南通華林科納—硅片與氟蝕刻液界面金屬雜質(zhì)的去除

引言

隨著硅基板越來(lái)越密集和復(fù)雜。為了提高基板的可靠性和執(zhí)行能力，要求硅基板更高的清潔性。因此，為了在液/持續(xù)時(shí)間和液/液之間界面的完美調(diào)節(jié)下使基板表面清潔和均勻，了解基板污染物，查明機(jī)制，確立適當(dāng)?shù)幕逦廴緞┠抢锛夹g(shù)是很重要的。硅表面的金屬雜質(zhì)給半導(dǎo)體裝置帶來(lái)不可治愈的損傷，如p/n粘合部漏電的增加以及異常電壓的發(fā)生和載體壽命的減少。為了防止這種損傷，即使很少，也要將硅表面的金屬污染降低到標(biāo)準(zhǔn)以下。目前，在通過(guò)干燥工藝去除硅基體表面的金屬雜質(zhì)和損傷方面，濕式工藝是唯一的。因此，進(jìn)一步提高工藝很重要。

實(shí)驗(yàn)

在BHF和硅襯底之間的界面上，對(duì)金屬雜質(zhì)的分離和去除進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，利用了可以直接與表面結(jié)合的銅。在金屬雜質(zhì)的硅表面，沉積有兩種機(jī)制。第一次機(jī)械主義是終止硅表面的氫原子和金中離子之間的電荷交換引起的直接沉積。另外一種機(jī)制是氧化物在硅表面形成。金屬雜質(zhì)是沉積的金屬氧化物，包含在硅中的時(shí)候。硅中含有的金屬雜質(zhì)可以通過(guò)將硅膠蝕刻為DHF來(lái)去除。去除直接與暴露的硅表面結(jié)合的銅等金屬雜質(zhì)不是一件容易的事。

表1解釋了樣品基板是如何制造的。在BHF吸收一定時(shí)間之前，用RCA清洗處理。RCA清洗后基板表面的初始金屬污染程度低于標(biāo)準(zhǔn)污染期板調(diào)整的TRXRF的污染極限水平。然后基板用超純水沖洗，最后用超純水氮干燥。

表1 實(shí)驗(yàn)步驟

TRXRF是為了在制造的基板表面測(cè)量金屬農(nóng)度而寫(xiě)的。分別用AFM評(píng)價(jià)硅表面的微形貌。為了測(cè)量蝕刻率，基板表層的一半涂上有機(jī)形式的鈍化膜，整個(gè)表面為DHF。用DHF-H202或BHF書(shū)寫(xiě)。去除霸屏膜后，用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量了基板兩半之間的氧化物厚度。

結(jié)果和討論

DHF中銅的分離：

圖1作為DHF濃度的函數(shù)，表示銅的電沉積性。在本實(shí)驗(yàn)中，各種硅基板在10分鐘內(nèi)以10ppb的銅離子在DHF上吸附。垂直軸表示從DHF轉(zhuǎn)移到基板表層的銅的濃度。數(shù)平軸表示DHF的濃度?！皀”代表n型室的鼻錐體表面。DHF中銅濃度固定為10ppb，而HF濃度為0.05、0.1、0.2、0.5 變成了5%。即使改變了HF的濃度，所有硅表面的銅電沉積也沒(méi)有出現(xiàn)什么差異。用10分銅內(nèi)lOppb的銅離子，n+-型硅表面在DHF中電沉積時(shí)被銅污染了。

圖1 六種不同硅表面上的銅偏析是受光照環(huán)境下鉿濃度影響的函數(shù)

在這種方法中，沉積在基板上的金屬被電離去除。這種清洗對(duì)去除吸收的金屬有一定的療效，就像硅基底上因?yàn)檫@種清洗而稍微被稱為一樣。但是在兩種清洗方法中，溶液必須加熱到約90℃。

