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                清洗硼源片

                源的准备:清洗

生产半导体器材需要硅片,舟,桨,扩散炉等等但是在使用之前要小心清洗这些所有的东西。通常,这些材料的清洗已经有一套标准程序。但是,一旦发现清洗程序会对材料产生毒副效果,就要使用替代程序。
此文针对硼源片来讲解。此文给出了清洗硼源片的建议。同时也给出了替代清理程序以及可能对源产生破坏的注意程序。

                  清洁程序


硼源片在装运前要清理掉产生的污染物。如果需要额外清理,下面类似SCI部分的“RCA标准清洁”[1]程序可用于此:

     1.置于80°C的NH4OH/H2O2/H2O(1/1/5)8分钟,或者
     2.在室温下使用兆声清洗系统清洗8分钟
     3.在去离子水中2分钟
     4.100°C中干燥10分钟

 


下列的清洗程序不能用于GS126,但可以用于其他硼源片的清洗:

     1.置于HNO3/H20(1/20)2分钟
     2. 置于去离子水中2分钟
     3. 置于去离子水中1分钟
     4. 在丙酮中30秒
     5. 在清洁罩中干燥10分钟

在清洗完成后,源片就可以放入扩散炉中,用产品公告511中阐述的程序开始老化。老化循环保证硼源片以均匀速率产生三氧化二硼,所有的水分被蒸发,任何残余切割和清洗液都会被氧化。

                 移除“黑点”

当一个硼源片刚开始在扩散炉中时,在源的表面可能会偶尔出现一些“黑点”这些点并无害,但是如果有需要可以移除,可以在源的准备过程中采取一些措施。 实际上“黑点”最初起源于硼源片的制造过程。这是因为源是由相对不稳定的玻璃组成制造而来,在铸热和热处理的步骤中一些大的晶体也许会在坯料中生成。由于坯料的不透明性,在坯料被切割前是看不见这些大的晶体的。然而,在切割时,如果锯片碰巧从某一个晶片中切过,晶片就会吸收部分切割液体。因为这种切割液体用任何一种清洁处理都不可以完全从晶片上移除 ,所以在源被插入扩散炉后最终会变成碳。残余的碳就是源片上的“黑点”。 另外一方面,如果晶片不被锯片切割到的话,切割液没有被吸收,晶片不发生变化,就会出现“白点”。
在源用来掺杂硅片之前,他们被放进25%氧气的扩散炉内搁置一段时间。老化过程通常会将“黑点”变成”“白点”,因为在载体中的氧气会扩散到晶片里然后氧化碳。然而晶体自身并不消失,在透视光下仍然可以看见。 为了测试晶体是否会对最终产品产生影响我们做了广泛的测试[2].在检量1700种二极管的敏感电气特性后,得出的结论是沉积着晶体的二极管部分与沉积着源片其他部分的二极管的部分特性基本相同。而且,在源片的使用温度为975°C或1075°C时,特性是完全一样的,不管晶体是黑色还是白色,也不论源是新的或是已经被使用过几百个小时。 因此,得到的结论是源上的点,白或黑,仅仅是表面上的东西,不会产生任何严重问题。

               替代清理解决方案


硼源片用大量的有机或无机清洗,然后测试这些清洗液对它们的掺杂特性是否有影响。有机清洗液不对掺杂特性产生影响或是很少影响的有丙酮,氟利昂,庚烷,二甲苯,丁醇和异丙醇。唯一不对掺杂特性有影响的无机溶剂是硝酸(稀释)和SC1清洁。浓度为1:1到10:1的氢氟酸,盐酸和硫酸与源反应都有负面作用,在某些情况下会完全阻止三氧化二硼的生成。 用非常稀释的氢氟酸(40:1)来清洁硼源片起初表现了三氧化二硼生成率的下降,但是最终在老化后开始恢复,以稳定的速率生成三氧化二硼。当出现严重污染(源片表面很纯净,但是杂质大多嵌入到源片里面),用这种稀释的氢氟酸来清洁源去除杂质可能会是很有效的方法。然而,这类清洁方法不被推荐,除非除了丢掉源片别无它法时。

                  结论


如果想要取得好的扩散效果,必须清除掉原片生产过程产生的杂质。除非使用恰当的清洗液,否则会严重影响到源的掺杂特性。此文提供了恰当的清洗程序。

References:
1. "Hydrogen Peroxide Solutions for Silicon Wafer Cleaning", RCA Engineer, Vol. 28-4, July/Aug 1983, pp.99-105.
2. Hur-Ling Hsiu, "Effect of Solid Source Impurities on Silicon Devices", Thesis at Arizona State University, Dec., 1988.