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摘要
从表面去除颗粒污染物是制造集成电路的晶片加工中的一个关键领域，通常使用湿化学制剂来完成。去除颗粒的策略需要了解颗粒沉积机理。在这篇综述论文的第一部分，讨论了表面粒子沉积的胶体化学原理。具体而言，综述了范德华力和双电层相互作用能对粒子-表面相互作用的重要性。接下来是对晶片加工中常用的颗粒去除方法的描述，即。兆频超声波清洗、刷子清洗和纳米喷雾清洗。通过对老化效应的研究，强调了颗粒沉积条件在颗粒去除效率研究中的重要性。
介绍
在集成电路(IC)制造中，随着晶片上特征的制造尺寸减小到20纳米以下，小于该尺寸的颗粒可能是不利地影响制造器件的产量和可靠性的缺陷。由于制造过程中使用了大量的湿化学处理步骤，液体化学品和去离子水的颗粒污染是一个主要问题。在某些情况下，颗粒也可以原位产生。有趣的是，一种被广泛使用的称为化学机械平坦化(CMP)的工艺使用颗粒浆料来平坦化晶片。虽然这种工艺违背了在制造过程中避免颗粒的概念，但由于化学机械抛光后的颗粒去除策略，这种工艺已经成为一种可行的技术。
通过利用表面和胶体化学原理，在减少沉积程度以及有效去除颗粒污染物的方法方面取得了进展。本文的目的是回顾半导体加工中颗粒沉积和去除的原理和方法。在讨论了范德华力(vdW)和双电层相互作用力之后，本文讨论了去除粒子的方法。
颗粒沉积和去除
从表面去除颗粒的效率通常取决于用于沉积颗粒的方法。有几种方法可以在晶片上沉积颗粒。它们是浸渍法、旋涂法和气溶胶沉积法(干法)。浸渍是通过将晶片浸入含有颗粒的溶液中一段时间，然后轻轻冲洗和干燥来完成的。可以增加液体介质的离子强度以抑制双电层力并增强沉积。在旋涂中，当以预定的转速旋转晶片时，通过分配非常稀的浆料来进行污染，导致更均匀的污染分布。在这种情况下，粒子沉积可以通过总是吸引人的vdW力来完成.在气溶胶沉积法中，多分散气溶胶在去离子水或其他液体中分散形成的多分散气溶胶通过差分迁移率分析仪(DMA)获得单分散气溶胶。雾化的粒子沉积在腔室的表面上。
粒子去除需要“削弱”粒子对表面的粘附力，并将其移动到吸引力较弱的距离。可以使用颗粒和表面之间的接触区域的受控蚀刻来破坏粘附。仍然在表面附近的“分离”粒子可以通过多种方式被输送出液体边界层。
兆频超声波清洗包括将被污染的表面暴露在用兆频超声波频率的声波照射的清洗溶液中。声波穿过液体会产生声流、气穴现象(稳定和瞬态)以及表面边界层厚度的减少。从表面去除亚微米颗粒需要颗粒感受流动液体的阻力。
纳米喷雾清洗是一种技术，其中清洗配方的“液滴”通过与加压气体混合形成，并使用喷嘴输送到晶片表面。液滴的大小和撞击速度可以通过气压和液气比来控制。液滴尺寸通常在微米范围内。
图5 在1W=cm2的功率密度下清洗后的缺陷分析结果
图6 在氩饱和KCl溶液中暴露于兆频超声波场的钽覆盖晶片中二氧化硅颗粒的去除效率(在10%占空比下功率密度为0.5W=cm2，电势为1.5V对银=氯化银)
结论
在半导体湿法加工中，颗粒污染是不可避免的。通过了解控制颗粒与表面相互作用的胶体化学原理，有可能开发和改进有助于颗粒去除的化学配方和技术。在当前一代器件制造中，面临的挑战是在不损坏表面小特征的情况下去除颗粒。无损伤颗粒去除将在未来几年主导半导体湿法加工。
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