺中晶片清洗采用了汽相HF和水汽相互作用去除氧化物。通常含水的HF工艺必须附加一个颗粒清除过程,而采用汽相HF清洗技术则不需要随后的颗粒清除过程。与含水HF工艺相比,其最重要的优点是HF的化学消耗小得多,而且清洗效率更高。
3)、束流清洗技术
束流清洗技术指利用高能量的呈束流状的物质流与晶片表面的沾污杂质发生相互作用而达到清除晶片表面杂质的一种清洗技术。常用的束流清洗技术包括微集射束流清洗技术、激光束技术、冷凝喷雾等技术。微集射束流清洗技术是目前最具有发展前途的新型在线晶片表面清洗技术,它采用电流体力学喷射原理,将毛细管中喷射出的清洗液作用到晶片表面,进行晶片表面的颗粒和有机薄膜沾污的清除。其优点是:清洗液消耗量很少,清洗一个硅片可能只需要几十微升的洗液,而且减少了二次污染的发生。
目前的各种湿法化学清洗技术,都各自存在一些缺陷,清洗效果以及清洗效率较低。因此,有必要开发一种新的清洗方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提供了一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,具体技术方案如下:
一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,包括以下步骤:
步骤一、表面处理
将碳化硅晶片放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有活化液,浸泡10~15min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在65~68℃,超声频率在66~72kHz,超声清洗时间为15~20min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥;
步骤二、深度清洗
在电解槽的中间安装有离子交换膜,电解槽被半均相离子交换膜分隔为阴槽和阳槽,电解槽的阴极位于阴槽,电解槽的阳极位于阳槽;电解槽的阴极和阳极之间倒入电解液,使用强碱溶液将阴槽内溶液的pH控制在13以上,在阳槽加入臭氧,电解3~5min;将经过表面处理的碳化硅晶片放入到电解槽中继续电解3~5min,取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可。
上述技术方案的进一步优化,所述活化液为质量分数为1.3~1.7%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液。
上述技术方案的进一步优化,所述活化液为质量分数为1.6%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液。
上述技术方案的进一步优化,所述电解槽的阴极采用低碳钢作为电极,所述电解槽的阳极采用催化型涂层钛电极;所述催化型涂层钛电极是通过将粉末状二氧化铈-金属有机骨架复合材料利用超音速冷喷涂的方式在钛板表面形成涂层,超音速冷喷涂的温度为75~80℃,涂层厚度为1~2mm。
上述技术方案的进一步优化,所述电解液为硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、磷酸钠溶液、磷酸钾溶液中的一种或多种。
上述技术方案的进一步优化,所述强碱溶液中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铷、氢氧化锶中的一种或多种。
上述技术方案的进一步优化,在阳槽加入的臭氧以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为12ppm~13ppm。
本发明的有益效果:
本发明通过先对碳化硅晶片表面进行活化处理,然后利用电解所产生的强氧化性液体,配合电场的作用,能够对碳化硅晶片表面进行有效清洗,不但能有效的去除表面的有机污染物,还能够彻底去除表面的颗粒污染物;本发明对晶片表面不会造成损伤,从而获得最优异的清洗效果。
附图说明
图1为活化液浓度与对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率之间的走势图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
步骤1、将碳化硅晶片(优选已将金属污染物清洗掉的碳化硅晶片)放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有活化液,所述活化液为质量分数为1.6%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液,1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液是指将1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶于水制成的,其为离子液体,简称为[BMIM](C4H9O)2PO2;浸泡10min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在68℃,超声频率在66kHz,超声清洗时间为15min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥。
步骤2、在电解槽的中间安装有离子交换膜,电解槽被半均相离子交换膜分隔为阴槽和阳槽,电解槽的阴极位于阴槽,电解槽的阳极位于阳槽;电解槽的阴极和阳极之间倒入电解液,所述电解液为1.3mol/L硫酸钠溶液,使用强碱溶液将阴槽内溶液的pH控制在13以上,所述强碱为氢氧化钠,在阳槽加入臭氧电解3min;将经过步骤1处理的碳化硅晶片放入到电解槽中继续电解3min,取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可,将清洗后的晶片标记为晶片J#。
