硅抛光片表面质量测试技术综述

随着硅抛光片尺寸逐渐增大,硅抛光片表面质量测试逐步被人们所关注。表面金属离子含量以及表面颗粒度成为衡量硅抛光片表面质量的重要指标,对表面金属离子含量以及表面颗粒度的测试原理以及设备进展进行了介绍。     

Ge单晶抛光片清洗技术研究

Ge材料具有优良的红外光学性能以及抗辐照能力,在红外光学、航天领域具有极大的应用潜力.通过对Ge单晶抛光片清洗技术进行研究,有效提高了Ge抛光片的表面质量,降低了Ge抛光片的表面颗粒度,控制了Ge抛光片的氧化层深度.研制样品的指标,Ge抛光片表面的颗粒数不超过10个(颗粒直径大于0.3μm),氧化层深度不超过2 nm.目前,国内尚无Ge单晶抛光片"免清洗"的相关检验标准.将样品直接放入外延炉生长外延,得到了较好的外延结果,可以认为Ge抛光片达到了"免清洗"的要求.     

GaAs表面旋转超声雾化清洗新技术

研究了一种新型湿法化学清洗半导体GaAs表面的方法。通过简单设计清洗工艺能使GaAs表面产生最低的损伤。GaAs表面清洗必须满足三个条件：(1)清除热力学不稳定因素和表面粘附的杂质,(2) 除去GaAs表面氧化层,(3)提供一个光滑平整的GaAs表面。本文采用旋转超声雾化方式用有机溶剂除去GaAs表面的杂质,再用NH4OH:H2O2:H2O= 1:1:10和HCl:H2O2:H2O=1:1:20顺次腐蚀非常薄的GaAs层,去除表面的金属污染,并在GaAs表面形成一个非常薄的氧化层表面,最后用NH4OH:H2O= 1:5溶液来清除GaAs表面氧化层。测试GaAs表面的特性,分别用X射线光电光谱仪、X射线全反射荧光光谱仪和原子力显微镜测试了GaAs表面氧化的组分、GaAs表面金属污染和GaAs表面形貌,测试结果表明通过旋转超声雾化技术清洗可提供表面无杂质污染、金属污染和表面非常光滑的GaAs衬底,以供外延生长。     

硅抛光片表面颗粒度控制

硅片表面的颗粒、有机物、金属、吸附分子、微粗糙度、自然氧化层等会严重影响器件性能,其中表面颗粒度会引起图形缺陷、外延缺陷、影响布线的完整性,是高成品率的最大障碍。探讨了如何减少硅表面颗粒度的方法。第一部分从兆声波清洗的机理出发,研究了清洗温度及清洗时间对硅抛光片表面颗粒度的影响;第二部分通过实验对比了增加多片盒清洗工艺对硅抛光片表面颗粒度的影响。     

太阳电池用Ge抛光片清洗技术的研究进展

Ge抛光片作为化合物太阳电池的衬底材料已引起人们的广泛关注。制备工艺要求衬底材料的表面具有稳定的化学特性和高的清洁度,因此,Ge抛光片的清洗技术显得尤为重要。Ge在常温下既不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应,其清洗机理与Si、GaAs等材料相差较大。在实验和查阅文献的基础上,阐述了Ge抛光片的清洗机理,介绍了太阳电池用Ge抛光片表面的宏观沾污和微观沾污的清洗方法和过程、同时对Ge抛光片表面的氧化状态进行了分析。另外,还对目前国内外Ge抛光片清洗技术的研究现状及技术水平做了介绍,指出了Ge抛光片清洗技术存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

锗抛光片干燥技术研究

在锗加工工艺中,干燥技术对于加工的成品率和抛光片表面质量有着重要的影响。介绍了异丙醇脱水干燥技术的原理,分析了异丙醇脱水技术对超薄锗抛光片的适用性。采用湿法清洗技术,有效去除了表面沾污和抛光后的表面氧化产物,控制了抛光片表面GeO_2的生成。采用异丙醇脱水技术成功实现了140μm厚锗抛光片的干燥。     

半导体单晶抛光片清洗工艺分析

通过对Si,CaAs,Ge等半导体材料单晶抛光片清洗工艺技术的研究,分析得出了半导体材料单晶抛光片的清洗关键技术条件.首先用氧化性溶液将晶片表面氧化,然后用一定的方法将晶片表面的氧化物去除,从而实现对晶片进行清洗的目的.采用这种先氧化再剥离的方法,可有效去除附着在晶片表面的杂质及各种沾污物.对于不同的材料,氧化过程以及剥离过程可以在不同的溶液中相互独立地进行;也可以组合在一起,使用一种混合液同时实现氧化及剥离.采用氧化、剥离的清洗原理,可提高半导体材料抛光片的清洗工艺技术水平,同时也对新材料抛光片的清洗工艺起到一定的指导作用.     

