CN117736809A - 一种半导体用清洗剂、制备方法及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体材料清洗剂技术领域，特别涉及一种半导体用清洗剂、制备方法及清洗方法，在现有的氢氧化钾、烷基苯磺酸盐及聚氧乙烯烷基醚组成的清洗剂的基础上，加入B组分，利用B组分中的分解剂的成分，在清洗剂完成对硅片表面清洗后，分解烷基苯磺酸盐，破坏在硅片表面形成的保护膜的稳定结构，使得烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸，被氢氧化钾快速的分解，减少烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸在硅片表面的残留，形成清洗与保护硅片及去除硅片表面残留清洗剂保护膜的动态平衡。

Description

一种半导体用清洗剂、制备方法及清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体材料清洗剂技术领域，特别涉及一种半导体用清洗剂、制备方法及清洗方法。

背景技术

半导体清洗剂是用于在半导体制造过程中清洁和去除污染物的化学品。由于半导体器件对纯净度要求极高，所以需要使用特殊的清洗剂来去除表面的有机和无机污染物。

常见的半导体清洗剂包括：

无机酸清洗剂：如硫酸、盐酸等，可以用于去除金属氧化物、硅等表面污染物。碱性清洗剂：如氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等，可以去除有机物和部分无机杂质。有机溶剂：如异丙醇、甲醇、bt等，用于去除有机残留物、油脂等。高纯度水：超纯水或去离子水，用于最后的清洗和去除离子残留。

选择适合的半导体清洗剂需要考虑不同的清洗目标、材料和工艺要求。在半导体行业中，通常会根据具体的应用需求和工艺流程来选择合适的清洗剂，并进行严格的控制和检测，以确保清洗效果和产品质量的稳定性。

而硅片作为半导体的主要制作材料，在硅片经研磨后得到的腐蚀片在功率半导体器件制备中应用广泛，硅晶棒经过滚圆、切片、倒角和研磨等工序后，硅片表面会附着不同种类的玷污物，如有机类杂质、金属类杂质、颗粒、离子和表面氧化物，这些杂质会以物理或化学吸附的形式附着在硅片表面或研磨划痕中。物理吸附于硅片表面的杂质结合松弛且容易清洗，而离子和有机类杂质若不能及时清洗，会以化学键吸附于硅片表面，这类吸附杂质与硅片润湿紧密，很难进行清洗，在清洗过程中需要更大的解吸能。

而为了去除这部分化学键吸附于硅片表面的杂质，提出了氢氧化钾与油污中的非解离有机酸反应生成具有表面活性的物质，与烷基苯磺酸盐协同作用可使溶液油水界面张力呈超低状态，利于快速的去处这部分化学键吸附于硅片表面的杂质。

但在实际的清洗过程中，烷基苯磺酸盐的投入使用，反而使得氢氧化钾在去除油污杂质后，对硅片产生了腐蚀，使得硅片的表面粗糙度加大，因此，在氢氧化钾与烷基苯磺酸盐的基础上，又有人提出了加入聚氧乙烯烷基醚，清洗剂中含有聚氧乙稀烷基醚非离子表面活性剂，活性剂会很快吸附在硅片表面，同时在清洗过程中，氢氧化钾会和溶液中的油酸类非解离有机酸反应生成具有表面活性的物质例如油酸钾，这种从非解离酸向解离酸的转变使油酸钾可以分配到水相，与水中的表面活性剂一起在界面形成混合吸附单层，吸附在硅片表面，形成一层保护膜，此时保护膜会吸附到硅片油类界面相一侧，同时水相中的解离酸协同清洗液内的表面活性剂，也会吸附到硅片表面。相对于硅片表面的保护膜，划痕内的保护膜对于减小硅片损伤更为重要，在硅片研磨划痕表面形成的混合吸附单层，不仅具有减小硅片表面过度腐蚀、减小腐蚀后硅片表面的粗糙度的作用，还能起到防止硅片划痕处过度腐蚀的作用。

但是，烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸三者协同形成的保护膜在保护硅片表面的同时，三者也会在硅片表面形成残留，残留的烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸会硅片表面产生以下影响：1、烷基苯磺酸盐在清洗过程中可能会残留在硅片表面或微孔中。这些残留物可能会影响硅片的电学特性，如引起漏电、降低介电常数等，并且可能对器件可靠性产生负面影响；2、聚氧乙烯烷基醚化合物可能具有较强的表面活性，在硅片表面吸附并形成薄膜的同时，可能导致表面粗糙度增加或改变，影响硅片的光学或电学特性，例如硅片的透光率与电阻率；3、解离酸可以在硅表面引起化学反应，导致硅表面发生腐蚀或刻蚀，从而使表面粗糙度增加。