其中,所述电解槽的阴极采用低碳钢作为电极,所述电解槽的阳极采用催化型涂层钛电极;所述催化型涂层钛电极是通过将粉末状二氧化铈-金属有机骨架复合材料利用超音速冷喷涂的方式在钛板表面形成涂层,超音速冷喷涂的温度为75~80℃,涂层厚度为2mm。在阳槽加入的臭氧以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为13ppm。二氧化铈-金属有机骨架复合材料是指负载有二氧化铈的金属有机骨架,其制作方法属于现有技术,在此不再赘述,也可通过购买的方式获取,如东莞市德克贝尔环境***有限公司的CeO2-DR型材料。
实施例2
步骤1、将碳化硅晶片放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有活化液,所述活化液为质量分数为1.6%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液,浸泡10~15min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在65℃,超声频率在72kHz,超声清洗时间为20min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥。
步骤2、在电解槽的中间安装有离子交换膜,电解槽被半均相离子交换膜分隔为阴槽和阳槽,电解槽的阴极位于阴槽,电解槽的阳极位于阳槽;电解槽的阴极和阳极之间倒入电解液,所述电解液为1.2mol/L硫酸钠溶液,使用强碱溶液将阴槽内溶液的pH控制在13以上,所述强碱为氢氧化钠,在阳槽加入臭氧电解5min;将经过步骤1处理的碳化硅晶片放入到电解槽中继续电解5min,取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可。
其中,所述电解槽的阴极采用低碳钢作为电极,所述电解槽的阳极采用催化型涂层钛电极;所述催化型涂层钛电极是通过将粉末状二氧化铈-金属有机骨架复合材料利用超音速冷喷涂的方式在钛板表面形成涂层,超音速冷喷涂的温度为75~80℃,涂层厚度为1mm。在阳槽加入的臭氧以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为12ppm。
实施例3
《颗粒污染物检测试验》
对每片晶片进行检测时候,使用金相显微镜进行观测,金相显微镜可选用深圳市澧安电子科技有限公司的G-100型设备;随机选择20个点作为测试点,然后观测该视野中晶片表面颗粒污染物的数量,对所得数据进行统计、整理,分别得到表面颗粒污染物总数的平均值;按照粒径统计,按照40nm、100nm、200nm的尺度分别统计并计算去除率,去除率=1-(颗粒污染物去除后的数量/颗粒污染物去除前的数量)。
采用实施例1中的清洗方法,对粒径大于或等于40nm且小于100nm的颗粒污染物的去除率可达99.67%以上,对粒径大于或等于100nm且小于200nm的颗粒污染物的去除率可达99.83%以上,对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率可达99.98%以上。
实施例4
活化液浓度对颗粒污染物清洗试验的影响
仅更改实施例1中活化液浓度,即更改[BMIM](C4H9O)2PO2的质量分数,分别为1.0~2.2,其余条件不变。最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率,测试数据见表1所示:
表1
浓度 去除率(%)
1.0 85.18
1.1 93.55
1.2 97.63
1.3 99.22
1.4 99.35
1.5 99.67
1.6 99.98
1.7 99.55
1.8 98.26
1.9 97.25
2.0 97.23
2.1 97.27
2.2 97.21
按照表1的数据,制得活化液浓度与对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率之间的走势图,如图1所示。分析可知:活化液浓度,即[BMIM](C4H9O)2PO2的质量分数在1.3~1.7%时,对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率超过99%,并在活化液浓度为1.6%时,去除率达到最大;因此,优选活化液浓度为1.6%。
实施例5
离子液体种类对颗粒污染物清洗试验的影响
仅更改实施例1中离子液体种类,如将实施例1中的[BMIM](C4H9O)2PO2的分别替换为[BMIM]BF4(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)、[BMIM]OTF(1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐),活化液浓度为1.6%,其余条件不变。最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率,测试数据见表2所示:
表2
离子液体种类 [BMIM](C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>O)<sub>2</sub>PO<sub>2</sub> [BMIM]BF<sub>4</sub> [BMIM]OTF
去除率 99.98% 59.12% 63.57%
实施例6
已将金属污染物清洗掉的碳化硅晶片放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有去离子水,浸泡10min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在68℃,超声频率在66kHz,超声清洗时间为15min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥。