硅片背面软损伤工艺技术研究

硅中的金属离子杂质会明显降低少子寿命,并进一步影响硅器件的性能。因此对硅片背面喷砂工艺进行了系统的研究。通过喷砂工艺,在硅片背面形成软损伤层,使硅片具有了吸杂能力,并从吸杂机理出发,解决了吸杂工艺带来的硅抛光片表面颗粒效应,并对硅抛光片的吸杂效果及表面颗粒度进行了表征,为具有吸杂性能的“开盒即用”硅抛光片的批量化生产提供了有力的技术保证。     

多结化合物电池用p型Ge抛光片清洗技术研究

对多结化合物太阳电池用的p型Ge抛光片的清洗技术做了研究.Ge抛光片的清洗可以采用酸性清洗液和碱性清洗液相结合的方式.酸性清洗液的主要作用是去除晶片表面的有机物;碱性清洗液的主要作用是去除晶片表面的颗粒.清洗液的温度和组分影响着抛光片的清洗效果.通过实验结果确定了p型Ge抛光片的清洗方案,采用这一清洗方案清洗的Ge抛光片,表面质量可以达到"开盒即用"的水平.运用晶片清洗机理分析了各种清洗液的功能和作用.     

抛光工艺对GaAs抛光片粗糙度的影响

研究了化学机械抛光过程中抛光布、抛光液中SiO2溶胶粒径、pH值以及清洗工艺对GaAs抛光片表面粗糙度的影响,为降低粗糙度而保持一定的抛光速率,应尽量采用多步抛光的方式,逐步降低抛光布的硬度和SiO2溶胶粒径,抛光液的pH值也要在合适的范围。因臭氧水的清洗工艺不会增加粗糙度,不失为一种控制GaAs抛光片表面粗糙度的有效方法。     

Epitaxially regrown GaAs/AlGaAs laser mesas with semi-insulating GaInP:Fe and GaAs:Fe

Selective regrowth of semi-insulating iron-doped Ga_0.51In_0.49P (SI-GaInP:Fe) and SI-GaAs:Fe around GaAs/AlGaAs mesas by hydride vapor phase epitaxy (HVPE) has been achieved. A HCl based in-situ cleaning procedure has been used to remove aluminum oxide from the etched walls of the mesas. Regrowth conducted without proper cleaning results in an irregular interface with voids. Regrowth morphology aspects are also presented. Our cleaning and regrowth methods have been used for fabricating GaAs/AlGaAs buried heterostructure in-plane lasers and vertical-cavity surface-emitting lasers.     

应用于裸芯片去污的气相清洗技术

军用和民用微型电子产品的MCM、HIC等复杂混合电路正在越来越多地采用裸芯片,然而,裸芯片由于尺寸小、电路密集、焊盘间距小等原因,在进行组装的过程中一旦有微量的污染物出现,就会对裸芯片的应用造成较大影响。气相清洗通过清洗溶剂蒸汽在组件表面冷凝,形成液体滴下带走污染物,避免了传统的通过机械力、超声振动等清洗方式对裸芯片造成的不可修复的损伤。对限幅二极管砷化镓裸芯片、硅基裸芯片进行气相清洗,有效除去裸芯片表面的污染物,具有无损高效的特点。     

轴快流CO2激光脱漆的实验研究

为了获得工艺参数对激光清洗金属表面油漆层效果的影响,采用波长为10.6μm的轴快流CO2激光去除铝板表面的油漆层,研究了激光功率密度、扫描速度及扫描道间搭接量与油漆去除效果之间的关系.结果表明,脱漆时,激光功率密度存在着起始清洗阈值、完全清洗阈值和基体损伤阈值;增加激光功率,可获得更高的扫描速度和更好的清洗效果;扫描道间搭接量大于40％时,可实现漆板的大面积清洗.     

