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摘要
? ? ? 目前的硅基技術要求萬億分之幾(PPT)范圍內(nèi)的表面污染容限，要求烘烤溫度低于800℃的硅外延等工藝的較低熱預算，以及每次清洗的硅消耗量低于0.1毫米。
? ? ? 這些新的限制現(xiàn)在可能會超過同類最佳制造清洗序列的能力。一些關鍵原因是:
? ? ? -其稀釋化學物質(zhì)的清潔效率，即使與萬億比特化學物質(zhì)的使用相結(jié)合，也可能無法滿足ppt污染要求，
? ? ? -需要原始穩(wěn)定的氫封端硅表面終端，以滿足許多熱處理的低熱預算要求，
? ? ? -按照ITRS路線圖的定義，使用過氧化物和基于臭氧的化學物質(zhì)，每次清潔消耗的硅量固有地超過0.1毫米。
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清潔效率
? ? ? 制造環(huán)境中使用的大多數(shù)當前濕法清洗工藝仍然用天然、化學氧化物層終止硅。這種天然或化學氧化物是清洗后污染的主要部分。傳統(tǒng)的濕法清洗化學品如氫氧化銨、鹽酸、硫酸、氫氟酸和過氧化氫的凈化已經(jīng)投入了大量的努力。添加H2O2、HCl和醇也常用于dHF混合物中，以抑制污染。雖然這些可能是一些有效的補救措施，但這些混合物中的主要成分超純水(UPW)仍然含有溶解的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會滲入化學氧化物或在清洗后終止于硅表面。
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氧化物和氫化物硅表面終端
? ? ? 氧化物終止清洗對于不限制后續(xù)高溫工藝的工藝來說是足夠的，標準UPW中的溶解氧、二氧化碳、總有機碳和二氧化硅等雜質(zhì)仍然存在，并可能對氧化物完整性和其他電氣性能產(chǎn)生不利影響。熱處理時，間隙碳也可以擴散到硅中。UPW的溶解有機物需要大幅減少，以提高這些化學生長氧化物的純度。
SiHx終端是許多工藝的理想選擇：使用dHF濕法清洗工藝實現(xiàn)100% SiHx終端幾乎是不可能的，由于暴露在空氣中時硅表面固有的再氧化，最大限度地減少濕法清洗和后續(xù)工藝之間的排隊時間至關重要。SiHx表面暴露在空氣中也會導致有機污染物的附著與氧化物終止清洗類似，UPW溶解的雜質(zhì)對dHF工藝提供純凈、穩(wěn)定的氫終止硅表面的能力有顯著影響。
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硅片干燥方法也面臨挑戰(zhàn)
? ? ? 隨著濕法清洗和漂洗步驟所面臨的新挑戰(zhàn)，有證據(jù)表明，目前最先進的使用異丙醇的硅片干燥方法是不可接受的有機污染水平的來源。隨著表面污染規(guī)格的降低，其干燥后殘留物的污染程度超過了異丙醇輔助干燥帶來的好處。其他非化學干燥方法需要加強或發(fā)展。
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簡單的增強以滿足苛刻的表面處理要求 ??
? ? ? 深入研究硅晶片上天然氧化物的生長、浸入不同溶解氧水平和空氣的去離子水中(圖1)以及功能性H2水對顆粒去除效率和氫終止表面的益處。超純水(UPW)的脫氣和再氣化可以成為實現(xiàn)這些新標準的一個組成部分。
? ? ? ?這項新技術發(fā)揮作用的一些關鍵要素是:
? ? ? -特定的dHF化學和工藝條件
? ? ? ?-超脫氣水(< 100ppt)
-H2功能水或陰離子表面活性劑9)以實現(xiàn)> 90%的顆粒去除效率
-具有高純度部件和管道的工藝設備
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XPS研究表明，這一過程可產(chǎn)生無法檢測的氧化物(< 0.1A)長達3天。另一種在dHF過程后量化表面缺少C和O的極其靈敏的方法是封裝SIMS。這兩種表征方法中氧氣和碳的缺乏間接表明濕法清洗過程后表面上SiHx的程度(圖。2)根據(jù)UPW的溶解氧，該過程可產(chǎn)生< 3E12 at/cm2的空氣氧化物密度(圖。3). 這種能力使得低溫硅和硅鍺外延工藝的熱預算低于800℃。4). 這一過程也被證明允許超過8小時的排隊時間，而無需在清潔和epi過程之間使用特殊處理。
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在許多情況下，如果不是大多數(shù)情況下，現(xiàn)在有可能使用單步dHF濕法工藝來最大限度地減少硅損失，并降低擁有成本和環(huán)境問題。
為了解決將異丙醇用于晶片干燥的有機殘留物問題，已經(jīng)研究了增強諸如常規(guī)旋轉(zhuǎn)漂洗干燥(SRD)等低效方法的能力，這可能是替代現(xiàn)有記錄異丙醇干燥技術的可接受選擇。
SRD工具的兩項增強功能可使其作為有效的干燥工具重新浮出水面，以滿足新的表面處理標準:
-用真空補充干燥步驟可以顯著減少水微滴
-利用低溶解氧(脫氣)UPW進行沖洗已顯示可消除水痕
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總結(jié)
盡管隨著新興光伏和器件技術帶來的表面處理規(guī)范的收緊，出現(xiàn)了復雜的問題，但事實證明解決方案本質(zhì)上可能很簡單。解決這些難題的簡單方法的一些例子是:-一步dHF清洗可以克服與新的表面處理標準相關的三個障礙。
-對UPW的溶解氧和其他溶解物質(zhì)以及化學物質(zhì)進行脫氣已被證明是一項有價值的技術，可顯著降低濕法清洗過程的清洗、漂洗和干燥步驟中的污染水平。
-可增強SRD以實現(xiàn)有效的晶圓干燥，并取代基于IPA的方法
-通過快速、減壓、低溫處理，幾乎可以消除不可避免的空氣傳播有機污染物和異丙醇干燥殘留物。
這些實現(xiàn)具有挑戰(zhàn)性的表面制備標準的簡單方法可以在商用設備上找到。
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