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摘要

本文討論了稀氫氟酸清洗過(guò)程中顆粒沉積在硅片表面的機(jī)理。使用原子力顯微鏡的直接表面力測(cè)量表明，硅表面上的顆粒再沉積是由于顆粒和晶片表面之間的主要相互作用。表面活性劑的加入可以通過(guò)改變顆粒和晶片之間的表面相互作用力來(lái)影響稀氟化氫溶液的清潔效果。我們表明，顆粒沉積與晶片和顆粒的ζ電勢(shì)的乘積之間存在簡(jiǎn)單的相關(guān)性。這種相關(guān)性可以通過(guò)在雙電層相互作用的推導(dǎo)中引入線性疊加近似來(lái)解釋。表面活性劑的加入也將降低分散吸引力，引入空間排斥，并消除粘附力，如表面力測(cè)量結(jié)果所示。

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介紹

隨著半導(dǎo)體工業(yè)向越來(lái)越小的尺寸發(fā)展，去除顆粒污染物變得極其重要。因此，硅片超凈是半導(dǎo)體加工的一個(gè)重要領(lǐng)域。最廣泛使用的清洗方法是基于RCA的濕化學(xué)清洗，可去除晶片表面的有機(jī)殘留物、顆粒和金屬離子。經(jīng)RCA清洗的晶片表面有一層約1-2納米厚的化學(xué)氧化層。使用稀釋的HF清洗來(lái)去除該層，并獲得氫鈍化的裸露硅表面，該表面具有高的抗氧化穩(wěn)定性和低密度的表面狀態(tài)。然而，在HF清洗期間，浴中的顆粒傾向于再沉積到裸露的硅表面上。

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實(shí)驗(yàn)

所有的實(shí)驗(yàn)都在室溫下進(jìn)行。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的0.5% HF溶液都是從電子級(jí)49% HF溶液新鮮制備的。在這些實(shí)驗(yàn)中，氮化硅顆粒被選為模型顆粒。顆粒沉積實(shí)驗(yàn)如下進(jìn)行;硅片在浸入含200 ppm氮化硅顆粒的0.5 wt % HF溶液前，先在SC-1溶液中清洗~Alfa Aesar。平均直徑為0.3毫米，表面活性劑含量為1重量%，持續(xù)10分鐘。在稀氫氟酸溶液中分別加入不同的陽(yáng)離子、陰離子、兩性或非離子表面活性劑來(lái)改變表面電荷。在水洗和氮?dú)獯蹈珊螅褂肑eol 6400掃描電子顯微鏡對(duì)晶片進(jìn)行分析。從照片中統(tǒng)計(jì)表面顆粒。表面活性劑效率定義為并且小于零的值表示與沒(méi)有添加表面活性劑的情況相比顆粒沉積增加。

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?圖1?稀氫氟酸水溶液的酸堿度是氫氟酸濃度的函數(shù)

結(jié)果和討論 略

圖 2 在0.5%的氟化氫溶液中，硅和氮化硅的ζ電位是酸堿度的函數(shù)

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結(jié)論

已經(jīng)進(jìn)行了直接力測(cè)量，以了解在DHF清洗期間硅表面上的粒子污染。在0.5%的氟化氫溶液中，酸堿度約為1.9，硅表面略有正電荷。由于硅表面和顆粒之間的大范德華相互作用，裸露硅表面上的顆粒沉積非常普遍。表面活性劑可用于減少DHF清潔中的顆粒沉積。表面活性劑的效率與其增加硅和粒子ζ電勢(shì)乘積的能力相關(guān)。在計(jì)算硅和粒子之間的電相互作用時(shí)，可以用線性疊加近似來(lái)理解這種相關(guān)性。表面活性劑可以減少分散相互作用，并在硅表面之間引入空間排斥和粒子表面。一些表面活性劑的加入也可以消除顆粒和硅表面之間的粘附力，促進(jìn)顆粒從硅晶片上去除。

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