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本文利用流電位技術(shù)測(cè)量了不同清洗過(guò)程下低壓和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氮化硅晶片的電動(dòng)學(xué)特性，一個(gè)用于處理5in的流媒體電勢(shì)單元，設(shè)計(jì)和制造晶圓是為了進(jìn)行這些測(cè)量，氮化硅的等電點(diǎn)(IEP)取決于清洗方法和沉積技術(shù)，用x射線光電子光譜測(cè)量了薄膜的Si/O和Si/N比，以解釋測(cè)量到的IEP值的差異，研究了聚苯乙烯乳膠顆粒從水溶液沉積到氮化硅晶片上，并與電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)的相關(guān)性。
晶圓是專門為zeta電位測(cè)量而設(shè)計(jì)和構(gòu)造的，是由兩個(gè)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)塊構(gòu)建的，每個(gè)塊都有一個(gè)精確的切割凹陷，取5英寸，封信條用直徑為14.7cm、厚度為0.076cm的聚四氟乙烯(PTFE)墊片分離氮化硅晶片，在墊片的中心切割一個(gè)0.814.2厘米的區(qū)域，形成一個(gè)液體流動(dòng)通道，頂部塊有合適的液體入口和電極放置，如圖所示1，兩個(gè)鉑鉑電極位于電池的頂部，以測(cè)量流電位，鉑電極用摻雜0.005%(w/v)氯鉑酸溶液定期鉑化，以減少極化產(chǎn)生的不對(duì)稱電位。
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圖1
本研究采用以鋁陽(yáng)極(K~1.2=1486.6eV)為x射線源的VGscalabMKII光電子能譜儀進(jìn)行XPS分析，用PerkinElmer1800傅里葉變換紅外光譜儀在800~4000厘米-z區(qū)域獲得了氮化物晶片的傅里葉變換紅外(FTIR)光譜，在測(cè)量過(guò)程中，用氮?dú)鈨艋瘶悠肥?，以減少含水量。20次分辨率為4cm-1的掃描結(jié)果為信號(hào)平均。
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圖2
利用傅里葉變換紅外透射技術(shù)首次測(cè)定了等離子體化學(xué)氣相沉積氮化物晶片的氫含量。圖2顯示了PECVD氮化物晶片的傅里葉變換紅外光譜，從氮?dú)浜凸铓浞謩e在3350和2160厘米-1拉伸時(shí)的強(qiáng)吸收峰可以看出大量鍵合氫的證據(jù)，可以看出，LPCVD氮化物晶片的IEP值根據(jù)清洗工藝在3.5至5.3之間變化，用食人魚(yú)和RCAl清洗的晶片顯示的IEP值分別為3.8和4.5。通過(guò)不同方法清洗的LPCVD氮化物晶片的ζ電勢(shì)作為溶液pH的函數(shù)，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，結(jié)果表明，二氧化硅薄膜的IEP值在ph2.8 ~3.5范圍內(nèi)，用食人魚(yú)清洗氮化物晶片的IEP。
圖中在食人魚(yú)中清洗的氮化物晶片上的PSL粒子數(shù)量隨著pH值的降低而增加，并且在晶片的IEP值(3.8)附近急劇變化，在晶片具有正ζ電勢(shì)的酸堿度下，沉積似乎是有利的。 為了解釋通過(guò)不同程序清洗的LPCVD氮化物膜的IEP值的差異，使用XPS測(cè)量了清洗過(guò)的晶片表面的硅氧比和硅氮比，通過(guò)確定每種元素的峰下面積除以原子靈敏度因子來(lái)計(jì)算原子密度，對(duì)于N (1s)、O (1s)和Si (2p)，原子靈敏度因子分別為0.42、0.66和0.27，結(jié)果表明，由食人魚(yú)清潔的氮化物膜具有最大的Si/O和N/O值(最低的O含量)，在這個(gè)理論中，浸沒(méi)在液體介質(zhì)中的粒子和表面之間的相互作用能量由兩部分組成，一個(gè)是由于雙電層相互作用(可能是排斥的或吸引的)，另一個(gè)是由于范德華相互作用(總是吸引的)。
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圖9
圖9中繪出了PSL粒子和由食人魚(yú)清洗的氮化硅晶片之間的相互作用能量分布，隨后是BOE (IEP = 5.3)，對(duì)于小于IEP值的pH值，相互作用能為負(fù) (5.3)對(duì)于大于5.3的酸堿度，存在排斥勢(shì)能壘。因此，這些氮化物晶片的顆粒污染在pH值較低時(shí)可能是有利的。用流動(dòng)電位法對(duì)LPCVD和PECVD氮化硅薄膜進(jìn)行了表征，結(jié)果表明氮化硅薄膜的IEP取決于清洗處理，LPCVD的IEP和被食人魚(yú)清洗過(guò)的PECVD晶圓分別是5.3和4.9，很可能代表了氮化物晶圓的真實(shí)IEP，用XPS測(cè)定的硅氧比和硅氮比表明，IEP值受清洗過(guò)程中氧化程度的影響。水溶液中PSL粒子在氮化物晶片上的沉積與zeta電位數(shù)據(jù)相關(guān)。PSL粒子和晶片之間的靜電相互作用似乎是污染的一個(gè)促成因素。