RCA對薄柵氧化物分解特性的影響

引言

我們?nèi)A林科納已經(jīng)研究了RCA清洗順序的幾種變化對薄柵氧化物(200-250A)的氧化物電荷和界面陷阱密度的影響。表面電荷分析(SCA) xvil1用于評(píng)估氧化物生長后立即產(chǎn)生的電荷和陷阱。然后制造具有鋁柵極的電容器，以通過在HP4145參數(shù)分析儀上的破壞性電場擊穿測試來確定器件的介電強(qiáng)度，使用同時(shí)高頻/低頻系統(tǒng)從C-V測試中獲得總氧化物電荷和界面陷阱密度。

介紹

水清洗工藝是去除污染物最常用的技術(shù)。這種去除對半導(dǎo)體工業(yè)至關(guān)重要，因?yàn)槿藗兤毡檎J(rèn)為集成電路制造中超過50%的產(chǎn)量損失是由微污染造成的。此外，留在表面上的金屬會(huì)擴(kuò)散到硅中，導(dǎo)致產(chǎn)量損失和/或可靠性問題。

無論污染物是特定的還是一般的，也無論污染物的來源是已知的還是已知的，成功去除污染物是清潔的本質(zhì)。

二氧化硅和氧化物-硅界面的電子性質(zhì)對器件的工作和長期可靠性有深遠(yuǎn)的影響。在大多數(shù)情況下，這些效應(yīng)在器件設(shè)計(jì)和加工過程中已經(jīng)考慮在內(nèi)。

在已經(jīng)使用的許多清潔溶液中。最普遍的是RCA溶液，它是過氧化氫

氧化物的完整性和可靠性對于金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)超大規(guī)模集成(ULS)技術(shù)是非常重要的。MOS電容-電壓(C)測量是監(jiān)測自然生長氧化物中污染的最常用技術(shù)。C-V曲線的特征被用于提取氧化物的幾種性質(zhì)，包括總氧化物電荷(Qox)、dlld界面陷阱密度(D，I)。不幸的是，C-V測量技術(shù)需要額外的氧化后處理(這可能會(huì)引入污染)來制造電容器，因此會(huì)延遲對電容器的檢測。

表面電荷的引入，

這是一種監(jiān)測裸露氧化物覆蓋的安全表面的電子性能的非破壞性方法。這種方法使用交流表面光電壓(SPX\當(dāng)光子能量大于半導(dǎo)體帶隙的斬波光束入射到表面上時(shí)感應(yīng)的交流光電流。圖1顯示了SCA2的示意圖。

結(jié)果和討論

圖5和6所示的累積分布圖說明了氧化物的場強(qiáng)。在任何一種情況下，有或沒有鈍化，很明顯，當(dāng)最后使用HPM溶液時(shí)，觀察到最大的場擊穿。

在SCA和C-V結(jié)果之間進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。如圖7中的示意圖所示，僅最終漂洗(無HF)增加了氧化物電荷，而HF浸泡傾向于使氧化物摩爾中的電荷為正。

由于界面陷阱密度(Dit)的H2鈍化，鈍化晶片具有更負(fù)的氧化物電荷，因此減少了帶正電荷的界面陷阱(Qi)

Keithley C-V系統(tǒng)和SCA測量之間觀察到的減少是由于后續(xù)處理，即鋁燒結(jié)，這有助于額外鈍化Dir。

結(jié)論

已經(jīng)使用設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)來確定具有HPM(氫氟酸)溶液的RCA清洗順序最后在氧化物中產(chǎn)生最大的場強(qiáng)。一個(gè)可能的原因可能是由于表面上金屬的減少，這將減少氧化物的變化。

隨著APM溶液的最后和沒有最終HF浸漬，氧化物的變化增加，而HF浸漬使電荷變得更正。這可能是因?yàn)樵谇逑催^程中使用了錫來穩(wěn)定過氧化氫。

審核編輯：符乾江