cmp后清洗为什么用氨水和HF

在CMP（化学机械平坦化）后清洗过程中，使用氨水和氢氟酸（HF）的原因主要与去除特定污染物、调节表面性质以及满足材料兼容性有关。以下是具体分析：

 氨水（NH₃·H₂O）的作用

（1）去除颗粒污染物

电学排斥力：氨水是碱性溶液，能够使晶圆表面带负电（通过吸附OH⁻离子），同时使颗粒表面也带负电，从而产生静电排斥作用，防止颗粒重新吸附到晶圆表面。

微腐蚀作用：氨水对二氧化硅（SiO₂）等材料具有轻微腐蚀性，可溶解或剥离部分表面氧化层，帮助去除附着的纳米颗粒

（2）配合物理清洗

在兆声清洗或刷洗过程中，氨水作为化学辅助剂，可增强超声波空化效应或刷洗的物理剥离作用，提高颗粒去除效率

（3）适用场景

常用于SC1清洗液（氨水+过氧化氢+水），适用于去除有机物和颗粒污染物，但需注意避免对金属布线的腐蚀（例如Cu膜会被氨水蚀刻）。

氢氟酸（HF）的作用

（1）去除金属污染物

溶解金属氧化层：HF能够蚀刻金属氧化物（如氧化铝、氧化铜等），将金属污染以氟络合物的形式溶解，从而清除晶圆表面的金属残留。

去除本征氧化层：在CMP后，晶圆表面可能形成自然氧化层（如SiO₂），HF可将其去除，避免影响后续工艺（如光刻或金属沉积）。

（2）调节表面性质

降低表面粗糙度：HF通过轻微蚀刻晶圆表面，可减少CMP工艺导致的表面微粗糙度（如划痕或凸起），同时避免引入新的缺陷。

修复表面损伤：HF能够平滑晶圆表面，修复CMP过程中产生的局部损伤，提高表面质量8。

（3）适用场景

HF常用于稀释形式（如0.1%-1%），称为DHF（稀释氢氟酸），适用于常温清洗，避免高温对材料的损伤。

在铜互连（Cu-CMP）工艺中，HF需谨慎使用，因其可能腐蚀铜布线，需结合螯合剂或替代方案（如草酸）。

氨水与HF的协同作用

分步清洗：通常先使用氨水去除颗粒，再用HF去除金属污染。例如，在钨CMP（W-CMP）后清洗中，先用HF清除化学残留物，再用氨水进一步清洁。

避免副作用：氨水和HF的组合需优化浓度和清洗顺序，以防止金属腐蚀或表面粗糙度增加。例如，在铜/低介电常数（Cu/HSQ）结构中，需避免氨水和HF对Cu膜的损伤，转而使用纯水电解阴极水或草酸等替代方案。

氨水用于CMP后清洗，主要通过碱性环境使晶圆表面带负电，产生静电排斥力防止颗粒吸附，同时微腐蚀二氧化硅（SiO₂）剥离颗粒，常配合兆声或刷洗增强物理清洁效果，但需注意避免腐蚀金属布线。氢氟酸（HF）则通过蚀刻金属氧化物和自然氧化层，溶解金属污染物并去除本征氧化层，还能平滑表面修复CMP损伤，但需控制浓度以防过度腐蚀。两者分步使用可高效清除颗粒、金属和化学残留物，但需根据材料类型优化配方和顺序，避免副作用。