書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：表面分析技術(shù)對晶圓清洗工藝發(fā)展的影響

編號：JFKJ-21-430

作者：炬豐科技

摘要

? 隨著器件幾何尺寸的減小以增加 VLSI 和 VHSIC 集成電路的有源元件密度，為基礎(chǔ)半導(dǎo)體加工制備清潔的 Si 和 SiO2 襯底已成為一個更重要的技術(shù)問題。傳統(tǒng)的表面分析技術(shù)如俄歇光譜法和 ESCA 分析不再具有足夠的靈敏度來檢測和定量表面雜質(zhì)水平。因此，已經(jīng)開展了將二次離子質(zhì)譜 (SIMS) 分析應(yīng)用于進(jìn)行清洗處理的晶片表面的前幾個納米的程序。在確定執(zhí)行可重復(fù)分析所需的 SIMS 儀器參數(shù)后，對通過 FSI-A、王水、發(fā)煙硝酸和食人魚加 HF 清潔程序清潔的晶片進(jìn)行了分析。每個清潔程序都會去除一些堿元素（Na、K），但最佳和最差性能之間的差異導(dǎo)致表面堿含量的變化超過 10 倍。典型的晶片污染物（Mg、Ca、Cr、Cu、Al 和 B）通過使用的各種清潔工藝以大不相同的效率去除。將提供有關(guān)各種清潔過程的相對效率及其對不同污染物的適用性的數(shù)據(jù)。此外，還將介紹一個受污染的薄沉積氮化物膜分析示例。

介紹

? 隨著集成電路密度的增加，硅基半導(dǎo)體技術(shù)的基本表面清潔度要求已成為一個越來越難以分析的問題。不再存在相對“海洋”的硅來吸收和分散一個加工步驟留下的污染物，因此它們不會影響后續(xù)步驟。俄歇電子能譜 (AES) 和化學(xué)分析電子能譜 (ESCA) 的基本靈敏度已經(jīng)擴展到許多感興趣元素的極限，因此，二次離子質(zhì)譜 (SIMS) 在研究中的應(yīng)用目前正在開發(fā)非常?。?lt; 50 A）的表面。由于近表面區(qū)域的分析并非微不足道，因此本研究開發(fā)了 Si 晶片清潔和 SIMS 分析技術(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)臟晶圓

? 在此方法的開發(fā)過程中，為了準(zhǔn)確確定各種 Si 清潔工藝留下的表面污染物水平的差異，對多種表面分析技術(shù)進(jìn)行了評估。最初 AES 和 ESCA 是在控制和清潔的硅晶片樣品上進(jìn)行的。不幸的是，對于均勻污染的樣本，無論是 AES 還是 ESCA，清潔表征所需的靈敏度都不夠。

?結(jié)果

? 尚未針對所有元素建立 SIMS 評估的絕對定量計算，因此我們無法量化從該實驗中獲得的結(jié)果。然而，污染物水平的相對定量變化可以通過將污染物峰值計數(shù)率與襯底硅峰值計數(shù)率相關(guān)聯(lián)來顯示。存在的污染物的峰值計數(shù)率與硅峰值計數(shù)率成比例。該比率越大，存在的污染物量越大。這項研究的結(jié)果顯示在表 I 中。帶框的值表示殘留的最低污染物水平。盡管所有的清潔程序都去除了每種污染物中的一部分，但去除的量存在很大差異。例如，在堿金屬的情況下。