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? ? ? 金屬氧化物半導(dǎo)體的傳統(tǒng)制造工藝包括各種步驟，如蝕刻、沉積、化學(xué)機(jī)械拋光等。在每個過程中，晶片很容易被納米尺寸的顆粒污染。晶片表面的這些顆粒可能會影響產(chǎn)量的降低。根據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)，隨著動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)半節(jié)距的縮小，臨界粒徑正在減小到1納米。物理清洗過程，如超聲波、噴射、氣溶膠等。，由于其不可控的物理力，無法防止30納米以下的圖案損壞。因此，使用濕化學(xué)清洗工藝清潔表面以防止圖案損壞是非常重要的。
? ? ? 濕化學(xué)清洗過程主要有兩個因素。一個是表面刻蝕，另一個是顆粒與基體的相互作用力。眾所周知，SC1清洗機(jī)制可以代表性地去除硅襯底上的顆粒。然而，污染在表面上的粒子不僅僅是硅表面，還有多硅、氮化硅、二氧化硅等多種表面。因此，必須根據(jù)化學(xué)物質(zhì)的蝕刻機(jī)理和相互作用力，證明其對各種表面的顆粒去除效率。
? ? ? 在本文中，我們研究了使用半導(dǎo)體清洗工藝中常用的清洗化學(xué)品在基于硅襯底的各種表面上去除顆粒的關(guān)鍵因素。實驗采用多晶硅、熱二氧化硅和高溫氮化硅作為襯底。稀釋NH4OH (NH4OH:DIW = 1:1000)，SC1 (NH4OH:H2O2: DIW = 1:2:50，60℃)和稀釋HF(HF:DIW = 1:1000)溶液用于蝕刻和清潔測試。使用橢偏儀測量每個襯底的蝕刻速率。測量ζ電勢以計算清潔溶液中每個基底的相互作用力。使用浸漬法清潔測試，Si3N4 (<1微米)顆粒被污染在耦合晶片上。使用旋轉(zhuǎn)型單一工具按照以下順序執(zhí)行清潔過程:(1)以500轉(zhuǎn)/分的速度用清潔化學(xué)品清潔30秒(2)以500轉(zhuǎn)/分的速度用DIW沖洗30秒(3)以1500轉(zhuǎn)/分的速度用N2吹風(fēng)干燥30秒。
? ? ? 圖1顯示了60分鐘清洗化學(xué)品中氧化釷、多晶硅和氮化硅的蝕刻速率。與其他溶液相比，所有襯底在稀NH4OH溶液中的蝕刻速率最低。多晶硅襯底被SC1溶液高度刻蝕。HF溶液對HT-SiN襯底的刻蝕速率最高。
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圖1 不同化學(xué)物質(zhì)中氧化釷、多晶硅和氮化硅的腐蝕速率
? ? ? 圖2顯示了基于ζ-電位結(jié)果的每個基底和Si3N4顆粒之間的相互作用力。NH4OH、SC1和HF清洗溶液的pH值分別為10.8、10.3和2.4。pH值為10時，氧化釷和多晶硅表現(xiàn)出排斥力。另一方面，HT-SiN在所有條件下都表現(xiàn)出吸引力。
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圖2 氧化釷、多晶硅、氮化硅襯底與氮化硅顆粒間的相互作用力
? ? ? 基于蝕刻速率和相互作用力的結(jié)果，如圖3所示評估PRE。稀NH4OH溶液和SC1溶液中Th-氧化物的PRE較高。在堿性溶液中，氧化釷表面的腐蝕和氧化釷表面與顆粒之間的強排斥力會影響預(yù)氧化。盡管在HF溶液中蝕刻速率很高，但在酸性條件下，由于粒子被引力重新污染，它不能有效地去除粒子。多晶硅在堿性溶液中的預(yù)氧化與氧化釷相似。這意味著Th-氧化物作為濕化學(xué)清洗的關(guān)鍵因素受到相互作用力的影響。隨著刻蝕速率的增加，氮化硅表面的預(yù)刻蝕速率增加。因此，刻蝕速率是比HT-SiN表面相互作用力更關(guān)鍵的因素。
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圖3 不同化學(xué)物質(zhì)對氧化釷、多晶硅、高溫氮化矽基板的粒子移除效率
? ? ? 因此，在濕化學(xué)清洗中，每個基材都有主導(dǎo)因素?？赡苁俏g刻速率或相互作用力，也可能是兩者都有。如果在對各種基底進(jìn)行清潔時考慮這些因素，基底將被有效地清潔。