因此，在完成对硅片清洗后，需要快速的清楚保护膜，使得烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸在氢氧化钾中快速的碱催化分解，之后快速的排出氢氧化钾，避免氢氧化钾腐蚀硅片。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种半导体用清洗剂、制备方法及清洗方法，在现有的氢氧化钾、烷基苯磺酸盐及聚氧乙烯烷基醚组成的清洗剂的基础上，加入B组分，利用B组分中的分解剂的成分，在清洗剂完成对硅片表面清洗后，分解烷基苯磺酸盐，破坏在硅片表面形成的保护膜的稳定结构，使得烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸，被氢氧化钾快速的分解，减少烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸在硅片表面的残留，形成清洗与保护硅片的动态平衡。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种半导体用清洗剂，其特征在于，包括A组分与B组分；

A组分由以下重量份的原料组成：50-60份的无机碱、10-15份的表面活性剂I、10-15份的表面活性剂II、10-20份的有机溶剂、2-5份的络合剂、2-5份的缓冲剂、2-5份的抗泡剂及150-200份的水；

B组分由以下重量份的原料组成：50-60份的分解剂及30-40份的PH调节剂；

其中，A组分中的所述无机碱为氢氧化钾,氢氧化钾是一种强碱，可以与硅表面的氧化物发生反应生成水和相应的盐。这种碱性溶液可以中和硅表面的酸性氧化物，使其溶解或转化为可移除的物质，并且，氢氧化钾与硅片表面的氧化层发生水解反应，生成氢氧化硅(SiO(OH)2)，氢氧化硅是一种可溶性物质，可以被溶液中的水分子进一步溶解和移除，氢氧化钾的碱性还可以改善硅片和清洗液之间的界面能，有利于去除硅表面附着的有机污染物。

所述表面活性剂I为烷基苯磺酸盐，烷基苯磺酸盐是一类含有烷基和苯基的有机硫化合物，是表面活性剂的重要种类，其化学式常为R-C6H4-SO3M，其中R为烷基，M常代表一个阳离子，如钠(Na)、钾(K)等，烷基苯磺酸盐具有优良的清洗、乳化、分散、湿润和溶解性能，能够有效地降低液体表面张力，可以帮助剥离和清除油渍和污垢.

所述表面活性剂II为聚氧乙烯烷基醚，也叫聚氧乙烯烷基醚醇，是一类非离子表面活性剂，其化学式一般为CnH2n+1(OCH2CH2)nOH，其中n和m分别表示烷基链和氧乙烯单元的数量，聚氧乙烯烷基醚具有良好的溶解性能，有助于溶解和清洗硅片表面的杂质如油脂、指纹、灰尘和残留物，同时聚氧乙烯烷基醚作为非离子表面活性剂，能够将油性和水性成分进行稳定乳化，使得硅片清洗剂中的各种成分能够充分联系和作用，提高硅片的清洗效果，并且，聚氧乙烯烷基醚可以降低硅片表面的张力，减少在清洗过程中的重新污染.

所述有机溶剂为乙醇,有机溶剂能够溶解硅片表面的有机污染物，如油脂、胶水、照相胶以及其他有机残留物，这有助于从硅片表面去除这些难处理的有机杂质，并且能够降低表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)，从而增加聚氧乙烯烷基醚等表面活性剂在硅片清洗剂中的清洗效果，还可以影响清洗剂中溶剂与水构成的混合物的性质。例如，有机溶剂可能会降低清洗溶液的表面张力，从而易于润湿硅片表面，提高清洗效果。

B组分中的所述分解剂为双氧水，双氧水又名过氧化氢，可以在溶液状态下对烷基苯磺酸盐和聚氧乙烯烷基醚进行分解，破坏烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸形成的保护结构，其中，过氧化氢可以将烷基苯磺酸盐分解为相应的烷基苯磺酸和过氧化物，也可以将聚氧乙烯烷基醚，形成相应的氧乙烯烷基醚和水。

具体反应式如下：

烷基苯磺酸盐+过氧化氢→烷基苯磺酸+过氧化物；

聚氧乙烯烷基醚+过氧化氢→氧乙烯烷基醚+水。

烷基苯磺酸是一种常用的洗涤剂成分，不会对硅片产生伤害，过氧化物可能是单质的氧气，也可能是其它含氧分子的自由基，而氧乙烯烷基醚其结构中包含氧乙烯单元，具有良好的溶解性，也不会对硅片产生伤害。

此外，B组分中还可以加入PH调节剂，PH调节剂可以与氢氧化钾中和，对清洗剂废液的PH进行调节，使得清洗废液排放环保，PH调节剂优选为酸，双氧水是二元弱酸，因此双氧水与酸在常规条件下可以相容不会发生反应，优选苹果酸、柠檬酸、醋酸，是因为这三者均为弱酸，既可以中和氢氧化钾，又十分的环保，同时不会对硅片产生强腐蚀。

