一文了解湿法加工中的电化学效应

引言

电化学技术一直被用于理解和提高各种湿式化学处理步骤的性能，如在集成电路(IC)制造中使用的蚀刻、清洗、钝化和冲洗。本文的目的是提供几个例子，说明如何使用电化学技术来探测湿法加工中的一些重要领域。 在电流产生的集成电路的制造中，大约三分之一的工艺步骤涉及湿式化学处理，如清洗、蚀刻、抛光和冲洗。许多这些步骤涉及导电材料与不同水平溶解气体的水溶液之间的接触，因此电化学现象可能在控制这些步骤的有效性方面发挥重要作用。

电化学效应:

电化学增强最近被报道为大气清洗。这种技术被称为声电化学技术，可用于在低超气体功率密度(<1W/cm2)下从导电表面去除颗粒。对于同时使用的超气场，具有共振大小的氢气泡可以在表面附近振荡，导致粒子去除。除了氢的演化外，阴极极化还会导致在金属表面附近形成氢氧化根离子，从而提供一些表面蚀刻，以增强粒子的去除。

声电化学技术已被用于清洁被硅颗粒污染的Ta表面。在本研究中，将∼1.5~2V的阴极电位(相对于Ag/AgCl电极)应用于去离子水或氯化钾溶液中，并暴露于0.93MHz声场。首先获得了样品上几个区域的显微镜图像。(如图7所示)

使用电化学技术来处理半导体处理操作中的废水只受到有限的关注，结合界面电化学和胶体化学的一种有趣的技术是电凝(EC)/电芬顿(EF)方法，以处理CMP操作的废物，其中含有低水平的固体(通常低于0.1%)以及有机化合物和金属离子。根据废物流的pH值，金属离子可以进行不同程度的水解，吸附在悬浮的颗粒上，诱导凝血。通常，多价金属电极，如铝或铁，被用来利用多价离子的强凝固特性。

多年来，化学物质在使用前的电化学生成已经引起了一些人的兴趣。最受欢迎的一种是e-硫酸工艺来生成过氧单硫酸，这是过氧化硫混合物(SPM)中的有效成分。在传统的SPM中，过氧单硫酸的形成伴随着水的形成，导致了SPM的稀释。此外，将过氧化物分解成氧气和水，进一步稀释了混合物，如果采用掺杂硼的金刚石电极电解硫酸，则在阳极处可产生过氧单硫酸和过氧二硫酸。这些化合物的电解作用产生时不形成水。E-硫酸工艺的一个缺点是，电解需要在90◦C以下的温度下进行，而来自电解电池的产品必须被加热，以达到在传统的SPM中可达到的温度。

在电解电池的阳极和阴极室中产生的氧和氢溶解水已显示出一定的清洗前景，这种水被称为“电解水”，并在图12所示的装置中产生。该装置由三个腔室组成：阳极、阴极和中间腔室，超纯水通过阳极和阴极室泵送，用氢氧化铵、盐酸或氯化铵的稀释电解液溶液进入中间室，利用中间室中的氢氧化铵，发现阴极室中的水(即阴极水)的pH为10，氧化还原电位−为750mV。在中间室使用盐酸产生了“阳极水”，pH为4.5，氧化还原电位为∼为1000mV。因此，用这种方法可以产生具有高还原或氧化特性的水。然而，电解水的活性被限制在40分钟左右。

总结

基于直流电和交流电的电化学技术都可用于探测在湿式加工步骤中用于集成电路制造的半导体和导电材料的行为。从这些技术中获得的基本信息可以帮助理解溶液和界面化学在湿处理中的作用，并为不破坏特征的清洁开辟新的方向。

审核编辑：汤梓红