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本研究表明了去離子(DI)漂洗和氧化物高頻濕蝕刻過程對硅襯底的影響，利用硅片制備CMOS來研究硅坑的機理，分析了DI沖洗對摩擦電荷的影響。本實驗的關(guān)鍵參數(shù)為每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)轉(zhuǎn)速和時間，硅坑形成的孵育時間超過10秒，沖洗時間對硅坑的形成時間比rpm更有效，利用等離子體密度監(jiān)測儀測量充電水平，研究了硅礦坑的形成機理和優(yōu)化的沖洗工藝參數(shù)。
在制作CMOS器件的過程中，一般采用柵氧化層形成、PATON形成、去釉形成和雙柵氧化層形成。此時，在通過在去釉和區(qū)域濕蝕刻抗蝕劑之前選擇性地使用光掩模工藝來選擇性地消除柵極氧化物的過程中，使用尺寸超過200納米的HF、Si凹坑報告關(guān)島的形成。據(jù)報道，這種Si坑將作為半導(dǎo)體器件的有源區(qū)，即晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的缺陷，從而在半導(dǎo)體器件中造成嚴(yán)重的參數(shù)漂移和失效現(xiàn)象，因此迫切需要找出原因，找到最佳工藝條件。
本研究闡明了氧化硅界面帶電現(xiàn)象引起硅坑的機理，指出了去離子清洗的核心參數(shù)，如時間和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。通過缺陷檢測裝置觀察刀槽花紋的出現(xiàn)程度。同時，利用等離子體密度監(jiān)測器(PDM)裝置闡明了電荷程度與Si坑出現(xiàn)程度的關(guān)系，從而揭示了氧化膜中的電荷現(xiàn)象可能是由摩擦電荷引起的，并進行了優(yōu)化實驗，驗證了全清洗工藝。
采用KLA-騰科公司的KLA23XX模型作為檢測硅坑缺陷的裝置，獲得硅坑出現(xiàn)程度的位置和晶圓圖像圖等信息。采用掃描電子顯微鏡(SEM)裝置作為測定Si凹坑圖像的裝置，利用JEOL公司的傾斜SEM和日立公司的平面SEM進行分析。
為了找出硅坑產(chǎn)生的機理，在硅坑改進和優(yōu)化實驗中，測量了合格的去離子洗井轉(zhuǎn)速和不同時間的電度。在測量的樣品通過化學(xué)氣相沉積在硅晶片上沉積氧化物1000之后，去離子洗脫條件由顯影裝置的顯影單元在不注射顯影劑的情況下實施幾次。用PDM裝置測量了制備樣品的電荷分布程度和均勻性。在500和2000 rpm的條件下，時間為0至70秒，并且通過PDM觀察晶片中的電壓變化。
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圖2
判斷Si坑的主要因素分別是500和1000。在2000 rpm下，9個樣品進行去離子洗脫10、20和40秒。然后，通過去釉和缺陷檢查觀察是否形成硅坑，結(jié)果如圖2所示。在DI清洗10秒的情況下，可以看出與rpm無關(guān)。完全沒有Si坑，可以推斷Si坑中DI水與晶圓碰撞產(chǎn)生的摩擦電荷較少，500 rpm條件下清洗時間為10。20.當(dāng)缺陷密度增加到40秒時，它成比例地增加到6 ea/cm2，在1000 rpm時增加到5，10 ea/cm2，并且在2000 rpm時也呈現(xiàn)增加到0，12，20 ea/cm2的趨勢，這進一步表明Si凹坑同時隨著rpm的增加而增加，這表明，DI清洗時間是增加Si凹坑出現(xiàn)趨勢的非常重要的因素，或者在10秒的情況下， Si坑不會在三rpm下出現(xiàn)，因此Si坑存在臨界洗脫時間，洗脫時間與rpm一起對Si坑的形成起重要作用。
為了推導(dǎo)出DI清洗去除異物的最小時間，確定無Si坑的工藝時間，在500 rpm固定晶圓轉(zhuǎn)數(shù)的條件下，清洗時間為10秒，條件為13、16、19、21、24、27、30、33、36、40秒，與之前的實驗相同，后續(xù)的HVGX去釉工藝驗證了去除氧化物后殘留物和硅坑的產(chǎn)生程度，如圖3所示，殘留物的生成程度在10秒內(nèi)達到10 ea/cm2，結(jié)果最大。
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圖3
此外，在反復(fù)氧化-HF刻蝕-堿性洗脫的過程中，Si襯底表面形成凹坑狀缺陷，在Si膜上形成各種厚度的墊氧化物，用HF去除氧化物，然后用SC1重復(fù)進一步清洗。結(jié)果表明，坑的數(shù)量與重復(fù)工藝的數(shù)量成比例增加，這表明在用HF去除氧化物后，由于進一步的過蝕刻，硅表面缺陷中的硅被HF部分蝕刻，從而形成坑。
在半導(dǎo)體制造過程中，確定主要在使用等離子體的過程中研究的電荷轉(zhuǎn)移對器件的影響也可以由不使用等離子體的光刻過程的因素產(chǎn)生。研究表明，在形成氧化物絕緣膜的情況下進行光工藝時，去離子清洗的影響是存在的，這與摩擦電荷現(xiàn)象引起的電荷現(xiàn)象密切相關(guān)。從這種研究中可以得出以下結(jié)論:1 .由于光刻工藝沖洗過程中DI洗脫的影響，在后續(xù)的高卷積去釉工藝中，可以確定HF處理的氧化膜在選擇性消除過程中會產(chǎn)生Si坑；2.在成像過程中DI洗脫的因素中，確定洗脫時間和晶圓轉(zhuǎn)數(shù)是與Si坑形成相關(guān)性較強的參數(shù)；3.利用PDM測量裝置了解不同直噴洗井條件下的荷電程度，確定直噴洗井時間和轉(zhuǎn)速可能產(chǎn)生摩擦荷電現(xiàn)象，這可能解釋了在HF選擇性去除氧化物的過程中，由此產(chǎn)生的氧化膜電荷轉(zhuǎn)移可以促進缺陷中硅表面的局部刻蝕反應(yīng)，并選擇性地生成Sibits的機理。