作为改进，所述A组分中，所述烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠，二烷基苯磺酸钠是一种阴离子型表面活性剂。它由苯环与十二烷基链结合，并与钠离子形成盐。具有良好的润湿性、分散性和乳化性，可以在在液体表面形成吸附层，降低液体的表面张力，使其更容易覆盖硅片表面，实现良好的润湿性。这有助于清洗剂更好地接触硅片表面，并将污染物迅速分散开来，同时，十二烷基苯磺酸钠的疏水性烷基链有助于将污染物均匀地分散在清洗溶液中，避免其重新附着在硅片表面。这样可以提高清洗效果，使污染物更容易被溶解和移除。

作为改进，所述络合剂为醋酸铵、柠檬酸及乙二胺四乙酸中的一种或多种，络合剂用于将溶液中的金属离子稳定地结合起来，防止它们对半导体材料产生污染。

作为改进，所述缓冲剂为醋酸、碳酸氢钠中的一种或多种，缓冲剂可以维持清洗溶液内的pH值在一个相对稳定的范围，防止pH值的剧烈波动，并且，缓冲剂保持清洗溶液的pH值使得清洗剂中的各种活性成分能够在理想的条件下发挥作用。

作为改进，所述抗泡剂为聚甲基硅氧烷抗泡剂、多元醇硅油抗泡剂中的一种或多种，抗泡剂主要是为了防止或者降低泡沫的产生。泡沫可能由摇晃、搅拌、通气、泵送等操作导致，在硅片的清洗过程中，过多的泡沫可能会造成，泡沫占据的体积会减少液体与硅片接触的面积，这将显著降低清洗效率，泡沫可能阻止清洗剂均匀润湿硅片表面，使硅片上留下未被清洗掉的污点或痕迹。

此外，本发明还提供一种制备上述所述的半导体用清洗剂的方法，包括以下步骤：

步骤S1、A组分制备，按配方，将无机碱、表面活性剂I、表面活性剂II、有机溶剂及水进行混合搅拌均匀，获得组分A；

步骤S2、B组分制备，按配方，将分解剂与水混合搅拌均匀，获得组分B；

步骤S3、存储：将A组分与B组分分别进行封装，使用时进行混合。

清洗剂的A组分与B组分分开制备，分开存储，而在使用时，也是A组分先使用，在A组分对硅片进行清洗后，再投入B组分，利用B组分破坏A组分在硅片表面形成的保护膜，之后将A组分与B组分同时排出，避免A组分再次腐蚀硅片。

并且，本发明还提供一种应用上述所述的半导体用清洗剂清洗半导体材料的方法，包括以下步骤：

步骤a、硅片装载，将研磨好的硅片装载于载具上固定后，将载具置于超声清洗设备的清洗池内；

步骤b、清洗剂输入，关闭清洗池顶部的开口，向清洗池内通入清洗剂的A组分，启动超声清洗设备，在65℃下，超声功率为80W，超声清洗频率为40Hz，对硅片进行清洗；

步骤c、补充清洗，在A组分对硅片清洗130-160s后，向清洗池内输入清洗剂B组分，继续清洗10-20s，分解消除残留在硅片表面的烷基苯磺酸盐；

步骤d、清水冲洗，在B组分完成清洗后，将清洗池内的清洗剂排出，冲入去离子水，对硅片进行冲洗，彻底去除残留在硅片表面的清洗剂组分。

硅片是脆弱的，并且其表面也很敏感，直接接触可能导致刮痕或破裂。使用载具可以避免这些问题，确保硅片的完整性和清洗效果，因此将硅片装载在载具上后，放置在超声清洗设备内，进行清洗。

在清洗时，首先向清洗池内输入清洗剂的A组分，利用A组分中的无机碱、表面活性剂及有机溶剂对硅片表面进行清洗，清洗时，烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸配合在硅片表面形成保护膜，利用保护膜对硅片进行保护，避免硅片过渡腐蚀，使得无机碱可以充分对硅片表面进行清洗；

在A组分完成清洗后，再将B组分投入到清洗池内，利用B组分中的分解剂对烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚进行分解，破坏原本在硅片表面形成的保护膜结构，使得烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸快速的被分解，避免残留在硅片表面上。

