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RCA清洗化學(xué)已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)，尤其是用于去除晶片表面的各種污染。根據(jù)在RCA清洗中應(yīng)用的最后一種化學(xué)物質(zhì)，SC2最后過(guò)程中的粒子或SC1最后過(guò)程中的金屬離子都可以留在晶片表面。在實(shí)踐中，由于金屬離子要求低于108原子/cm2，SC2最后清洗工藝更受青睞。然而，SC2最后一次清洗中的殘留顆粒成為當(dāng)前晶片清洗中的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。SC2溶液的酸性可以使粒子更容易在晶片表面，因?yàn)橄喾吹膠eta勢(shì)吸引的增加而重新沉積。為了提高金屬污染的去除能力，防止顆粒的再生，可以在SC2中添加新的表面活性劑或有機(jī)酸等化學(xué)添加劑。因此，本研究選擇這些添加劑對(duì)氯化物基清洗溶液進(jìn)行改性，以保持金屬去除效率，防止顆粒再生。所有實(shí)驗(yàn)均采用直徑為6英寸的（100）型硅晶片，使用36%鹽酸將基溶液從0.02wt%滴定到0.5wt%。對(duì)于添加劑，我們選擇了TritonX-100和草酸來(lái)評(píng)價(jià)金屬和顆粒的去除效率。為了比較顆粒再生情況，將硅片浸入100nm膠體硅和聚苯乙烯乳膠(PSL)的顆粒溶液中。在添加或不添加添加劑的清洗溶液中的晶片顆粒上。用光學(xué)顯微鏡評(píng)估復(fù)位率。我們觀察到，TX-100的存在可以幫助防止二氧化硅和PSL的顆粒再生，并保持較高的金屬去除效率。在化學(xué)物質(zhì)中測(cè)量了zeta電位，以了解電荷對(duì)粒子復(fù)位的影響。在金屬去除評(píng)價(jià)中，使用氯化銅和氯化鋁溶液通過(guò)浸漬法對(duì)Si進(jìn)行故意污染。從離子態(tài)出發(fā)，銅污染物電化學(xué)生長(zhǎng)為尺寸小于10nm的納米顆粒，而鋁污染物電化學(xué)生長(zhǎng)為尺寸小于4nm以下。AFM用于測(cè)量金屬污染水平。
為了了解TritonX-100溶液中二氧化硅和PSL粒子的靜電行為，我們?cè)赥ritonX-100濃度變化時(shí)進(jìn)行了zeta電位分析。圖31顯示了100nm膠體二氧化硅的zeta電位變化。
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圖31 TritonX-100在0.05wt%鹽酸中硅粒子和扁平硅的Zeta電位變化
對(duì)于0.02wt%鹽酸條件，pH值約為2.68，對(duì)于0.05wt%鹽酸，pH值約為2.28。即使將TritonX-100加入到稀釋的鹽酸溶液中，兩種鹽酸濃度的pH值也根本沒(méi)有變化。在圖31中，沒(méi)有TritonX-100的二氧化硅的zeta電位接近10mV，盡管在0.05wt%鹽酸條件下添加了TritonX-100，但沒(méi)有顯著變化。對(duì)于平坦的Si，無(wú)論TritonX-100濃度如何，zeta電位結(jié)果都保持其負(fù)值。這種靜電行為無(wú)助于闡明粒子的色散行為，因?yàn)樗鼈兊膠eta勢(shì)值顯示出相反的符號(hào)，這意味著它們更可以相互連接。這與圖26和圖27中的結(jié)果不匹配。因此，應(yīng)該考慮額外的力，或空間排斥力，因?yàn)閦eta勢(shì)不能闡明粒子的排斥力現(xiàn)象。表面與粒子之間的zeta電位差很小，說(shuō)明TritonX-100誘導(dǎo)的足夠的空間力可以幫助克服zeta電位效應(yīng)，產(chǎn)生粒子沉積的預(yù)防作用。
這種靜電行為無(wú)助于闡明粒子的色散行為，因?yàn)樗鼈兊?/span>zeta勢(shì)值顯示出相反的符號(hào)，這意味著它們更可以相互連接。這與圖26和圖27中的結(jié)果不匹配。因此，應(yīng)該考慮額外的力，或空間排斥力，因?yàn)閦eta勢(shì)不能闡明粒子的排斥力現(xiàn)象。表面與粒子之間的zeta電位差很小，說(shuō)明TritonX-100誘導(dǎo)的足夠的空間力可以幫助克服zeta電位效應(yīng)，產(chǎn)生粒子沉積的預(yù)防作用。
在圖32和33中，顯示了100nmPSL粒子的數(shù)量，它們?cè)诤蠺ritonX-100的0.02wt%鹽酸和0.05wt%鹽酸溶液中沉積在硅晶片上。在這兩張圖中，當(dāng)TritonX-100添加到0.02wt%時(shí)，沉積粒子數(shù)量持續(xù)減少，但在此之后，即使TritonX-100增加到0.1wt%，沉積粒子也會(huì)增加。
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圖32 在0.02wt%HCl/TritonX-100溶液中沉積的PSL顆粒計(jì)數(shù)
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圖33 在0.05wt%HCl/TritonX-100溶液中沉積的PSL顆粒計(jì)數(shù)
硅表面的金屬污染以降低器件的電學(xué)和物理性能而聞名。雖然基于鹽酸的SC2清洗已被廣泛用于控制金屬污染物，但由于其酸性，表面金屬水平極低和顆粒沉積使得應(yīng)用于半導(dǎo)體清洗具有挑戰(zhàn)性。因此，為了解決這些問(wèn)題，新的添加劑值得在SC2清洗溶液中試用。
本研究采用TritonX-100和草酸為研究方法，觀察了它們對(duì)稀鹽酸大氣中顆粒沉積和金屬污染物去除效率的影響。首先，在TritonX-100中，它減少了顆粒對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)顆粒的吸附。由于TritonX-100既具有疏水部分，又具有親水部分，通過(guò)疏水作用或氫鍵，它很容易被吸附到有機(jī)和無(wú)機(jī)顆粒上。一旦TritonX-100附著在粒子表面，它們就可以產(chǎn)生粒子之間的空間相互作用。這使得粒子在硅表面的沉積更加分散和擾動(dòng)。在金屬去除效率方面，TritonX-100對(duì)銅和鋁的去除沒(méi)有任何增強(qiáng)或衰退，因?yàn)樵撎砑觿┦欠请x子表面活性劑。
對(duì)于草酸，它不能同時(shí)被有機(jī)和無(wú)機(jī)顆粒吸收。因此，草酸不會(huì)引起顆粒或顆粒與表面之間的額外相互作用。因此，只有草酸改變pH才會(huì)影響粒子的吸附，因?yàn)閜H可以降低靜電值，或zeta勢(shì)是粒子粘附的關(guān)鍵因素之一。正如預(yù)期的那樣，在稀的鹽酸溶液中加入的草酸越多，在硅表面沉積的顆粒就越多。而在金屬去除實(shí)驗(yàn)中，草酸對(duì)銅和鋁的去除有明顯的增加。這是因?yàn)椴菟岵粌H可以與金屬離子形成配合物，還可以與金屬氧化物反應(yīng)，使金屬氧化物分離，形成金屬配合物。
這些結(jié)果表明，通過(guò)適當(dāng)?shù)鼗旌线@些添加劑，可以同時(shí)防止顆粒沉積和提高金屬去除效率?；谶@一期望，它應(yīng)該作為未來(lái)的工作加以證明。