矽片腐蝕和拋光工藝的化學原理

2020-11-28 OFweek維科網

  銅離子拋光液由氯化銅、氟化銨和水,一般以質量比60:26:1000 組成,調節PH=5.8 左右,或者以質量比80:102.8:1000,其反應原理如下:

  Si+2CuCl2+6NH4F=(NH4)2[SiF6]+4NH4Cl+2Cu

  銅離子拋光一般在酸性(pH 為5~6)條件下進行,當pH﹥7 時,反應終止,這是因為pH=7 時銅離子與氨分子生成了穩定的絡合物-銅氨絡離子,這時銅離子大大減少,拋光作用停止了。拋光反應速度很快,為防止發生腐蝕,取片時不能在表面殘留拋光液,應立即進行水拋,也可以在取片前進行稀硝酸漂洗,可以再洗一次,防止銅離子汙染。

  2.鉻離子拋光

  鉻離子拋光液由三氧化二鉻、重鉻酸銨和水一般以質量比1:3:100 組成,其反應原理如下:

  3Si+2Cr2O72-+28H+=3Si4++4Cr3++14H2O

  三氧化二鉻不溶於水,對矽表面進行研磨,重鉻酸銨能不斷地對矽表面進行氧化腐蝕,與三氧化二鉻的機械研磨作用相結合,進行拋光。

  3.二氧化矽-氫氧化鈉拋光法

  二氧化矽-氫氧化鈉拋光配置方法有三種:

  (1)將三氯氫矽或四氯化矽液體用氮氣攜帶通入到氫氧化鈉溶液中,產生的沉澱在母液中靜置,然後把上面的懸浮液輕輕倒出,並調節pH 值為9.5~11。其反應如下:

  SiCl4+4NaOH=SiO2↓+4NaCl+2H2O

  SiHCl3+3NaOH=SiO2↓+3NaCl+H2O +H2↑

  (2)也可以利用製備多晶矽的尾氣或矽外延生長時的廢氣生產二氧化矽微粒。反應如下:

  SiCl4+4H2O=H2SiO3↓+4HCl

  H2SiO3=SiO2+H2O

  (3)用工業二氧化矽粉和水以質量比為150:1000 配置,並用氫氧化鈉調節pH 值為9.5~11。拋光液的pH 值為9.5~11 範圍內,pH 值過低,拋光很慢,PH 值過高產生較強的腐蝕作用,矽片表面出現腐蝕坑。

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