引言

為了在半導(dǎo)體工藝中獲得均勻的電氣特性、高可靠性和高倍率，保持硅酮基板清潔度的技術(shù)隨著半導(dǎo)體器件的高密度化，其重要性日益增加。一般來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體工藝中三個(gè)定義的目的是從基板表面去除粒子、有機(jī)物(organic residues)、轉(zhuǎn)移金屬和堿金屬。為此，目前再半導(dǎo)體制造過(guò)程中使用的方式可以分為干式和濕式工藝，濕式工藝與干式相比，污染物去除率顯著提高，自20世紀(jì)70年代由美國(guó)RCA Lab的Kern "開(kāi)發(fā)以來(lái)，基本組成藥品沒(méi)有變化，至今廣泛用于半導(dǎo)體工藝。

將N型(100)硅單晶用CZ法和外延法生長(zhǎng)的基板熱處理800℃到120℃后，用SCI溶液反復(fù)清洗用NH'F去除氧化膜的基板。清洗的基板使用激光散射法和熱波圖像儀觀察了表面產(chǎn)生的缺陷。報(bào)告說(shuō)，CZ基板上表面的缺陷與熱處理溫度和時(shí)間成正比地增加，SCI溶液清洗蝕刻了表面的缺陷，減少了缺陷，KIK基板上的缺陷與熱處理溫度和時(shí)間無(wú)關(guān)。另外，“Ryuta等”、“銀”報(bào)告了SCI清洗后發(fā)現(xiàn)的缺陷是在Si決定內(nèi)從缺陷中衍生出來(lái)的pit，而不是particle。觀察到SCI溶液中pit的數(shù)量隨著固定時(shí)間的增加而增加。pits基板在16次清洗后仍未形成pits。在上述兩項(xiàng)研究中，前者側(cè)重于氧化過(guò)程，后者強(qiáng)調(diào)SCI清洗，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但不足以將清洗與氧化的關(guān)聯(lián)與實(shí)際工藝聯(lián)系起來(lái)。此外，基板上的缺陷測(cè)量主要是利用無(wú)基板上的方法進(jìn)行的本研究利用KLA公司的晶片搜索設(shè)備，通過(guò)觀察連續(xù)的SCI清潔-氧化過(guò)程對(duì)硅襯底表面的影響，特別是是否形成缺陷來(lái)進(jìn)行。

通過(guò)搜索，KLA比LPS對(duì)缺陷位置的再現(xiàn)能力更好，因此除了將LPS用作比較實(shí)驗(yàn)外，所有基材都使用KLA進(jìn)行了檢查。所有基板在試驗(yàn)前后分別測(cè)量了基板表面的缺陷。KLA的pixel大小為0.63?為了用固定，縮短搜索時(shí)間，只搜索了總基板面積的40%左右。LPS只能搜索簡(jiǎn)單的缺陷，但KLA不僅可以在搜索后觀察缺陷，還可以在確定一個(gè)基板經(jīng)過(guò)多道工序后發(fā)現(xiàn)的每個(gè)缺陷是新出現(xiàn)的缺陷還是已經(jīng)存在的缺陷的允許范圍內(nèi)決定了。

沒(méi)有氧化過(guò)程，為了觀察SCI在80℃到的三個(gè)正時(shí)之間對(duì)每個(gè)基板表面的影響，上述晶片在0.5wt%的HF溶液中冷卻75秒后，從1 : 2 : 10和1:1: 5( NH4OH : H202 : HQ)比率的SCI清洗了60分鐘。由于SCI內(nèi)的NHQH，SCI溶液不僅會(huì)腐蝕硅，還會(huì)腐蝕氧化膜。比例為1:1:5的SCI溶液會(huì)增加表面的細(xì)度，影響氧化膜的可靠性等，因此SCI溶液內(nèi)的NH、OH

的比例有減少的趨勢(shì)嗎？因此，本實(shí)驗(yàn)使用1:2: 10比例的SCI，而不是1:1:5比例，觀察了對(duì)硅基板的影響。比例為1:1: 5的SCI溶液用于比較目的?；迳闲纬蓤D案后，連續(xù)氧化實(shí)驗(yàn)中使用的基板在氧化前。在5wt% HF下冷卻75秒后，在1:2: 10 SCI溶液中清洗10分鐘后，KLA測(cè)定了基板的缺陷。缺陷測(cè)量后，400A、200A、400 A的3次pad氧化膜和150A的gate氧化膜在900 C、Q/HC1氣氛下生長(zhǎng)。每次氧化膜生長(zhǎng)后，氧化膜在HF中冷卻1100秒，過(guò)濾氧化膜后，在SCI溶液中清洗10分鐘，然后被KLA每次重新檢查。氧化膜的厚度和SCI蝕刻時(shí)間設(shè)置與實(shí)際半導(dǎo)體制粗工藝相似。

