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RCA清洗化學已廣泛應(yīng)用于半導體行業(yè)，尤其是用于去除晶片表面的各種污染。根據(jù)在RCA清洗中應(yīng)用的最后一種化學物質(zhì)，SC2最后過程中的粒子或SC1最后過程中的金屬離子都可以留在晶片表面。在實踐中，由于金屬離子要求低于108原子/cm2，SC2最后清洗工藝更受青睞。然而，SC2最后一次清洗中的殘留顆粒成為當前晶片清洗中的一個嚴重問題。SC2溶液的酸性可以使粒子更容易在晶片表面，因為相反的zeta勢吸引的增加而重新沉積。為了提高金屬污染的去除能力，防止顆粒的再生，可以在SC2中添加新的表面活性劑或有機酸等化學添加劑。因此，本研究選擇這些添加劑對氯化物基清洗溶液進行改性，以保持金屬去除效率，防止顆粒再生。所有實驗均采用直徑為6英寸的（100）型硅晶片，使用36%鹽酸將基溶液從0.02wt%滴定到0.5wt%。對于添加劑，我們選擇了TritonX-100和草酸來評價金屬和顆粒的去除效率。為了比較顆粒再生情況，將硅片浸入100nm膠體硅和聚苯乙烯乳膠(PSL)的顆粒溶液中。在添加或不添加添加劑的清洗溶液中的晶片顆粒上。用光學顯微鏡評估復位率。我們觀察到，TX-100的存在可以幫助防止二氧化硅和PSL的顆粒再生，并保持較高的金屬去除效率。在化學物質(zhì)中測量了zeta電位，以了解電荷對粒子復位的影響。在金屬去除評價中，使用氯化銅和氯化鋁溶液通過浸漬法對Si進行故意污染。從離子態(tài)出發(fā)，銅污染物電化學生長為尺寸小于10nm的納米顆粒，而鋁污染物電化學生長為尺寸小于4nm以下。AFM用于測量金屬污染水平。
為了了解TritonX-100溶液中二氧化硅和PSL粒子的靜電行為，我們在TritonX-100濃度變化時進行了zeta電位分析。圖31顯示了100nm膠體二氧化硅的zeta電位變化。
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圖31 TritonX-100在0.05wt%鹽酸中硅粒子和扁平硅的Zeta電位變化
對于0.02wt%鹽酸條件，pH值約為2.68，對于0.05wt%鹽酸，pH值約為2.28。即使將TritonX-100加入到稀釋的鹽酸溶液中，兩種鹽酸濃度的pH值也根本沒有變化。在圖31中，沒有TritonX-100的二氧化硅的zeta電位接近10mV，盡管在0.05wt%鹽酸條件下添加了TritonX-100，但沒有顯著變化。對于平坦的Si，無論TritonX-100濃度如何，zeta電位結(jié)果都保持其負值。這種靜電行為無助于闡明粒子的色散行為，因為它們的zeta勢值顯示出相反的符號，這意味著它們更可以相互連接。這與圖26和圖27中的結(jié)果不匹配。因此，應(yīng)該考慮額外的力，或空間排斥力，因為zeta勢不能闡明粒子的排斥力現(xiàn)象。表面與粒子之間的zeta電位差很小，說明TritonX-100誘導的足夠的空間力可以幫助克服zeta電位效應(yīng)，產(chǎn)生粒子沉積的預(yù)防作用。
這種靜電行為無助于闡明粒子的色散行為，因為它們的zeta勢值顯示出相反的符號，這意味著它們更可以相互連接。這與圖26和圖27中的結(jié)果不匹配。因此，應(yīng)該考慮額外的力，或空間排斥力，因為zeta勢不能闡明粒子的排斥力現(xiàn)象。表面與粒子之間的zeta電位差很小，說明TritonX-100誘導的足夠的空間力可以幫助克服zeta電位效應(yīng)，產(chǎn)生粒子沉積的預(yù)防作用。
在圖32和33中，顯示了100nmPSL粒子的數(shù)量，它們在含有TritonX-100的0.02wt%鹽酸和0.05wt%鹽酸溶液中沉積在硅晶片上。在這兩張圖中，當TritonX-100添加到0.02wt%時，沉積粒子數(shù)量持續(xù)減少，但在此之后，即使TritonX-100增加到0.1wt%，沉積粒子也會增加。
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圖32 在0.02wt%HCl/TritonX-100溶液中沉積的PSL顆粒計數(shù)
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圖33 在0.05wt%HCl/TritonX-100溶液中沉積的PSL顆粒計數(shù)
硅表面的金屬污染以降低器件的電學和物理性能而聞名。雖然基于鹽酸的SC2清洗已被廣泛用于控制金屬污染物，但由于其酸性，表面金屬水平極低和顆粒沉積使得應(yīng)用于半導體清洗具有挑戰(zhàn)性。因此，為了解決這些問題，新的添加劑值得在SC2清洗溶液中試用。
本研究采用TritonX-100和草酸為研究方法，觀察了它們對稀鹽酸大氣中顆粒沉積和金屬污染物去除效率的影響。首先，在TritonX-100中，它減少了顆粒對有機和無機顆粒的吸附。由于TritonX-100既具有疏水部分，又具有親水部分，通過疏水作用或氫鍵，它很容易被吸附到有機和無機顆粒上。一旦TritonX-100附著在粒子表面，它們就可以產(chǎn)生粒子之間的空間相互作用。這使得粒子在硅表面的沉積更加分散和擾動。在金屬去除效率方面，TritonX-100對銅和鋁的去除沒有任何增強或衰退，因為該添加劑是非離子表面活性劑。
對于草酸，它不能同時被有機和無機顆粒吸收。因此，草酸不會引起顆粒或顆粒與表面之間的額外相互作用。因此，只有草酸改變pH才會影響粒子的吸附，因為pH可以降低靜電值，或zeta勢是粒子粘附的關(guān)鍵因素之一。正如預(yù)期的那樣，在稀的鹽酸溶液中加入的草酸越多，在硅表面沉積的顆粒就越多。而在金屬去除實驗中，草酸對銅和鋁的去除有明顯的增加。這是因為草酸不僅可以與金屬離子形成配合物，還可以與金屬氧化物反應(yīng)，使金屬氧化物分離，形成金屬配合物。
這些結(jié)果表明，通過適當?shù)鼗旌线@些添加劑，可以同時防止顆粒沉積和提高金屬去除效率?；谶@一期望，它應(yīng)該作為未來的工作加以證明。