作为改进，所述步骤a中，所述硅片与水平面呈倾斜夹角***到载具的载料槽内，倾斜角度为15-60°。

作为改进，所述步骤b至所述步骤d中，所述硅片进行清洗时，所述载具上安装有清洗剂喷嘴，该清洗剂喷嘴垂直所述载具朝向硅片进行喷射清洗。

硅片装载的倾斜角度和喷嘴的喷射角度，相互配合避免了清洗池内循环流动的清洗剂液流平行硅片喷射，使得硅片可以与清洗剂的液流进行大面积的接触，充分对硅片的表面进行冲刷。

作为改进，所述硅片进行清洗时，所述载具带动所述硅片进行自旋转的同时进行公转，变换所述清洗剂喷射嘴与所述硅片的喷射清洗部位。

载具带动硅片在清洗时，自转与公转，一方面是换所述清洗剂喷射嘴与所述硅片的喷射清洗部位，确保硅片各部位的清洗均匀性，另一方面是加快硅片表面各种杂质的去除，避免已经去除的杂质再次沉积到硅片表面，并且载具的转动可以加块清洗剂对硅片的清洗，缩短了清洗时间，也进一步避免了硅片被无机碱的腐蚀。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过在现有的氢氧化钾、烷基苯磺酸盐及聚氧乙烯烷基醚组成的清洗剂的基础上，加入B组分，利用B组分中的分解剂的成分，在清洗剂完成对硅片表面清洗后，分解烷基苯磺酸盐，破坏在硅片表面形成的保护膜的稳定结构，使得烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸，被氢氧化钾快速的分解，减少烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚及解离酸在硅片表面的残留，形成清洗与保护硅片的动态平衡；

(2)本发明半导体用清洗剂的制备方法和使用方法简单，成本低，适合工业化生产，且对硅片清洗效果不降低的同时腐蚀性大大降低，形成了清洗与保护硅片的动态平衡，又避免了硅片表面清洗剂成分的残留，最大的优化了硅片的清洗效果；

(3)本发明通过在使用清洗剂对硅片进行清洗时，将硅片倾斜装载，使清洗剂与硅片呈夹角冲洗，使得硅片被清洗剂充分完全的进行清洗，同时清洗剂能快速将清洗下的杂质带离硅片区域；

(4)本发明通过在使用清洗剂对硅片进行时，硅片通过载具进行自转与公转，自转使清洗剂喷嘴喷射的液流可以变换清洗硅片的部位，保证硅片各部位充分、均匀的与清洗剂的射流接触，而公转则是变换硅片的位置，避免同一位置处，硅片清洗下杂质聚集在硅片周边，并且移动的硅片相较静置的硅片在清洗时，时间更短，可以降低无机碱对硅片的腐蚀，提升硅片表面的粗糙度，提升硅片的光学及电学特性。

综上所述，本发明的清洗剂具有清洗快速、环保无残留、硅片表面光洁腐蚀程度小等优点，尤其适用于研磨后的半导体硅片的清洗。

附图说明

图1为本发明清洗剂A组分清洗后硅片在原子力显微镜下表面形貌图；

图2为本发明清洗剂B组分清洗后硅片在原子力显微镜下表面形貌图；

图3为本发明清洗剂组分示意图；

图4为本发明清洗剂清洗方法示意图；

图5为本发明超声清洗设备立体结构示意图；

图6为本发明清洗池内部立体结构示意图；

图7为本发明旋转架旋转结构示意图；

图8为本发明载具装在硅片结构示意图；

图9为本发明载具立体结构示意图一；

图10为本发明载具立体结构示意图二；

图11为图10中A处放大结构示意图；

图12为本发明锁住断裂结构示意图；

图13为本发明旋转架与喷液板连接结构示意图；

图14为本发明导向轮盘正视结构示意图；

图15为本发明喷液板立体结构示意图；

图16为本发明喷液板剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图3所示，实施例1-实施例6提供了一种半导体用清洗剂及制备方法。

实施例1：

半导体用清洗剂，其中，A组分包括50份的氢氧化钾，10份十二烷基苯磺酸钠，10份聚氧乙烯烷基醚，10份乙醇，2份的柠檬酸，2份的醋酸，2份的聚甲基硅氧烷抗泡剂，150份水；

B组分包括50份的双氧水，30份的苹果酸。

半导体用清洗剂制备方法：

步骤S1、A组分制备，按配方，将氢氧化、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚、乙醇、柠檬酸，醋酸，聚甲基硅氧烷抗泡剂及水进行混合搅拌均匀，搅拌速度900r/min,搅拌45min，获得组分A；

步骤S2、B组分制备，按配方，将分双氧水与苹果酸混合搅拌均匀，搅拌速度500r/min,搅拌25min，获得组分B；

步骤S3、存储：将A组分与B组分分别进行封装，使用时进行混合。

实施例2：

半导体用清洗剂，其中，A组分包括60份的氢氧化钾，15份十二烷基苯磺酸钠，15份聚氧乙烯烷基醚，20份乙醇，5份的柠檬酸，5份的醋酸，5份的聚甲基硅氧烷抗泡剂，200份水；