結(jié)果和考察

在以HF為最后清潔液的濕法工藝生成的疏水(hydrophobic)的硅SCI溶液中反復(fù)處理HF時(shí)，為了觀察清潔和凈化引起的表面變化，在SCI溶液內(nèi)將無(wú)SCZ和外延圖案的CZ和IPIOSILION基板浸泡60分鐘。如Fig. 3所示，在比例為1:1:5的SCI溶液中，15分鐘、40分鐘和60分鐘的清洗后，LPS導(dǎo)管的CZ基板上的缺陷數(shù)與清洗前相比沒(méi)有太大差異。在外延中1:2: 10比例的SCI溶液中，也觀察到了同工同酬的結(jié)果。

LPS搜索中缺陷的數(shù)量沒(méi)有變化，因此使用KLA再次確認(rèn)在SCI溶液中清洗對(duì)硅表面的影響，并使用KLA將有圖案的CZ和外延硅基板在1:2: 10和1 : 1 : 5 SCI溶液中再次清洗60分鐘。在1 : 2 : 10和] : ] : 5比例的SCI溶液中，三個(gè)FIG . 4(A)和CZ基板顯示了清洗后產(chǎn)生的缺陷，作為清洗時(shí)間的函數(shù)。沒(méi)有外延的CZ基板在硅ingot晶體中，由于基板的位置不同，氧氣量也不同，為了了解基板位置的影響，在ingot的中央和底部進(jìn)行了分類(lèi)，并用于實(shí)驗(yàn)。

連續(xù)氧化-HF-SC1清洗在硅表面產(chǎn)生pit等缺陷，為了觀察酸化過(guò)程對(duì)表面缺陷形成的影響，CZ基板在N2氣氛下退火110至4小時(shí)后，與之前的其他基板一樣，在900℃下經(jīng)歷了連續(xù)氧化-HF-SCI清洗過(guò)程。正如Fig. 8所見(jiàn)，這種高溫退火后的連續(xù)氧化過(guò)程隨著酸化的不斷增加，缺陷的數(shù)量迅速增加。這被認(rèn)為是110的退火過(guò)程在室溫表面形成了defect nuclei，隨后的連續(xù)氧化，即在900℃相對(duì)較低的溫度下生長(zhǎng)，無(wú)法移動(dòng)到硅的內(nèi)部(bulk)部分，殘留，隨著HF-SCI清洗的重復(fù)，其密度增加，在晶圓表面留下了pit等缺陷。這些缺陷將成為導(dǎo)致gate氧化膜低的原因之一。

結(jié)論

通過(guò)清洗時(shí)間和連續(xù)氧化和HF蝕刻考察了SCI清洗對(duì)硅片表面的影響，得出的結(jié)論如下:

當(dāng)HF蝕刻硅基板從80℃清洗到1:2: 10和1:1: 5比例的SCI溶液中清洗60分鐘時(shí)，LPS或KLA定向的缺陷數(shù)不僅在CZ基板上，而且在IPI基板上，缺陷數(shù)也沒(méi)有隨著SCI清洗時(shí)間的變化而變

(2)當(dāng)IPI和CZ硅基板重復(fù)連續(xù)的酸化-HF蝕刻-SCI清洗過(guò)程時(shí)，IPI基板隨著SCI清洗和氧化過(guò)程的不斷進(jìn)行，基板表面缺陷的數(shù)量有所減少。但是，隨著CZ基板重復(fù)氧化-HF蝕刻-SCI三個(gè)定義過(guò)程，缺陷的數(shù)量直線(xiàn)增加。這可以認(rèn)為，外延基板與CZ基板相比，缺陷或雜質(zhì)少得多，在氧化過(guò)程中不會(huì)在表面生成氧化析出物等缺陷。

(3)通過(guò)反復(fù)氧化-HF蝕刻-SCI清洗的共晶生成的CZ基板表面缺陷是裂紋為0.7展示了以下pit一樣的形象。觀察到，這些缺陷隨著工藝的重復(fù)而增加。這不是由LPS或KLA測(cè)量的大小缺陷由簡(jiǎn)單的SCI清洗產(chǎn)生的，而是由前后的其他工藝(氧化和HF蝕刻燈)產(chǎn)生的。

審核編輯：符乾江