使用臭氧和HF清洗去除金屬雜質(zhì)的研究

本研究在實(shí)際單位工藝中容易誤染，用傳統(tǒng)的濕式清潔方法去除的Cu和Fe等金屬雜質(zhì)，為了提高效率，只進(jìn)行了HF濕式清洗，考察了對(duì)表面粗糙度的影響，為了知道上面提出的清洗的效果，測(cè)量了金屬雜質(zhì)的去除量，測(cè)量了漆器和表面形狀，并根據(jù)清潔情況測(cè)量了科隆表面特性。

本實(shí)驗(yàn)使用半導(dǎo)體用高純度化學(xué)溶液和DI 晶片，電阻率為22~38 ohm~ cm，使用了具有正向的4 inches硅基底，除裸晶圓外，所有晶片均采用piranha+HF清洗進(jìn)行前處理，清楚地知道紗線過程中易污染的Cu和Fe等金屬雜質(zhì)的去除程度。Cu金屬雜質(zhì)的人為污染量和各次清洗產(chǎn)生的金屬物凈產(chǎn)物的除糠量均被定為TXRF，其結(jié)果為圖1。有效地去除了Cu金屬雜質(zhì)，通過不斷反復(fù)處理，Cu雜質(zhì)量減少到I×10" atoms/am左右。

從干氣化學(xué)角度考察這個(gè)結(jié)果如下，圖2顯示，在污名溶液中Cu以Cu~相狀存在，在這種人為污染溶液中浸泡SI FLE，形成了電化學(xué)電池，也就是說，污染溶液中的Cu2是通過對(duì)電子進(jìn)行交聯(lián)的方法，通過Split 1清潔(HF-only)去除了界面上形成的SiO2，認(rèn)為污染的Cu將從硅表面去除，但是，根據(jù)split 1清洗后Cu中的金屬雜質(zhì)顯示出約1×101’ATOMS/CML的殘留量，因此，HF清洗對(duì)Cu有效，未能過度去除，紫外線/臭氧鏟入的split 2清洗后，Cu等金屬雜質(zhì)水急劇減少，這是紫外線/臭氧處產(chǎn)生的反應(yīng)性強(qiáng)的氧原子與硅表面上的Cu和硅反應(yīng)，使Cu表面形成Cu2O等氧化膜，并與硅反應(yīng)，形成SiO2氧化膜，結(jié)果Si/SiO2界面移動(dòng)到Si內(nèi)部，SiO2膜在下一次HF清洗中被去除，金屬氧化物也被同時(shí)去除。

?銅已從面上有效去除，表2是AFM測(cè)量銅的人為污染量及4種不同清洗下的表面粗糙度的結(jié)果，清洗后表面粗糙程度約為1.1A左右，結(jié)果是通過split 1(HF-only)清洗，銅和硅界面上存在的二氧化硅形成的凹陷和殘留的銅雜質(zhì)，認(rèn)為表面粗糙度沒有減少。HF清洗同時(shí)去除了這些氧化膜和金屬氧化物，認(rèn)為表面粗糙度有所提高，被銅污染的晶片和紫外線/臭氧處理的晶片的曲面幾何體。

為了知道每次清洗的表面特性，測(cè)量了清洗后的接觸角度，紫外線/臭氧清潔形成親水表面是因?yàn)樽贤饩€/臭氧處理形成的硅氧化膜和金屬氧化物，HF清洗去除了前處理中成型的氧化物，同時(shí)將硅表面終止為氫，因此結(jié)果顯示了疏水表面特性。 這是根據(jù)的金屬雜質(zhì)的殘留量用TXRF分解的結(jié)果，鐵的人為污染量約為6× 101atoms/cm左右，污染量比銅污染的情況低，如果對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行全電化學(xué)的考察，鹽溶液的pH值為2.28左右，E=-0.139V 所以根據(jù)圖表，污染溶液內(nèi)溶解FE，鐵離子~狀態(tài)穩(wěn)定存在，也就是鐵離子的標(biāo)準(zhǔn)氫電極 (-0.440V)是存在于污染溶液內(nèi)的，低于標(biāo)準(zhǔn)氫電極(0V)。

因此在鐵污染溶液內(nèi)浸泡Si不會(huì)發(fā)生Fe的還原反應(yīng)，而是發(fā)生H-的還原反應(yīng)。對(duì)氧化還原半熔的外延吸附量不同，通過清洗有效地清除，這種清洗越重復(fù)，金屬雜質(zhì)去除效果越好，表征粗糙程度也越大，反而更好。再次氧化殘留金屬雜質(zhì)并通過清洗去除，有效地去除了，同時(shí)表面粗糙度也有所改善。

審核編輯：符乾江