扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言随着器件的高集成化，对高质量硅晶片的期望。高质量晶片是指晶体质量、加工质量以及表面质量优异的晶片。此外，芯片尺寸的扩大、制造成本的增加等问题受到重视，近年来，对300mm晶片的实用化进行了研究。随着半导体器件的高集成化，硅晶圆表面的高清洁度化成为极其重要的课题。在本文中，关于硅晶圆表面的金属及粒子的附着行为，对电化学的、胶体化学的解析结果进行解说，并对近年来提出的清洗方法进行介绍。现在的半导体（晶圆及器件）的制造工序，遇到金属杂质的机会非常多，特别是利用等离子和离子的装置，光刻胶，溅射靶等材料，存在高浓度的金属污染。虽然抑制这些金属产生的开发也在进行中，但是为了有效地除去金属杂质的技术开发也在被期待。另外，还存在着除去的金属从洗涤液中再次附着在硅表面，从药品等混入的金属附着在硅表面的问题。因此，为了在溶液中除去这些金属或者抑制附着，首先需要把握洗涤液中的金属的行为。清洗液中金属的附着大致可分为2种机理，一个是以碱性溶液中的金属附着为代表的化学吸附引起的，另一个是酸性溶液中的电化学附着。碱性溶液中金属的附着机理：首先，对碱性溶液中金属的附着机理进行论述。氨·过氧化氢混合水溶液，由于具有优良的颗粒去除能力，被广泛使用。但是，众所周知，如果溶液中存在微量的金属，其金属就会附着在晶圆表面。如图2所示，APM溶液中即使存在1μmol/l左右的...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言CMP装置被应用于纳米级晶圆表面平坦化的抛光工艺。 抛光颗粒以各种状态粘附到抛光后的晶片表面。必须确实去除可能成为产品缺陷原因的晶圆表面附着物，CMP后的清洗技术极为重要。在本文中，关于半导体制造工序之一的CMP后的晶圆清洗工序，通过可视化实验，从流体工程学的观点出发，阐明其机理，以构筑能够在各种条件下提出最佳清洗方法的现象的模型化为目的。因此，我们进行了可视化实验、流动特性、剪切流动特性、液体置换特性、液滴的蒸发除去特性等基础研究。实验药液清洗过程：由于CMP后的晶圆表面附着有多个磨粒，因此通过刷子清洗等施加物理外力，使磨粒剥离，通过液流（药液）排出。由于转数、流量等条件会受到怎样的影响，至今还没有得到确认。因此，对向旋转的晶圆上供给冲洗水时的冲洗水的流动特性进行了可视化观察。具体来说，我们观察了将溶解了白色颜料的纯净水供给到旋转的晶圆表面时液膜的扩散方式，调查了根据晶圆的种类、旋转数、供给流量，液膜的扩散状态是如何变化的。通过旋转圆盘上的液流去除晶片附着粒子：通过由晶片的旋转引起的剪切液流来估计可以去除粘附到晶片表面的细颗粒的细颗粒直径。首先，图4表示液膜内速度分布的定义以及作用于晶圆上微粒子的力的模式图。结果显示，特别是在转数500 rpm时，Si3N4粒子平均可去除0.15μm。可以认为，这是因为随着旋转数的增加，液膜速度变快，对粒子...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言随着LSI集成度的显著增加，各元件的断面构造从平面型向以沟槽（沟）构造的出现为代表的三维构造变迁。在以极限微细化为指向的LSI技术中，为了能够对应凹凸严重的复杂微细的构造表面，并且确保元件的可靠性和成品率，开发比以往更加显著地降低残留污染量的清洗、干燥技术变得越来越重要。即使在各种干燥化发展的今天，半导体器件表面的清洗，无尘化技术也被广泛采用使用超纯水及高纯度药品水溶液的所谓湿式清洗工艺，其重要性也很高。另外，湿处理后，为了除去附着在表面的水，必须进行干燥过程。清洗过程的最后工序是用除去杂质到极限的超纯水进行硅晶圆的水洗处理，其次必须有完全除去附着在晶圆上的超纯水的干燥技术。