掃碼添加微信，獲取更多半導(dǎo)體相關(guān)資料

本文報告了證明硅的預(yù)氧化清洗對5種不同清洗程序的氧化動力學(xué)的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些清洗處理包括簡單地沖洗以及nh4OH-HHCI-H202和HF溶液的組合。在低厚度下計(jì)算的不同速率表明了界面效應(yīng)對初始氧化狀態(tài)的影響。在高厚度計(jì)算的速率差異表明，由于清潔處理，氧化物結(jié)構(gòu)的變化，這是由折射率的橢偏距測量表明氧化物密度的變化。使用不同的預(yù)氧化前清洗程序可以通過硅的熱氧化來改變二氧化硅的生長速率。本文描述了硅表面處理后的氧化動力學(xué)的類似研究結(jié)果。選擇這些化學(xué)處理方法進(jìn)行研究，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了那些在廣泛使用的RCA清潔劑中。結(jié)果表明，氧化動力學(xué)在所研究的整個厚度范圍內(nèi)都發(fā)生了變化，即24-430nm。

經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)，8次氧化處理的厚度與時間的數(shù)據(jù)如圖1所示。所繪制的厚度是至少4個測量的平均值，2個樣本中每個至少2個測量。前四種氧化時間小于200分鐘，只含有“不清潔”、“僅堿”、“僅酸”和“堿+酸+HF”樣品。為了更好地了解高頻預(yù)處理對氧化的影響，我們加入了“NoClean+HF”組。首先，需要注意的是，每次氧化的相對厚度順序都是相同的?！皦A+酸+HF”總是有最厚的氧化物，所有的氧化作用都與相對厚度一致，這有力地證明了預(yù)氧化處理對氧化動力學(xué)有顯著影響。

?

圖 2

圖1數(shù)據(jù)的另一個主要特征是這些點(diǎn)在較短的氧化時間下聚類，隨后在較長的氧化時間下發(fā)散。當(dāng)比較“僅酸”和“只堿”組與其他三組時，這一點(diǎn)尤其明顯。為了進(jìn)一步研究這種差異，我們測定了不同厚度下不同基團(tuán)的氧化率。為了避免使用任何特定的硅氧化模型來計(jì)算速率，它們是通過數(shù)值方法確定的，只需取適合數(shù)據(jù)的解析函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。通過在y軸上繪制時間(t)，在x軸上繪制厚度(L)，t-aL2+bL+c形式的二階多項(xiàng)式函數(shù)可以相當(dāng)精確地?cái)M合于數(shù)據(jù)點(diǎn)的任何子集。

氧化的后期階段由氧通過氧化物向硅的擴(kuò)散控制，從而產(chǎn)生拋物線速率。我們可以合理地假設(shè)，對硅的任何預(yù)氧化處理都將只影響硅表面，因此將主要影響氧化的線性或早期階段。因此，不同的化學(xué)清洗會對較薄的氧化物膜產(chǎn)生不同的氧化速率，如表1所示，隨著氧化物變厚，氧氣通過氧化物的擴(kuò)散成為氧化過程中的限制步驟，因此由V界面引起的任何影響都會減少。

?

表 1

考慮到擴(kuò)散被認(rèn)為是重要的硅氧化速率生長后的氧化物，似乎275.0nm速率的差異可以通過假設(shè)二氧化硅本身以某種程度改變了所使用的化學(xué)處理來解釋。橢圓計(jì)法可以精確測量一定厚度范圍內(nèi)的二氧化硅的折射率。這些樣本的折射率指數(shù)被測量為“至少10次總測量”的平均值，即每組兩個樣本每人至少進(jìn)行5次測量。在厚度接近n/2周期（其中n為奇數(shù)整數(shù)）時，誤差高達(dá)0.05，是儀器精度（0.01）的5倍，厚度和折射率小于千分之一的I的誤差。重復(fù)測量保證了每個樣品的折射率的精度，在適當(dāng)?shù)暮穸确秶鷥?nèi)的測量保證了指數(shù)的精度。然而，在測量折射率的兩個橢圓距周期內(nèi)，“僅酸”“僅堿基”對和“堿基+酸+HF”“NoClean+HF”對之間確實(shí)存在顯著差異?！皦A+酸+HF”“沒有清潔+HF”對最高的氧化速率和最低密度而“酸”“只有堿”對最慢的速率但最高密度的“沒有清潔”組在這兩對之間與相應(yīng)的中間速率和密度。速率和密度之間的相關(guān)性是根據(jù)一項(xiàng)已發(fā)表的研究所預(yù)期的，該研究表明，較低密度的氧化物可以使氧通過氧化物更快地?cái)U(kuò)散，從而產(chǎn)生更快的氧化速率。

范圍表明，化學(xué)處理對硅的影響可能超出了初始氧化區(qū)域。到目前為止，還沒有很好地解釋為什么這些化學(xué)處理在大厚度下產(chǎn)生這樣的效果。在前面提到的研究中，發(fā)現(xiàn)了高二氧化硅折射率與慢氧化動力學(xué)的類似相關(guān)性，這種行為與氧化物的固有膜應(yīng)力有關(guān)，這增加了氧化物的密度。