最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率小于或等于22.38%。
实施例7
步骤1、已将金属污染物清洗掉的碳化硅晶片放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有去离子水,浸泡10min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在68℃,超声频率在66kHz,超声清洗时间为15min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥。
步骤2、在电解槽的中间安装有离子交换膜,电解槽被半均相离子交换膜分隔为阴槽和阳槽,电解槽的阴极位于阴槽,电解槽的阳极位于阳槽;电解槽的阴极和阳极之间倒入电解液,所述电解液为1.3mol/L硫酸钠溶液,使用强碱溶液将阴槽内溶液的pH控制在13以上,所述强碱为氢氧化钠,在阳槽加入臭氧电解3min;将经过步骤1处理的碳化硅晶片放入到电解槽中继续电解3min,取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可。
其中,所述电解槽的阴极采用低碳钢作为电极,所述电解槽的阳极采用催化型涂层钛电极;所述催化型涂层钛电极是通过将粉末状二氧化铈-金属有机骨架复合材料利用超音速冷喷涂的方式在钛板表面形成涂层,超音速冷喷涂的温度为75~80℃,涂层厚度为2mm。在阳槽加入的臭氧以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为13ppm。
最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率为78.17%。
实施例8
已将金属污染物清洗掉的碳化硅晶片放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有活化液,所述活化液为质量分数为1.6%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液,浸泡10min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在68℃,超声频率在66kHz,超声清洗时间为15min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥。
最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率为-57.43%~-35.28%。由于引入新的离子,反而导致颗粒污染物会变多,并且该颗粒污染物仅依靠超声清洗手段并无法去除,因此,颗粒污染物的去除率变为负数。
实施例9
步骤2、在电解槽的中间安装有离子交换膜,电解槽被半均相离子交换膜分隔为阴槽和阳槽,电解槽的阴极位于阴槽,电解槽的阳极位于阳槽;电解槽的阴极和阳极之间倒入电解液,所述电解液为1.3mol/L硫酸钠溶液,使用强碱溶液将阴槽内溶液的pH控制在13以上,所述强碱为氢氧化钠,在阳槽加入臭氧电解3min;已将金属污染物清洗掉的碳化硅晶片放入到电解槽中继续电解3min,取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可。
其中,所述电解槽的阴极采用低碳钢作为电极,所述电解槽的阳极采用催化型涂层钛电极;所述催化型涂层钛电极是通过将粉末状二氧化铈-金属有机骨架复合材料利用超音速冷喷涂的方式在钛板表面形成涂层,超音速冷喷涂的温度为75~80℃,涂层厚度为2mm。在阳槽加入的臭氧以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为13ppm。
最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率为76.75%。
实施例10
《电解槽的阳极材质对颗粒污染物清洗试验的影响》
仅更改实施例1中电解槽的阳极材质,即将二氧化铈-金属有机骨架复合材料替换为二氧化钛-金属有机骨架复合材料、二氧化钛薄膜电极、铱系涂层钛电极或金刚石掺硼电极,其余条件不变。
最后按照《XPS技术测试晶片表面有机污染物含量试验》,计算有机污染物的去除率,测试数据见表3所示:
表3
电解槽的阳极材质 有机污染物的去除率
二氧化铈-金属有机骨架复合材料 57.8%
二氧化钛-金属有机骨架复合材料 33.5%
二氧化钛薄膜电极 23.9%
铱系涂层钛电极 21.3%
金刚石掺硼电极 28.1%
其中,二氧化钛-金属有机骨架复合材料是指负载有二氧化钛的金属有机骨架,其制作方法属于现有技术,在此不再赘述,也可通过购买的方式获取,如东莞市德克贝尔环境***有限公司的TiO2-DR型复合材料。二氧化钛薄膜电极的制作方法属于现有技术,在此不再赘述,也可通过购买的方式获取,如上海乃欧纳米科技有限公司的DBm型电极。铱系涂层钛电极的制作方法属于现有技术,在此不再赘述,也可通过购买的方式获取,如宝鸡市一辰钛电极制造有限公司YC型电极。金刚石掺硼电极的制作方法属于现有技术,在此不再赘述,也可通过购买的方式获取,如湖南新锋科技有限公司的DAEO-B型电极。
《XPS技术测试晶片表面有机污染物含量试验》
X射线光电子能谱( X-ray photoecectron spectroscopy,XPS)技术是一种通过一束入射到样品表面3~10nm深度的光子束,检测材料表面信息的无损测量技术。其定量的分析被测样品的组成元素,通过对图谱里面谱线强度(特征峰所占据的面积),进而核算出元素中原子所占的含量;在XPS中,目前定量分析的应用大多以能谱中各峰强度的比率为基础,把所观测到的信号强度转变成元素的含量,即将谱峰面积转变成相应元素的含量。
在本发明中,晶片表面有机污染物的含量通过氧原子含量来表征,结合氧元素的特征吸收峰,计算出氧的相对原子百分比。
