硅片化学清洗介绍
一. 硅片的化学清洗原理
硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：
A. 有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。
B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。
C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：
a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。
b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。
硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述办法进行清洗去除沾污。
a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。
b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。
c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。
自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：
⑴美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。
⑵美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。
⑶美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。
⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。
⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。
⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。
目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子。
SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。
由于溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。
为此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。
SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。
在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的效果。
二. RCA清洗技术
传统的RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统
清洗工序：SC-1 → DHF → SC-2
1. SC-1清洗去除颗粒：
⑴目的：主要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。
⑵去除颗粒的原理：
硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH 腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。
①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度及清洗液温度无关。
② SiO2的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。
③ Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快，当到达某一浓度后为一定值，H2O2浓度越高这一值越小。
④ NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。
⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度,可抑制颗粒的去除率的下降。
⑥随着清洗洗液温度升高，颗粒去除率也提高，在一定温度下可达最大值。
⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为确保颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。
⑧超声波清洗时，由于空洞现象，只能去除≥ 0.4 μm 颗粒。兆声清洗时，由于
0.8Mhz的加速度作用，能去除≥ 0.2 μm 颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声洗晶片产生损伤。
⑨在清洗液中，硅表面为负电位，有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用，可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。
⑶. 去除金属杂质的原理：
①由于硅表面的氧化和腐蚀作用，硅片表面的金属杂质，将随腐蚀层而进入清洗液中，并随去离子水的冲洗而被排除。
②由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反应，生成氧化物的自由能的绝对值大的金属容易附着在氧化膜上如：Al、Fe、Zn等便易附着在自然氧化膜上。而Ni、Cu则不易附着。
③ Fe、Zn、Ni、Cu的氢氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的，有时会附着在自然氧化膜上。
④实验结果：
a. 据报道如表面Fe浓度分别是1011、1012、1013 原子/cm2三种硅片放在SC-1液中清洗后，三种硅片Fe浓度均变成1010 原子/cm2。若放进被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后，结果浓度均变成1013/cm2。
b. 用Fe浓度为1ppb的SC-1液，不断变化温度，清洗后硅片表面的Fe浓度随清洗时间延长而升高。
对应于某温度洗1000秒后，Fe浓度可上升到恒定值达1012~4×1012 原子/cm2。将表面Fe浓度为1012 原子/cm2硅片，放在浓度为1ppb的SC-1液中清洗，表面Fe浓度随清洗时间延长而下降，对应于某一温度的SC-1液洗1000秒后，可下降到恒定值达4×1010~6×1010 原子/cm2。这一浓度值随清洗温度的升高而升高。
从上述实验数据表明：硅表面的金属浓度是与SC-1清洗液中的金属浓度相对应。晶片表面的金属的脱附与吸附是同时进行的。
即在清洗时，硅片表面的金属吸附与脱附速度差随时间的变化到达到一恒定值。
以上实验结果表明：清洗后硅表面的金属浓度取决于清洗液中的金属浓度。其吸附速度与清洗液中的金属络合离子的形态无关。
c. 用Ni浓度为100ppb的SC-1清洗液，不断变化液温，硅片表面的Ni浓度在短时间内到达一恒定值、即达1012~3×1012原子/cm2。这一数值与上述Fe浓度1ppb的SC-1液清洗后表面Fe浓度相同。
这表明Ni脱附速度大，在短时间内脱附和吸附就达到平衡。
⑤清洗时，硅表面的金属的脱附速度与吸附速度因各金属元素的不同而不同。特别是对Al、Fe、Zn。若清洗液中这些元素浓度不是非常低的话，清洗后的硅片表面的金属浓度便不能下降。对此，在选用化学试剂时，按要求特别要选用金属浓度低的超纯化学试剂。
例如使用美国Ashland试剂，其CR-MB级的金属离子浓度一般是：H2O2 ＜10ppb 、HCL ＜10ppb、NH4OH ＜10ppb、H2SO4＜10ppb
⑥清洗液温度越高，晶片表面的金属浓度就越高。若使用兆声波清洗可使温度下降，有利去除金属沾污。
⑦去除有机物。
由于H2O2的氧化作用，晶片表面的有机物被分解成CO2、H2O而被去除。
⑧微粗糙度。