DHF-H202內(nèi)銅的分離：

表1出現(xiàn)的典型HC1-H202-000-000清洗可以去除硅基底上的金屬雜質(zhì)。HF-H2O2清洗常溫下去除硅襯底表面吸收的金屬污染物醇的多種方法，該方法具有HF刻蝕氧化物時(shí)H2O2同時(shí)在硅表面形成相同氧化物的機(jī)制。這種溶液去除了它在硅襯底上蝕刻時(shí)吸收的金屬。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，N型和P型基板被0.5% DHF吸收1分鐘，以去除金屬氧化物，然后用超純水行進(jìn)。接下來(lái)，這塊基板與1ppm的銅一起，在純水中浸泡10分鐘后，用超純水行進(jìn)了約10分鐘。這樣，棋板的整個(gè)表面被1013~1011 atom/cm2左右的銅污染了。這種程度的銅污染是機(jī)板清洗前的初期污染水平。

圖2是n型和p型硅基底為1ppm含有銅離子的DHF:0.5%。H2O2:用10%痕合液處理時(shí)，銅的電沉積濃度的變化性。這表明，即使混合液中含有1ppm的銅離子，銅也不會(huì)交叉污染n型或p型硅襯底片，而是從表面去除。這是實(shí)際制造過(guò)程中的DHF-H2O2溶液(DHF :0.5%，H2O2:10%)有助于清潔硅表面。也就是說(shuō)，在潤(rùn)濕洗滌過(guò)程中，它保護(hù)了CAST內(nèi)前后基板的交叉污染。

圖2 銅污染物的去除效率

硅襯底表面施加BHF的界面成色劑內(nèi)金屬雜質(zhì)的去除：

BHF是用來(lái)蝕刻厚氧化物的，這種氧化物相當(dāng)于嵌在人體內(nèi)的雙層薄膜。跟著露出的硅表面是在蝕刻的最后階段生成的。如果BHF所暴露的硅表面含有容易分離的銅等金屬。這些金屬?gòu)腂HF溶液分離到硅表面。如果在BHF中添加適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?。硅襯底的潤(rùn)濕性提高，硅之間的蝕刻速度選擇性提高。P+-型硅襯底在沒(méi)有添加表面活性劑的BHF中也只有少量被銅污染。在添加了表面活性劑的BHF中沒(méi)有受到污染。

總結(jié)

硅襯底表面的金屬污染對(duì)半導(dǎo)體裝置造成致命損傷。為了防止裝置特性的低下，硅襯底上的金屬電沉積農(nóng)度必須降低到低下。目前，濕式工藝中的精密清洗是充分去除硅表面金屬雜質(zhì)所需的工藝。另外，超純水中含有的金屬雜質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)不能污染基板表面醇。對(duì)于N型和P型表面，DHF-H2O2清洗在常溫下去除與硅表面直接結(jié)合的金屬雜質(zhì)，效果良好。這種房間法不會(huì)帶來(lái)可感知的交叉污染。

因此，DHF-H2O2清洗是N型和P型硅基板的最佳清洗方法。但是，n*-型和p*-型基板在DHF-H2O2用液中也容易受到銅交叉污染。n型基底上的n*-型表面和p*-型表面的表面微粗糙度在DHF-H2O2溶液內(nèi)增加。在n*-型硅表面，DHF-H2O2溶液的IE的蝕刻率高于其他硅表面。DHF-H2O2清洗對(duì)從要求相當(dāng)清潔的N型和P型硅表面去除金屬雜質(zhì)有效。但是，DHF-H2O2清洗不適合清洗具有n*-型和p*-型表面的基板。目前，要去除這些基板上的金屬火純品，需要NH/OH-H2O2-H:O清洗科HC1-H2O2-H2O被要求清洗。添加在BHF上以提高硅表面潤(rùn)濕性的碳?xì)湫捅砻婊钚詣镹型。p型。對(duì)抑制高p*-型基板表面上的銅沉積有效。最終洗滌階段適用的超純水和DHF-在H2O2溶液內(nèi)，可以通過(guò)交換硅和電電荷來(lái)浸泡的銅等金屬，可以抑制在ppt單位以下。

審核編輯：符乾江