原创碳化硅外延晶片硅面贴膜后的清洗方法

 2025-2-7 10:27  36 0 分类: 测试测量

引言

碳化硅（SiC）外延晶片因其卓越的物理和化学特性，在功率电子、高频通信、高温传感等领域具有广泛应用。在SiC外延晶片的制备过程中，硅面贴膜是一道关键步骤，用于保护外延层免受机械损伤和污染。然而，贴膜后的清洗过程同样至关重要，它直接影响到外延晶片的最终质量和性能。本文将详细介绍碳化硅外延晶片硅面贴膜后的清洗方法，包括其重要性、常用清洗步骤、所用化学试剂及其作用，以及清洗后的质量评估。

清洗方法的重要性

碳化硅外延晶片硅面贴膜后的清洗过程，旨在去除贴膜过程中产生的各种污染物，如尘埃颗粒、有机物残留、金属离子等。这些污染物不仅会降低外延晶片的表面洁净度，还可能影响后续器件的制造工艺和性能。因此，采用高效的清洗方法，确保外延晶片表面的洁净度，是提升器件质量和可靠性的关键。

常用清洗步骤

碳化硅外延晶片硅面贴膜后的清洗方法通常包括以下几个步骤：

1，去膜与初步清洗

首先，需要去除外延晶片表面的保护膜。这一步骤可以通过机械剥离或化学溶解的方式完成。去膜后，使用去离子水对晶片进行初步清洗，去除表面的尘埃颗粒和可溶性污染物。

2，有机溶剂浸泡清洗

使用有机溶剂（如丙酮或异丙醇）对晶片进行浸泡清洗，以去除表面的有机物残留。有机溶剂的选择应根据污染物的类型和晶片的材质来确定。清洗过程中，可以通过加热和搅拌来加速污染物的溶解和去除。

SPM药液浸泡清洗

SPM（硫酸-双氧水）药液具有强氧化性，能够有效去除碳化硅外延晶片表面的有机物、无机化合物和重金属离子。清洗时，将晶片置于SPM药液中浸泡，通过加热和搅拌来加速化学反应，提高清洗效果。清洗后，用去离子水冲洗干净，去除残留的SPM药液。

HQDR/QDR清洗

HQDR（高温纯水动态清洗）和QDR（纯水动态清洗）是常用的纯水清洗方法。它们通过循环的纯水流动和鼓泡等方式，去除晶片表面的微粒杂质和残留化学药液。HQDR清洗通常在较高温度下进行，以加速污染物的溶解和去除；而QDR清洗则在较低温度下进行，以避免晶片因热胀冷缩而破碎。

APM药液浸泡清洗

APM（氨水-双氧水-水）药液具有碱性，能够中和晶片表面的酸性残留物，并去除金属离子。清洗时，将晶片置于APM药液中浸泡，通过加热和搅拌来加速化学反应。清洗后，同样用去离子水冲洗干净。

DHF药液浸泡清洗

DHF（氢氟酸）药液能够去除晶片表面的自然氧化膜和附着在其上的金属离子。清洗时，将晶片置于DHF药液中浸泡，通过加热和搅拌来加速化学反应。清洗后，用去离子水冲洗干净，去除残留的DHF药液。

3，离心甩干

最后，使用离心机对晶片进行甩干，去除表面的水分。甩干过程中，可以使用氮气进行吹扫，以加速水分的蒸发和去除。

所用化学试剂及其作用

SPM药液：由硫酸和双氧水组成，具有强氧化性，能够去除有机物、无机化合物和重金属离子。

HQDR/QDR清洗：使用纯水作为清洗液，通过循环流动和鼓泡等方式去除微粒杂质和残留化学药液。

APM药液：由氨水、双氧水和纯水组成，具有碱性，能够中和酸性残留物并去除金属离子。

DHF药液：由氢氟酸和纯水组成，能够去除自然氧化膜和附着在其上的金属离子。

清洗后的质量评估

清洗后的碳化硅外延晶片需要进行质量评估，以确保其表面洁净度和性能符合要求。常用的质量评估方法包括：

表面颗粒数检测：使用显微镜或扫描电子显微镜对晶片表面进行观测，统计颗粒的数量和大小。

表面粗糙度测量：使用原子力显微镜（AFM）或扫描隧道显微镜（STM）测量晶片表面的粗糙度。

金属离子浓度检测：使用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等仪器检测晶片表面金属离子的浓度。

结论

碳化硅外延晶片硅面贴膜后的清洗方法是确保晶片质量和性能的关键步骤。通过合理的清洗步骤和化学试剂的选择，可以有效去除晶片表面的污染物，提高表面洁净度和性能。同时，清洗后的质量评估也是必不可少的，以确保晶片符合后续器件制造的要求。随着半导体技术的不断发展，碳化硅外延晶片的清洗方法也将不断改进和完善，以满足更高质量、更高性能的需求。

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