摘要

為了滿足更嚴格的晶圓清潔度要求、新出現的環境問題和更嚴格的成本效益標準，晶圓清潔技術正慢慢遠離傳統的基于RCA的工藝。本文比較了在同一個濕式臺架上進行的不同先進預澆口清洗工藝的清洗效率。稀釋RCA、稀釋動態清潔(基于HF/臭氧的工藝)和AFEOL(稀釋SC1、HF和臭氧化學的組合)根據金屬和顆粒去除性能和主要表面特性(表面粗糙度和少數載流子壽命)進行評估。還研究了硅和氧化物的消耗。對圖案化的柵極氧化物結構進行電評估，并且將使用優化配方的分割批次的電結果與使用常規RCA工藝獲得的電結果進行比較。這三種先進清潔工藝的穩健性已得到明確確立，我們證明它們的性能至少與標準RCA相同。

介紹

柵極前清洗被一致認為是控制薄柵極氧化物完整性的關鍵參數之一，因此也是最終器件性能和產量的關鍵參數之一。然而，盡管工藝要求越來越嚴格，多種形式的RCA清洗]仍然是全球集成電路制造中FEOL清洗順序的首選。原因很簡單:濃縮的NH4OH/ H2O2/ H2O混合物(SC1)在去除顆粒方面表現很好，HCl/ H2O2/ H2O混合物(SC2)在去除金屬污染物方面也表現很好。

本文提出了一種稀RCA，并討論了它在濕式臺架上的實現。我們介紹了DDC的最新技術進展。我們還引入了一種新的先進的生產線前端清洗技術，即AFEOL，它由氟化氫-臭氧和稀釋SC1化學組成(人們可以稱之為dRCA和DDC工藝之間的中間方法)。

實驗

二氧化硅和三氧化二鋁顆粒的污染程序是在分散了市售顆粒的去離子水中短暫浸泡。Si3N4污染的晶片通過將干凈的晶片浸入靜態污染的H3PO4蝕刻浴中獲得。請注意，PRE強烈依賴于初始計數和晶圓的初始條件(污染前的清潔)。因此，所有污染晶圓的實驗都是在同一批次的樣品上進行的。顆粒測量在TENCOR Surfscan 6200上進行(顆粒尺寸:0.16米及以上)。

金屬污染的程序包括浸泡在SC1溶液(0，25/1/5 @ 25°C)中，該溶液之前添加了標準鐵、鋅、鋁、鈣、…解決方案。金屬污染水平是通過氣相分解TXRF(里加庫)和/或VPD電感耦合等離子體(瓦里安)檢測的。這些技術對所研究元素的檢測限約為109原子/cm2。

結果和討論

顆粒污染物去除

在SC1化學中，顆粒通過NH4OH/ H2O2混合物的連續氧化和蝕刻作用被去除，這些化學物質的比例是關鍵參數，因為它決定了顆粒所附著的表面層的化學溶解速率(欠蝕刻機理)。在優化稀SC1溶液的同時，NH4OH/ H2O2的比例保持不變，這已被證明導致硅和二氧化硅的類似蝕刻行為高達0.25/1/500。在0，25/1/20的最佳工作點被明確地建立，用于去除我們研究的所有顆粒類型。

金屬污染物去除

表三報告了SCP和-PCD測量的表面壽命數據(τscp對應于表面復合壽命，τ pcd對應于少數載流子壽命)。用RCA/ dRCA清洗或DDC/AFOEL清洗處理的晶圓之間出現了明顯的差異。對于最初被污染的晶片，這種區別更加明顯(最初的污染水平與表二中給出的相同)。這表明這兩組工藝的殘留金屬污染物略有不同。然而，應該記住，在一階近似下，τ pcd與鐵濃度成反比:[Fe] = (τ pcd)-1X5.1011。因此，通過-PCD測量的50 s的差異僅代表從2.5到3.3X109cm2.如上所述，在這個范圍內，分析技術很難檢測到變化。

硅表面粗糙度

當獲得硅表面的“不切實際的粗糙化”時(通過在BHF 或在熱去離子水或在堿溶液中的長時間處理)，檢測到產量損失。另一方面，當涉及相對光滑的表面(低均方根粗糙度)時，均方根粗糙度和固有氧化物性能之間的相關性并不十分清楚。如圖所示2、從這個角度來看DDC過程是非常有效的。AFEOL清洗也能夠減少高峰的數量，但RCA和dRCA工藝并非如此。

結論

本文已經測量了表1中詳述的三種替代清潔工藝的性能，并與標準RCA清潔進行了比較。在整片晶圓上，我們通過這些先進工藝獲得的顆粒去除效率、金屬去除效率和“表面特性”至少與RCA工藝一樣好(通常更好)。通過測試幾個批次的70柵氧化層結構，它們的堅固性已在圖案化晶圓上得到統計證明。電學結果證實，dRCA、DDC或AFEOL清洗工藝可以作為傳統RCA清洗的成本有效的替代品，具有化學消耗低得多、占地面積小和產量高的優點。

新的AFEOL序列累積了SC1化學去除粒子的可靠性(實際上是優化的稀釋SC1)和臭氧化學確保最終硅表面完美鈍化的可靠性。由于金屬污染也得到很好的控制，這個過程可能代表著向更先進的清潔策略。

審核編輯：湯梓紅