半导体清洗液中溶解氢气对晶圆清洗的影响

在最近的半导体清洁方面，以生物碱为基础的RCA清洁法包括大量的超纯和化学液消耗量以及清洁时多余薄膜的损失； 由于环境问题，对新的新精液和清洁方法的研究正在积极进行。 特别是在超纯水中混合气体，利用Megasonic进行功能水清洁，是为了解决传统RCA清洁液存在的问题而进行的清洁液。

本研究将高纯度的氢气作为气体接触器； pHasorⅡ和可调节循环速度的水泵， 用BPS-3持续超纯水与氢气混合的方法制备了氢气水，用溶解氢浓度计、DHDI-1确定了氢气水的浓度。 在0.1 MPa压力下，在3LPM的氢气流出速度下，得到了最大2.0 ppm的氢气水，为了评价氢气水的基础特性，测定了氢气浓度变化下的pH值、表面能。 同时测量了压力变化下的半衰期，评价了其在bath型清洁器中应用的可行性。 氢水的清洁力利用Si3N4颗粒被任意污染的硅晶片，在bath和梅叶式清洁器中，将氢水浓度和兆芯形态及添加剂变化后的清洁效率分别与现有的SC-1清洁液进行比较。

在功能水发生装置中，在卸压的情况下，观察到平均半衰期为20分钟， 确定了在压力保持的情况下，氢数的浓度保持不变，对于pH值，随着氢数浓度的逐渐增加而减小，在2.0 ppm的浓度下，pH值为5.3左右，表面张力与超纯相比，可以确定无显著变化。在Bath型的清洁器中，认可megasonic对氢的清洁效率进行了测量，测量结果与相同条件下实验的超纯水相似，比SC-1低。 而在梅叶式洗脱机上进行了同等条件的实验，结果表明，在氢水洗脱机中，由于添加剂的影响，具有较高的颗粒去除效率，可以替代SC-1。

本论文是用反应性BCl3等离子体对GaAs进行干法蚀刻后，对其结果进行研究分析的。 此时采用的蚀刻工艺参数为BCl3等离子体中气体流量、工艺压力和RIE尺功率的变化。 首先将工艺压力固定在75 mTorr，然后改变BCl3流量（2.5~10 sccm）进行了试验。 并将BCl3的流量固定在5sccm，然后改变工艺压力（47~180 mTorr），进行了蚀刻实验。 最后在47 mTorr和100 mTorr各自的工艺压力下，改变RF尺功率（50~200 W）进行了实验。

在GaAs等离子体蚀刻结束后，采用表面落差测量仪对表面的落差和粗糙度进行了分析； 随后利用所得结果进行了蚀刻率、蚀刻表面粗糙度、蚀刻选择比等蚀刻特性评价。 并利用光学发光分析仪对蚀刻工艺中样品尺产生的磁偏置和BCl3等离子体气体进行了等离子体的状态实时分析。

总结所产生的GaAs的蚀刻结果可以发现，将5sccm的BCl3气体流量和RF尺功率固定在100W时，蚀刻率在47 mTorr时最高，其值为0.42微米/min。 GaAs的蚀刻速度随着工艺压力的增加而降低，在180 mTorr时蚀刻率为0.03微米/min，几乎没有蚀刻。 此外，我们还将工艺压力设置为75 mTorr， 当RF尺功率固定在100 W，BCl3气体流量从2.5 sccm变化到10 sccm时，在10 sccm的BCl3气体流量下测得最高蚀刻率为0.87微米/min。

GaAs随压力蚀刻后的表面粗糙度比较光滑，最大为2纳米左右，在几乎未蚀刻的180 mTorr条件下降低到约1纳米。 在本实验条件下，GaAs对感光剂的蚀刻选择比最大约在3:1以内。

　　审核编辑：汤梓红