清洗技术清洗的目的是除去附着在晶圆表面上的有害污染物质，但同时也要求不对晶圆表面造成损伤。晶圆的清洗方法分为用高压水或刷子等手段机械地摩擦晶圆表面除去颗粒的机械清洗和将晶圆浸入清洗溶液中化学地除去污染物质的化学清洗两种，在此提及化学清洗。对器件特性产生重大不利影响的污染物质的代表性可分为粒子、有机物、金属类、自然氧化膜四大类。目前，湿式清洗对所有这些污染物质都有效，而且操作容易，所以专门采用。遗憾的是，在干式清洗的情况下，还没有确立有效去除所有这些污染物质的方法。一般来说，湿式清洗操作是单独使用酸、碱的水溶液或者与过氧化氢水（以下简称过水）混合使用。此时，为了提高清洗效果...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言硅片在大口径化的同时，要求规格的严格化迅速发展。特别是由于平坦度要求变得极其严格，因此超精密磨削技术得以开发，实现了无蚀刻化，无抛光化。虽然在单晶SiC晶片上晶片磨削技术的开发也在进行，但在包括成本在内的综合性能方面还留有课题。因此，与硅不同，没有适当的去除加工损伤的蚀刻技术，担心无法切实去除搭接后的残留损伤。本方法以开发适合于去除加工损伤的湿蚀刻技术为目的，以往的湿蚀刻是评价结晶缺陷的条件，使用加热到500℃以上的KOH熔体的，温度越高，安全性存在问题，蚀刻速率高。实验以低温湿蚀刻为目的，使用以下3种药液进行了浸渍实验。药液a :高锰酸钾类药液.药液b :将铁氰化钾的水溶液和氢氧化钠的水溶液混合而成。药液c :用于参考比较的氢氧化钠水溶液。将药液分别放入烧杯，在热板上加热，液温达到100℃后，浸渍SiC晶片20分钟(图1 ) 。所使用的晶片为偏离角4°的单晶3英寸4H-SiC晶片，加工面状态为金刚石抛光面。经过规定的时间对表面状态进行了观察和测量。关于蚀刻效果，测量浸渍前后的重量，将其差值作为蚀刻速率求出。因此，蚀刻速率的计算值为Si面和c面之和。图1 实验方法结果和讨论根据重量变化计算出的蚀刻速率的比较如图2所示。药液C中几乎没有重量变化，蚀刻速率的计算值在Si面和C面的和中为2nm/min.将其换算成1小时的话，两面都是120...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言在半导体制造工序的硅晶圆的清洗中，RCA清洗法被很多企业使用。RCA清洗方法是清洗硅片的行业标准方法，其中清洗溶液的温度控制对于稳定的清洗性能很重要，但它涉及困难，许多清洗溶液显示非线性和时变的放热化学反应，由于清洗系统具有处理腐蚀性清洗溶液的特殊设备，系统具有长而波动的时间滞后等。在这里，我们首先提出了一个系统的热模型，其中通过DSC（差分扫描量热法）方法，我们分析了清洗溶液的放热化学反应，如SPM（硫酸/过氧化氢混合物）、APM（氨/过氧化氢混合物）和HPM（盐酸/过氧化氢混合物）。为了控制解的温度，我们使用自适应预测控制器，其中使用自适应方法来处理非线性和时变的放热反应，预测方法是为了克服时间滞后上的问题。进一步，设计了限制超调和消除稳态误差的目标轨迹，并引入了一种新的虚拟采样方法，以减少所需的内存大小和计算时间。我们展示了该热模型的有效性，并通过计算机模拟和对实际系统的控制，验证了该控制器的性能。实验在进行模拟实验以及实机实验之前，使用与图3表示特性的SPM相对应的控制对象模型，以控制区间8000秒为1次试行，进行了共计5次的控制模拟实验。据此，进行了离散模型M的更新，以该更新后的M为初始值，进行了下述的模拟实验以及实机实验。在此，由于第2次试行以后得到了与下述结果相同程度的控制性能，因此可以认为M在第1次试行结束时基本收敛。并且，在...