有机污染物的去除率为1-(有机污染物去除后的氧相对原子百分比/有机污染物去除前的氧相对原子百分比)。
实施例11
《臭氧的加入方式对颗粒污染物清洗试验的影响》
仅更改实施例1中臭氧的加入方式,将以臭氧冰块的方式加入替换为以臭氧水的方式加入或以臭氧气的方式加入,其余条件不变。最后按照《颗粒污染物检测试验》,计算对颗粒污染物的去除率,测试数据见表4所示:
表4
臭氧冰 臭氧水 臭氧气
粒径大于或等于40nm且小于100nm的颗粒污染物的去除率 99.67% 92.76% 90.11%
对粒径大于或等于100nm且小于200nm的颗粒污染物的去除率 99.83% 96.18% 95.83%
对粒径大于或等于200nm的颗粒污染物的去除率 99.98% 99.97% 99.95%
以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为12ppm~13ppm。
以臭氧水的方式加入,臭氧水中的臭氧浓度为6ppm~7ppm。
以臭氧气的方式加入,以臭氧气中的臭氧浓度为3%(体积分数)。
利用臭氧发生器产生的高压静电,使电极附近空气中的氧分子电离,短时间内生成臭氧,并利用气水混合器,使臭氧混合于水中,生成臭氧水;对臭氧水进行降温冷冻并结冰,从而生成臭氧冰;相应工艺为现有技术,如可见西安交通大学的孙瑜所发表的论文《高浓度臭氧冰的制备方法对比分析》。
臭氧易溶于水,易分解。通过臭氧冰的方式加入臭氧,不但能够提高臭氧在***中的稳定性,使其持续、稳定的释放,从而提高***的氧化性。
在上述实施例中,虽然可通过现有的清洗方式,能够清除碳化硅晶片表面的金属污染物;但是其表面的有机污染物非常难清理;并且,无论是采用添加药剂(表面活性剂、金属螯合剂)的清理方式,还是超声振动清洗,都难以在初次清洗就100%除去碳化硅晶片表面的颗粒污染物;尤其是在现有清洗有机污染物的方法中,易带入新的颗粒污染物。
在现有清洗碳化硅晶片表面的工艺中,通过本发明,能够将前道工序所引入的有机物一并去除。利用离子液体做活化剂还可加速化学反应的过程。清洗原理是通过电解的方式将碳化硅晶片表面的有机污染物催化氧化,尤其是电解过程中会产生大量的具有强氧化性粒子。更进一步地,电解槽中的羟基自由基在O3的作用下,氧化性会进一步增强。臭氧冰所释放的O3在低温下能够与羟基自由基联合并在电场力作用下,进一步提高氧化性能,远远大于臭氧水以及臭氧气的单独氧化能力,在氧化有机污染物的同时,能够将其附近的小粒径颗粒污染物的粒径增大、结构瓦解、降低吸附力,从而使得一些小粒径颗粒污染物的去除难度显著降低。
本发明采用特制的阳极,其采用催化型涂层钛电极,使得阳极附近溶液中具有强氧化性粒子保持较高的寿命,从而提高氧化的稳定性以及催化活性。催化型涂层钛电极在制备涂层时,如果采用热喷涂的方式,会导致二氧化铈-金属有机骨架复合材料失去催化活性,直接表现是有机污染物的去除率下降。因此,采用超音速冷喷涂的方式,我公司委托大连理工大学进行该涂层加工。
本发明通过先对碳化硅晶片表面进行活化处理,然后利用电解所产生的强氧化性液体,配合电场的作用,能够对碳化硅晶片表面进行有效清洗,不但能有效的去除表面的有机污染物,还能够彻底去除表面的颗粒污染物;本发明对晶片表面不会造成损伤,从而获得最优异的清洗效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、表面处理
将碳化硅晶片放入超声波清洗槽中,超声波清洗槽中倒入有活化液,浸泡10~15min;之后在超声波清洗槽中进行超声清洗,槽内温度保持在65~68℃,超声频率在66~72kHz,超声清洗时间为15~20min;超声清洗之后,送入到恒温烘箱中干燥;
步骤二、深度清洗
在电解槽的中间安装有离子交换膜,电解槽被半均相离子交换膜分隔为阴槽和阳槽,电解槽的阴极位于阴槽,电解槽的阳极位于阳槽;电解槽的阴极和阳极之间倒入电解液,使用强碱溶液将阴槽内溶液的pH控制在13以上,在阳槽加入臭氧,电解3~5min;将经过表面处理的碳化硅晶片放入到电解槽中继续电解3~5min,取出碳化硅晶片,使用纯水清洗、烘干、储存即可。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于:所述活化液为质量分数为1.3~1.7%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于:所述活化液为质量分数为1.6%的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐溶液。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于:所述电解槽的阴极采用低碳钢作为电极,所述电解槽的阳极采用催化型涂层钛电极;所述催化型涂层钛电极是通过将粉末状二氧化铈-金属有机骨架复合材料利用超音速冷喷涂的方式在钛板表面形成涂层,超音速冷喷涂的温度为75~80℃,涂层厚度为1~2mm。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于:所述电解液为硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、磷酸钠溶液、磷酸钾溶液中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于:所述强碱溶液中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铷、氢氧化锶中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片表面有机污染物清洗方法,其特征在于:在阳槽加入的臭氧以臭氧冰块的方式加入,臭氧冰块中的臭氧浓度为12ppm~13ppm。
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