晶片表面Ra与清洗液的NH4OH组成比有关，组成比例越大，其Ra变大。Ra为0.2nm 的晶片,在NH4OH: H2O2: H2O =1:1:5的SC-1液清洗后，Ra可增大至0.5nm。为控制晶片表面Ra，有必要降低NH4OH的组成比，例用0.5:1:5
⑨ COP（晶体的原生粒子缺陷）。
对CZ硅片经反复清洗后，经测定每次清洗后硅片表面的颗粒≥2 μm 的颗粒会增加，但对外延晶片，即使反复清洗也不会使≥0.2 μm 颗粒增加。据近几年实验表明，以前认为增加的粒子其实是由腐蚀作用而形成的小坑。在进行颗粒测量时误将小坑也作粒子计入。
小坑的形成是由单晶缺陷引起，因此称这类粒子为COP（晶体的原生粒子缺陷）。
据介绍直径200 mm 硅片按SEMI要求：
256兆≥ 0.13 μm，＜10个/ 片，相当COP约40个。
2.DHF清洗。
a.在DHF洗时，可将由于用SC-1洗时表面生成的自然氧化膜腐蚀掉，而Si几乎不被腐蚀。
b. 硅片最外层的Si几乎是以 H 键为终端结构，表面呈疏水性。
c. 在酸性溶液中，硅表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶片表面。
d. 去除金属杂质的原理：
①用HF清洗去除表面的自然氧化膜，因此附着在自然氧化膜上的金属再一次溶解到清洗液中，同时DHF清洗可抑制自然氧化膜的形成。故可容易去除表面的Al、Fe、Zn、Ni 等金属。但随自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu等贵金属（氧化还原电位比氢高），会附着在硅表面，DHF清洗也能去除附在自然氧化膜上的金属氢氧化物。
②实验结果：
据报道Al3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+的氧化还原电位E0分别是1.663V、-0.763V、-
0.440V、0.250V比H+ 的氧化还原电位（E0=0.000V）低，呈稳定的离子状态，几乎不会附着在硅表面。
④因液中的Cu2+离子的氧化还原电位（E0=0.337V）比Si的氧化还原电位（E0=-
0.857V）高得多，因此Cu2+ 离子从硅表面的Si得到电子进行还原，变成金属Cu从晶片表面析出，另一方面被金属Cu附着的Si释放与Cu的附着相平衡的电子，自身被氧化成SiO2。
⑤从晶片表面析出的金属Cu形成Cu粒子的核。这个Cu粒子核比Si的负电性大，从Si吸引电子而带负电位，后来Cu离子从带负电位的Cu粒子核得到电子析出金属Cu，Cu 粒子状这样生长起来。Cu下面的Si一面供给与Cu的附着相平衡的电子，一面生成SiO2。
⑥在硅片表面形成的SiO2，在DHF清洗后被腐蚀成小坑，其腐蚀小坑数量与去除Cu 粒子前的Cu粒子量相当，腐蚀小坑直径为0.01 ~ 0.1 μm，与Cu粒子大小也相当，由此可知这是由结晶引起的粒子，常称为金属致粒子（MIP）。
3. SC-2清洗
1 清洗液中的金属附着现象在碱性清洗液中易发生，在酸性溶液中不易发生，并具有较强的去除晶片表面金属的能力，但经SC-1洗后虽能去除Cu等金属，而晶片表面形成的自然氧化膜的附着（特别是Al）问题还未解决。
2 硅片表面经SC-2液洗后，表面Si大部分以 O 键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。
3 由于晶片表面的SiO2和Si不能被腐蚀，因此不能达到去除粒子的效果。
a.实验表明：
据报道将经过SC-2液，洗后的硅片分别放到添加Cu的DHF清洗或HF+H2O2清洗液中清洗、硅片表面的Cu浓度用DHF液洗为1014 原子/cm2，用HF+H2O2洗后为1010 原子
/cm2。即说明用HF+H2O2液清洗去除金属的能力比较强，为此近几年大量报导清洗技术中，常使用HF+H2O2来代替DHF清洗。
三.离心喷淋式化学清洗抛光硅片
系统内可按不同工艺编制贮存各种清洗工艺程序，常用工艺是：
FSI“A”工艺：SPM+APM+DHF+HPM
FSI“B”工艺：SPM+DHF+APM+HPM
FSI“C”工艺：DHF+APM+HPM
RCA工艺：APM+HPM
SPM .Only工艺：SPM
Piranha HF工艺：SPM+HF
上述工艺程序中：
SPM=H2SO4+H2O2 4：1 ；去有机杂质沾污
DHF=HF+D1.H2O (1-2%)；去原生氧化物，金属沾污
APM=NH4OH+ H2O2+D1.H2O 1：1：5或 0.5：1：5 ；去有机杂质，金属离子，颗粒沾污
HPM=HCL+ H2O2+D1.H2O 1：1：6 ；去金属离子Al、Fe、Ni、Na等
如再结合使用双面檫洗技术可进一步降低硅表面的颗粒沾污。
四. 新的清洗技术
A.新清洗液的开发使用
1）.APM清洗
a. 为抑制SC-1时表面Ra变大，应降低NH4OH组成比，例：
NH4OH：H2O2：H2O = 0.05：1：1
当Ra = 0.2nm的硅片清洗后其值不变，在APM洗后的D1W漂洗应在低温下进行。
b. 可使用兆声波清洗去除超微粒子，同时可降低清洗液温度，减少金属附着。
c.在SC-1液中添加界面活性剂、可使清洗液的表面张力从6.3dyn/cm下降到19 dyn/cm。
选用低表面张力的清洗液，可使颗粒去除率稳定，维持较高的去除效率。
使用SC-1液洗，其Ra变大，约是清洗前的2倍。用低表面张力的清洗液，其Ra变化不大（基本不变）。
d. 在SC-1液中加入HF，控制其PH值，可控制清洗液中金属络合离子的状态，抑制金属的再附着，也可抑制Ra的增大和COP的发生。
e.在SC-1加入螯合剂，可使洗液中的金属不断形成螯合物，有利抑制金属的表面的附着。
2）.去除有机物：O3 + H2O
3）.SC-1液的改进：SC-1 + 界面活性剂
SC-1 + HF
SC-1 + 螯合剂
4）.DHF的改进：
DHF + 氧化剂（例HF+H2O2）
DHF + 阴离子界面活性剂
DHF + 络合剂
DHF + 螯合剂
5）酸系统溶液：
HNO3 + H2O2、
HNO3 + HF + H2O2、
HF + HCL
6）.其它：电介超纯去离子水
B. O3＋H2O清洗
1）.如硅片表面附着有机物，就不能完全去除表面的自然氧化层和金属杂质，因此清洗时首先应去除有机物。
2）.据报道在用添加2-10 ppm O3 的超净水清洗，对去除有机物很有效，可在室温进行清洗，不必进行废液处理，比SC-1清洗有很多优点。
C. HF ＋ H2O2清洗
1. 据报道用HF 0.5 % + H2O2 10 %，在室温下清洗，可防止DHF清洗中的Cu等贵金属的附着。
2. 由于H2O2氧化作用，可在硅表面形成自然氧化膜，同时又因HF的作用将自然氧化层腐蚀掉，附着在氧化膜上的金属可溶解到清洗液中，并随去离子水的冲洗而被排除。。
在APM清洗时附着在晶片表面的金属氢氧化物也可被去除。晶片表面的自然氧化膜不会再生长。
3. Al、Fe、Ni等金属同DHF清洗一样，不会附着在晶片表面。
4. 对n+、P+ 型硅表面的腐蚀速度比n、p 型硅表面大得多，可导致表面粗糙，因而不适合使用于n+、P+ 型的硅片清洗。
5. 添加强氧化剂H2O2（E0=1.776V），比Cu2+ 离子优先从Si中夺取电子，因此硅表面由于H2O2 被氧化，Cu以Cu2+ 离子状态存在于清洗液中。即使硅表面附着金属Cu，也会从氧化剂H2O2 夺取电子呈离子化。硅表面被氧化，形成一层自然氧化膜。因此Cu2+ 离子和Si电子交换很难发生，并越来越不易附着。
D. DHF ＋界面活性剂的清洗
据报道在HF 0.5%的DHF液中加入界面活性剂，其清洗效果与HF + H2O2清洗有相同效果。
E. DHF＋阴离子界面活性剂清洗
据报道在DHF液，硅表面为负电位，粒子表面为正电位，当加入阴离子界面活性剂，可使得硅表面和粒子表面的电位为同符号，即粒子表面电位由正变为负，与硅片表面正电位同符号，使硅片表面和粒子表面之间产生电的排斥力，因此可防止粒子的再附着。
F. 以HF / O3 为基础的硅片化学清洗技术
此清洗工艺是以德国ASTEC公司的AD-(ASTEC-Drying) 专利而闻名于世。其HF/O3 清洗、干燥均在一个工艺槽内完成,。而传统工艺则须经多道工艺以达到去除金属污染、冲洗和干燥的目的。在HF / O3清洗、干燥工艺后形成的硅片H表面 (H-terminal) 在其以后的工艺流程中可按要求在臭氧气相中被重新氧化.
