碳化硅（SiC）晶片因其高硬度、高化学稳定性和宽禁带特性，在功率器件、射频通信等领域具有重要应用。然而，其清洗工艺与传统硅晶片相比更为复杂，需兼顾材料稳定性、污染去除效率和表面完整性。以下是碳化硅晶片清洗工艺的显著特点：
1. 材料特性驱动的工艺设计
高化学惰性：
SiC对多数酸/碱具有较强耐受性，需针对性选择腐蚀性强的化学试剂（如HF、KOH），但需严格控制浓度和时间，避免表面损伤。
示例：RCA清洗中常用的SC-1（NH₄OH + H₂O₂）不适用于SiC，因其无法有效去除污染物且可能引入钠离子污染。
多晶型与表面态：
不同晶型（如4H-SiC、6H-SiC）表面能和化学反应活性差异大，需调整清洗参数（如温度、pH）以适配特定晶型。
2. 污染类型与清洗目标
主要污染物：
有机物：光刻胶残留、切削液、研磨剂（如钻石膏）。
金属污染：来自切割设备的Fe、Ni、Mo等金属碎屑。
氧化物：表面吸附的SiO₂（自然氧化层或工艺残留）。
颗粒：研磨或抛光后残留的纳米级SiC颗粒。
清洗目标：
彻底去除污染物，同时避免表面粗糙度增加、晶体缺陷或电性能退化。
3. 核心工艺特点
（1）分步选择性清洗
碱性清洗：
作用：去除金属离子（如Fe³⁺、Ni²⁺）和有机物（通过皂化反应）。
配方：稀释KOH或NH₄OH溶液（pH 11–13） + 少量H₂O₂（增强氧化性）。
注意：高温（>60℃）可能导致SiC表面腐蚀，需控制温度和时间。
酸性清洗：
作用：去除表面氧化层（SiO₂）和金属污染（如Mo、Ti）。
jrhz.info配方：缓冲氢氟酸（BHF，HF:NH₄F=1:10）或稀HCl（需避免过度腐蚀）。
注意：HF对SiC腐蚀性强，需短时处理（<5分钟）并严格漂洗。
钝化处理：
作用：形成薄氧化层（如SiO₂）保护表面，防止二次污染。
配方：稀HNO₃（0.1–1%）或臭氧水（O₃）。
（2）物理辅助手段
超声波/兆声波清洗：
通过高频振动（MHz级）剥离纳米颗粒，尤其适用于研磨后清洗。
参数：功率密度0.5–2 W/cm²，时间5–15分钟。
等离子清洗：
氧气（O₂）等离子：去除有机物（如光刻胶残留），功率100–300W，时间5分钟。
氩气（Ar）等离子：物理轰击增强颗粒脱附。
（3）纯水与干燥控制
多级逆流漂洗：
使用DI Water（电阻率≥18 MΩ·cm）逐级冲洗，避免化学残留。
参数：流速0.5–1 m/s，时间5–10分钟。
干燥技术：
氮气（N₂）吹扫：压力10–20 kPa，温度25–40℃，防止水渍残留。
IPA脱水：异丙醇置换水后挥发，减少干燥印记（stain）。
4. 工艺挑战与解决方案
难点1：表面粗糙度增加
原因：强酸/碱腐蚀或颗粒划伤。
解决方案：低温短时间清洗，添加缓蚀剂（如柠檬酸），或采用兆声波替代机械摩擦。
难点2：金属污染再沉积
原因：清洗液中金属离子二次吸附。
解决方案：溢流槽出口配置0.1 μm过滤器，实时监控pH和电导率。
难点3：氧化层去除与基底保护的矛盾
原因：HF腐蚀SiC的同时去除SiO₂。
解决方案：分步清洗（先碱性去有机物，再酸性去氧化层），实时pH监测。
5. 特殊技术应用
激光清洗：
紫外或红外激光去除顽固颗粒和氧化物，适用于高精度图案化后的清洁。
原子层清洗（ALD）：
利用ALD前驱体（如TMA）与表面反应生成挥发性产物，实现原子级清洁。
臭氧水（O₃）清洗：
强氧化性去除有机物，避免传统酸/碱腐蚀问题。
碳化硅晶片清洗工艺的核心在于平衡清洁效率与材料保护，通过定制化化学配方、物理辅助手段和智能化控制，实现高精度、低损伤的清洁效果，满足功率器件和射频器件的严苛制造需求。
