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摘要??
? ? ?眾所周知，在器件制造過程中反復使用的RCA標準清潔1會導致硅的蝕刻。在一些工藝流程中，當制造具有薄膜的器件時，例如在絕緣體上硅技術(shù)中，這種蝕刻可能是重要的。我們顯示，當在二氧化硅上的裸露硅層上涂覆10分鐘時，25-30埃的硅被改良版的SC1清洗劑(1:8:64重量份的NH4OH、H2O2和H2O)蝕刻掉。
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介紹
? ? ??制造業(yè)中使用了許多濕法化學清洗方案，其中最流行的是Kern在1965年開發(fā)的RCA標準清洗SC1。這種清洗的主要目的是從晶片表面去除顆粒和金屬等雜質(zhì)。RCA清潔旨在分兩步完成。第一步，SC1清潔，它是氫氧化銨、氧化劑過氧化氫和水的含水混合物，混合比為1:1:5(80℃，10分鐘)，已被用作顆粒去除清潔。在這個步驟中，硅發(fā)生氧化，隨后氧化物溶解，這使得表面終止于大約6的化學氧化物。已經(jīng)表明，為了良好的顆粒去除，有必要對表面進行輕微的蝕刻。SC2清潔是鹽酸和相同氧化劑過氧化氫的混合物，用于去除表面的金屬。
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實驗條件和結(jié)果
? ? ??為了檢查SC1清洗對薄膜厚度的影響，對具有非常薄的硅薄膜(20-30埃)的SOI晶片進行標準清洗，并在清洗之前和清洗之后1小時內(nèi)在相同的位置測量厚度。由于該過程以去除稀氫氟酸中的化學氧化物結(jié)束，硅表面是疏水的，氫終止，因此在硅薄膜厚度測量過程中，自然氧化物將< 5。在圖1中。最終的硅膜厚度被繪制為初始厚度的函數(shù)，并且很明顯，對于硅含量小于25的位置，所有的硅都被去除了。對于較厚的薄膜，最終厚度與初始厚度呈線性關(guān)系。
在所有情況下，標準清潔后立即進行1.5分鐘的15:1 H2O:氫氟酸沖洗，以去除表面的任何氧化物。在硅被SC1腐蝕掉的晶片位置，高頻處理去除了大約250埃的二氧化硅，相當于167埃/分鐘。幾乎立即被SC1耗盡硅的區(qū)域損失高達300埃的二氧化硅，這表明二氧化硅被SC1蝕刻.對于25℃以上的初始硅膜，掩埋氧化物從不暴露于氟化氫，二氧化硅損失的階躍函數(shù)從250下降到零，如圖3所示。
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圖1?生長100埃二氧化硅后的預期和實際硅損失
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圖3?SC1清洗后在15:1 H2O:高頻中浸泡90秒，導致BOX厚度減少
討論
? ? ? SC1溶液由氫氧化銨(NH4OH)、過氧化氫(H2O2)和水組成。H2O2的主要目的是氧化硅，然后在NH4OH的幫助下溶解氧化物。將硅浸入SC1會導致生長不超過埃的化學氧化層，此時達到穩(wěn)態(tài)條件，即硅的氧化速率和氧化物的溶解速率相等。除非進行旨在檢測硅消耗的特定測量，否則通常不會觀察到硅的損失。有三種方法可以測量被去除的硅的量:(一)部分掩蔽表面的輪廓，(二)非常精確的晶片稱重，以及(三)相對于明確定義的深度標記的厚度測量。原子級的尖銳界面可以放置在足夠靠近表面的位置，使得去除的厚度占總距離的很大一部分。?
? ? ? 在未來，我們計劃測量外延晶片上硅的消耗量。在這樣的晶片上，我們看到我們版本的SC1過程對表面粗糙度的貢獻很小。用原子力顯微鏡測量的典型表面粗糙度為0.6A在均方根(rms)前，在SC1后不超過1.2Arms。然而，表面粗糙度并不是衡量硅的損失，而是蝕刻保形的指標。對于保形蝕刻，粗糙度不受影響。
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總結(jié)
? ? ?SC1清洗程序去除了有限數(shù)量的硅。我們的配方(1:8:64重量份的NH4OH、H2O2和H2O)蝕刻10分鐘25-30微升的硅，而標準配方為80微升。但是在一些器件結(jié)構(gòu)中，甚至硅的這種相對較小的損失也必須考慮在內(nèi)，特別是當使用SOI晶片時，其中硅的最終厚度必須被精確地和可再現(xiàn)地控制。SOI技術(shù)的出現(xiàn)增加了探索新型清潔化學的重要性。SC1化學的蝕刻特性的一個優(yōu)點是，它可以有意地用于在SOI應用中微調(diào)硅膜的厚度。
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