由于碳化硅具有寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率、低熱膨脹系數(shù)以及高溫穩(wěn)定性,使其在大功率和高溫電子器件的應(yīng)用中具有很重要的作用。因為高等級的商業(yè)化器件,需要碳化硅襯底具有無缺陷的表面及超潔凈的表面。CMP化學機械拋光后的晶圓清洗被認為是襯底片制備過程中,最重要的一步。許多化學機械拋光后的碳化硅晶片表面殘留硅膠體、化學物質(zhì)以及研磨劑。碳化硅制備面臨許多挑戰(zhàn)主要是高硬度和強化學惰性。潔凈、光滑、無缺陷的拋光片對于后續(xù)獲得高質(zhì)量的外延層是很重要的。拋光片最終清洗主要是清除拋光片表面所有的污染物,如微粒、有機物、無機物、金屬離子等雜質(zhì)。
碳化硅化學機械拋光結(jié)束后,拋光片表面的斷裂鍵力場很強,極易吸附拋光環(huán)境中的各種污染物,SIC拋光片表面主要沉積污染物一般有顆粒、金屬、有機物、濕氣分子和氧化膜。因為SIC拋光片的表面SI面會被有機物遮蓋,使氧化膜和相關(guān)的沾污難以被去除。
因此,超純水清洗是拋光片制造過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。
半導體拋光片外延片超純水可選工藝流程:
工藝流程1:MMF+ACF+2B3T+RO+MB+2SMB
設(shè)備優(yōu)點
目前制備電子工業(yè)用超純水的工藝基本上是以上三種,其余的工藝流程大都是在以上三種基本工藝流程的基礎(chǔ)上進行不同組合搭配衍生而來?,F(xiàn)將他們的優(yōu)缺點分別列于右邊:
設(shè)備優(yōu)點
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第一種 采用離子交換樹脂
其優(yōu)點在于初投資少,占用的地方少,但缺點就是需要經(jīng)常進行離子再生,耗費大量酸堿,而且對環(huán)境有一定的破壞。
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第二種 采用反滲透作為預處理再配上離子交換
其特點為初次投資比采用離子交換樹脂方式要高,但離子再生周期相對要長,耗費的酸堿比單純采用離子樹脂的方式要少很多。但對環(huán)境還有一定破壞性。
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第三種 采用反滲透作預處理
再配上電去離子(EDI)裝置這是目前制取超純水最經(jīng)濟,最環(huán)保的工藝,不需要用酸堿進行再生便可連續(xù)制取超純水,對環(huán)境沒什么破壞性。
技術(shù)要求
半導體芯片用水主要在于前端晶棒硅切片冷卻用水,基板晶圓片檢測清洗用水,中段晶圓片濺鍍、曝光、電鍍、光刻、腐蝕等工藝清洗,后段檢測封裝清洗。LED芯片主要是前段在MOCVD外延片生長用水,中段主要在曝光、顯影、去光阻清洗用水,后段檢測封裝用水。同時,半導體行業(yè)對溶解氧、固體顆粒、二氧化硅、TOC的要求較高,達到PPB或者PPT級。
水質(zhì)標準
1、ASTM-D5127-2007《美國電子學和半導體工業(yè)用超純水標準》
2、歐盟電子級超純水標準
3、中國電子工業(yè)國家標準GB/T11446.1-1997