硅片表面有机污染物的吸附行为

摘要

研究了吸附在硅片表面的有机污染物的吸附行为。污染物是由洁净室环境和塑料储物箱中存在的挥发性有机污染物引起的。晶片上的污染物通过将它们溶解在溶剂中来收集，并通过气相色谱-质谱分析进行表征。发现有机污染物的数量随着时间的推移而增加。当对污染物进行详细检查时，发现每种污染物的行为随其化学性质的不同而变化。低沸点的有机污染物往往会立即被吸附，而高沸点的有机污染物往往会在较长的暴露时间内被吸附。

介绍

随着半导体器件变得越来越小，降低器件生产区域的污染程度以防止超大规模集成电路 (ULSI) 制造过程中的波动变得越来越重要。

事实证明，洁净室对于专业人士来说是必不可少的。制造半导体器件的合适环境的愿景。这种洁净室可以控制空气中颗粒的数量。集成处理环境似乎是超净制造的理想选择。然而，目前还没有控制挥发性有机物污染的技术，即使在这样的环境下，干净的晶圆表面也会发生亚单层级污染。事实上，即使在 10 级及更高级别的洁净室中，有机物的浓度和总到达率也比颗粒高几个数量级。

近年来，来自洁净室等工艺环境或工艺设备和塑料储存箱中的硅晶片表面的微量有机污染物对越来越小的半导体器件的性能产生越来越大的不利影响，例如2-5 当硅片暴露在洁净室环境中时，空气中的气态有机分子会迅速吸附到硅片表面。避免空气中的有机物吸附在硅片上表面，然后将晶片存储在晶片存储盒中。然而，最近的研究表明，虽然将晶圆储存在盒子中以防止空气中的污染物，但有机添加剂会从构成盒子的塑料材料中蒸发并吸附到晶圆表面。

实验性

图 1 显示了我们在本研究中采用的实验方案，使用直径为 6 英寸的 Si(100) 晶片。对于所有实验，通过 RCA 方法对晶片进行预清洁，并且晶片表面覆盖有天然氧化物。然后将晶片暴露在传统的洁净室中几个小时，并垂直放置在石英载体上。然后我们研究了有机污染。

结果和讨论

CHx 在 2979 和 2937 cm-1 处上升，C=O 在 1708 cm-1 处上升。这些吸收峰在丙酮浸泡后降低，从而表明有机污染物被丙酮有效溶解。由于 IR 光谱对极少量有机污染物的灵敏度不足，因此推测丙酮浸渍后仅微量有机污染物残留在晶片表面，从而难以研究污染物的行为。在本研究中，我们检查了溶解在丙酮中并通过 GC-MS 技术检测的一定量有机污染物的行为。

结论

我们 研究了暴露于洁净室环境并储存在塑料存储盒中的晶片表面上发现的有机污染物。我们发现有机污染物的数量随着暴露在洁净室环境中的时间而增加。长时间暴露在洁净室环境中的晶片上吸附的污染物类型与短时间暴露在晶片上的污染物类型不同。还发现低沸点的有机污染物往往会立即被吸附并被高沸点的有机污染物所取代。

审核编辑：符乾江