摘要

本文討論了稀氫氟酸清洗過程中顆粒沉積在矽片表面的機理。使用原子力顯微鏡的直接表面力測量表明，矽表面上的顆粒再沉積是由於顆粒和晶片表面之間的主要相互作用。表面活性劑的加入可以透過改變顆粒和晶片之間的表面相互作用力來影響稀氟化氫溶液的清潔效果。我們表明，顆粒沉積與晶片和顆粒的ζ電勢的乘積之間存在簡單的相關性。這種相關性可以透過在雙電層相互作用的推導中引入線性疊加近似來解釋。表面活性劑的加入也將降低分散吸引力，引入空間排斥，並消除粘附力，如表面力測量結果所示。文章全部詳情：壹叄叄伍捌零陸肆叄叄叄

實驗

所有的實驗都在室溫下進行。每個實驗的0.5% HF溶液都是從電子級49% HF溶液新鮮製備的。在這些實驗中，氮化矽顆粒被選為模型顆粒。顆粒沉積實驗如下進行;矽片在浸入含200 ppm氮化矽顆粒的0.5 wt % HF溶液前，先在SC-1溶液中清洗~Alfa Aesar。平均直徑為0.3毫米，表面活性劑含量為1重量%，持續10分鐘。在稀氫氟酸溶液中分別加入不同的陽離子、陰離子、兩性或非離子表面活性劑來改變表面電荷。在水洗和氮氣吹乾後，使用Jeol 6400掃描電子顯微鏡對晶片進行分析。從照片中統計表面顆粒。表面活性劑效率定義為並且小於零的值表示與沒有新增表面活性劑的情況相比顆粒沉積增加。

圖1稀氫氟酸水溶液的酸鹼度是氫氟酸濃度的函式

結果和討論

HF在水溶液中部分解離，不同種類如H1、F2、HF、HF22和H2F2共存。

圖2在0.5%的氟化氫溶液中，矽和氮化矽的ζ電位是酸鹼度的函式

圖3空氣中氮化矽原子力顯微鏡針尖和矽表面之間的相互作用力。進場曲線和回撤曲線都表現出很強的吸引力。收縮曲線顯示出很強的附著力。在圖1中。圖3a中PSD電壓是相互作用力的測量值。3b標繪了作為原子力顯微鏡尖端和矽樣品之間分離距離的函式的歸一化力。

圖4。標準化力與。去離子水中氮化矽尖端-矽表面相互作用的分離距離。接近曲線和縮回曲線都表現出長距離的排斥和短距離的吸引。針尖的跳上跳下清晰可見。這兩個表面之間的附著力在收縮曲線上很明顯。

結論

已經進行了直接力測量，以瞭解在DHF清洗期間矽表面上的粒子汙染。在0.5%的氟化氫溶液中，酸鹼度約為1.9，矽表面略有正電荷。由於矽表面和顆粒之間的大範德華相互作用，裸露矽表面上的顆粒沉積非常普遍。表面活性劑可用於減少DHF清潔中的顆粒沉積。表面活性劑的效率與其增加矽和粒子ζ電勢乘積的能力相關。在計算矽和粒子之間的電相互作用時，可以用線性疊加近似來理解這種相關性。表面活性劑可以減少分散相互作用，並在矽表面之間引入空間排斥和粒子表面。一些表面活性劑的加入也可以消除顆粒和矽表面之間的粘附力，促進顆粒從矽晶片上去除。