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料作为用于高寿命蓝色LD (半导体激光器)、高亮度蓝色LED (发光二极管)、高特性电子器件的GaN单晶晶片，通过hvpe (氢化物气相)生长法等进行生长制造出了变位低的自立型GaN单晶晶片。GaN单晶晶片生长后不久通常为圆形，厚度、外径有偏差。 另外，在外延器件工序中，不是刚刚生长后晶片，而是通常为平坦的面、传感器为了判断放置在接头上的均匀外径、结晶方位，与结晶面平行加工的OF(定位平面)、为了识别表背面而实施了IF (索引平面)加工的晶圆和背面为梨皮状(粗糙化面)的晶圆。因此，通常为了调整晶片形状，使用NC (数控)加工机和仿形式的加工机进行外径倒角加工，此外，为了得到平坦的面，还进行磨削研磨进行蚀刻研磨加工。作为加工后的清洗，进行以除去重金属为目的的酸清洗。一般来说是半导体晶片的清洗时，以除去表面上颗粒为目的进行碱清洗，GaN单晶晶片在这种情况下，n面被碱液蚀刻，引起表面粗糙，因此避免使用。但是，传统的清洗方法不能使用碱清洗，因此不能说颗粒去除能力充分，存在难以得到清洁的GaN单晶晶片表面的问题。在GaN单晶晶片中，GaN单晶晶片的Ga表面的颗粒被去除，但是N表面的粗糙度很大，并且不能使用碱清洁。本发明提供了一种GaN单晶晶片的清洁方法，该GaN单晶晶片具有足够的颗粒去除能力，并规定了碱性化学品的种类、浓度和清洁条件，以防止表面粗糙化，本发明...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言太阳能电池利用太阳辐射发电，其中半导体材料被用作太阳能转换的吸收材料。尽管有许多吸收材料的替代品，硅太阳能电池仍然主导着市场。硅的带隙为1.1电子伏，单结硅太阳能电池的极限量子效率为29.1%。人们一直在努力提高太阳能电池的效率，不仅通过开发新的器件结构，而且通过减少光的反射。在商用太阳能电池中，这是分两步完成的——表面纹理化，然后沉积抗反射涂层。有很多种方法使表面具有纹理，例如机械雕刻，激光治疗，等离子蚀刻，和湿化学蚀刻，其中最后一种技术由于其易于加工、成本低和产量高而被广泛使用。表面纹理化是通过增强硅太阳能电池的光捕获能力来提高其效率的一种途径。在本文中，太阳能级、单晶、未抛光的硅片在织构化之前通过不同的途径进行化学处理。用扫描电子显微镜、原子力显微镜和紫外-可见分光光度计系统地研究了这种预织构化处理对形态演变和相应光学性质变化的影响。已经发现，金字塔结构的均匀性和尺寸分布以及纹理化表面的反射率取决于预纹理化化学处理。此外，还发现在纹理化之前用HF蚀刻氧化物层不会影响纹理化硅衬底的光学特性。实验在我们的工作中，我们使用了大面积(130mm×130mm)掺硼、p型、（100）取向、单晶、太阳级、未抛光的硅晶片，电阻率为1Ωcm-3Ωcm，厚度为190μm-210μm作为基底材料。本文所进行的化学处理可分为两个步骤：（1）预纹理清洗...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料太阳能电池的效率可以分为四个关键要素：最大限度地收集光线，最大化pn结载流子的数量，降低正向偏置暗电和有效的电流从单元格传输到模块。硅片上的金属污染对载流子的寿命和电池的性能有很大的影响。污染物可以暴露于硅体中，或在暴露在受污染的过程浴中被引入晶圆中。作为一种提高载体寿命和提高电池效率的手段，消除扩散前湿化学系统的污染至关重要。这些浴缸中的污染可能导致：不均匀或未蚀刻的晶片，降低蚀刻效率，降低清洁效率，污染物质会从一个浴室转移到下一个浴室，增加了水和化学品的消耗量。本文将几种流体处理材料作为扩散前化学物质的污染源和它们对化学浴的理论污染贡献。利用技术和理论来测量残留厚度，以及晶圆上的液体污染水平，可以量化液浴中杂质导致的污染水平增加。