B组分包括60份的双氧水，40份的苹果酸。

半导体用清洗剂制备方法：

步骤S1、A组分制备，按配方，将氢氧化、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚、乙醇、柠檬酸，醋酸，聚甲基硅氧烷抗泡剂及水进行混合搅拌均匀，搅拌速度900r/min,搅拌45min，获得组分A；

步骤S2、B组分制备，按配方，将分双氧水与苹果酸混合搅拌均匀，搅拌速度500r/min,搅拌25min，获得组分B；

步骤S3、存储：将A组分与B组分分别进行封装，使用时进行混合。

实施例3：

半导体用清洗剂，其中，A组分包括55份的氢氧化钾，12份十二烷基苯磺酸钠，12份聚氧乙烯烷基醚，15份乙醇，3份的柠檬酸，3份的醋酸，3份的聚甲基硅氧烷抗泡剂，170份水；

B组分包括55份的双氧水，35份的苹果酸。

半导体用清洗剂制备方法：

步骤S1、A组分制备，按配方，将氢氧化、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚、乙醇、柠檬酸，醋酸，聚甲基硅氧烷抗泡剂及水进行混合搅拌均匀，搅拌速度900r/min,搅拌45min，获得组分A；

步骤S2、B组分制备，按配方，将分双氧水与苹果酸混合搅拌均匀，搅拌速度500r/min,搅拌25min，获得组分B；

步骤S3、存储：将A组分与B组分分别进行封装，使用时进行混合。

实施例4：

实施例4同实施例1，不同之处在于，络合剂为乙二胺四乙酸，缓冲剂为碳酸氢钠，抗泡剂为多元醇硅油抗泡剂，PH调节剂为柠檬酸。

实施例5：

实施例5同实施例2，不同之处在于，络合剂为乙二胺四乙酸，缓冲剂为碳酸氢钠，抗泡剂为多元醇硅油抗泡剂，PH调节剂为醋酸。

实施例6：

实施例6同实施例3，不同之处在于，络合剂为乙二胺四乙酸，缓冲剂为碳酸氢钠，抗泡剂为多元醇硅油抗泡剂，PH调节剂为柠檬酸。

对比实施例1：

对比实施例1同实施例1，不同之处在于半导体清洗剂中不包含B组分。

对比实施例2：

对比实施例2同实施例2，不同之处在于半导体清洗剂中不包含B组分。

对比实施例3：

对比实施例3同实施例3，不同之处在于半导体清洗剂中不包含B组分。

对比实施例4：

对比实施例4同实施例1，不同之处在于半导体清洗剂的A组分不包含

表面活性剂I。

对比实施例5：

对比实施例5同实施例1，不同之处在于半导体清洗剂的A组分不包含

表面活性剂II。

对比实施例6：

对比实施例6同对比实施例4，不同之处在于半导体清洗剂不包含B组分。

对比实施例7：

对比实施例7同对比实施例5，不同之处在于半导体清洗剂不包含B组分。

使用例1：

如图4所述，实施例1-6，对比实施例1-7的半导体清洗剂的使用方法，具体操作如下：

步骤a、硅片装载，将研磨好的硅片装载于载具上固定后，将载具置于超声清洗设备的清洗池内；

步骤b、清洗剂输入，关闭清洗池顶部的开口，向清洗池内通入清洗剂的A组分，启动超声清洗设备，在65℃下，超声功率为80W，超声清洗频率为40Hz，对硅片进行清洗；

半导体清洗剂中存在B组分的，则转入步骤c中，不存在B组分的则，直接进入步骤d。

步骤c、补充清洗，在A组分对硅片清洗130s后，向清洗池内输入清洗剂B组分，继续清洗10s，分解消除残留在硅片表面的烷基苯磺酸盐；

步骤d、清水冲洗，在B组分完成清洗后，将清洗池内的清洗剂排出，冲入去离子水，对硅片进行冲洗。

分别检测实施例1-6及对比实施例1-7中的半导体清洗剂的主要性能及清洗后硅片的电学特性，其中半导体清洗剂的主要性能由硅片的净洗率、表面粗糙度、硅片的清洗效果与硅片的表面粗糙度表示，硅片的电学特性由电阻率表示，且本发明清洗的硅片均为直径为125±0.25mm、厚度为265±10μm的p型硅单晶研磨片，且均在清洗干燥后进行检测。

净洗率：取未经加工的硅片，称重，记为M0；硅片经一系列研磨加工处理后，再次称重，记为M1；随后按照硅片清洗剂的使用方法进行清洗干燥后，称重，记为M2；净洗率X的计算公式为：X＝(M1－M2)/(M1－M0)×100％。

