用XPS评价SAW技术的CTGS基底表面清洗程序

引言

为了制备高质量的薄膜，基板的清洁表面是必不可少的。污染可能以颗粒、封闭膜或吸附气体的形式出现，并可能对膜的生长产生不利影响，导致沉积膜的粘附强度降低，与膜或基板材料发生不希望的化学反应。

然而，有许多高级应用需要去除具有特定属性的特定基材，而现有的信息几乎不足以满足这些要求。最有前途的候选者之一是Ca 3 TaGa 3 Si 2 O 14 (CTGS)。与Si相比，CTGS具有不同的表面化学性质，因此对常见污染物具有不同的亲和力。与Si相比，完善的清洁程序将产生不同的结果，因此，开发一种能够尽可能彻底地去除污染物并在薄膜沉积之前产生相同表面条件的清洁程序变得重要。因此，对两种基板的表面进行详细分析是本文的重点。

实验与讨论

RCA 清洁过程是使用过氧化氢的氧化和络合物形成两步清洁程序。第一步， RCA 标准清洁1 (SC-1)，是在具有高pH值的碱性混合物中完成的。该混合物由比例为 1:1: 5 ( NH 3 : H 2 O 2 :H 2 O) 在75到80℃ 的温度范围内。过氧化氢中添加剂的量应尽可能低，以减少表面的再污染。 SC-1导致样品表面的有机污染物显着减少，此外，通过形成IB和IIB族金属以及Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Co 和Cr等元素溶解可溶性复合物。第二步，即所谓的RCA标准清洁2 (SC-2)，是在低pH值的酸性溶液中完成的。该溶液由盐酸 (37 vol % HCL)、过氧化氢 (30 vol % H 2 O 2 ) 和水（超纯 < 0.05 μS/cm）组成，比例为 1:1:6 (HCl:H 2 O 2 :H 2 O) 在温度范围从75到80℃。第二个清洗步骤的主要目的是去除碱金属及其离子和其他金属颗粒，这些在 SC-1 清洗步骤中无法去除。由于可溶性化学络合物的形成和盐酸的钝化作用，可防止表面再次污染。在 SC-2 步骤结束后，用超纯水冲洗样品，并在室温下在超声波浴中进一步冲洗15分钟。

图1总结了在各自的清洁程序后检测到的三种污染元素 C、Na 和 Fe 的 XPS 分析结果以及 CTGS 基板的污染物量。参考样本既没有被清洗也没有接触过任何液体。它们是通过破碎而不是通过锯切晶圆获得的。这些参考样品报告的污染水平是四个单独样品的平均值。由于这项工作的一个目的是将CTGS清洁程序的结果与在Si基板上获得的清洁程序结果进行比较，因此在每个图中还额外显示了Si的结果。

 图1：各自清洗程序后残留烃表面污染产生的碳浓度平均值

结论

英思特半导体已经通过测量评估了CTGS基板的六种不同基板清洁程序的残留污染。在通过光刻胶覆盖、水中锯切、最后去除光刻胶等工艺对基板进行锯切的过程中，可能会在基板表面引入一定量的污染物。清洁过程的结果显示碳、钠和铁的浓度存在显着差异，这在单独的清洁系列中是可重现的。紫外线臭氧程序在减少碳污染方面效率最高。关于钠污染，SC-1 清洁导致最低的Na值。RCA程序最成功地降低了铁含量。

为防止在紫外臭氧清洗和在基板上沉积薄膜之间再次被碳污染，紫外臭氧工艺应直接在沉积室或直接连接的预处理真空室中实施，以便避免在紫外线臭氧清洗和随后的薄膜沉积之间发生真空中断。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。