碳化硅（SiC）作为一种宽禁带半导体材料，因其在电力电子、微波器件、高温传感器等领域的出色物理和化学特性，得到了广泛的应用。然而，在SiC晶片的制备和加工过程中，表面金属残留一直是亟待解决的问题。金属残留不仅影响SiC晶片的电学性能和可靠性，还可能对后续器件的制造和封装过程造成不利影响。因此，开发高效的SiC晶片表面金属残留清洗方法，对于提升SiC器件的质量和性能具有重要意义。
清洗方法概述
SiC晶片表面金属残留的清洗方法主要包括三类：化学清洗、物理清洗和物理化学复合清洗。化学清洗通过化学反应去除金属残留；物理清洗则依靠物理作用去除污染物；而物理化学复合清洗则结合了化学和物理两种清洗方式的优点，能够更高效地去除金属残留。
化学清洗方法
化学清洗常使用特定的化学溶液，通过化学反应去除SiC晶片表面的金属残留。常用的化学清洗溶液包括：
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硫酸-双氧水（SPM）溶液：SPM溶液是一种强氧化剂，能够去除SiC晶片表面的有机物和金属离子。清洗时，将SiC晶片置于SPM溶液中浸泡，通过加热和搅拌加速化学反应，使金属残留物溶解在溶液中，清洗后用去离子水冲洗干净。
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氨水-双氧水-水（APM）溶液：APM溶液具有碱性，能够中和SiC晶片表面的酸性残留物，并去除金属离子。清洗时，SiC晶片被浸泡在APM溶液中，通过加热和搅拌加速化学反应。
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盐酸-双氧水-水（HPM）溶液：HPM溶液中的盐酸能够溶解氧化物，通过加热和搅拌清除金属残留物，清洗后用去离子水冲洗干净。
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氢氟酸-双氧水-水（HFPM）溶液：HFPM溶液中的氢氟酸能够去除硅的氧化物和金属氟化物，清洗过程与其他溶液相似。
物理清洗方法
物理清洗方法依靠物理作用去除SiC晶片表面的金属残留，常见方法包括：
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超声波清洗：利用超声波在液体中产生的空化效应和微射流效应，对SiC晶片表面进行冲击和剥离，去除金属残留。清洗时，将SiC晶片置于超声波清洗机中，使用去离子水作为清洗液。
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兆声清洗：兆声清洗通过高频声波振动作用去除金属残留，相比超声波清洗，兆声清洗具有更高频率和更强的振动作用，能够更高效地去除金属残留。
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喷砂清洗：喷砂清洗通过高速喷射的砂粒对SiC晶片表面进行冲击和磨削，从而去除金属残留和氧化物层。尽管这种方法较为有效，但可能会对SiC晶片表面造成一定的损伤，需要谨慎使用。
物理化学复合清洗方法
物理化学复合清洗结合了化学清洗和物理清洗的优点，能够更高效地去除SiC晶片表面的金属残留。常见的复合清洗方法有：
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化学机械抛光（CMP）：CMP是一种结合化学腐蚀和机械摩擦的清洗方法，通过化学浆料和抛光垫的协同作用去除SiC晶片表面污染物，适用于对表面质量要求较高的集成电路制造。
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氧化-溶液清洗：氧化-溶液清洗通过在SiC晶片表面形成氧化膜，然后用溶液去除金属残留。此过程通过氧化处理先形成一层致密的氧化膜，防止金属残留进一步渗透到晶片内部，然后用含清洗剂的溶液去除金属和氧化物层。
结论
碳化硅晶片表面金属残留的清洗方法种类繁多，包括化学清洗、物理清洗和物理化学复合清洗等。在实际应用中，需要根据SiC晶片的材质、污染物类型及清洗需求选择合适的清洗方法。同时，清洗过程中的安全性和环保要求也必须得到重视，以确保不对SiC晶片造成损伤或产生有害废弃物。通过合理的清洗工艺和参数选择，能够有效去除SiC晶片表面的金属残留，从而提高SiC器件的质量和性能。
原文始发于微信公众号（半导体信息）：碳化硅晶片表面金属残留的清洗方法研究
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