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引言
電化學(xué)技術(shù)一直被用于理解和提高各種濕式化學(xué)處理步驟的性能，如在集成電路(IC)制造中使用的蝕刻、清洗、鈍化和沖洗。本文的目的是提供幾個(gè)例子，說明如何使用電化學(xué)技術(shù)來探測(cè)濕法加工中的一些重要領(lǐng)域。 在電流產(chǎn)生的集成電路的制造中，大約三分之一的工藝步驟涉及濕式化學(xué)處理，如清洗、蝕刻、拋光和沖洗。許多這些步驟涉及導(dǎo)電材料與不同水平溶解氣體的水溶液之間的接觸，因此電化學(xué)現(xiàn)象可能在控制這些步驟的有效性方面發(fā)揮重要作用。
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電化學(xué)效應(yīng):
電化學(xué)增強(qiáng)最近被報(bào)道為大氣清洗。這種技術(shù)被稱為聲電化學(xué)技術(shù)，可用于在低超氣體功率密度(<1W/cm2)下從導(dǎo)電表面去除顆粒。對(duì)于同時(shí)使用的超氣場(chǎng)，具有共振大小的氫氣泡可以在表面附近振蕩，導(dǎo)致粒子去除。除了氫的演化外，陰極極化還會(huì)導(dǎo)致在金屬表面附近形成氫氧化根離子，從而提供一些表面蝕刻，以增強(qiáng)粒子的去除。
聲電化學(xué)技術(shù)已被用于清潔被硅顆粒污染的Ta表面。在本研究中，將～1.5~2V的陰極電位(相對(duì)于Ag/AgCl電極)應(yīng)用于去離子水或氯化鉀溶液中，并暴露于0.93MHz聲場(chǎng)。首先獲得了樣品上幾個(gè)區(qū)域的顯微鏡圖像。（如圖7所示）
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圖7
清潔圖案（介電傳導(dǎo)）表面，即使在這項(xiàng)研究中沒有研究，使用這種技術(shù)是可能的。這是因?yàn)?/span>1MHz的共振氣泡半徑為～3微米，從技術(shù)上講，這種大小的氣泡可以在具有小線/空間(L/S)結(jié)構(gòu)的表面上振蕩，甚至可以清洗介質(zhì)區(qū)域上的污染物。
聲場(chǎng)溶液中瞬態(tài)空化的表征一直是半導(dǎo)體濕處理中的一個(gè)活躍領(lǐng)域。溶解氣體的類型和數(shù)量大大影響了瞬態(tài)空化行為，在含有不同類型溶解氣體的大氣輻照溶液中進(jìn)行的高分辨率循環(huán)伏安法(CV)實(shí)驗(yàn)獲得了瞬態(tài)空化現(xiàn)象的有價(jià)值的信息。在這些實(shí)驗(yàn)中，在0.5MHz的采樣率下，記錄了微電極上的鐵氰化物還原電流，結(jié)果如圖8所示。
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圖8
使用電化學(xué)技術(shù)來處理半導(dǎo)體處理操作中的廢水只受到有限的關(guān)注，結(jié)合界面電化學(xué)和膠體化學(xué)的一種有趣的技術(shù)是電凝(EC)/電芬頓(EF)方法，以處理CMP操作的廢物，其中含有低水平的固體（通常低于0.1%）以及有機(jī)化合物和金屬離子。根據(jù)廢物流的pH值，金屬離子可以進(jìn)行不同程度的水解，吸附在懸浮的顆粒上，誘導(dǎo)凝血。通常，多價(jià)金屬電極，如鋁或鐵，被用來利用多價(jià)離子的強(qiáng)凝固特性。
多年來，化學(xué)物質(zhì)在使用前的電化學(xué)生成已經(jīng)引起了一些人的興趣。最受歡迎的一種是e-硫酸工藝來生成過氧單硫酸，這是過氧化硫混合物(SPM)中的有效成分。在傳統(tǒng)的SPM中，過氧單硫酸的形成伴隨著水的形成，導(dǎo)致了SPM的稀釋。此外，將過氧化物分解成氧氣和水，進(jìn)一步稀釋了混合物，如果采用摻雜硼的金剛石電極電解硫酸，則在陽極處可產(chǎn)生過氧單硫酸和過氧二硫酸。這些化合物的電解作用產(chǎn)生時(shí)不形成水。E-硫酸工藝的一個(gè)缺點(diǎn)是，電解需要在90?C以下的溫度下進(jìn)行，而來自電解電池的產(chǎn)品必須被加熱，以達(dá)到在傳統(tǒng)的SPM中可達(dá)到的溫度。
在電解電池的陽極和陰極室中產(chǎn)生的氧和氫溶解水已顯示出一定的清洗前景，這種水被稱為“電解水”，并在圖12所示的裝置中產(chǎn)生。該裝置由三個(gè)腔室組成：陽極、陰極和中間腔室，超純水通過陽極和陰極室泵送，用氫氧化銨、鹽酸或氯化銨的稀釋電解液溶液進(jìn)入中間室，利用中間室中的氫氧化銨，發(fā)現(xiàn)陰極室中的水（即陰極水）的pH為10，氧化還原電位?為750mV。在中間室使用鹽酸產(chǎn)生了“陽極水”，pH為4.5，氧化還原電位為～為1000mV。因此，用這種方法可以產(chǎn)生具有高還原或氧化特性的水。然而，電解水的活性被限制在40分鐘左右。
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總結(jié)
基于直流電和交流電的電化學(xué)技術(shù)都可用于探測(cè)在濕式加工步驟中用于集成電路制造的半導(dǎo)體和導(dǎo)電材料的行為。從這些技術(shù)中獲得的基本信息可以幫助理解溶液和界面化學(xué)在濕處理中的作用，并為不破壞特征的清潔開辟新的方向。