清洗工艺对锗外延片表面点状缺陷的影响

锗外延片表面的雾、水印及点状缺陷等会影响太阳电池的性能和成品率,其中点状缺陷出现的比例最高。研究了锗抛光片清洗工艺对外延片表面点状缺陷的影响,获得了无点状缺陷、低粗糙度及高表面质量的锗单晶片。采用厚度为175μm p型<100>锗单面抛光片进行清洗试验,研究了SC-1溶液的不同清洗时间、清洗温度和去离子水冲洗温度对锗抛光片外延后点状缺陷的影响,分析了表面SiO_2残留和锗片表面粗糙度对外延片表面点状缺陷的影响。结果表明点状缺陷主要是由于锗单晶抛光片表面沾污没有彻底清洗干净以及清洗过程中产生新的缺陷造成的。采用氢氟酸溶液浸泡、SC-1溶液低温短时间清洗结合低温去离子水冲洗后的锗抛光片进行外延,用其制备的太阳电池光电转换效率由原来的25%提高到31%。     

电化学方法去除Si片CMP后表面金属杂质的研究

论述了集成电路制备中Si衬底CMP过程中引入的金属杂质的危害,分析了目前CMP后清洗中金属杂质去除方法的现状和存在问题,通过对金属杂质在Si片表面的吸附进行理论分析,提出了用金刚石膜电化学清洗方法去除.该方法通过阴极对金属离子的吸附并放电还原,达到了去除微量金属杂质的目的,同时使难以去除的重金属杂质也得到了有效去除,减少了环境污染.     

空间太阳能电池用超薄锗单晶片的清洗技术

由于锗在常温时即不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应[1],因此其清洗机理与硅、砷化镓等材料相差较大[2,3].在大量实验的基础上,阐述了锗单晶抛光片的清洗机理.通过对锗抛光片表面有机物和颗粒的去除技术研究,建立了超薄锗单晶抛光片的清洗技术,利用该技术清洗的超薄锗单晶抛光片完全满足了空间高效太阳电池的使用要求.     

兆声清洗在GaAs PHEMT栅凹槽工艺中的应用

对GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)在栅凹槽光刻和栅凹槽腐蚀过程中光刻窗口内经常出现的一些沾污颗粒进行了分析.设计了一系列实验来分析残留在芯片上的颗粒度参数,采用4英寸(1英寸=2.54 cm)圆片模拟实际的栅凹槽清洗工艺过程,利用颗粒度测试仪分别测试了4英寸圆片表面不同粒径的沾污颗粒数在喷淋和兆声清洗两种条件下的变化情况.比较两种清洗结果,兆声清洗方法可以有效去除栅凹槽颗粒沾污.在实际流片过程中,采用兆声清洗方法大幅降低了源漏间沟道漏电数值,同时芯片的直流参数成品率由之前的75％提高到了93％.     

硅片背面铜污染的清洗

H2SO4/H2O2/H2O、HNO3/HF和HF/H2O2/H2O为半导体芯片生产过程中三种去除硅片背面铜污染的化学清洗液。在单片湿法清洗机上采用这三种化学液对直径300 mm具有类似于实际生产中铜污染的硅片进行了清洗,结果发现H2SO4/H2O2/H2O在清洗过程中不对硅片表面的Si3N4膜产生损伤,但铜污染的去除效率较低;HNO3/HF和HF/H2O2/H2O对Si3N4膜产生微量刻蚀,从而去除扩散至硅片内部铜污染,从而显示出较佳的去除效果。通过比较HF/H2O2/H2O中HF体积分数与Si3N4膜刻蚀深度和清洗后铜原子浓度,HF的体积分数为1.5%时,可以使硅片表面铜原子浓度降至1010cm-2以下,并且Si3N4膜厚的损失小于1 nm。     

GaAs surface wet cleaning by a novel treatment in revolving ultrasonic atomization solution

A novel process for the wet cleaning of GaAs surface is presented. It is designed for technological simplicity and minimum damage generated within the GaAs surface. It combines GaAs cleaning with three conditions consisting of (1) removal of thermodynamically unstable species and (2) surface oxide layers must be completely removed after thermal cleaning, and (3) a smooth surface must be provided. Revolving ultrasonic atomization technology is adopted in the cleaning process. At first impurity removal is achieved by organic solvents; second NH_4OH : H_2O_2 : H_2O =1:1:10 solution and HCl : H_2O_2 : H_2O = 1:1:20 solution in succession to etch a very thin GaAs layer, the goal of the step is removing metallic contaminants and forming a very thin oxidation layer on the GaAs wafer surface;NH_4OH : H_2O =1:5 solution is used as the removed oxide layers in the end. The effectiveness of the process is demonstrated by the operation of the GaAs wafer. Characterization of the oxide composition was carried out by X-ray photoelectron spectroscopy. Metal-contamination and surface morphology was observed by a total reflection X-ray fluorescence spectroscopy and atomic force microscope. The research results show that the cleaned surface is without contamination or metal contamination. Also, the GaAs substrates surface is very smooth for epitaxial growth using the rotary ultrasonic atomization technology.