五. 总结
1. 用RCA法清洗对去除粒子有效，但对去除金属杂质Al、Fe效果很小。
2. DHF清洗不能充分去除Cu，HPM清洗容易残留Al。
3. 有机物，粒子、金属杂质在一道工序中被全部去除的清洗方法，目前还不能实现。
4. 为了去除粒子，应使用改进的SC-1液即APM液，为去除金属杂质，应使用不附着Cu的改进的DHF液。
5. 为达到更好的效果，应将上述新清洗方法适当组合，使清洗效果最佳。
硅片生产工艺流程及注意要点 简介 硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。 工艺过程综述 硅片加工过程包括许多步骤。所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。 表1.1 硅片加工过程步骤 1.切片 2.激光标识 3.倒角 4.磨片 5.腐蚀 6.背损伤 7.边缘镜面抛光 8.预热清洗 9.抵抗稳定——退火 10.背封 11.粘片 12.抛光 13.检查前清洗 14.外观检查
15.金属清洗 16.擦片 17.激光检查 18.包装/货运 切片（class 500k） 硅片加工的介绍中，从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片。这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗，也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。为了尽量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备。 切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小，对硅片的损伤也最小，并且允许硅片的翘曲也是最小。 切片是一个相对较脏的过程，可以描述为一个研磨的过程，这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤。 硅片切割完成后，所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。在这清除和清洗过程中，很重要的一点就是保持硅片的顺序，因为这时它们还没有被标识区分。 激光标识(Class 500k) 在晶棒被切割成一片片硅片之后，硅片会被用激光刻上标识。一台高功率的激光打印机用来在硅片表面刻上标识。硅片按从晶棒切割下的相同顺序进行编码，因而能知道硅片的正确位置。这一编码应是统一的，用来识别硅片并知道它的来源。编码能表明该硅片从哪一单晶棒的什么位置切割下来的。保持这样的追溯是很重要的，因为单晶的整体特性会随着晶棒的一头到另一头而变化。编号需刻的足够深，从而到最终硅片抛光完毕后仍能保持。在硅片上刻下编码后，即使硅片有遗漏，也能追溯到原来位置，而且如果趋向明了，那么就可以采取正确的措施。激光标识可以在硅片的正面也可在背面，尽管正面通常会被用到。
施工方案 一、施工准备 1、技术准备 1.1由我们的技术工程师和有关技术人员首先熟悉工作内容和设计要求。 1.2 设计单位，应提出明确的施工技术说明。对原材料、半成品、成品，应提出明确的技术规范和标准。 1.3我们的专业工程师会对贵方提供的资料进行自审、综合会审等工序，并及时对所提出的问题给予解答。结合工程情况，提出施工方案和技术交底，并应具有书面资料。 1.4施工所用原材料应具有出厂合格证和检验资料。 1.5准备齐全各种施工记录，应将自检记录、气象记录、施工日记与施工同步完成。 2、人员组织： 我公司各部门选派有组织能力，有施工管理经验，熟练本工程的技术员、质检员、安全员、预算员、材料员等有关人员组成项目部，并组织熟练掌握本工程施工的技术工人，参加本项工程施工。施工人员应在指定开工时间前七天到达施工现场，搭设组建临时设施，接受管理人员及技术人员对施工现场勘查情况的讲解，并虚心接受本项工
程施工的技术安全交底，同业主管理人员、技术人员分析施工时可能出现的技术难点和作业时存在的安全隐患，让每一个施工人员对本项工程施工技术要求、安全生产做到心中有数，不打盲目仗。另外还要做到材料及施工对象的各项防护措施。 3、施工组织准备 本工程施工的组织工作要非常严密，这是提高工作效率、施工质量和施工安全的必要措施；施工组织应分两个层次：一为管理层（领导层），管理层要提前7天进入施工现场了解现场情况，二为劳务层（作业班组）劳务层要提前5天进入现场了解现场情况，以便施工时及早的进入施工状态，有效的缩短施工工期。力争提前竣工。 3.1 开工前必须结合工程特点，对本工程的全体人员培训，从理论到实践进行全员考核，让每位作业人员完全领会作业指导书内容，并签字确认。由安全员结合工程特点出题考核作业人员，合格者方可上岗工作。 3.2 组织专业施工队（有五年以上施工经验的作业人员不得少于总人数的三分之二），以施工队长为主体，由队长、质量检查员、安全检查员、工作技术人员、材料员组成管理层，应少而精且要持证上岗。 3.3 对施工人员执行作业责任制，基本固定施工作业区，按区明确作业责任，坚持每日作业质量检查，不合格者当日返修完。并由施工队
导体：导体是很容易导电的物质，电阻率约为10-6-10-8Ωcm, 绝缘体：极不容易或根本不导电的一类物质。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质，目前已知的半导体材料有几百种，适合工业化的重要半导体材料有：硅、锗、砷化镓、硫化镉，电阻率介于10-5-1010Ω（少量固体物质如砷、锑、铋，不具备半导体基本特性，叫做半金属。 冶金级硅（工业硅）：将自然级自然界的SI02矿石冶炼成元素硅的第一步，冶金级硅分为两类：1、供钢铁工业用的工业硅，硅含量约为75%。2、供制备半导体硅用，硅含量在99.7%-99.9%，它常用作制备半导体级多晶硅的原料。 多晶硅：1、改良西门子法，2、硅烷法，3、粒状硅法。 改良西门子法：多晶硅生产的西门子工艺，在11000C左右德高纯度硅芯上还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。过程：1、原料硅破碎；2、筛分（80目）——沸腾氯化制成液态的SIHCL3——粗馏提纯——精馏提纯——氢还原——棒状多晶硅——破碎——洁净分装。 硅烷法：原料破碎——筛分——硅烷生成——沉积多晶硅——棒状多晶——破碎、包装。单晶硅：硅的单晶体，具有基本完整的点阵结构的晶体，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导体，纯度要求达到99.9999%甚至达到99.9999999%用于制造半导体器件、太阳能电池等。 区域熔炼法：制备高纯度、高阻单晶的方法。 切克劳斯基法（直拉法）：制作大规模集成电路、普通二极管和太阳能电池单晶的使用方法。硅棒外径滚磨：将单晶滚磨陈完全等径的单晶锭。 硅切片：硅切片是将单晶硅原锭加工成硅圆片的过程（内圆切片机刀口厚度在300-350um，片厚300-400um。线切机刀口厚度不大于200u，片最薄可达200-250u.）. 硅磨片：一般是双面磨，用金刚砂作原料，去除厚度在50-100u，用磨片的方法去除硅片表面的划痕，污渍和图形，提高硅片表面平整度。用内圆切片机加工的硅片一般都需要进行研磨。 倒角：将硅切片的边沿毛刺、崩边等倒掉。 抛光片：大规模集成电路使用的硅片。 硅材料电性能的三个显著特点： 1、对温度的变化十分灵敏，当温度提高时，电阻率将大幅度下降。 2、微量杂志的存在对电子的影响十分显著，纯硅中加入百万分之一的硼，电阻率就会 从2.14*103下降至4*10-3Ω。 3、半导体材料的电阻率在受到光照时会改变其数值大小。 本征硅：绝对纯净没有缺陷的硅晶体称作本征硅，本征硅中导电的电子和空穴都会由于其价键破裂而产生。体内电子和空穴浓度相等。 N型硅：在纯硅中掺入V族元素（如、磷、砷等），能够提供自由电子的杂质统称为施主杂质，掺入施主杂质的硅叫N型硅。以电子为多数载流子的半导体。 P型硅：在纯硅中掺入III型元素（如硼）以后，具有接受电子的杂质成为受主杂质，掺入受阻杂质的硅叫做P型硅。以空穴为多数载流子的半导体。 单晶：一块晶体如果从头到尾按照同一种排列重复下去叫做单晶体， 多晶：许多微小单晶颗粒杂乱的排列在一起称为多晶体。 晶体中的缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷、孪晶、旋涡、杂质条纹、堆垛层错、氧化层错、滑移线等 电阻率： 高能粒子探测器：要求几千乃至上万Ω的FZ单晶。
