针对去离子水在晶片表面处理的应用的研究

引言

随着半导体科技的发展，在固态微电子器件制造中，人们对清洁基底表面越来越重视。湿法清洗一般使用无机酸、碱和氧化剂，以达到去除光阻剂、颗粒、轻有机物、金属污染物以及硅片表面上的天然氧化物的目的。然而，随着硅电路和器件结构规模的不断减小，英思特仍在专注于探索有效可靠的清洁方法以实现更好的清洁晶圆表面。

另一方面，为了满足日益严格的低成本（氧化亚钴）和高环境/安全监管标准的要求，清洁技术的创新也迫在眉睫。此时，臭氧因其强大的氧化能力而受到重视，其原本通常应用于废水处理和饮用水消毒行业。

最近在半导体湿式清洗过程中引入的臭氧，受到了越来越多的关注，该技术在工业应用中有很高的前景，可以满足许多方面的需求。如图1中的电位-pH图所示，臭氧化超纯水（UPW）比长期使用的硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化铵具有更高的还原氧化（氧化还原）电位。

图1：臭氧水和半导体湿法加工中常用的一些化学品的电势-pH关系

实验与讨论

图2：稀释臭氧化学方法去除铜和银

使用去离子水可以有效地去除晶片表面上的有害金属，如铜和银等。由于它们比硅具有更高的电负性，并且很容易通过氧化硅在晶片表面还原，因为这些金属被证实是贵金属。英思特发现，在3ppm臭氧化水中，预污染晶片上的这些金属浓度从1013个原子/cm2下降到1010个原子/cm2的量级（图2）。我们还注意到，0.01%的盐酸与臭氧去离子水的混合物加速了铜的去除，但通过氯化银颗粒再沉淀到晶片表面，诱导了较高的Ag浓度。

英思特公司研究了通过去离子水向裸硅晶片添加颗粒的方法，其结果显示，在0.2µm时，每个晶片（PPW）平均添加12个颗粒，在0.16µm时添加约23PPW。硫酸处理晶片的高颗粒计数基本上与硫酸盐残留物引起的时间依赖性雾化有关。结果表明，颗粒污染程度明显较低，去离子水处理的颗粒污染更低，表明与硫酸方法相比，去离子水技术是一种清洁、无冲洗的工艺。

结论

英思特研究表明，臭氧是一种强氧化剂，对晶片表面的制备具有经济效益。与传统的湿法工艺相比，臭氧技术在晶片清洗和光刻胶剥离上的应用表现出了优于或至少同等的性能。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。

审核编辑黄宇