引言

晶圓-機(jī)械聚晶(CMP)過(guò)程中產(chǎn)生的漿體顆粒對(duì)硅晶片表面的污染對(duì)設(shè)備工藝中收率（Yield）的下降有著極大的影響。

為了去除氧化后CMP晶片表面的顆粒，通過(guò)與DHF（稀釋高頻）、非離子表面活性劑PAAE（聚氧乙烯烷氧芳基醚）、DMSO（二甲基亞砜）和D.I.W.混合制備了新的清洗溶液。硅酮晶片故意被硅、氧化鋁和PSL（聚苯乙烯乳膠）污染。與傳統(tǒng)的AMP(氫氧化銨、過(guò)氧化氫和D.LW的混合物)相比，這種大氣輻照下的清洗溶液可以在室溫下同時(shí)去除顆粒和金屬，而不會(huì)增加微粗糙度、金屬線腐蝕和有機(jī)污染物沉積等副作用。這表明這種清洗溶液在銅刷清洗工藝和傳統(tǒng)的銅刷后清洗工藝中具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)

本方法采用直徑在0.1 nm~0.5 im之間的二氧化硅顆粒、鋁礬土顆粒和polystylene latex(PSL)顆粒。在人為污染的清潔槽中加入晶片，吸附量調(diào)整到表面約30000個(gè)左右，該數(shù)值在本實(shí)驗(yàn)期間保持恒定使用。所用超聲波采用的是間接方式的1000 KHz/600 W，本方法研究的清潔液A-HF（DHF，Polyoxyethylene Alkyl Aryl Ether和Dimethylsulfoxide的混合物）的組合物采用了如下提純: 表面活性劑（Polyoxyethylene Alkyl Aryl Ether:非離子表面活性劑）和DMSO（KANTO Chemical）通過(guò)微粒顆粒過(guò)濾后使用，顆粒尺寸為0.05。另外，用于配合它們的超純水是電阻為18.3 MQ的超純水，經(jīng)過(guò)0.02 er。表1是表面活性劑PAAE的數(shù)據(jù)。

表1 PAAE表面活性劑的HLB數(shù)和云點(diǎn)

其他用于本實(shí)驗(yàn)的分析設(shè)備包括:Dynamic contact angle analyzer（Cahn DCA-312）用于測(cè)量添加了MAE的A-HF的接觸角和表面張力；ElHpsometer用于測(cè)量氧化膜的厚度；用Wafer-T進(jìn)行最小載波生命周期分析，用Perkin-Elmer Autosystem XL-Turbomass（GC-MS）進(jìn)行晶片表面吸附的PAAE分析。

結(jié)果和討論

顆粒去除效率：

A-HF如圖1所示，它有效地消除了晶片表面存在的二氧化硅、鋁礬土和PSL顆粒。此時(shí)，顆粒去除效率受HF濃度影響不大，取而代之的是表面活性劑和溶劑的濃度。此時(shí)使用的非離子表面活性劑(RXAE)與非質(zhì)子性溶劑(DMSO)一起提高了清潔劑對(duì)晶片表面的潤(rùn)濕能力，從而提高了已吸附顆粒的脫附能力，使脫附顆粒不再被吸附。把它看成是一種避免的方式。

圖1 A-HF溶液的顆粒去除效率
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其作用也可以看做是降低A-HF清潔劑的表面張力，使晶片從清潔劑中取出時(shí)可能產(chǎn)生的顆粒吸附降到最低，這是最容易吸附顆粒的過(guò)程。表3是對(duì)添加AE后硅烷晶片的濕滑能力和清潔液表面張力的調(diào)查結(jié)果。人們普遍認(rèn)為陰離子表面活性劑比非離子表面活性劑更能防止顆粒的再吸附。但在表面活性劑的選擇過(guò)程中，我們已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。在對(duì)吸附粒子進(jìn)行脫附反應(yīng)的情況下，反而發(fā)現(xiàn)陰離子表面活性劑的應(yīng)用比非離子表面活性劑差很多。

這可能是因?yàn)殛庪x子表面活性劑將陰離子涂在晶片表面，從而阻礙SiO2表面受到蝕刻用最重要的化學(xué)種類離子的攻擊，增加邊界層的厚度，從而導(dǎo)致超聲波對(duì)粒子的脫附?？梢哉J(rèn)為是因?yàn)榻档土四芰ΑＡ硗?，?duì)于晶片中以氧化膜存在的SiO2表面相同的SiO和A12O3>以及PSL粒子，在pH小于5的情況下，其絕對(duì)值雖然差異較大，但具有相同符號(hào)的Zeta勢(shì)壘，因此僅非離子表面活性劑的使用就可以。

金屬離子的去除效果：

在傳統(tǒng)的RCA洗脫工藝中，對(duì)金屬離子的去除機(jī)理是HPM（HC1， HQ和D.I.W.的混合物）內(nèi)由金屬離子和過(guò)氧化氫起因的活性氧Grego HC1間的氧化還原電位差所描述的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)或最基本反應(yīng)是由金屬離子和HC1。這是金屬氯化物形成的反應(yīng)。另一方面，A-HF清潔劑通過(guò)F蝕刻去除含有金屬離子的氧化膜，從而去除存在于晶片表面的金屬離子。使用這種清潔劑的優(yōu)勢(shì)在于排除了過(guò)氧化氫的使用，使用了實(shí)際濃度0.1%以下的極低濃度HF，并在常溫下使用。

總結(jié)

為了提高CMP洗脫過(guò)程中漿體顆粒的去除效率，本方法在DHF上制備了非離子性表面活性劑PAAE、非質(zhì)子性溶劑DMSO和超純水的混合物新型洗脫液A-HJ。超聲下A-HF的性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明：本洗脫技術(shù)可以顯著降低含有超純水的化學(xué)藥品的用量，并能有效應(yīng)用于Post Oxide CMP洗脫的顆粒的洗脫能力和對(duì)金屬離子的洗脫。顯示了清潔能力，即與傳統(tǒng)的APM不同，在常溫下可以清潔，清潔過(guò)程縮短，通過(guò)使用低濃度的HI，可以通過(guò)最小的蝕刻來(lái)防止表面粗糙。同時(shí)，對(duì)主流CMP金屬布線材料的低腐蝕力，不僅適用于傳統(tǒng)的CMP后清潔工藝，更成為新一代CMP工藝備受矚目的Brush清潔工藝的E調(diào)清潔工藝。確認(rèn)本洗滌劑有適用的可能性。

　　審核編輯：湯梓紅