硅片清洗技術已成為制備高技術電子產品的關鍵技術。采用窄間隙介質阻擋放電方法研制了低溫氧等離子體源,把氧離解、電離、離解電離成O、O^-、O⁺和O₂（a¹Δg）等低溫氧等離子體,其中O^-和O₂（a¹Δg）活性粒子進一步反應形成高質量濃度臭氧氣體,再溶于酸性超凈水中,用于去除硅片表面顆粒污染物。實驗結果表明:當?shù)入x子體源輸入功率為300 W時,臭氧氣體質量濃度最高為316 mg/L;高質量濃度臭氧氣體溶于pH值為3.8的超凈水中形成臭氧超凈水,質量濃度為62.4 mg/L;在硅片清洗槽內,高質量濃度臭氧超凈水僅用30 s就可去除硅片表面的Cu、Fe、Ca、Ni和Ti等金屬顆粒物,去除率分別為98.4%、95.2%、88.4%、85.2%和64.1%。本方法與目前普遍使用的RCA清洗法相比,具有無需大劑量化學試劑和多種液體化學品、清洗工藝簡單、投資及運行成本低等優(yōu)勢。因此,窄間隙介質阻擋放電清洗硅片表面顆粒污染物技術具有廣闊的市場應用前景。 

【文章來源】：微納電子技術. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

窄間隙介質阻擋放電清洗硅片表面顆粒污染物工藝流程[10]

圖1 窄間隙介質阻擋放電清洗硅片表面顆粒污染物工藝流程[10]采用德國生產的臭氧氣體濃度檢測儀器（BMT964C）在線觀察臭氧氣體的質量濃度，同時配套使用臭氧超凈水濃度檢測儀器（BMT964AQ）測定臭氧超凈水的質量濃度，使用泰克示波器（TDS2012B）采集低溫氧等離子體源在放電過程中的電流電壓波形圖。

低溫氧等離子體源是采用窄間隙介質阻擋強電離放電技術研制的，由放電極、接地極、電介質層、絕緣子隔片及高頻高壓電源組成，如圖3(a）所示，圖中E/n為折合電場強度，單位為Td(1 Td=1×10-17 V/cm2),E為通道內電場強度（單位：kV/cm),n為氣體數(shù)密度（單位：分子個數(shù)/cm3),E與n呈函數(shù)關系。放電極與接地極選用316 L不銹鋼板加工制成；放電間隙是放電極與接地極之間形成的空間；電介質層材料選用粒徑小于1μm的高純度α-Al2O3晶粒，經反復軋制形成1.2 mm薄片，再經1 200℃高溫熱處理加工而成。由于上述電介質層材料與加工工藝的改進，能有效地抑制放電電流無限增大所形成的火花和弧光放電，縮短放電間隙距離，進而提高電離放電電場強度。由M.Bernie等人[11]的研究結果可知，放電間隙為0.1 mm的電子具有的平均能量為8.6 eV，比放電間隙為0.45 mm的電子提高1.8 eV左右，此時放電間隙內產生大量的空間電荷和電介質表面沉積的電荷聚集而形成微放電流光柱。單個微放電流光柱照片如圖3(b）所示。本文研制的窄間隙（放電間隙0.1 mm）介質阻擋放電等離子體源與2015年白敏菂[10]研究的介質阻擋放電（放電間隙為0.45 mm）等離子體源區(qū)別在于電介質層材料及加工工藝的改進，放電間隙由原來的0.45 mm縮短至0.1 mm。圖3(c）是輸入電壓為220 V、電流為2.3 A時等離子體源的電流電壓波形圖，對應的激勵電壓、電流、頻率分別為6.6 kV、1 A、15 kHz，此時放電間隙的電場強度照片如圖3(a）所示。低溫氧等離子體源中微放電流光柱的大部分電子所具有的能量足以將O2離解、電離、離解電離成高濃度的低溫氧等離子體。反應速率常數(shù)（k1、k2、k3和k4）決定等離子體化學反應過程，根據反應速率常數(shù)大小列出O2在微放電通道中形成O3的主要反應方程式為[12]


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