本文提出了一種拋光硅片表面顆粒和有機污染物的清洗方法，非離子型表面活性劑可以有效地去除表面上的顆粒，因為它可以顯著降低液體的表面張力和界面張力，非離子型表面活性劑分子具有親水和疏水兩部分，實驗選擇了脂肪醇-聚氧乙烯醚作為一種非離子型表面活性劑，這種非離子表面活性劑不能被電離，因此不會帶來離子污染物。

此外，它有很強的滲透力，可以深入滲透和“楔入”,親水部分的長度大于三分之二，從而形成厚的覆蓋層，如圖1所示，非離子表面活性劑分子可以吸附在硅晶片的表面上和顆粒周圍，其支撐顆粒，并在顆粒周圍形成吸附層，以防止顆粒吸附在表面上。

非離子表面活性劑可以在拋光硅片上形成保護層膜，可以有效控制顆粒的吸附，保持吸附處于物理吸附狀態(tài)，使其易于去除，然而這一層保護膜本身屬于有機污染，最終需要去除，當(dāng)非離子表面活性劑與BDD-EO結(jié)合時，可以同時去除有機污染物和顆粒污染物，以及表面吸附的非離子表面活性劑。在實驗中，由BDD-EO產(chǎn)生的電解質(zhì)中的氧化劑被稱為氧化液(簡稱OL)，制備OL的實驗裝置如圖2所示，它是一個兩盒電解槽，由離子交換膜分割，陽極槽較大，用于制備OL和清洗晶片，在實驗之前，所有的晶片都通過化學(xué)機械拋光(CMP)技術(shù)進行拋光，并且需要制備有機玻璃，并在約10 V的負載電壓下加熱到70 ℃,持續(xù)1.5 h。

顆粒去除比較實驗

（1）將拋光晶圓放入OL中10分鐘，然后從陽極浴中取出，放入裝滿OL的容器中，然后將容器放入80kHz頻率的超音速清潔器中，持續(xù)10分鐘，之后它在另一個容器中清洗了三次，該容器中裝滿了新鮮的去離子水，并以80kHz的頻率放入超音速清潔器中，每次清洗10分鐘，最后一步，在氮氣氣氛中干燥。

（2）將兩片片分別浸泡在1%v/v非離子表面活性劑容器和10%v/v非離子表面活性劑容器中，每個晶片在室溫下浸泡20分鐘，然后將容器放入80kHz的超音速清潔器中浸泡10分鐘，然后每個晶圓在另一個容器中清洗三次，容器中裝滿新鮮的去離子水，并以80kHz的頻率放入超音速清潔器中，每次10分鐘，在最后一步中，每個晶片都在氮氣氣氛中干燥，在500倍放大的整體情況下，用顯微鏡觀察清洗后的晶圓。

有機質(zhì)去除比較實驗

BDD膜陽極的電化學(xué)氧化可以在電解質(zhì)中產(chǎn)生高強度的氧化劑，該氧化劑不僅能有效去除表面的有機污染物，而且還能有效去除非離子表面活性劑，通過比較實驗驗證了去除有機物的效果。

（1）非離子表面活性劑-OL清洗(簡稱S-OL清洗)在室溫下，將拋光晶圓在1%v/v非離子表面活性劑容器中浸泡20分鐘，將容器放入80kHz的超音速清洗器中清洗10分鐘，將晶片放入OL中放置10分鐘，然后從陽極浴中取出，放入裝滿OL的容器中，將容器放入80kHz頻率的超音速清洗器中，清洗10分鐘，在另一個容器中清洗三次，這個容器中裝滿了新鮮的去離子水，然后放入一個具有80kHz頻率的超音速清潔器中，每次清洗10分鐘，最后一步，在氮氣氣氛中干燥。

（2）OL清洗將拋光晶圓放入OL10分鐘，從陽極浴中取出裝滿OL的容器，將容器放入80kHz的超音速清洗劑10分鐘，然后將晶圓片在另一個容器中清洗三次，該容器中裝滿了新鮮的去離子水，并以80kHz的頻率放入超音速清潔器中，每次清洗10分鐘，最后一步在氮氣氣氛中干燥。

（3）傳統(tǒng)的RCA清潔技術(shù)

在RCA(SC1)中，氫氧化銨（29%）、過氧化氫（30%）和水的體積逆比為1：1：5，在80?C的溫度下，持續(xù)10分鐘，然后放入80kHz頻率的超音速清潔器中，持續(xù)10分鐘，然后將其放入RCA(SC2)中，其中鹽酸、過氧化氫和水的體積逆比為1：1：6，溫度為70?C，持續(xù)10分鐘，然后放入超音速清潔器中，頻率為80kHz，10分鐘，然后將晶圓片在另一個容器中清洗三次，該容器中裝滿了新鮮的去離子水，并以80kHz的頻率放入超音速清潔器中，每次清洗10分鐘，最后一步，在氮氣氣氛中干燥。

所有的實驗晶片在氮氣氣氛中干燥，放入干凈的玻璃器皿中，并密封在裝有氮氣的編號盒子中，然后將盒子送到檢查中心，用x射線光電子能譜(XPS)測試有機含量，在500倍放大的整體情況下，用金相顯微鏡觀察清洗后的晶圓，1%v/v非離子表面活性劑清洗去除顆粒的效果明顯優(yōu)于OL清洗和10%v/v非離子表面活性劑，由于濃度較高，10%v/v的非離子表面活性劑在溶液中和晶圓表面上都產(chǎn)生了膠束，由10%v/v非離子表面活性劑產(chǎn)生的片狀膠束，因此在使用非離子型表面活性劑時，應(yīng)該是適當(dāng)?shù)臐舛龋栽谟袡C物去除對比實驗中，非離子表面活性劑的濃度為1% v/v。

XPS測量是觀察晶圓片表面有機污染物的一種重要而有效的方法，可以直接反映有機殘留物的數(shù)量，顯示典型的晶片表面全掃描和局部掃描的光譜，在三種有機物去除比較實驗中清洗，全掃描光譜顯示硅表面的化學(xué)成分基本上是三種元素，氧、碳和硅。

測量結(jié)果表明，三種技術(shù)清洗的硅片均有微量有機碳殘留和薄二氧化硅氧化層，三種元素濃度的比較，用OL和S-OL清洗技術(shù)清洗的硅晶片表面比用RCA清洗技術(shù)具有更少的有機殘留物和更厚的氧化層，因此，在從晶圓表面去除有機污染物方面，新技術(shù)優(yōu)于RCA清洗技術(shù)。

將非離子表面活性劑與BDD薄膜陽極電化學(xué)氧化相結(jié)合的新型清洗技術(shù)可以同時去除有機污染物和顆粒污染物，以及吸附在晶片表面的表面活性劑，BDD-EO中的化學(xué)試劑量小，可重復(fù)使用，S-OL清洗技術(shù)中不使用鹽酸、氫氧化銨和過氧化氫。因此，S-OL清潔技術(shù)是一種環(huán)保的清潔技術(shù)。
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審核編輯：湯梓紅