化学清洗总结的范本 1.编写目的 为了改善机组运行的水汽品质，缩短试运周期，确保机组的安全运行，遵照《火力发电厂锅炉化学清洗导则》和规范，在锅炉点火前，必须对锅炉本体进行化学清洗。清除锅炉设备、系统管道内表面在制造、运输、储存、安装和水压过程中形成的氧化扎皮、锈蚀产物、焊渣、灰尘等杂物，以及出厂前的防腐涂层或漆膜。根据《火力发电厂锅炉化学清洗导则》中的有关规定，以及机组特点和工程实际情况,特制定本清洗措施。2.编制依据 2.1《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（xx年版）》 2.2《电力建设施工及验收技术规范》锅炉篇（xx年版）、管道篇（xx年版）、化学篇（xx年版） 2.3《火电工程调整试运质量检验及评定标准》（1996年版）2.4《火电工程启动调试工作规定》（1996年版） 2.5《电力建设安全工作规程（火力发电厂部分）》 DL5009.1-xx2.6《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794—xx）2.7《工作场所安全使用化学品规定》劳部发[1996]423号 2.8《电力建设安全健康与环境管理工作规定》国电电源[xx]49号2.9《污水综合排放标准汇编》GB8978-19962.10《工业设备化学清洗质量标准》(xx.4.1)2.11设备制造厂图纸和说明书。2.12设计院图纸和设计说明书。 3.清洗质量目标
符合部颁《火电工程调整试运质量检验及评定标准（1996年版）》中有关清洗系统及设备的各项质量标准要求，全部检验项目合格率100%，优良率90%以上，满足机组整套启动要求；符合《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794—xx）中有关清洗质量评定的优良规定。4.系统简介 新疆嘉润资源控股有限公司动力站2×350MW一期工程为 DG1205/17.4-Ⅱ22亚临界参数，四角切圆燃烧方式，自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态除渣、紧身封闭、п型布置，全钢架、全悬吊结构的燃煤锅炉。锅炉采用风冷干式钢带除渣装置。 锅炉主要技术参数： 5.1锅炉本体化学清洗的范围 化学清洗范围:省煤器，水冷壁，下降管和汽包(水侧)进行化学清洗。5.2锅炉本体清洗系统参数如下: 5.3锅炉本体清洗回路划分及特性 为保证化学清洗范围内清洗效果尽可能一致，清洗流速控制在0.2m/s左右，清洗系统采用以下四个循环回路：1）省煤器—汽包—四周水冷壁 2）1#+2#集中下降管和1／2水冷壁—汽包—3#+4#集中下降管和另1／2水冷壁3）省煤器+1#+2#集中下降管和1／2水冷壁—汽包—3#+4#集中下降管和另1／2水冷壁4）省煤器+3#+4#集中下降管和
半导体IC清洗技术 李仁 （中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601） 摘要：介绍了半导体IC制程中存在的各种污染物类型及其对IC制程的影响和各种污染物的去除方法, 并对湿法和干法清洗的特点及去除效果进行了分析比较。 关键词：湿法清洗；RCA清洗；稀释化学法；IMEC清洗法；单晶片清洗；干法清洗 中图分类号：TN305.97 文献标识码：B 文章编号：1003-353X(2003)09-0044-04 1前言 半导体IC制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺（离子注入、扩散、外延生长及光刻）为基础逐渐发展起来，由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤如高温扩散、离子植入前等均需要进行湿法清洗或干法清洗工作。干、湿法清洗工作是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。 2污染物杂质的分类 IC制程中需要一些有机物和无机物参与完成，另外，制作过程总是在人的参与下在净化室中进行，这样就不可避免的产生各种环境对硅片污染的情况发生。根据污染物发生的情况，大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及氧化物。 2.1 颗粒 颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等。通常颗粒粘附在硅表面，影响下一工序几何特征的形成及电特性。根据颗粒与表面的粘附情况分析，其粘附力虽然表现出多样化，但主要是范德瓦尔斯吸引力，所以对颗粒的去除方法主要以物理或化学的方法对颗粒进行底切，逐渐减小颗粒与硅表面的接触面积，最终将其去除。
7 甲乙丁辛醇管线 化学清洗施工方案编制 审批 批准 淄博华实清洗有限公司 2015年03月 目录
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球罐25 异丁烷管线清洗流程图 (26)
1 工程概况 工程简介 本次清洗范围，包含甲乙丁辛醇管线。 编制依据 SH/T3547-2011《石油化工设备和管道化学清洗施工及验收规范》HG/20202-2000《脱脂工程施工及验收规范》 HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》 GB/T 25146-2010《工业设备化学清洗质量验收规范》 GB16912-2008《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》GB8978-1996《污水综合排放标准》 烟台万华相关技术文件 清洗目的 防止铁锈对原料的污染，造成不合格原料的增加
化学清洗范围 甲乙丁辛醇管线循环清洗 施工前的准备 所有施工人员都必须经过业主入厂安全培训，并取得进门卡后方得入厂； 所有施工机具、材料都必须进行报验，合格后方可投入使用。 所有施工技术方案和措施均必须报审通过后，方可遵照执行 2 清洗施工程序及进度计划 清洗方法 化学清洗前的准备 清洗系统 在系统化学清洗前，将被清洗系统中不允许参与化学清洗的部件，如流量计（孔板）、调节阀、压力表、温度计等测试、测量仪表、过滤网、过滤器芯及单向阀芯等在经过业主的同意后拆除，并采取临时短管、临时旁路及盲板等措施对拆除部件的位置进行处理。关闭并隔离与化学清洗系统无关的阀门，以防清洗液的外泄。拆装部位均应进行挂牌，标明位置，对拆下的设备附件按要求单独处理，以备清洗后安装复位。 化学清洗的方式管线采用强制循环，充满清洗。