清洗效果：观察清洗后半导体表面是否干净，是否有可见斑，是否有沾污

电阻率通过四探针法(Four-Point Probe Technique)来测量获得。

具体参数见表1：

表1

由表1显示数据可知，在硅片净洗率方面，通过实施例1-6、对比实施例1-3、5-7，可知含有A组分的半导体清洗剂都能完成对硅片的洗净处理，通过对比实施例4可知，在A组分中缺少表面活性剂I时，半导体清洗剂对半导体硅片的清洗效果明显降低，这与氢氧化钾与油污中的非解离有机酸反应生成具有表面活性的物质，与烷基苯磺酸盐协同作用可使溶液油水界面张力呈超低状态，便于清洗剂清洗硅片表面是完全吻合的。

在粗糙度方面，通过实施例1-6，对比实施例1-3、6-7的数据可知，A组分中的烷基苯磺酸盐与聚氧乙烯烷基醚的确配合解离酸在硅片表面形成了有效的保护膜，避免了氢氧化钾在完成杂质清洗后，继续腐蚀硅片表面，缺少烷基苯磺酸盐的对比实施例4与缺少聚氧乙烯烷基醚的实施例5也明显反应了，在缺少保护膜的情况下，氢氧化钾明显对硅片的腐蚀程度增强了，表面粗糙度明显变大，通过说明书附图1与附图2的硅片表面形貌的对比，也可以看出图1中的硅片表面形貌的粗糙度明显高于图2中硅片表面形貌。

在电阻率方面，通过实施例1-6，对比实施例1-3、6-7的数据可知，含有B组分的半导体清洗剂，在A组分完成对硅片清洗后，B组分通过分解烷基苯磺酸盐与聚氧乙烯烷基醚，使得保护膜结构破坏，在避免硅片表面被腐蚀的同时，又确保了硅片表面无清洗剂组分的残留，避免了硅片电学特性受保护膜的干扰，实现了硅片清洗、硅片保护、硅片自身特性不受干扰的动态平衡。

使用例2：

使用例2同使用例1，不同之处在于，本使用例只进行实施例1-7的半导体清洗剂的使用，且使用过程中，A组分对硅片清洗时间为160s，清洗剂B组分的清洗时间为20s。

硅片清洗效果及参数见表2：

表2

通过表2与表1中实施例1-实施例6的数据对比可知，在A组分对硅片进行清洗后，初始时，随着清洗时间的增加，硅片清洗后的表面润湿角开始下降，硅片表面杂质逐渐被乳化分散，而在硅片表面杂质被充分乳化分散后，随着清洗时间继续增加，已经分散开的油污类有机杂质在清洗时间过长的情况下，部分又会重新沉积到硅片表面，导致硅片润湿角的变化，直接导致硅片表面净洗率又开始回落降低，电阻率升高，同时在B组分对硅片进行清洗后，硅片表面的保护膜被破坏后，破坏时间越长，硅片表面越容易被清洗剂中残留的强碱腐蚀，导致硅片表面的粗糙度上升，因此对硅片清洗时间并不是越长越好。

使用例3：

使用例2同使用例3，不同之处在于，A组分对硅片清洗时间为145s，清洗剂B组分的清洗时间为15s。

硅片清洗效果及参数见表3：

表3

通过表3与表1、表2中对应项的数据比对，可知在清洗剂A组分，在对硅片清洗时间为145s时，A组分对硅片表面的杂质的乳化分散最为彻底，对应的净洗率值也就最大，而B组分的清洗时间在15s时，B组分即能充分分解硅片表面的保护膜，使得硅片的电阻率更为接近硅片自身的电阻率，又能保护硅片不会在保护膜破坏后，被清洗剂中的碱成分再次剧烈腐蚀，确保硅片表面粗糙度的稳定。

使用例4：

使用例4同使用例1，不同之处在于，本使用例只进行实施例1-7的半导体清洗剂的使用，且在清洗过程中，在所述步骤a中，所述硅片与水平面呈倾斜夹角***到载具的载料槽内，倾斜角度为15-60°。

所述步骤b至所述步骤d中，所述硅片进行清洗时，所述载具上安装有清洗剂喷嘴，该清洗剂喷嘴垂直所述载具朝向硅片进行喷射清洗。并且，所述硅片进行清洗时，所述载具带动所述硅片进行自旋转的同时进行公转，变换所述清洗剂喷射嘴与所述硅片的喷射清洗部位