利用从各种湿材料中提取的实际数据，以及与这些材料接触的流体量，计算了理论管道系统的污染量。然后研究了减少再循环浴中化学物质和成分引入的污染物水平的方法。污染来源：湿式处理系统的施工材料：管道、软管、管道、阀门、配件、流量计、容器和过滤器。晶圆硅片加工中使用的化学物质和硅，错误的过滤器可能会由于化学物质、温度或流动不相容而造成污染。制造清洁度会产生更清洁的组件。广泛的清洁湿过程是必要的，以实现超清洁的产品。从管道材料中提取的污染物：图1比较了预扩散工艺管道中用作湿表面的各种材料的可提取的污染水平。这些数据是基于微克/平...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言硅异质结(SHJ)太阳能电池结合了高转换效率、低热预算、短工艺流程、良好的低光性能和较低温度系数带来的更好的年产量的优点。为了制造硅异质结(SHJ)太阳能电池，氢化非晶硅层沉积在织构化的碳硅晶片的两侧。需要纹理衬底来增强光捕获。这些电池的高转换效率依赖于非晶硅层提供的优异表面钝化。因此，没有有机和金属杂质的完美光滑表面是SHJ电池制造中最重要的方面之一。为了制造硅异质结(SHJ)太阳能电池，氢化非晶硅(a-Si:H)层沉积在织构化的c-Si晶片的每一侧。这些电池的高转换效率在很大程度上依赖于这些层提供的优异表面钝化。因此，一个完全干净的表面，没有有机和金属杂质，是制造SHJ电池的一个非常重要的方面。此外，对于未来的异质结结构，例如在钝化触点中使用金属氧化物，良好的表面质量控制将是重要的。本文研究了氢氧化钾随机金字塔纹理化后的湿化学清洗步骤。实验我们使用180微米厚，6英寸n型直拉c-Si <100 >晶片，电阻率为6Ω。厘米在氢氧化钾蚀刻溶液中形成纹理。使用酸性蚀刻工艺，或者通过单面蚀刻，使金字塔的顶端变圆。通过单面蚀刻(SSE)工具或在浴槽工艺中，之后进行脱色清洗。在整个实验中，一次准备一批100个有纹理的晶片。清洗步骤之后，通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在晶片的两侧沉积7纳米厚的本征非晶硅：氢层。在沉积之后，立...
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扫码添加微信，获取更多半导体相关资料引言随着器件尺寸缩小到深亚微米级，半导体制造中有效的湿法清洗工艺对于去除硅晶片表面上的残留污染物至关重要。GOI强烈依赖于氧化前的晶片清洁度，不同的污染物对器件可靠性有不同的影响，硅表面上的颗粒导致低击穿场和低产量，而有机污染物降低了氧化速率和氧化物质量。此外，金属污染将导致低击穿场和高结漏电流、增加的氧化物陷阱，这导致少数载流子寿命降低、阈值电压偏移以及由此导致的热载流子退化。本文研究了含有NH4OH和H2O2，和/或四甲基氢氧化铵(TMAH)和乙二胺四乙酸(EDTA)的一步清洗溶液对硅表面粗糙度和刻蚀速率的影响。讨论了TMAH溶液与硅表面的相互作用机理。此外，还分析了颗粒、有机物和金属杂质，以评估清洁效率。还评价了用这种新型清洗液清洗后栅氧化层的电特性。实验洗溶液和电容器制造工艺。—所有高纯度使用的再制剂均为默克的电子级或更高级别。表一列出了不同碱清洗溶液的各种配方，通过测试找到了硅表面的清洁效率的最佳配方。清洗液中使用了三甲基氯化铵和乙二胺四乙酸。图1描述了电容器的制造过程和清洁程序。金属氧化物半导体电容器是在一个4英寸的衬底上制作的。电阻率为14-21Ω·cm的diam(100)取向p型晶片。首先用标准的RCA两步清洗法清洗所有晶片。5000场氧化物在1050℃的高温气体中热生长1小时作为隔离层。通过光刻和蚀刻来限定有源区。所有...
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