微秒是10-6秒）。所谓非平衡载流子是指当半导体中载流子的产生与复合处于平衡状态时，由于受某种外界条件的作用，如受到光线照射时而新增加的电子——空穴对，这部分新增加的载流子叫作非平衡载流子。 对于P型硅而言：新增加的电子叫作非平衡少数载流子；而新增加的空穴叫作非平衡 多数载流子。 对于N型硅而言：新增加的空穴叫作非平衡少数载流子；而新增加的电子叫作非平衡 多数载流子。 当光照停止后，这些非平衡载流子并不是立即全部消失，而是逐渐被复合而消失，它们存在的平均时间就叫作非平衡载流子的寿命。 非平衡载流子的寿命长短反映了半导体材料的内在质量，如晶体结构的完整性、所含杂质以及缺陷的多少，因为硅晶体的缺陷和杂质往往是非平衡载流子的复合中心。 少子寿命是一个重要的参数，用于高能粒子探测器的FZ硅的电阻率高达上万Ωcm，少子寿命上千微秒；用于IC工业的CZ硅的电阻率一般在5—30Ωcm 范围内，少子寿命值多要求在100μs以上；用于晶体管的CZ硅的电阻率一般 在30—100Ωcm，少子寿命也在100μs以上；而用于太阳能电池CZ硅片的电 阻率在0.5—6Ωcm，少子寿命应≥10μs。 5. 氧化量：指硅材料中氧原子的浓度。 太阳能电池要求硅中氧含量＜5×1018原子个数/cm3。 6. 碳含量：指硅材料中碳原子的浓度。 太阳能电池要求硅中碳含量＜5×1017原子个数/cm3。 7、晶体缺陷 另外：对于IC用硅片而言还要求检测： 微缺陷种类及其均匀性； 电阻率均匀性； 氧、碳含量的均匀性； 硅片的总厚度变化TTV； 硅片的局部平整度LTV等等参数。 一、我公司在采购中常见的几种硅材料 1.Cell：称为电池片，常常是电池片厂家外销的产品，它实际是一个单元电池。 2.Wafer：这通常指的是硅片，可能是圆片，也可能是方片。 圆片包括：硅切片，硅磨片、硅抛光片、图形片、污渍片、缺损片。 3.Ingot：常常指的是单晶硅锭，且是圆柱形的硅锭，也有用指多晶硅铸锭的。 4.Polysilicon：通常是指多晶硅料，它又分为棒料、块料、碎料。 5.碳头料(goods with carbon)：通常指多晶硅棒的下部接近石墨头的部分 6.横梁料(beam)：通常是指多晶硅棒最上部的横梁，由于其处在硅棒上部，靠近炉 顶部，且过热（生成温度超过1100℃），也常是金属杂质较多的部分，常不 适合于IC工业，而作为太阳电池材料。 7.头尾料（top and tail）：这是指拉制单晶锭的头部和尾部的部分，它由于电阻率 范围不在IC适用范围内，杂质浓度高（如尾料），或缺陷密度大（如头部料） 而被切下报废，但可作太阳电池的原料。 8.埚底料（Pot scrap）：这是指CZ单晶拉制结束后残留于石英埚底部的余料，常用 作太阳电池片的原料。
硅片清洗原理与方法介绍 1引言 硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。 2硅片清洗的常用方法与技术 在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。 由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述 3．1湿法化学清洗 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物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），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。化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。 3．1．1常用化学试剂、洗液的性质 常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。
表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液 3．1．2溶液浸泡法 溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。 选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。 单纯的溶液浸泡法其效率往往不尽人意，所以在采用SC1浸泡的同时往往还辅以加热、超声或兆声波、摇摆等物理措施。
一、硅片生产主要制造流程如下： 切片→倒角→磨片→磨检→CP→CVD→ML→最终洗净→终检→仓入 二、硅片生产制造流程作业 1.硅棒粘接：用粘接剂对硅棒和碳板进行粘接，以利于牢固的 固定在切割机上和方位角的确定。 2.切片(Slice)：主要利用内圆切割机或线切割机进行切割，以 获得达到其加工要求的厚度，X、Y方向角，曲翘度的薄硅片。 3.面方位测定：利用X射线光机对所加工出的硅片或线切割前 要加工的硅棒测定其X、Y方位角，以保证所加工的硅片的X、 Y方位角符合产品加工要求。 4.倒角前清洗：主要利用热碱溶液和超声波对已切成的硅片进 行表面清洗，以去除硅片表面的粘接剂、有机物和硅粉等。 5.倒角(BV)：利用不同的砥石形状和粒度来加工出符合加工要 求的倒角幅值、倒角角度等，以减少后续加工过程中可能产 生的崩边、晶格缺陷、处延生长和涂胶工艺中所造成的表面 层的厚度不均匀分布。 6.厚度分类：为后续的磨片加工工艺提供厚度相对均匀的硅片 分类，防止磨片中的厚度不均匀所造成的碎片等。 7.磨片(Lapping):去除切片过程中所产生的切痕和表面损伤
层，同时获得厚度均匀一致的硅片。 8.磨片清洗：去除磨片过程中硅片表面的研磨剂等。 9.磨片检查：钠光灯下检查由于前段工艺所造成的各类失效模 式，如裂纹、划伤、倒角不良等。 10.ADE测量：测量硅片的厚度、曲翘度、TTV、TIR、FPD等。 11.激光刻字：按照客户要求对硅片进行刻字。 12.研磨最终清洗：去除硅片表面的有机物和颗粒。 13.扩大镜检查：查看倒角有无不良和其它不良模式。 14.CP前洗：去除硅片表面的有机物和颗粒。 15.CP(Chemical Polishing):采用HNO3+HF+CH3COOH溶液腐蚀去 除31um厚度，可有效去除表面损伤层和提高表面光泽度。 16.CP后洗：用碱和酸分别去除有机物和金属离子。 17.CP检查：在荧光灯和聚光灯下检查表面有无缺陷和洗污，以 及电阻率、PN判定和厚度的测量分类。 18.DK(Donar Killer)：利用退火处理使氧原子聚为基团，以稳 定电阻率。 19.IG(Intrinsic Gettering):利用退火处理使氧原子形成二次 缺陷以吸附表面金属杂质。 20.BSD(Back Side Damage):利用背部损伤层来吸附金属杂质。 21.CVD前洗：去除有机物和颗粒。 22.LP-CVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition):高温分 解SiH4外延出多晶硅达到增强型的外吸杂。
化学清洗管理制度 第1章第3页共7页 标题 1.清洗岗位责任制 第A版第0次修改 化学清洗岗位责任制 1.1总则 1.1.1 本公司人员必须对各岗位职责、工作内容、工作范围，尽职尽责。 1.1.2 岗位设置 经理副经理工程部化验部检验部财务部办公室 1.2 经理岗位责任 1.2.1 全面管理本项目部共工作计划、财务、工程、安全与发展，组织执行的各种管理制度。 1.2.2 贯彻执行国家、主管部门颁发的有关法令、法规、方针、政策、条例和制度。 1.2.3 组织化学清洗的试验研究，全面负责化学清洗工程质量、人员调配、人员培训及考核。 1.2.4 制定年度工作计划，提出年度工作报告。 1.2.5 审查和签发管理制度文件、技术方案、技术报告。 1.2.6 负责安全教育与管理，检查安全措施执行情况，监督安全生产。 1.3 副经理岗位职责 1.3.1 协助经理管理行政及业务工作。 1.3.2 负责化学清洗项目部业务工作计划审批和具体实施的领导工作。 1.3.3 对化学清洗项目部重大问题，如机构协调、人员聘用、设备仪器购置、财务支出等有建议的责任。 1.3.4 定期向经理汇报业务工作。
1.3.5 对清洗事故负领导责任，对职责范围内的工作失误负领导职责。 1.3.6 有权对重大事故的有关人员提出处理意见。 1.3.7 有权对违反规章制度、劳动纪律的人员进行批评教育，按其情况酌情处理。 1.3.8 有权对工作优秀的人员提出奖励。 1.4 质保责任工程师职责(管理者代表) 1.4.1 在经理的领导下,负责化学清洗质量的监督保证工作，主抓化学清洗质量保证体系的正常运转。 1.4.2 切实贯彻执行，质技监锅发[1999]217号《锅炉水处理监督规则》及[1999]215号《锅炉化学清洗规则》和DL/T794-2001《火力发电厂锅炉化学导则》。 1.4.3 负责组织审定各项规章制度的制定和修订工作。 1.4.4 按化学清洗报告签发制度的有关规定，审核并签发化学清洗报告。 1.4.5 定期召开锅炉清洗人员学习锅炉清洗专业技术和锅炉清洗各项标准，总结经验教训，不断提高锅炉清洗技术和质量。 1.4.6 及时组织传达贯彻执行有关锅炉压力容器安全监察部门下达的锅炉化学清洗的安全指令性文件。 1.4.7 负责质保手册的定期修订工作。 1.4.8 组织召开质保体系责任人员会议。 1.4.9 组织内部审核工作。 1.4.10 经理不在时，负责代替行使经理的职责。 1.5 工艺责任工程师职责 1.5.1 负责组织制定锅炉化学清洗方案，清洗系统的设计和制定切实可行的清洗工艺，经质保工程师批准后，报锅炉所在地的锅炉压力容器检查机构备案。
