扫码添加微信，获取更多半导体相关资料
RCA清洗化学已广泛应用于半导体行业，尤其是用于去除晶片表面的各种污染。根据在RCA清洗中应用的最后一种化学物质，SC2最后过程中的粒子或SC1最后过程中的金属离子都可以留在晶片表面。在实践中，由于金属离子要求低于108原子/cm2，SC2最后清洗工艺更受青睐。然而，SC2最后一次清洗中的残留颗粒成为当前晶片清洗中的一个严重问题。SC2溶液的酸性可以使粒子更容易在晶片表面，因为相反的zeta势吸引的增加而重新沉积。为了提高金属污染的去除能力，防止颗粒的再生，可以在SC2中添加新的表面活性剂或有机酸等化学添加剂。因此，本研究选择这些添加剂对氯化物基清洗溶液进行改性，以保持金属去除效率，防止颗粒再生。所有实验均采用直径为6英寸的（100）型硅晶片，使用36%盐酸将基溶液从0.02wt%滴定到0.5wt%。对于添加剂，我们选择了TritonX-100和草酸来评价金属和颗粒的去除效率。为了比较颗粒再生情况，将硅片浸入100nm胶体硅和聚苯乙烯乳胶(PSL)的颗粒溶液中。在添加或不添加添加剂的清洗溶液中的晶片颗粒上。用光学显微镜评估复位率。我们观察到，TX-100的存在可以帮助防止二氧化硅和PSL的颗粒再生，并保持较高的金属去除效率。在化学物质中测量了zeta电位，以了解电荷对粒子复位的影响。在金属去除评价中，使用氯化铜和氯化铝溶液通过浸渍法对Si进行故意污染。从离子态出发，铜污染物电化学生长为尺寸小于10nm的纳米颗粒，而铝污染物电化学生长为尺寸小于4nm以下。AFM用于测量金属污染水平。
为了了解TritonX-100溶液中二氧化硅和PSL粒子的静电行为，我们在TritonX-100浓度变化时进行了zeta电位分析。图31显示了100nm胶体二氧化硅的zeta电位变化。
图31 TritonX-100在0.05wt%盐酸中硅粒子和扁平硅的Zeta电位变化
对于0.02wt%盐酸条件，pH值约为2.68，对于0.05wt%盐酸，pH值约为2.28。即使将TritonX-100加入到稀释的盐酸溶液中，两种盐酸浓度的pH值也根本没有变化。在图31中，没有TritonX-100的二氧化硅的zeta电位接近10mV，尽管在0.05wt%盐酸条件下添加了TritonX-100，但没有显著变化。对于平坦的Si，无论TritonX-100浓度如何，zeta电位结果都保持其负值。这种静电行为无助于阐明粒子的色散行为，因为它们的zeta势值显示出相反的符号，这意味着它们更可以相互连接。这与图26和图27中的结果不匹配。因此，应该考虑额外的力，或空间排斥力，因为zeta势不能阐明粒子的排斥力现象。表面与粒子之间的zeta电位差很小，说明TritonX-100诱导的足够的空间力可以帮助克服zeta电位效应，产生粒子沉积的预防作用。
这种静电行为无助于阐明粒子的色散行为，因为它们的zeta势值显示出相反的符号，这意味着它们更可以相互连接。这与图26和图27中的结果不匹配。因此，应该考虑额外的力，或空间排斥力，因为zeta势不能阐明粒子的排斥力现象。表面与粒子之间的zeta电位差很小，说明TritonX-100诱导的足够的空间力可以帮助克服zeta电位效应，产生粒子沉积的预防作用。
在图32和33中，显示了100nmPSL粒子的数量，它们在含有TritonX-100的0.02wt%盐酸和0.05wt%盐酸溶液中沉积在硅晶片上。在这两张图中，当TritonX-100添加到0.02wt%时，沉积粒子数量持续减少，但在此之后，即使TritonX-100增加到0.1wt%，沉积粒子也会增加。
图32 在0.02wt%HCl/TritonX-100溶液中沉积的PSL颗粒计数
图33 在0.05wt%HCl/TritonX-100溶液中沉积的PSL颗粒计数
硅表面的金属污染以降低器件的电学和物理性能而闻名。虽然基于盐酸的SC2清洗已被广泛用于控制金属污染物，但由于其酸性，表面金属水平极低和颗粒沉积使得应用于半导体清洗具有挑战性。因此，为了解决这些问题，新的添加剂值得在SC2清洗溶液中试用。
本研究采用TritonX-100和草酸为研究方法，观察了它们对稀盐酸大气中颗粒沉积和金属污染物去除效率的影响。首先，在TritonX-100中，它减少了颗粒对有机和无机颗粒的吸附。由于TritonX-100既具有疏水部分，又具有亲水部分，通过疏水作用或氢键，它很容易被吸附到有机和无机颗粒上。一旦TritonX-100附着在粒子表面，它们就可以产生粒子之间的空间相互作用。这使得粒子在硅表面的沉积更加分散和扰动。在金属去除效率方面，TritonX-100对铜和铝的去除没有任何增强或衰退，因为该添加剂是非离子表面活性剂。
对于草酸，它不能同时被有机和无机颗粒吸收。因此，草酸不会引起颗粒或颗粒与表面之间的额外相互作用。因此，只有草酸改变pH才会影响粒子的吸附，因为pH可以降低静电值，或zeta势是粒子粘附的关键因素之一。正如预期的那样，在稀的盐酸溶液中加入的草酸越多，在硅表面沉积的颗粒就越多。而在金属去除实验中，草酸对铜和铝的去除有明显的增加。这是因为草酸不仅可以与金属离子形成配合物，还可以与金属氧化物反应，使金属氧化物分离，形成金属配合物。
这些结果表明，通过适当地混合这些添加剂，可以同时防止颗粒沉积和提高金属去除效率。基于这一期望，它应该作为未来的工作加以证明。