微量铜-铁对硅片表面污染的初步分析.pdf

第 26 卷 　第 5 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 5 2005 年 5 月 　　 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S 　　May ,2005 微量铜铁对硅片表面污染的初步分析 郑 　宣 　程 　璇 ( 厦门大学化学系 固体表面物理化学国家重点实验室 , 厦门　36 1005) 摘要 : 通过比较微量铜铁单独存在和共存时对 p型硅片表面的污染 ,采用电化学直流极化和交流阻抗技术以及 SEM 、EDX 和 A ES 等现代表面分析技术 ,对未污染和受污染的硅片表面进行了初步的研究. 结果表明 ,当氢氟酸溶 ( - 9 ) 的铜铁杂质时 ,不但铜会沉积在硅片表面上发生铜污染 ,而且还导致硅片表面的碳 液中同时含有 pp b水平 10 污染 ,并从电化学极化电阻、元素深度分布和空间电荷效应等方面对硅片表面铜与碳污染进行了初步的分析和讨 论. 关键词 : 硅片清洗 ; 金属污染 ; 铜沉积 ; 碳污染 PACC : 7340M ; 8245 　　　EEACC : 2550 E 中图分类号 : TN 3052 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 式沉积到硅片表面. 原子型杂质主要影响器件中的 1 　引言 少子寿命 、表面的导电性 、氧化物的完整性和其他器 件稳定性参数 ,是造成器件失效的主要原因. 特别是 ( ) 在高温或电场下 ,它们能够向半导体的本体内扩散 随着集成电路由大规模向超大规模 VL SI 和 ( ) 或在表面扩大分布 ,导致器件性能下降 ,产率降低. 甚大规模 UL SI 发展 , 电路的集成度 日益提高 ,污 染物对器件的影响也愈加突出 , 以致于洁净表面的 迄今为止 ,人们对硅片表面金属污染机理的研 准备技术已成为制作 64 和 256 兆字节 DRA M 的关 究主要集中在对铜沉积的研究[2～10 ] ,只有少量的研 键技术. 湿法化学清洗是当今 IC 制造工艺中使用最 究工作涉及银 、铂等贵金属和铁 、镍 、铬 、锌等过渡金 为频繁的步骤 ,主要包括硅氧化物/ 氮化物刻蚀 、硅 属[ 11～13 ] . 一般认为铜离子从氢氟酸溶液中通过电化 片清洗和化学机械抛光等 ,在亚微米硅器件的制造 学反应沉积在硅表面 , 同时硅表面发生溶解反应和 中尤为重要. 随着最小特征尺寸的不断减小 ,即所谓 氢气析出反应 : 的单元图形的尺寸 日益微化 ,对半导体硅表面清洁 Si + 6 H F →H2 Si F6 + 4 H+ + 4e- ( 1) 度的要求也愈来愈苛刻 ,提出了“超洁净硅表面”的 2 H+ + 2e- →H2 (2) 要求[ 1] . 因而 ,硅片清洗工艺是否有效将直接影响器 2 + - 0 ( ) Cu + 2e →Cu 3 件的性能和可靠性 ,每一步清洗过程都可能对硅片