硅片清洗及原理 硅片的清洗很重要，它影响电池的转换效率，如器件的性能中反向电流迅速加大及器件失效等。因此硅片的清洗很重要，下面主要介绍清洗的作用和清洗的原理。 清洗的作用 1.在太阳能材料制备过程中，在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜，有害的杂质离子进入二氧化硅层，会降低绝缘性能，清洗后绝缘性能会更好。 2.在等离子边缘腐蚀中，如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在，会影响器件的质量，清洗后质量大大提高。 3.硅片中杂质离子会影响P-N 结的性能，引起P-N 结的击穿电压降低和表面漏电，影响P-N 结的性能。 4.在硅片外延工艺中，杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。 清洗的原理 要了解清洗的原理，首先必须了解杂质的类型，杂质分为三类：一类是分子型杂质，包括加工中的一些有机物；二类是离子型杂质，包括腐蚀过程中的钠离子、氯离子、氟离子等；三是原子型杂质，如金、铁、铜和铬等一些重金属杂质。目前最常用的清洗方法有：化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。 1.目前的化学清洗步骤有两种： （1）有机溶剂（甲苯、丙酮、酒精等）→去离子水→无机酸（盐酸、硫酸、硝酸、王水）→氢氟酸→去离子水 （2）碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水 下面讨论各种步骤中试剂的作用。 a.有机溶剂在清洗中的作用 用于硅片清洗常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、酒精等。在清洗过程中，甲苯、丙酮、酒精等有机溶剂的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蜡等有机物杂质。所利用的原理是“相似相溶”。 b.无机酸在清洗中的作用 硅片中的杂质如镁、铝、铜、银、金、氧化铝、氧化镁、二氧化硅等杂质，只能用无机酸除去。有关的反应如下：
1618845313 一、硅片检测 硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹；另外还有两个检测模组，其中一个在线测试[url=]模组[/url]主要测试硅片体电阻率和硅片类型，另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前，需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测，并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。 二、表面制绒 单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85℃。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。 三、扩散制结 太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。 四、去磷硅玻璃 该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中，POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。 五、等离子刻蚀 由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体CF4的母体分子在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应，并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面，被真空
编号：HSJ（FST）-10-03-20反渗透化学清洗现场作业指导书 编写：问志远 2010年 03月 10日 审核：陈秋宏 2010 年 03月 11日 批准：黄慈敬 2010 年 03月 12日 作业负责人：陈秋宏 作业日期：2010年03月20日至2010年03月23日 编制单位：新原热电化水车间
目录 一、使用说明 (3) 1、应用范围 (3) 2、使用方法 (3) 二、作业前准备 (2) 1、作业现场勘查表 (2) 2、作业工作形象进度表 (3) 3、作业工作安排表 (3) 4、作业人员要求表 (4) 5、作业工器具表 (4) 6、作业材料表 (5) 7、作业危险点分析表 (5) 8、作业安全措施表 (6) 9、作业人员分工表 (7) 三、作业程序和工艺标准 (8) 1、作业开工内容表 (8)
2、工作内容和工艺标准表 (8) 3、作业消缺记录 (11) 4、作业工器具回收表 (11) 5、作业材料回收表 (12) 6、竣工内容表 (12) 四、验收总结表 (13) 五、收工会记录表 (13) 六、作业指导书执行情况评估表 (13) 一、使用说明 1、应用范围 本作业指导书针对反渗透化学清洗工作，从全过程管理的角度，对影响检修质量和安全、文明生产等环节进行标准化规范，对人员、材料、工器具、安全教育等方面作了具体规定，仅适用于反渗透化学清洗工作。 2、使用方法 1、本作业指导书由工作负责人编写、单位安全部门审核、单位生产经理批准。
2、在执行标准化作业指导书过程中按照所编写的步骤由各项负责人逐项落实并打“√”、签字。 3、所有需要手工填写的内容必须使用钢笔（黑色）、圆珠笔、签字笔，字迹工整，不得随意涂改。 二、作业前准备
硅片清洗的方法 一、硅片清洗的重要性 硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性。 现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术，常见的有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动力学法、干法清洗、微集射束流法、激光束清洗、冷凝喷雾技术、气相清洗、非浸润液体喷射法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、等离子体清洗、原位水冲洗法等。这些方法和技术现已广泛应用于硅片加工和器件制造中的硅片清洗。 表面沾污指硅表面上沉积有粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化物等的一种或几种。超纯表面定义为没有沾污的表面, 或者是超出检测量极限的表面。 二、硅片的表面状态与洁净度问题： 硅片的真实表面由于暴露在环境气氛中发生氧化及吸附，其表面往往有一层很薄的自然氧化层，厚度为几个埃、几十个埃甚至上百埃。真实的硅片表面是内表面和外表面的总合，内表面是硅与自然氧化层的界面，。外表面是自然氧化层与环境气氛的界面，它也存在一些表面能级，并吸附一些污染杂质原子，而且不同程度地受到内表面能级的影响，可以与内表面交换电荷，外表面的吸附现象是复杂的。 完好的硅片清洗总是去除沾污在硅片表面的微粒和有害膜层，代之以氧化物的、氯化物的或其它挥发元素(或分子)的连续无害膜层，即具有原子均质的膜层。硅片表面达到原子均质的程度越高．洁净度越高。 三、硅片表面沾污杂质的来源和分类： 在硅片加工及器件制造过程中，所有与硅片接麓的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。这主要包括以下几方面：硅片加工成型过程中的污染，环境污染，水造成的污染，试剂带来的污染，工业气体造成的污染，工艺本身造成的污染，人体造成的污染等。
