一文了解濕法加工中的電化學(xué)效應(yīng)

引言

電化學(xué)技術(shù)一直被用于理解和提高各種濕式化學(xué)處理步驟的性能，如在集成電路(IC)制造中使用的蝕刻、清洗、鈍化和沖洗。本文的目的是提供幾個例子，說明如何使用電化學(xué)技術(shù)來探測濕法加工中的一些重要領(lǐng)域。 在電流產(chǎn)生的集成電路的制造中，大約三分之一的工藝步驟涉及濕式化學(xué)處理，如清洗、蝕刻、拋光和沖洗。許多這些步驟涉及導(dǎo)電材料與不同水平溶解氣體的水溶液之間的接觸，因此電化學(xué)現(xiàn)象可能在控制這些步驟的有效性方面發(fā)揮重要作用。

電化學(xué)效應(yīng):

電化學(xué)增強(qiáng)最近被報道為大氣清洗。這種技術(shù)被稱為聲電化學(xué)技術(shù)，可用于在低超氣體功率密度(<1W/cm2)下從導(dǎo)電表面去除顆粒。對于同時使用的超氣場，具有共振大小的氫氣泡可以在表面附近振蕩，導(dǎo)致粒子去除。除了氫的演化外，陰極極化還會導(dǎo)致在金屬表面附近形成氫氧化根離子，從而提供一些表面蝕刻，以增強(qiáng)粒子的去除。

聲電化學(xué)技術(shù)已被用于清潔被硅顆粒污染的Ta表面。在本研究中，將～1.5~2V的陰極電位(相對于Ag/AgCl電極)應(yīng)用于去離子水或氯化鉀溶液中，并暴露于0.93MHz聲場。首先獲得了樣品上幾個區(qū)域的顯微鏡圖像。(如圖7所示)

使用電化學(xué)技術(shù)來處理半導(dǎo)體處理操作中的廢水只受到有限的關(guān)注，結(jié)合界面電化學(xué)和膠體化學(xué)的一種有趣的技術(shù)是電凝(EC)/電芬頓(EF)方法，以處理CMP操作的廢物，其中含有低水平的固體(通常低于0.1%)以及有機(jī)化合物和金屬離子。根據(jù)廢物流的pH值，金屬離子可以進(jìn)行不同程度的水解，吸附在懸浮的顆粒上，誘導(dǎo)凝血。通常，多價金屬電極，如鋁或鐵，被用來利用多價離子的強(qiáng)凝固特性。

多年來，化學(xué)物質(zhì)在使用前的電化學(xué)生成已經(jīng)引起了一些人的興趣。最受歡迎的一種是e-硫酸工藝來生成過氧單硫酸，這是過氧化硫混合物(SPM)中的有效成分。在傳統(tǒng)的SPM中，過氧單硫酸的形成伴隨著水的形成，導(dǎo)致了SPM的稀釋。此外，將過氧化物分解成氧氣和水，進(jìn)一步稀釋了混合物，如果采用摻雜硼的金剛石電極電解硫酸，則在陽極處可產(chǎn)生過氧單硫酸和過氧二硫酸。這些化合物的電解作用產(chǎn)生時不形成水。E-硫酸工藝的一個缺點是，電解需要在90?C以下的溫度下進(jìn)行，而來自電解電池的產(chǎn)品必須被加熱，以達(dá)到在傳統(tǒng)的SPM中可達(dá)到的溫度。

在電解電池的陽極和陰極室中產(chǎn)生的氧和氫溶解水已顯示出一定的清洗前景，這種水被稱為“電解水”，并在圖12所示的裝置中產(chǎn)生。該裝置由三個腔室組成：陽極、陰極和中間腔室，超純水通過陽極和陰極室泵送，用氫氧化銨、鹽酸或氯化銨的稀釋電解液溶液進(jìn)入中間室，利用中間室中的氫氧化銨，發(fā)現(xiàn)陰極室中的水(即陰極水)的pH為10，氧化還原電位?為750mV。在中間室使用鹽酸產(chǎn)生了“陽極水”，pH為4.5，氧化還原電位為～為1000mV。因此，用這種方法可以產(chǎn)生具有高還原或氧化特性的水。然而，電解水的活性被限制在40分鐘左右。

總結(jié)

基于直流電和交流電的電化學(xué)技術(shù)都可用于探測在濕式加工步驟中用于集成電路制造的半導(dǎo)體和導(dǎo)電材料的行為。從這些技術(shù)中獲得的基本信息可以幫助理解溶液和界面化學(xué)在濕處理中的作用，并為不破壞特征的清潔開辟新的方向。

審核編輯：湯梓紅