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摘要

? ? ? 從表面去除顆粒污染物是制造集成電路的晶片加工中的一個關(guān)鍵領(lǐng)域，通常使用濕化學制劑來完成。去除顆粒的策略需要了解顆粒沉積機理。在這篇綜述論文的第一部分，討論了表面粒子沉積的膠體化學原理。具體而言，綜述了范德華力和雙電層相互作用能對粒子-表面相互作用的重要性。接下來是對晶片加工中常用的顆粒去除方法的描述，即。兆頻超聲波清洗、刷子清洗和納米噴霧清洗。通過對老化效應的研究，強調(diào)了顆粒沉積條件在顆粒去除效率研究中的重要性。

介紹

? ? ? 在集成電路(IC)制造中，隨著晶片上特征的制造尺寸減小到20納米以下，小于該尺寸的顆?？赡苁遣焕赜绊懼圃炱骷漠a(chǎn)量和可靠性的缺陷。由于制造過程中使用了大量的濕化學處理步驟，液體化學品和去離子水的顆粒污染是一個主要問題。在某些情況下，顆粒也可以原位產(chǎn)生。有趣的是，一種被廣泛使用的稱為化學機械平坦化(CMP)的工藝使用顆粒漿料來平坦化晶片。雖然這種工藝違背了在制造過程中避免顆粒的概念，但由于化學機械拋光后的顆粒去除策略，這種工藝已經(jīng)成為一種可行的技術(shù)。

? ? ? 通過利用表面和膠體化學原理，在減少沉積程度以及有效去除顆粒污染物的方法方面取得了進展。本文的目的是回顧半導體加工中顆粒沉積和去除的原理和方法。在討論了范德華力(vdW)和雙電層相互作用力之后，本文討論了去除粒子的方法。

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顆粒沉積和去除

? ? ??從表面去除顆粒的效率通常取決于用于沉積顆粒的方法。有幾種方法可以在晶片上沉積顆粒。它們是浸漬法、旋涂法和氣溶膠沉積法(干法)。浸漬是通過將晶片浸入含有顆粒的溶液中一段時間，然后輕輕沖洗和干燥來完成的。可以增加液體介質(zhì)的離子強度以抑制雙電層力并增強沉積。在旋涂中，當以預定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片時，通過分配非常稀的漿料來進行污染，導致更均勻的污染分布。在這種情況下，粒子沉積可以通過總是吸引人的vdW力來完成.在氣溶膠沉積法中，多分散氣溶膠在去離子水或其他液體中分散形成的多分散氣溶膠通過差分遷移率分析儀(DMA)獲得單分散氣溶膠。霧化的粒子沉積在腔室的表面上。

? ? ? 粒子去除需要“削弱”粒子對表面的粘附力，并將其移動到吸引力較弱的距離。可以使用顆粒和表面之間的接觸區(qū)域的受控蝕刻來破壞粘附。仍然在表面附近的“分離”粒子可以通過多種方式被輸送出液體邊界層。

? ? ? 兆頻超聲波清洗包括將被污染的表面暴露在用兆頻超聲波頻率的聲波照射的清洗溶液中。聲波穿過液體會產(chǎn)生聲流、氣穴現(xiàn)象(穩(wěn)定和瞬態(tài))以及表面邊界層厚度的減少。從表面去除亞微米顆粒需要顆粒感受流動液體的阻力。

? ? ? 納米噴霧清洗是一種技術(shù)，其中清洗配方的“液滴”通過與加壓氣體混合形成，并使用噴嘴輸送到晶片表面。液滴的大小和撞擊速度可以通過氣壓和液氣比來控制。液滴尺寸通常在微米范圍內(nèi)。

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圖5 在1W=cm2的功率密度下清洗后的缺陷分析結(jié)果

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圖6 在氬飽和KCl溶液中暴露于兆頻超聲波場的鉭覆蓋晶片中二氧化硅顆粒的去除效率(在10%占空比下功率密度為0.5W=cm2，電勢為1.5V對銀=氯化銀)

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結(jié)論

? ? ? 在半導體濕法加工中，顆粒污染是不可避免的。通過了解控制顆粒與表面相互作用的膠體化學原理，有可能開發(fā)和改進有助于顆粒去除的化學配方和技術(shù)。在當前一代器件制造中，面臨的挑戰(zhàn)是在不損壞表面小特征的情況下去除顆粒。無損傷顆粒去除將在未來幾年主導半導體濕法加工。

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