背景技術
半導體單晶硅作為硅的單品體結構,具有光學性能好、禁帶寬度低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,是光、電、熱的優(yōu)良載體,在半導體集成電路、太陽能發(fā)電等方面應用非常廣泛。同時,以單晶硅為基礎制作的硅材質托盤應用于藍寶石村底材料及窗口材料的生產過程中,可以大幅度提高生產過程的穩(wěn)定性,降低光學、電學缺陷的產生概率。
氮化鋁(AIN)應用于半導體中屬于寬禁帶半導體材料,具有禁帶寬度寬、擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高以及抗輻射能力高等優(yōu)點,但其較高的化學情性使對其清洗及洗凈再生過程產生了一定的難度。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的問題,本發(fā)明提供半導體12英寸單晶硅托盤表面氨化鋁薄膜的清洗去除方法,采用一定比例的氫氧化鉀(KOH)、雙氧水(H2O2)與水(H20)的混合溶液(液A)清洗去除單晶硅托盤表面氮化鋁薄膜,KOH在混合液中起到去除單晶硅表面沉積ALN的作用,而H202在混合液中起到保護單晶硅的作用,浸泡過程單晶硅清洗侵蝕量大約為
0.005mm左右;并采用體積分數(shù)為3.4%的氨氟酸(HF)作為刻蝕藥液(溶液B),通過HF的刻蝕作用,可以有效降低并控制溶液A對單晶硅托盤表面晶界性能的影響,同時清洗損耗和產品質量均可以得到很好的控制,具有成本低、損耗量低、潔凈度高、均勻性好等優(yōu)點。
本發(fā)明的技術方案是:半導體12英寸單晶硅托盤表面氮化鋁薄膜的清洗去除方法,具體步驟如下:
步驟一、選取兩個聚丙烯材料制作的浸泡容器
步驟二、在第一個浸泡容器中加入溶液A,所述溶液A按照氫氧化鉀:雙氧水:去離子水=4.5~5.5:1:45~55的質量比例配??;
步驟三、在第二個浸泡容器中加入溶液B,所述溶液B是由氫氟酸和去離子水配置而成的體積分數(shù)為3.4%的氫氟酸溶液:
步驟四、將表面附有氮化鋁薄膜的半導體12英寸單晶硅托盤放置于溶液A中,浸22~28分鐘,浸泡過程中控制浸泡溫度在40~60攝氏度之間:其目的在于防止反應過程中溫度上升過高而造成本體損傷;
步驟五、將步驟四中表面氮化鋁薄膜反應結束后的單晶硅托盤從浸泡容器中取出,在去離子水中進行漂洗和純水浸泡;其目的是去除部件表面可能殘留的化學物質。
步驟六、將步驟五中經(jīng)過純水浸泡后的單品硅托盤襯底放入溶液B中,刻蝕3~5分鐘后取出;
步驟七、將步驟六中經(jīng)過取出的單品硅托盤放置于去離子水超聲波清洗設備中進行超聲波清洗:
步驟八、將步驟七中超聲波清洗后的單晶硅托盤取出,吹干,完成清洗。
進一步的,步驟二中所述溶液A按照氫氧化鉀:雙氧水:去離子水=5:1:50的質量比例配取。
進一步的,步驟五中,將步驟四中表面氮化鋁薄膜反應結束后的單晶硅托盤從浸泡容器中取出,在10兆歐以上的去離子水中進行漂洗和純水浸泡,純水浸泡時間為10分鐘,溫度30~40攝氏度。
進一步的,步驟七中,將步驟六中經(jīng)過取出的單晶硅托盤放置于去離子水超聲波清洗設備中進行超聲波清洗,超聲波功率為8w/inch,超聲波清洗時間為15分鐘。
本發(fā)明的有益效果是:采用一定比例的氫氧化鉀(KOH)、雙氧水(H2O2)與水(H20)的混合溶液(溶液A)清洗去除單晶硅托盤表面氮化鋁薄膜,KOH在混合液中起到去除單晶硅表面沉積ALN的作用,而H202在混合液中起到保護單晶硅的作用,浸泡過程單晶硅清洗侵蝕量大約為0.005mm左右:并采用體積分數(shù)為3.4%的氫氟酸(HF)作為刻蝕藥液(溶液B),通過HF的刻蝕作用,可以有效降低并控制溶液A對單晶硅托盤表面晶界性能的影響,同時清洗損耗和產品質量均可以得到很好的控制,具有成本低、損耗量低、潔凈度高、均勻性好等優(yōu)點。具體實施方式
本發(fā)明提及的半導體12英寸單晶硅托盤表面氮化鋁(AIN)薄膜的清洗方法,采用氫氧化鉀做為化學清洗試劑,雙氧水作為氧化促進劑,去離子水作為溶劑,具體實施過程如下:
1.選取適當體積的聚丙烯(PP)材料制作的浸泡容器,如12英寸單品硅盤的尺寸為直徑300mm、厚度小于1.4mm,需要選取的容器尺寸可以為長500m、寬500mm、高500mm,同時因12英寸單晶硅片本身精度要求比較高,條件允許情況下可以裝載在專用的硅片盒(cassette)中
2.在耐酸堿PP容器中按照KOH:H2O2:H20=5:1:50的質量比例配取適當體積的化學試劑(溶液A),如分別稱取KOH1千克,雙氧水0.2千克,去離子水10千克,加入耐酸堿PP容器中,混合并充分溶解:
3.另外取一個耐酸堿PP容器,在其中加入適量的氫氟酸和去離子水,配置成體積分數(shù)為3.4%的氫氟酸溶液(溶液B),如分別量取500毫升體積分數(shù)為68%的氫氟酸,9500毫升去離子水,加入耐酸堿PP容器中,混合并攪拌均勻;
4.將表面附著厚度約10微米的氮化鋁薄膜的12英寸單品硅托盤放置于溶液A中,浸泡25分鐘,浸泡過程中注意控制浸泡溫度在40~60攝氏度之間,其目的在于防止反應過程中溫度上升過高而造成本體損傷;
5.將表面氮化鋁薄膜反應結束后的單品硅托盤從浸泡容器中取出,在10兆歐以上的去離子水中進行漂洗和純水浸泡,其目的是去除部件表面可能殘留的化學物質,純水浸泡時間為10分鐘,溫度30~40攝氏度;
6.將純水浸泡后的單晶硅托盤襯底放入溶液B中,刻蝕3~5分鐘后取出;
7.將步驟6取出的單品硅托盤放置于去離子水超聲波清洗設備中進行超聲波清洗,超聲波功率為8w/inch,超聲波清洗時間為15分鐘;