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引言

在實(shí)際的研究中，硅表面的微粗糙度直接影響MOS器件的電性能，因此，控制硅表面的微粗糙度是非常重要的，據(jù)報(bào)道，p-MOSFET在Si（110）表面的電流驅(qū)動(dòng)性遠(yuǎn)大于在Si（100）表面的，我們?cè)u(píng)估了清洗過(guò)程中使用的超純水對(duì)硅（110）表面的微粗糙度有影響。

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實(shí)驗(yàn)

該晶片采用p型Cz雙面拋光晶片，電阻率為8-12Ωcm，對(duì)所有晶片進(jìn)行化學(xué)清洗，用稀釋的高頻進(jìn)行蝕刻處理，用溶解氧濃度為<1ppb的超純水進(jìn)行上升處理，處理后將晶片浸入超純水中24小時(shí)，用AFM測(cè)定處理后Si表面的微粗糙度和ICP-AES測(cè)定處理后Si表面溶解Si原子的量。

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結(jié)果與討論

圖1顯示了在超純水中，8.4ppm的氧溶解24小時(shí)的Si（100）、Si（110）和Si（111）表面釋放的(a)表面微粗糙度和(b)量。圖2顯示了在超純水中，8.4ppm的氧溶解24小時(shí)的Si（100）、Si（110）和Si（111）表面的AFM圖像。溶解8.4ppm氧氣的超純水與空氣中的超純水相同。硅（111）表面非常穩(wěn)定，表面微粗糙度的增加和溶解的硅原子的數(shù)量都很小。硅（100）表面也是穩(wěn)定的。然而，硅（110）表面的表面微粗糙度變得非常大，從硅（110）表面釋放的溶解硅原子量大約是硅（100）表面釋放的3倍。

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圖1

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圖2

圖3顯示(a)表面微粗糙度和(b)溶解的Si（100）和硅（110）表面釋放超純水42、8.4和0ppm的氧氣溶解和1.6ppm溶解氫24小時(shí)，當(dāng)溶解氧濃度足夠高時(shí)，硅表面形成穩(wěn)定的二氧化硅膜，硅原子難以從硅表面溶解到超純水中，導(dǎo)致微粗糙度不增加，當(dāng)溶解氧濃度足夠低時(shí)，Si（110）表面的氧化和Si原子不能在超純水中發(fā)生溶解，從而導(dǎo)致微粗糙度不增加，在1.6ppm氫溶解的超純水中，硅（110）表面的氧化和硅原子的溶解不能減少，微粗糙度的增加較小，因此，在8.4ppm氧溶解的超純水中，Si（110）表面的表面微粗糙度和從Si（110）表面溶解的Si原子的釋放量值最大。

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圖3

這意味著Si（110）表面是非常不穩(wěn)定的，當(dāng)在Si（110）表面形成器件時(shí)，Si（110）表面的清洗必須用脫氧超純水或溶解氫超純水處理。圖1(a)在超純水(溶解氧；8.4ppm)中浸泡24小時(shí)后，從Si（110）、Si（110）和Si（111）表面釋放出的表面微粗糙度[Ra]和(b)量的溶解Si原子[NSi]。