原创 去除碳化硅外延片揭膜后脏污的清洗方法

引言

碳化硅（SiC）作为新一代半导体材料，因其出色的物理和化学特性，在功率电子、高频通信、高温及辐射环境等领域展现出巨大的应用潜力。然而，在SiC外延片的制备过程中，揭膜后的脏污问题一直是影响外延片质量和后续器件性能的关键因素。脏污主要包括颗粒物、有机物、无机化合物以及重金属离子等，它们可能来源于外延生长过程中的反应副产物、空气中的污染物或处理过程中的残留物。为了获得高质量、高可靠性的SiC外延片，必须采取有效的清洗方法去除这些脏污。本文将介绍一种创新的去除碳化硅外延片揭膜后脏污的清洗方法，该方法结合了多种化学药液浸泡和物理清洗技术，旨在高效、彻底地去除脏污，同时保护外延片的表面质量。

清洗方法概述

该方法主要包括以下步骤：有机药液浸泡、SPM药液浸泡、氨水药液浸泡和自动式晶片双面清洗。每个步骤都经过精心设计和优化，以确保最佳的清洗效果和最低的损伤风险。

有机药液浸泡

将碳化硅外延片置于含有丙酮和无水乙醇的混合溶液中浸泡。丙酮具有优异的溶解能力，能有效去除有机物和油脂；无水乙醇则用于进一步清洗和干燥。

控制丙酮和无水乙醇的温度分别在40～60℃和20～30℃之间，处理时间各控制在5～15分钟。温度控制有助于提高清洗效率和减少损伤。

将清洗后的外延片转移至纯水槽中，进行第一次QDR（Quick Drain and Rinse，快速排放和冲洗）清洗处理，以去除残留的有机药液。

SPM药液浸泡

将外延片置于SPM（Sulfuric Acid and Peroxide Mix，硫酸和过氧化氢混合物）药液中浸泡。SPM药液具有强氧化性，能有效去除无机化合物和重金属离子。

控制SPM药液的温度在110～130℃之间，药液比例为98%浓硫酸与30%-32%过氧化氢按3:1或7:3的比例混合，处理时间控制在15～30分钟。

将清洗后的外延片再次转移至纯水槽中，进行第二次QDR清洗处理。

氨水药液浸泡

将外延片置于氨水药液中浸泡。氨水药液能进一步去除残留的无机物和有机物，同时有助于中和前面的强酸处理。

控制氨水药液的温度在55～75℃之间，药液比例为氨水溶液、过氧化氢和去离子水纯水按1:2:8或1:1:7的比例混合，处理时间控制在15～30分钟。

将清洗后的外延片转移至纯水槽中，进行第三次QDR清洗处理。

自动式晶片双面清洗

采用自动式晶片清洗设备，对外延片进行双面清洗。该步骤结合了水和高纯氮气的二流体注入喷气式雾状清洗，以及去离子水和HF药液的冲洗。

使用中心旋转吸盘固定外延片，并以800-1200rpm的高速旋转，同时注入水和高纯氮气进行清洗，时间控制在60-80秒。水和高纯氮气的压力控制在30-50psi之间。

分别用去离子水和2-4%的HF药液对外延片两面进行冲洗，循环2-4次，以去除表面的自然氧化膜和残留物。

增加转速至1500-2000rpm，通过高转速甩干外延片表面的水分。

技术优势

高效去除脏污：结合多种化学药液浸泡和物理清洗技术，能有效去除碳化硅外延片表面的颗粒物、有机物、无机化合物和重金属离子等脏污。

保护表面质量：通过精确控制药液温度、比例和处理时间，以及采用温和的清洗方式，最大限度地减少对外延片表面的损伤。

提高良品率：有效的清洗方法有助于减少外延片在后续工艺中的缺陷和失效，从而提高良品率和生产效率。

环保节能：该方法采用的化学药液可以回收再利用，减少废水排放，符合环保要求。同时，高效的清洗方式也有助于节约能源。

应用前景

该方法在碳化硅外延片制备领域具有广阔的应用前景。随着SiC半导体材料技术的不断发展，对高质量、高可靠性的SiC外延片的需求日益增长。通过采用该方法，可以显著提高SiC外延片的质量和性能，为制造高性能、高可靠性的SiC器件提供有力支持。此外，该方法还适用于其他半导体材料的外延片清洗过程，具有广泛的适用性和推广价值。

结论

去除碳化硅外延片揭膜后的脏污是确保外延片质量和后续器件性能的关键步骤。通过采用创新的清洗方法，结合多种化学药液浸泡和物理清洗技术，可以高效、彻底地去除脏污，同时保护外延片的表面质量。该方法在SiC外延片制备领域具有重要的应用价值，有助于推动SiC半导体材料技术的发展和应用。高通量晶圆测厚系统

高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。

高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。

1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺P型硅(P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。

重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测）

粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆）

低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比）

绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多层结构，厚度可从μm级到数百μm级不等。

可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至4μm，精度可达1nm。

2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。

3，采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。

4，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。