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，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，當非離子表面活性劑與BDD-EO結合時，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產生的電解質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機械拋光(CMP)技術進行拋光，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。

有機質去除比較實驗

BDD膜陽極的電化學氧化可以在電解質中產生高強度的氧化劑，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）傳統的RCA清潔技術

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10分鐘，然后放入80kHz頻率的超音速清潔器中，持續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生了膠束，由10%v/v非離子表面活性劑產生的片狀膠束，因此在使用非離子型表面活性劑時，應該是適當的濃度，所以在有機物去除對比實驗中，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成分基本上是三種元素，氧、碳和硅。

測量結果表明，三種技術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清洗技術清洗的硅晶片表面比用RCA清洗技術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，新技術優于RCA清洗技術。

將非離子表面活性劑與BDD薄膜陽極電化學氧化相結合的新型清洗技術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中的化學試劑量小，可重復使用，S-OL清洗技術中不使用鹽酸、氫氧化銨和過氧化氫。因此，S-OL清潔技術是一種環保的清潔技術。
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審核編輯：湯梓紅