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摘要
研究了氨过氧化氢溶液（SC-1溶液）、Fe(III)、Ni(Ii)、Zn(II)在硅片上的吸附作用。实验结果与平衡计算结果比较发现，主要吸附物质是溶解的中性氢氧化物配合物。计算出的氢氧化物配合物吸附的自由能变化支持了这一点。
介绍
为了减少环境和设备的污染，开发和使用了多种清洁方案。SC-1溶液（29%NH4OH：31%It202：H20=1：1：5体积比）1是半导体制造中广泛使用的清洁溶液之一。然而，表面金属污染是由溶液中的一些金属杂质引起的。金属杂质，特别是过渡金属，会引起电的恶化，例如栅极氧化物的分解。
在本文中，我们通过平衡分析的方法研究了其吸附行为。采用分析方法确定了吸附种类。同时还进行了吸附的自由能计算，以了解吸附的种类，并支持平衡分析的结果。本文中检测的金属离子为Fe(III)、Ni(II)和Zn(II)作为半导体制造中的典型污染物。
实验
本工作中使用的以下化学物质为EL级，其中含有低于0.5ppb的过渡金属杂质：50%HF、29%氢氧化铵、31%H202、20%四甲基氢氧化铵。用于原子吸收分光光度法(AAS)的金属标准溶液(1000ppm)用于故意污染。本研究中使用的去离子水含有10ppt以下的过渡金属杂质。所有的过程都在一个100级的洁净室中进行，湿化学品在房间的干净通风口中进行处理。
结果和讨论
图2显示了在SC-1溶液中获得的Fe(III)、Ni(II)和Zn(II)在硅晶片上的吸附等温线。在大部分区域，表面金属浓度随溶液中的浓度单调增加。对数对数线性表明，本情况下金属离子吸附受溶液与表面的化学平衡控制。然而，表面Fe浓度在10~mol1-I以上表现出饱和趋势。这种吸附行为应该与溶液中金属离子的络合态密切相关。
通过在SC-1溶液中加入一定量的四甲基氢氧化铵来控制pH，得到了Fe、Ni、~和Zn吸附的实验pH依赖性。结果如图所示11，铁和镍对pH的依赖性明显，表明吸附种类为羟氧化物。然后将实验中pH的依赖梯度与计算出的金属氢氧化物在pH区10.5~12.0之间的金属氢氧化物分布对pH的依赖梯度进行了比较。如表二所示，pH依赖性的实验梯度与中性种Fe(III)和Ni(II)的计算值吻合较好。结果表明，吸附种类分别为Fe(OH)3(aq)和Ni(OH)2(aq)。
另一方面，本实验中表面锌的浓度与pH无关，而计算出的氢氧化物配合物的分布具有明显的pH依赖性。根据铁和镍的类比，锌的吸附种类也被认为是中性氢酰胺复合物。
图7 计算了锌(ll)中氢氧化物和胺配合物的分布。初始浓度应为1x10-7molI-i
总结
本文通过平衡分析和自由能计算，研究了Fe(III)、NI（II(II)、锌(II)在硅片上的吸附作用，得出了以下结论：
通过溶液中的平衡分析和TXRF角扫描测量，发现在SC-I溶液中，铁的固体中性氢氧化物Fe(OH)3(s)没有吸附在硅片表面。
固体Ni(OH)2和氢氧化锌预计不会在SC-I溶液中形成，因为可溶性胺配合物占优势。
自由能计算结果表明，主要吸附物质为溶解的中性羟氧化物。Fe(III)和NIi(II)的溶解中性氢氧化物配合物，因为计算出的pH依赖分布的梯度与实验吸附梯度很好地吻合。
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