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碳化硅晶片表面金屬殘留的清洗方法

廣州萬智光學技術有限公司 ? 2025-02-06 14:14 ? 次閱讀

引言

碳化硅(SiC)作為一種寬禁帶半導體材料,因其出色的物理和化學性質,在電力電子微波器件、高溫傳感器等領域具有廣泛的應用前景。然而,在SiC晶片的制備和加工過程中,表面金屬殘留成為了一個亟待解決的問題。金屬殘留不僅會影響SiC晶片的電學性能和可靠性,還可能對后續的器件制造和封裝過程造成不利影響。因此,開發高效的碳化硅晶片表面金屬殘留的清洗方法,對于提高SiC器件的質量和性能具有重要意義。

清洗方法概述

碳化硅晶片表面金屬殘留的清洗方法主要包括化學清洗、物理清洗和物理化學復合清洗三大類。化學清洗主要利用化學反應去除金屬殘留,物理清洗則通過物理作用去除污染物,而物理化學復合清洗則結合了化學和物理兩種清洗方式的優點,能夠更高效地去除金屬殘留。

化學清洗方法

化學清洗方法通常使用特定的化學溶液,通過化學反應去除SiC晶片表面的金屬殘留。常用的化學清洗溶液包括硫酸-雙氧水(SPM)溶液、氨水-雙氧水-水(APM)溶液、鹽酸-雙氧水-水(HPM)溶液和氫氟酸-雙氧水-水(HFPM)溶液等。

SPM溶液清洗

SPM溶液是一種強氧化劑,能夠去除SiC晶片表面的有機物和金屬離子。清洗時,將SiC晶片置于SPM溶液中浸泡,通過加熱和攪拌加速化學反應,使金屬殘留物溶解在溶液中。清洗后,用去離子水沖洗干凈,去除殘留的SPM溶液。

APM溶液清洗

APM溶液具有堿性,能夠中和SiC晶片表面的酸性殘留物,并去除金屬離子。清洗時,將SiC晶片置于APM溶液中浸泡,通過加熱和攪拌加速化學反應。清洗后,同樣用去離子水沖洗干凈。

HPM和HFPM溶液清洗

HPM和HFPM溶液主要用于去除SiC晶片表面的氧化物和金屬殘留。HPM溶液中的鹽酸能夠溶解氧化物,而HFPM溶液中的氫氟酸則能夠去除硅的氧化物和金屬氟化物。清洗時,將SiC晶片置于相應的溶液中浸泡,通過加熱和攪拌加速化學反應。清洗后,用去離子水沖洗干凈。

物理清洗方法

物理清洗方法主要通過物理作用去除SiC晶片表面的金屬殘留,常用的方法包括超聲波清洗、兆聲清洗和噴砂清洗等。

1,超聲波清洗

超聲波清洗利用超聲波在液體中產生的空化效應和微射流效應,對SiC晶片表面進行沖擊和剝離,去除金屬殘留。清洗時,將SiC晶片置于超聲波清洗機中,用去離子水作為清洗液,通過超聲波的振動作用去除金屬殘留。

2,兆聲清洗

兆聲清洗是一種高頻聲波清洗方法,通過高頻聲波的振動作用去除SiC晶片表面的金屬殘留。與超聲波清洗相比,兆聲清洗具有更高的頻率和更強的振動作用,能夠更高效地去除金屬殘留。清洗時,將SiC晶片置于兆聲清洗機中,用去離子水作為清洗液,通過兆聲波的振動作用去除金屬殘留。

3,噴砂清洗

噴砂清洗是一種利用高速噴射的砂粒對SiC晶片表面進行沖擊和磨削的清洗方法。通過噴砂清洗,可以去除SiC晶片表面的金屬殘留和氧化物層。然而,噴砂清洗可能會對SiC晶片表面造成一定的損傷,因此需要謹慎使用。

物理化學復合清洗方法

物理化學復合清洗方法結合了化學清洗和物理清洗的優點,能夠更高效地去除SiC晶片表面的金屬殘留。常用的物理化學復合清洗方法包括化學機械拋光(CMP)和氧化-溶液清洗等。

1,化學機械拋光(CMP)

CMP是一種利用化學腐蝕和機械摩擦共同作用去除SiC晶片表面污染物的清洗方法。通過CMP清洗,可以去除SiC晶片表面的金屬殘留、氧化物和有機物等污染物。清洗時,將SiC晶片置于CMP設備中,用含有拋光劑的溶液作為清洗液,通過拋光墊和拋光盤的摩擦作用去除金屬殘留。

2,氧化-溶液清洗

氧化-溶液清洗是一種先在SiC晶片表面形成一層氧化膜,再用溶液清洗去除金屬殘留的方法。通過在SiC晶片表面形成一層致密的氧化膜,可以防止金屬殘留物進一步滲透到晶片內部。清洗時,先將SiC晶片置于氧化氛圍中進行氧化處理,形成一層氧化膜;然后用含有清洗劑的溶液對晶片進行清洗,去除金屬殘留和氧化物層。

結論

碳化硅晶片表面金屬殘留的清洗方法多種多樣,包括化學清洗、物理清洗和物理化學復合清洗等。在實際應用中,需要根據SiC晶片的材質、污染物的種類和清洗要求等因素選擇合適的清洗方法。同時,還需要注意清洗過程中的安全問題和環保要求,確保清洗過程不會對SiC晶片造成損傷或產生有害的廢棄物。通過合理的清洗方法和工藝參數的選擇,可以有效地去除SiC晶片表面的金屬殘留,提高SiC器件的質量和性能。

高通量晶圓測厚系統

高通量晶圓測厚系統以光學相干層析成像原理,可解決晶圓/晶片厚度TTV(Total Thickness Variation,總厚度偏差)、BOW(彎曲度)、WARP(翹曲度),TIR(Total Indicated Reading 總指示讀數,STIR(Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數),LTV(Local Thickness Variation 局部厚度偏差)等這類技術指標。

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高通量晶圓測厚系統,全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術,相比傳統上下雙探頭對射掃描方式;可一次性測量所有平面度及厚度參數。

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1,靈活適用更復雜的材料,從輕摻到重摻 P 型硅 (P++),碳化硅,藍寶石,玻璃,鈮酸鋰等晶圓材料。

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重摻型硅(強吸收晶圓的前后表面探測)

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粗糙的晶圓表面,(點掃描的第三代掃頻激光,相比靠光譜探測方案,不易受到光譜中相鄰單位的串擾噪聲影響,因而對測量粗糙表面晶圓)

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低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3);(通過對偏振效應的補償,加強對低反射晶圓表面測量的信噪比)

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絕緣體上硅(SOI)和MEMS,可同時測量多 層 結 構,厚 度 可 從μm級到數百μm 級不等。

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可用于測量各類薄膜厚度,厚度最薄可低至 4 μm ,精度可達1nm。

2,可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,體現在極端工作環境中抗干擾能力強,充分提高重復性測量能力。

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3,采用第三代高速掃頻可調諧激光器,一改過去傳統SLD寬頻低相干光源的干涉模式,解決了由于相干長度短,而重度依賴“主動式減震平臺”的情況。卓越的抗干擾,實現小型化設計,同時也可兼容匹配EFEM系統實現產線自動化集成測量。

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4,靈活的運動控制方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。

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