如图5至图16所示，具体的，超声清洗设备1的清洗池11内设置有转动的旋转架2,清洗池11的底部设置有超声振动发生装置，超声振动发生装置属于现有结构，因此不再继续赘述，旋转架2通过电机20进行带动旋转，旋转架2的两端部设置有半圆形的卡口21，且对应设置有锁块22，通过锁块22与卡口21配合将载具3安装于旋转架2上，旋转架2旋转，带动载具3随旋转架2进行公转，同时，载具3通过齿轮71与齿圈72的配合，使得载具3绕自身的轴向进行自转，其中载具的公转速度为20r/min，载具3的自转速度为100r/min，齿圈72通过导杆721与气缸722的设置配合，相对旋转架2可以靠近和远离设置，便于载具3的上装与拆卸。

此外，载具3由边板31、限位杆32及锁柱33组成，边板31对称设置，边板31上设置有转轴311，转轴311上设置有齿轮71，且转轴311与卡口21对应安装的部位套设陶瓷轴承，边板31之间平行设置若干的限位杆32，限位杆32围绕形成装载半导体硅片10的装载区30，且限位杆32上设置有卡槽321，半导体硅片10***到倾斜卡槽321内，形成倾15-60°的倾斜角度，待硅片全部***后，将锁柱33与边板31上的U形口312配合，并在一侧U形口332处锁入陶瓷螺栓34，陶瓷螺栓34与U形口312另一侧的陶瓷螺母35配合，将锁柱33固定，锁柱33将半导体硅片10锁在装载区30内。

锁柱33的一端设置有限位块331，限位块331用于与未设置陶瓷螺母35的一侧边板31进行卡合限位，而锁柱33的另一端设置有弧形的定位槽332，在陶瓷螺栓34穿入U形口312时，陶瓷螺栓34与定位槽332卡合，对锁柱33进行固定。

在旋转架2上设置有喷液板5，该喷液板5对称设置于载具3的两侧，该喷液板5上均布有清洗剂喷嘴51，且清洗剂喷嘴51喷出的清洗剂射流，正对半导体硅片10的倾斜端面，喷液板5通过管道与旋转架2的转轴23内中空的流道231连通，流道231又与清洗池11上的输出管111转动密封连通，使得清洗池11内的清洗剂循环流动，并且清洗池11上设置有清洗剂的输入管113。

并且，喷液板5与旋转架2之间是通过合页铰接的，并且在喷液板5上设置有导向滚轮53，相应的自旋转的载具3的转轴331设置有导向轮盘52，导向轮盘52上设置有凹陷的呈花瓣状的导向槽521，导向轮盘52旋转，通过导向槽521与导向滚轮53配合，带动喷液板5摆动，达到变换清洗剂喷嘴51喷射射流方向的目的，使得位于两组喷液板5之间的区域，即载具3所在的区域内形成清洗剂的对流，对半导体硅片10进行快速的冲洗，加速硅片的清洗速度，提升硅片的清洗效果，避免清洗时间过长，氢氧化钾对硅片产生腐蚀。

进一步说明的是，位于清洗池11内的各部件均与强碱进行接触，因此，在材质上会选择耐腐蚀的聚丙烯或石英、陶瓷等材质制备。

以下是采用本使用例的清洗方法清洗硅片后，硅片的清洗效果及参数，见表4：

表4

通过表4与表3对比可知，在清洗过程中，通过改变硅片的倾斜角度，使得硅片在清洗过程中可以更充分的与清洗剂进行接触，同时，使得硅片在清洗池内进行公转与自转，使得硅片表面充分的被清洗剂冲刷，在相对较短的时间内，就能达到甚至是超过使用例3的清洗效果，同时也能保证硅片表面不被腐蚀。

使用例5：

使用例5同使用例4，不同之处在于，A组分对硅片清洗时间为160s，清洗剂B组分的清洗时间为20s。

以下是采用本使用例的清洗方法清洗硅片后，硅片的清洗效果及参数，见表5：

表5

通过表5与表2对比可知，在清洗过程中，通过改变硅片的倾斜角度，使得硅片在清洗过程中可以更充分的与清洗剂进行接触，同时，使得硅片在清洗池内进行公转与自转，硅片处于移动状态，能够有效的减缓和避免分散开的油污类有机杂质重新沉积到硅片表面，保证硅片的清洗效果。

对比使用例1：

对比使用例1同使用例1，不同之处在于，本使用例只进行实施例1-7的半导体清洗剂的使用，且使用过程中，A组分对硅片清洗时间为170s，清洗剂B组分的清洗时间为25s。

硅片清洗效果及参数见表6：

表6

通过表6与表2的对比可知，在清洗剂的A组分的清洗时间超过160s后，分散开的油污类有机杂质重新沉积到硅片表面，造成了硅片表面再次回到微量玷污的状态，净洗率明显大幅度下降，同时，硅片表面粗糙度也开始升高，这是由于B组分清洗时间超过了20s，清洗时间过长导致的，并且硅片表面的沉积杂质也使的硅片电阻率大幅提升。