化学清洗总结 1.3各洗液的清洗说明；1.3.1SC-1洗液；1.3.1.1去除颗粒；硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6mm；①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2；②SiO2的腐蚀速度随NH4OH的浓度升高而加快；③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快当，；④NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀；⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒 1.3 各洗液的清洗说明 1.3.1 SC-1洗液 1.3.1.1 去除颗粒 硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6mm呈亲水性)，该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。 ①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度及清洗液温度无关。 ②SiO2的腐蚀速度随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。 ③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快当，到达某一浓度后为一定值，H202浓度越高这一值越小。 ④NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。 ⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度可抑制颗粒的去除率的下降。 ⑥随着清洗液温度升高，颗粒去除率也提高在一定温度下可达最大值。 ⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关为确保颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。 ⑧超声波清洗时由于空化现象只能去除≥0.4μm颗粒。兆声清洗时由于0.8Mhz的加速度作用能去除≥0.2μm颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声清洗对晶片产生损伤。 ⑨在清洗液中硅表面为负电位有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。
硅片清洗主要内容讲解 1、清洗的基本概念和目的。 硅片加工的目的是为器件生产制作一个清洁完美符合要求的使用表面，所谓清洗，就是清洗硅片的表面，去除附着在硅片上的污染物。 2、硅片清洗室的管理与维护； （1）人员流动的管理和清洁室的作业人数。 （2）清洗室内物品器具的管理。 （3）清洗室内其它影响清洗质量因素的管理维护。如；空气过滤系统、防静电处理、温度与湿度系统等！ 3、硅片表面沾污的类型； （！）有机杂质沾污；如；胶黏剂、石蜡、油脂等。 （2）颗粒类型杂质沾污；一般来自加工中磨料和环境中的尘粒。 （3）金属杂质沾污；由生产加工的设备引起的金属杂质沾污。 4、硅片清洗处理方法分类； 硅片清洗处理方法分为湿法清洗和干法清洗两大类。而湿法清洗又分为化学清洗和物理清洗两种方法。 化学清洗——利用各种化学试剂对各种杂质的腐蚀、溶解、氧化及络合等作用去除硅片表面的沾污。 物理清洗——硅片的物理清洗法主要指的是利用超声波和兆声波清洗方法。 5、化学清洗的各种试剂的性质应用和分级； （1）有机溶剂清洗；有机溶剂能去除硅片表面的有机杂质沾污。主要溶液有；甲苯、丙酮、乙醇等。根据其性质须在使用甲苯、丙酮后在使用乙醇进行处理，最后在用水冲洗。（2）无机酸及氧化还原清洗；无机酸试剂主要为；盐酸（HCI）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、氢氟酸（HF）以及过氧化氢（H2O2）—双氧水。其中过氧化氢主要用于氧化还原清洗。 其它试剂按其本省性质进行应用清洗。硅片金属清洗主要是利用了它们的强酸性、强腐蚀性、强氧化性的特性从而达到去除表面金属沾污的目的。 （3）化学清洗的分级主要分为优级纯、分析纯和化学纯三个级别。视清洗的种类和场合进行合理选择。通常硅片切割片和研磨片的清洗可以使用分析纯试剂，抛光片须用优级纯试剂。具体试剂分类有国家规定标准。 6、超声波清洗原理、结构和应用要素； 原理—提供高频率的震荡波在溶剂中产生气泡和空化效应，利用液体中气泡破裂所产生的冲击来波达到清洗目地。 结构—系统主要有超声电源、清洗槽和换能器三个基本单元组成。电源用来产生高频率震荡信号，换能器将其转换成高频率机械震荡波，也就是超声波。清洗槽是放清洗液 和工作的容器。 要素—1、超声频率；频率越低产生的空化效应越强但方向性差。频率高后方向性强但空化效应弱，所产生的气泡冲击力就弱。造成清洗就弱。超声波清洗只能去除≥0.4um 的颗粒。兆声波能去除≥0.2um的颗粒。 2、超声波功率密度；密度越高空化效应越强，速度越快，清洗效果越好。但对于精 密、表面光洁度甚高的工件长时间清洗会对物体表面产生“空化”腐蚀。 3、超声波清洗介质；是指采用超声波清洗时的溶液，也就是清洗液。一般用于超声 清洗的有化学溶剂清洗液和水基清洗液两种。现在清洗工艺为了更好的效果一般采 用两者按比例相结合的方式清洗。 4、超声波清洗温度；因各种清洗剂中的化学成分不同，其分子最佳清洗的温度也不
硅片质量特性 1.1 厚度(T) ?在给定点处垂直于表面方向穿过晶片的距离称为晶片的厚度。 ?标称厚度指硅片中心点的厚度。 ? 1.2 总厚度变化（TTV） ?在厚度扫描或一系列点的厚度测量中，最大厚度与最小厚度之间的绝对差值为该晶片的总厚度变化，即TTV值。 ?TTV=Tmax-Tmin ? 1.3 弯曲度（BOW） ?弯曲度是硅片中线面凹凸形变的量度。它是硅片的一种体性质，与可能存在的任何厚度变化无关。 ?中线面：也称中心面，即硅片正、反面间等距离点组成的面。 ? 1.4 翘曲度（Warp） ?翘曲度是硅片中线面与一基准平面偏离的量度，即硅片中线面与一基准平面之间的最大距离与最小距离的差值。它是硅片的一种体性质，与可能存在的任何厚度变化无关。 ?翘曲度较弯曲度更能全面反映硅片的形变状态。 ? 1.5 直径 ?横越圆片表面，通过晶片中心点且不包含任何参考面或圆周基准区的直线距离称为直径 ? 1.6 公差 ?公差指加工中所允许的最大极限尺寸与最小极限尺寸之差值。也可以说是上偏差与下偏差之和。 ?公称尺寸与最大极限尺寸之差称为上偏差；公称尺寸与最小极限尺寸之差称为下偏差。 ? 1.7 沾污 ?沾污指硅片表面上，只凭目测可见到的众多名目外来异物的统称。 ?大多数情况下，沾污可通过吹气，洗涤剂清洗或化学作用去除掉。 ?（硅片加工中常见的有粉末、微粒、溶剂残留物、镊子及夹具痕迹、蜡、油污等各种类型的沾污）。 ? 1.8 色斑 ?色斑是一种化学性的沾污，除非进一步的研磨或抛光，一般不能去除。 ? 1.9 崩边 ?崩边指硅片表面或边缘非穿通性的缺损。 ? 1.10 缺口 ?一种完全贯穿硅片厚度区域的边缘缺损称为缺口。 ? 1.11 裂纹 ?延伸到硅片表面的解理或裂痕，它可能贯穿，也可能不贯穿硅片厚度区域。 ? 1.12 划道 ?硅片表面机械损伤造成的痕迹，一般为长而窄的浅构槽。 ? 1.13 刀痕(线痕) ?硅片表面一系列半径为刀具半径的曲线状凹陷或隆起称为刀痕。(线切割过程中由于钢线运动形成的凹凸痕迹称为线痕.)
