使用稀釋的HCN水溶液的碳化硅清洗方法

摘要

金屬污染物，如碳化硅表面的銅，不能通過(guò)使用傳統(tǒng)的RCA清洗方法完全去除。RCA清洗后，在碳化硅表面沒(méi)有形成化學(xué)氧化物，這種化學(xué)穩(wěn)定性歸因于RCA方法對(duì)金屬污染物的不完全去除，因?yàn)樗ㄟ^(guò)氧化和隨后的蝕刻去除了金屬污染物。用氰化氫HCN水溶液清洗被金屬污染的碳化硅，然后進(jìn)行RCA清洗，反之亦然，可以完全去除它們。結(jié)果表明，強(qiáng)吸附金屬和粗糙碳化硅表面底部區(qū)域的金屬不能分別用RCA法和HCN法去除。由于氰化物離子的高反應(yīng)性，HCN方法可以去除強(qiáng)吸附的金屬，而底部區(qū)域的金屬不能被去除，因?yàn)槿コ^(guò)程需要形成大體積的金屬-氰化物絡(luò)合離子。

介紹

碳化硅具有優(yōu)異的物理性能，如高擊穿電場(chǎng)、高電子漂移速度和高熱導(dǎo)率。半導(dǎo)體清洗是器件制造最重要的工藝之一，。在制造硅大規(guī)模集成大規(guī)模集成電路的情況下，總工藝的25%以上用于清洗。碳化硅的化學(xué)穩(wěn)定性比硅高得多。RCA方法通常被認(rèn)為是碳化硅清洗的唯一合適的技術(shù)。在本文中，研究了RCA方法的機(jī)理，特別是HPM技術(shù)，并且已經(jīng)表明只有在兩種清洗溶液，即先后使用了HPM和氰化氫HCN溶液。

實(shí)驗(yàn)

首先，使用RCA方法清洗4H–sic 0001晶圓。然后，將晶片浸入0.08米氯化銅加0.08米氯化鎳溶液中，室溫下的酸堿度為9，持續(xù)10分鐘，進(jìn)行深度污染，然后用超純水沖洗10分鐘。然后，使用APM29wt%氫氧化銨：30wt%過(guò)氧化氫：水=1：1：5，HPM36wt%鹽酸：30wt%過(guò)氧化氫：水=1：1：5，或0.05M，即0.14wt%氫氰酸水溶液清洗碳化硅晶圓。需要注意的是，氫氰酸的濃度遠(yuǎn)低于APM和HPM溶液。APM和HPM清洗分別在50°C和80°C下進(jìn)行，而氫氰酸清洗則在室溫下進(jìn)行。通過(guò)加入氨水溶液，將氫氰酸水溶液的pH值調(diào)整為10。在清洗過(guò)程中，沒(méi)有進(jìn)行密集的攪拌。

結(jié)果和討論

圖2顯示了光譜a之前和光譜b–d清潔之后有意污染的碳化硅表面的TXRF光譜。

圖3a顯示了銅2p區(qū)的XPS光譜。

圖5a和5b分別顯示了碳化硅和硅表面的原子力顯微鏡圖像。4H-碳化硅表面相對(duì)粗糙，均方根粗糙度值為1.0納米，硅表面均方根粗糙度值為0.2納米，此外，在碳化硅表面觀察到化學(xué)機(jī)械拋光處理產(chǎn)生的可見(jiàn)劃痕。碳化硅表面粗糙和劃痕是由于化學(xué)穩(wěn)定性高，濕法刻蝕困難造成的。未完全去除可能是由于底部區(qū)域存在銅物質(zhì)，第一氯化萘離子可以接近，但第二氯化萘離子由于空間有限而無(wú)法接近，特別是當(dāng)污染物被捕獲在劃痕中時(shí)。使用HPM溶液的不完全去除可能是由于化學(xué)因素，即。由于HPM反應(yīng)性相對(duì)較弱，強(qiáng)吸附的銅物種不能被去除。此外，最終的氟化氫處理實(shí)際上是沒(méi)有意義的，因?yàn)樵贖PM清洗過(guò)程中沒(méi)有形成氧化層。

盡管HCN是一種有毒化合物，但HCN溶液在用于清潔后，很容易通過(guò)臭氧27或紫外線照射加上氫氣分解成二氧化碳和N2過(guò)氧化物28處理。HCN也可以通過(guò)使用催化劑由非氰化物化合物合成，如CH4加NH3.29因此，HCN清潔法可以被認(rèn)為對(duì)環(huán)境溫和。

結(jié)論

RCA方法不會(huì)形成可通過(guò)HF蝕刻的天然氧化物層，因此，難以完全去除不需要的表面金屬污染物。在本研究中，開(kāi)發(fā)了一種完全去除碳化硅上金屬污染物的替代方法。這種方法由傳統(tǒng)的HPM法和HCN清洗法組成，反之亦然。HCN和HPM的解決方案可以分別去除由于化學(xué)和結(jié)構(gòu)原因難以去除的金屬污染物。

審核編輯：湯梓紅