对比使用例2：

对比使用例2同使用例1，不同之处在于，本使用例只进行实施例1-7的半导体清洗剂的使用，且使用过程中，A组分对硅片清洗时间为120s，清洗剂B组分的清洗时间为8s。

硅片清洗效果及参数见表7：

表7

通过表7与表1中对应数据的对比可知，在清洗剂的A组分的清洗时间小于130s时，A组分无法完全将硅片表面的油污类有机杂质进行充分的乳化分解，使得硅片表面仍存在微量的杂质玷污，同时，B组分在清洗时间小于10s时，也会出现保护膜无法彻底分解，使得硅片的电阻率大范围提升。

综上，通过使用例1-5，对比使用例1-2可知，使用清洗剂的A组分对硅片表面的油污类有机杂质进行清洗时，清洗时间需要维持在130-160s，相应的B组分对硅片表面的清洗时间需要维持在10-20s，优选为A组分的清洗时间为145s，B组分的清洗时间为15s。

并且，通过使用例4-5,与使用例1-3的对比，可知在使用改进的超声清洗设备，配合本申请的清洗剂A、B组分的使用，可以在较低的时间内就能获得非常优异的清洗效果，同时，能去除硅片表面残留的保护膜，提升硅片的电学性能与光学性能，并且还能有效的避免乳化分解后的油污类有机杂质的再次沉降。

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 (10)

1.一种半导体用清洗剂，其特征在于，包括A组分与B组分；

A组分由以下重量份的原料组成：50-60份的无机碱、10-15份的表面活性剂I、10-15份的表面活性剂II、10-20份的有机溶剂、2-5份的络合剂、2-5份的缓冲剂、2-5份的抗泡剂及150-200份的水；

B组分由以下重量份的原料组成：50-60份的分解剂及30-40份的PH调节剂；

其中，A组分中的所述无机碱为氢氧化钾，所述表面活性剂I为烷基苯磺酸盐，所述表面活性剂II为聚氧乙烯烷基醚，所述有机溶剂为乙醇；

B组分中的所述分解剂为双氧水，所述PH调节剂为苹果酸、柠檬酸、醋酸中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种半导体用清洗剂，其特征在于：

所述烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种半导体用清洗剂，其特征在于：

所述络合剂为柠檬酸及乙二胺四乙酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种半导体用清洗剂，其特征在于：

所述缓冲剂为醋酸、碳酸氢钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种半导体用清洗剂，其特征在于：

所述抗泡剂为聚甲基硅氧烷抗泡剂、多元醇硅油抗泡剂中的一种或多种。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述的半导体用清洗剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、A组分制备，按配方，将无机碱、表面活性剂I、表面活性剂II、有机溶剂及水进行混合搅拌均匀，获得组分A；

步骤S2、B组分制备，按配方，将分解剂与PH调节剂混合搅拌均匀，获得组分B；

步骤S3、存储：将A组分与B组分分别进行封装，使用时进行混合。

7.一种应用权利要求1-5任一项所述的半导体用清洗剂清洗半导体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、硅片装载，将研磨好的硅片装载于载具上固定后，将载具置于超声清洗设备的清洗池内；

步骤b、清洗剂输入，关闭清洗池顶部的开口，向清洗池内通入清洗剂的A组分，启动超声清洗设备，在65℃下，超声功率为80W，超声清洗频率为40Hz，对硅片进行清洗；

步骤c、补充清洗，在A组分对硅片清洗130-160s后，向清洗池内输入清洗剂B组分，继续清洗10-20s，分解消除残留在硅片表面的烷基苯磺酸盐；

步骤d、清水冲洗，在B组分完成清洗后，将清洗池内的清洗剂排出，冲入去离子水，对硅片进行冲洗。

8.根据权利要求7所述的一种半导体材料的清洗方法，其特征在于：

所述步骤a中，所述硅片与水平面呈倾斜夹角***到载具的载料槽内，倾斜角度为15-60°。

9.根据权利要求7所述的一种半导体材料的清洗方法，其特征在于：

所述步骤b至所述步骤d中，所述硅片进行清洗时，所述载具上安装有清洗剂喷嘴，该清洗剂喷嘴垂直所述载具朝向硅片进行喷射清洗。

10.根据权利要求9所述的一种半导体材料的清洗方法，其特征在于：

所述硅片进行清洗时，所述载具带动所述硅片进行自旋转的同时进行公转，变换所述清洗剂喷射嘴与所述硅片的喷射清洗部位。