半导体硅材料基础知识讲座 培训大纲 什么是半导体？ 导体（Conductor） 导体是指很容易传导电流的物质 绝缘体（Insolator） 是指极不容易或根本不导电的一类物质 半导体（Semiconductor） 导电性能介于导体和绝缘体之间且具备半导体的基本特性的一类材料。 半导体硅材料的电性能特点 硅材料的电性能有以下三个显著特点： 一是它对温度的变化十分灵敏； 二是微量杂质的存在对电阻率的影响十分显著； 三是半导体材料的电阻率在受光照时会改变其数值的大小。 综上所述，半导体的电阻率数值对温度、杂质和光照三个外部条件变化有较高的敏感性。半导体材料的分类 元素半导体 化合物半导体 有机半导体 无定形半导体 迄今为止，工艺最为成熟、应用最为广泛的是前两类半导体材料，尤其是半导体硅材料，占整个半导体材料用量的90%以上。硅材料是世界新材料中工艺最为成熟、使用量最大的半导体材料。它的实验室纯度可接近本征硅，即12个“九”，即使是大工业生产也可以到7—9个“九”的纯度。 半导体硅材料的制备 冶金级硅（工业硅）的制备 冶金级硅是将比较纯净的SiO2矿石和木炭或石油焦一起放入电弧炉里,在电孤加热的情况下进行还原而制成。 其反应式是： SiO2+2C →Si+2CO 普通冶金级硅的纯度大约是2～3个“九”。目前市面上也有号称4～5个“九”纯度的冶金级硅，那是通过多次“冶金法”或称为“物理法”提纯后获得的。 多晶硅的制备 目前全世界多晶硅的生产方法大体有三种：一是改良的西门子法；二是硅烷法；三是粒状硅法。 改良的西门子法生产半导体级多晶硅： 这是目前全球大多数多晶硅生产企业采用的方法，知名的企业有美国的Harmlock、日本的TOKUYAMA、三菱公司、德国的瓦克公司以及乌克兰和MEMC意大利的多晶硅厂。全球80％以上的多晶硅是用此法生产的。其工艺流程是： 原料硅破碎筛分（80目）沸腾氯化制成液态的SiHCl3 粗馏提纯精馏提纯氢还原棒状多晶硅破碎洁净分装。 经验上，新建设一座多晶硅厂需要30—36个月时间，而老厂扩建生产线也需要大约14—18
硅片生产流程 小组成员：吴国栋徐浩王汉杰王超 简介 硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。 工艺过程综述 硅片加工过程包括许多步骤。所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。 硅片加工过程步骤 1. 切片 2. 激光标识 3. 倒角 4. 磨片 5. 腐蚀 6. 背损伤 7. 边缘镜面抛光 8. 预热清洗 9. 抵抗稳定——退火 10. 背封 11. 粘片 12. 抛光 13. 检查前清洗 14. 外观检查 15. 金属清洗
16. 擦片 17. 激光检查 18. 包装/货运 切片（class 500k） 硅片加工的介绍中，从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片。这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗，也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。为了尽量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备。 切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小，对硅片的损伤也最小，并且允许硅片的翘曲也是最小。 切片是一个相对较脏的过程，可以描述为一个研磨的过程，这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤。 硅片切割完成后，所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。在这清除和清洗过程中，很重要的一点就是保持硅片的顺序，因为这时它们还没有被标识区分。 激光标识(Class 500k) 在晶棒被切割成一片片硅片之后，硅片会被用激光刻上标识。一台高功率的激光打印机用来在硅片表面刻上标识。硅片按从晶棒切割下的相同顺序进行编码，因而能知道硅片的正确位置。这一编码应是统一的，用来识别硅片并知道它的来源。编码能表明该硅片从哪一单晶棒的什么位置切割下来的。保持这样的追溯是很重要的，因为单晶的整体特性会随着晶棒的一头到另一头而变化。编号需刻的足够深，从而到最终硅片抛光完毕后仍能保持。在硅片上刻下编码后，即使硅片有遗漏，也能追溯到原来位置，而且如果趋向明了，那么就可以采取正确的措施。激光标识可以在硅片的正面也可在背面，尽管正面通常会被用到。 倒角 当切片完成后，硅片有比较尖利的边缘，就需要进行倒角从而形成子弹式的光滑的边缘。倒角后的硅片边缘有低的中心应力，因而使之更牢固。这个硅片边缘的强化，能使之在以后的硅片加工过程中，降低硅片的碎裂程度。图1.1举例说明了切片、激光标识和倒角的过程。 磨片（Class 500k） 接下来的步骤是为了清除切片过程及激光标识时产生的不同损伤，这是磨片过程中要完成的。在磨片时，硅片被放置在载体上，并围绕放置在一些磨盘上。硅片的两侧都能与磨盘接触，从而使硅片的两侧能同时研磨到。磨盘是铸铁制的，边缘锯齿状。上磨盘上有一系列的洞，可让研磨砂分布在硅片上，并随磨片机运动。磨片可将切片造成的严重损伤清除，只留下一些均衡的浅显的伤痕；磨片的第二个好处是经磨片之后，硅片非常平整，因为磨盘是极其平整的。 磨片过程主要是一个机械过程，磨盘压迫硅片表面的研磨砂。研磨砂是由将氧化铝溶液延缓煅烧后形成的细小颗粒组成的，它能将硅的外层研磨去。被研磨去的外层深度要比切片造成的损伤深度更深。